1.3.2.5.1.2.4 Аналоговые перемножители сигналов на дифференциальных транзисторных парах (988256)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Аналоговые перемножители сигналов на дифференциальных транзисторных парах

ПЕРЕМНОЖИТЕЛИ НА ОСНОВЕ УПРАВЛЯЕМОГО НАПРЯЖЕНИЕМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ДЕЛИТЕЛЯ ТОКА

Наибольшее распространение получили перемножители построенные на дифференциальных транзисторных парах с перекрестными коллекторными связями .

Рис. 1 Управляемый напряжением дифференциальный делитель тока

В основе этого метода лежит основное соотношение для транзисторной структуры: , где .

Дифференциальная транзисторная пара представлена на Рис. 1. Для коллекторных токов выполняется следующее соотношение:

, где

тогда выражение для токов коллектора можно записать в виде:

и

При этом выходное напряжение U_Z определяется следующим образом:

Разложим гиперболический тангенс th(x) в степенной ряд и возьмем 0 и 1 члены этого ряда:

тогда получим:

в случае если U_X<< _T получаем:

Таким образом, выходное напряжение U_Z пропорционально произведению входного напряжения U_X и тока I_Y. Если сделать ток I_Y пропорциональный напряжению U_Y, то мы имеем перемножитель двух сигналов. Т.е. для построения перемножителя необходимо иметь высокоточный преобразователь напряжение - ток.

Основные недостатки:

1. Большая нелинейность по отношению к параметру U_X: если U_X изменяется от 0 до _T то нелинейность по X составит 8%

1. Имеем двухквандрантный перемножитель, т.к. I_Y только одной полярности

2. Масштабный коэффициент K сильно зависит от t;

Для построения четырехквадрантных перемножителей была использована схема с 3-мя дифференциальными транзисторными. парами с перекрестными коллекторными связями ( рис. 3)

Рис. 2 Четырехквадрантный перемножитель на управляемых напряжением дифференциальных делителях токов

Как и в случае с предыдущей схемой при использовании такого перемножителя возникает две трудности:

1. Масштабный коэффициент перемножения зависит от квадрата значения абсолютной температуры.

2. Линейность из-за гиперболической зависимости ограничена малым уровнем входных сигналов U_X и U_Y ( для обеспечения погрешности перемножения менее 1% уровни входных сигналов соизмеримы с напряжением смещения нуля дифференциального усилителя )

Основное преимущество схемы - перемножитель умножает во всех 4-х квадрантах. Несмотря на недостатки эта схема находит широкое распространение там, где не нужны высокие требования к точности перемножения, либо схема работает в ключевом режиме.

Данная схема лежит в основе схемотехники интегральных балансных модуляторов К526ПС1 и К174ПС1. Эти микросхемы используются в преобразователях частоты.

УПРАВЛЯЕМЫЙ ТОКОМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ ТОКА

Для улучшения линейности и температурной стабильности для построения АПС используют схему дифференциального делителя тока, управляемого током (Рис. 3).

Рис. 3 Управляемый током дифференциальный делитель тока

Для этой схемы (считая что все интегральные транзисторы идентичны и пренебрегая базовыми токами) определим y-параметр деления токов I₁ и I₂ :

А выходной ток будет определяться следующим выражением:

I₂ = I₁-I₂ = (2y-1) I₀

Подставив значение y в последнюю формулу получим значение для выходного тока:

Для этой схемы перемножителя принято что параметр Х пропорционален току I₀, параметр Y пропорционален разности токов I_Y1 и I_Y2 и кроме того сумма токов I_Y2 и I_Y1 равна току источника тока I_B. С учетом этого получим следующее значение для выходного тока:

т.е. мы имеем схему реализующую линейное двухквадрантное умножение (Ток I_X не может иметь отрицательное значение) с температурно независимым масштабным коэффициентом .

Построение четырехквадрантного перемножителя осуществляется на двух управляемых током делителях тока (Рис. 4). И если сделать ток I_X пропорциональный разности (I_X1-I_X2), то мы имеем четырехквадрантное перемножение.

Рис. 4 Множительное ядро четырехквадрантного АПС на двух управляемых током делителях тока

Эта схема наиболее пригодна для аналогового умножения. Однако непосредственное применение затруднительно из-за необходимости токового управления. Поэтому целесообразно дополнить эту схему двумя линейными преобразователями "напряжение-ток", которые вырабатывали бы токи I_X и I_Y пропорционально напряжениям U_X и U_Y

ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ "НАПРЯЖЕНИЕ - ТОК"

Простейший преобразователь "напряжение-ток" на линеаризированном дифференциальном усилителе с последовательной отрицательной обратной связью по току изображен на рис.

Рис. 5 Схема линейного преобразователя “напряжение-ток”

Предполагая, что транзисторы одинаковы можно записать:

или в другом виде:

.

Можно записать это выражения в виде удобном для анализа:

Решая это уравнение для I_X в предположении, что I_X << I₀ получим следующее выражения:

Как видно из последней формулы, эта схема осуществляет линейное преобразование “напряжение-ток”. И если схему четырехквадрантного перемножителя на дифференциальных транзисторных парах управляемых током, представленную на Рис. 4, дополнить схемами линейного преобразователя “напряжение-ток”, то получим схему интегральной микросхемы 525ПС1(см. Рис. 6). Так как данная схема имеет симметричный выход, то необходимо на выходе включить усилитель с дифференциальным входом. На этой схеме:

Т1,Т3,Т6,Т9 и Т10,Т13,Т18,Т20 - линейный преобразователь “напряжение-ток”;

R5,R6 - резисторы обратной связи для линейных преобразователей “напряжение-ток”;

Т4,Т7,Т8 и Т12,Т14,Т17 - источники тока “токовое зеркало” для линейного преобразователя “напряжение-ток”;

R4,R3 и R7 - задают рабочие режимы источников тока;

Т2,Т5,Т11,Т15,Т16,Т19 - множительное ядро четырехквадрантного АПС (см. Рис. 4);

R1,R2,R16 - балансировочные резисторы для настройки АПС на минимальную погрешность;

R9,R12 - прецизионные нагрузочные сопротивления, служат для преобразования выходного тока в симметричное напряжение;

R13,R8 - задают рабочие режимы АПС;

R15,R17,R10,R11,R14 и ОУ - усилитель с симметричным входом;

Рис. 6 Принципиальная схема 525ПС1 с асимметрирующим каскадом на ОУ 140УД6

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов учебной работы