Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 21
Текст из файла (страница 21)
называгот интегральные микросхемы, предназначенные для выполнения операция ', переьгггожеггия двух сигналов и выдачи результата перемножения в форме напра". жения (! 0.1):. где г7, -' 1г' „' — — масштабируюшее напряжение. Особенностью операции перемножения является то, что полярность выходке;,1 го напряжения определяется полярностями двух входных напряжений, каждое гп:г которых может быть как положительным„так и отрицательным. Если входные г1;,'::, выходные сигналы могут быть как положительными, так и отрицательными, я::::-',; полярности их согласованы, то такой перемножитель называется четырехквггдрмь '::,."! тным.
Графическая зависимость выходного напряжения от входных напряжеаяк",.:) (з', иГг, приведена на рис. 10.1 а, Если выходной сигнал изменяет полярность лрк;:::: изменении полярности только одного входного снпгала, то умножитель назьгвахзс::.! двухквадрантпым, Если все сигналы могут быть только однополярными„то умгкн!;:,:, житель называют одноквадрантным. Масштабирующее напряжение (з', обычно является постоянным (хотя .я':"," с подстройкой), но в большинстве микросхем перемножителей значением згоге,'-„.У 100 можно управлять, подавая ток или напряжение управления на третий пьку в аналоговых перемножителях выходное напряжение зависит от сх напряжений, то его характеристики могут сложным образом завинапряжений. В реальном перемножи.геле выходное напряжение окаопорциональным не только произведению вхолных сигналов.
по и иым сигналам. поэтому для его оценки обычно пользуются формулой и„,„жК, Ос„и.„, +К„0с„+К, бс, +К,, !10.2) стояпный коэффициент передачи умножителя, К„К, -- коэффициеняющие смещение, зависящее от уровня входных сигналов 6; и У„, мещение нулево о уровня. лучения высокой зочности перемножения сигналов в микросхемах пеей вводятся по крайней мере четыре регулировки, позволяющие устауемый коэффициент передачи К, и устранить прямое прохождение и У,. Кроме этого. вводится регулировка смещения нулевого уровня. тве случаев масштабирующий коэффициент перемцожителя выбирают ы выполнялось соотношение У„,„ж С„!/,/! О, (10.3) , В !О! )жжения ";4)ь:Поско ! ':"; аходнь ёт этих ' 'ается пр ~щяи вход А;,—,по х1ас олредел "'ж4'„,— ' с Для по воаклтхш ,Хть треб ,4ольшипс .
чтоб Лскчпп И. Аналоговые пе смножнтепн напряжений ! В '. Это условие использовано при построении графика рис. 10.1 кс. !О К Парсам':сппжс карактсрпмика срсинсжптс.ж папражсппя Раздел 2 Аналоговые интегральные микросхемы Разработано несколько способов построения аналоговых перемпожитело11 напряжения: логарифмирующие, квадратирующие, с широтноимпульсной модущцией и др., однако в интегральных микросхемах премущесгвенно применяети метод построения перемножителей на принципе переменной крутизны.
Базовц, схема перемножителя с переменной крутизной приведена на рис. 10.2 а, а его уп рощенная структурная схема изображена на рис. 10.2 б. Этот метод основан на зависимости крутизны биполярного транзистора е: тока змиттера. С атой целью в схему введен дифференциальный каскад„па вхщ. которого подается си~пал бс,. Выходное напряжение лифференциального каскал1', пропорционально произведению крутизны 5 на входное напряжение (2,: где )с„— сопротивление нагрузки, Для регулирования крутизны дифференциального каскада в схему введен лра':: образователь напряжения 6у в ток Б на транзисторе я 3.
При достаточно болылаЖ- значении сопротивления )с, ток эмитгера транзистора 73 можно определить вб':: формуле 1, — б',,/К,, В свою очередь, крутизна биполярного транзистора, используемого в стен~! дифференциального каскада, определяется из уравнения Эберса — — Мотта Р„м1,(е '*"'-!). (%51," а) Рнс 10.2. Упро~дснняя схема псремножюспя с переменной хруянзной: прннгппгняльная (я),.:. н струххурняя (б) 102 Лекция 10. Аналоговые перемножнтели напряжений 118к выполнении условия (У~.,>д, ток коллектора 1, -'- 1, = У,. е""', ., ))худа находим крутизну транзистора в виде я-э — г ем,эк-, (1О.б) Подставляя значение крутизны и тока эмиттера, нандем выходное напряже- ,'4В)е перемножил ела и„,.,=,-''„-Я„и,=д"-,'-'-- и„и, =К, и, и, (10Л) ';! Ие'КрВ„'(Н,дг) — — коэффициент передачи перемножителя.
Приведенная базовая схема перемножителя имеет ряд сутцественных недостаз ков: входной дифференциальный каскаЛ имеет симметричный выход, не позволяющий применять заземленную нагрузку преобразователь напряжения (У, в ток 1, имеет несимметричный вход и, еле довательно, на вход У, можно подавать сигнал только одной полярности, т.
е. преобразователь может быть только двухквадрантным, ° входной сигнал (У„связан с коллекторным током и напряжением эмиттерного перехода экспоненциальной зависимостью (10.5), которая вносит нелинейность, даже при очень малом уровне напряжение У, Для устранения этих недостатков схему перемножнтеля усложняют.
Для созда- ! 1л(х симметричного входа по сигналу С',, базовую схему перемножителя дополняют ',,;таОрым дифференциальным каскадом, входы которого включены параллельно .-:-„.!вэХВдам первого. Коллекторные выходы второго каскада соединены перекрестно с -; Коэллекторными выходами первого каскада, как показано на рис. 10.3.
Благодаря -",в)явметрнчному входу сигнала У,, усовершенствованный перемножитель может ра- х 'бстать во всех четырех квадрантах, т. е. становится четырехквадрантным Для схемы четырехквадрантного перемножителя можно записать уравнение, .; Мределяюшее выходное напряжение (0+1,)й,г (г,+(„)В„=(У„„,„. (10.8) После перегруппировки членов выражения (10.8) получим (с', — ь) ) й „- (с,, + ц) Я„=- (У„„ (10.9) Разностные токи пропорциональны входному напряжению ~l, и крутизне :.':,;.:дифференциальных каскадов 5, или 5, соответственно ~г' с' ~! (Г Гя~Яг (10.10) (~з д= П $э=' У 1е!ц>г. Ф''-:-; -После подстановки значений разностных токов в уравнение (10.9) запишем ";" ф$янение для выходного напряжения в виде и,„='-"-'-'-г-'='- Л„, (10.11) ".:-'!!где'1;,—,1л=Ж, — — разность эмиттерных токов двух дифференциальных каскадов.
Раздел 2 Аналоговые интегральные микросхемаы т пере Рнс. Ю/Ь упрев~синая схема не1ырехавадрантного перемножитепя напряжения (Ы и преобрмоватеяь снмметринного выходке~ о сигнала в несимметрннный (б) Пренебрегая падением напряжений база-змиттер транзисторов Т5 и Тб лай» „',!. дем значение разностных токов эмиттеров в виде ж,= и,/Кг. (10.12) -."' Подставив значение (10.12) в формуле (10.11), получим окончательное знаке.,.::!г пие выходного напряжения перемножителя (1О.
13) ";. откуда следует, что К„ж К„/(Клера). Преобразование симметричного выхода перемножнтеля в несимметричный в;„ специализированных микросхемах выполняют прн помощи дифференциального-:.:,-;"" усилителя на ОУ. Схема подключения такого усилителя приведена на рис.
10.3 б.:--"': Выходной сигнал перемножителя поступает на симметричный вход ОУ. Козффк-,; циент передачи такого усилителя равен отношению сопротивлений Яо/Ян Для расширения диапазона входных сигналов и исключения нелинейносткг:". связанной с экспоненциальной зависимостью коллекторных токов от напряжения."'-!":: база-змиттер, в схему перемножителя вводят каскад предварительно~о преобрвасд; валия напряжения (/„'.. Схема такого каскада, в котором для логарифмирования':;„ входного сигнала (/,* используется дифференциальный усилитель с диодной на-,' грузкой„приведена на рис.
10.4. По структуре эта схема идентична схеме преобра,:.»-; зования сигнала (/„приведенной на рис. 10.3 а. Лекция Уо Аналоговые пе смножители пап яжсиий Для схемы, приведенной на рис. 10.4, можно записать следующие -;: уравнения, связывающие напряжение ; яа входе (У; и выходе (У„каскада о" л =У,=У,е '" е' ; 'откуда найдем напряжение на вы- ходе логарифмического преобразор вателя и; (У, = (У„=ерг 1пу'- =ерг!пй 'у (10.14) Благодаря логарифмическому '~, преобразованию происходит комп„" рессия (сжатие) входного сигнала У', в сравнительно небольшое из.'- менение выходного напряжения Рис.
!с. К Схема вхолио~ о логарифмииесаого У„ которое подается на вход пере- лреосрааоаатела иалражехсиа а;.":::,множителя. По сути дела анало- лла леремиожигсла иалражеиии х:;.",",-гичное преобразование выполняет- ся и в канале напряжения (Ух толь- ~!!;::,::хс роль диодных нагрузок выполняют переходы база-эмиттер транзисторов, Основными параметрами перемножителей и напряжений являются: погрешность перемножения, которая определяется следующими соотношениями: — абсолютная погрешность х1а, .и (У„м — ((У, (У,)/10, — относительная погрешность Ьажд,,/!О-100м =10сх„';4; ° нелинейность перемножения — - максимальная разность между фактическим и теоречическим значениями выходного сигнала ° напряжение смещения нулевого уровня -- напряжение на выходе перемножителя при нулевом значении напряжений па входах (У,=- Ух =0; вхохдные токи перемножителя У,„, и 1„, „, ° полоса пропускания при малом уровне сигнала на одном из входов и посто- янном напряжении — на другом; ° максимальное значение выходного напряжения (Ум.„.„„„ г.„,-'::: максимальный выходной ток У,м„,м„„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
