Аналоговый четырехквадрантный перемножитель

 

Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности. Аналоговый четырехквадрантный перемножитель содержит с первого по восемнадцатый усилительные транзисторы 1...18, с первого по шестой регулируемые источники тока 19...24, первый и второй преобразователи ток - напряжение 25 и 26, первый и второй резисторы нагрузки 27 и 28, с первого по шестой источники тока 29...34, первую и вторую входные шины 35, 36 первого сигнала-сомножителя, первую и вторую входные шины 37, 38 второго сигнала-сомножителя, первую и вторую выходные шины 39 и 40, первую и вторую шины питания 41 и 42, опорную шину 43. Работа аналогового четырехквадрантного перемножителя основана на реализации метода переменной крутизны. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„„1504655 д 1 (gg 4 G 06 G 7/16

ГССУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ВГЕОЮММ

РАТЕЫТЙЭ ТЕкИ ЖСИЯ

E.ë,Á ИО i Е -;А

К ASTOPCHOMV СВЩ ТЕЛЬСТВУ

2 ности, Аналоговый четырехквадрантный перемножитель содержит с первого по восемнадцатый усилительные транзисторы 1...18, с первого по шестой регулируемые источники тока 19...24, первый и второй преобразователи ток напряжение 25 и 26, первый и второй резисторы нагрузки 27 и 28, с первого по шестой источники тока 29... 34, первую .и вторую входные шины 35, 36 первого сигнала-сомножителя, первую и вторую входные шины 37 и 38 второго сигнала-сомножителя, первую и вторую выходные шины 39 и 40, первую и вторую шины питания 41 и 42, опорную шину 43. Работа аналогового четырехквадрантного перемножителя основана на реализации метода переменной крутизны. 1 ил, (21) 4363236/24-24 (22) 11,01. 88 (46) 30,08. 89. Бюл, У 32 (71) Московский инженерно-физический институт (72) А,М, Куэюкин (53) 681. 335 (088. 8) (56) Патент Японии Ф 48-20932, кл. 97(8)В12, 1973.

ЕЕЕЕ Journal of Solid-State Circuits. Дес. 1986, v.sc 21 Р 6, р ° 1120 1122ю fig I ° (54) АНАЛОГОВЫЙ ЧЕТЫРЕХКВАДРАНТНЫЙ

ПЕРЕИН ОБИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к элек,трическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1504655

Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

5

Цель изобретения — повышение точности.

На чертеже изображена функциональная схема аналогового четырехквадрангного перемножителя. 10

На схеме обозначены с первого по восемнадцатый усилительные полевые транзисторы 1-18, с первого по шестой регулируемые источники тока 1924, первый и второй преобразователи ток-напряжение 25 и 26, первый и второй резисторы нагрузки 27 и 28, с первого по шестой источники тока 29.34, первая и вторая входные шины 35 и 36 первого сигнала-сомножителя, 20 первая и вторая входные шины 37 и

38 второго сигнала-сомножителя, первая и вторая выходные шины 39 и 40, первая и вторая шины питания 41 и 42, опорная шина 43. 25

Аналоговый четырехквадрантный пе- ремножитель работает следующим образом.

Перемножитель работает на основе известного метода переменной крутиз- 30 ны, согласно которому один сигналсомножитель управляет усилением (крутизной) активного прибора, кото.рый усиливает другой сигнал-сомножитель пропорционально управляющему 35 входному сигналу -сомножителю, B перемножителе в качестве активных приборов использованы преобразователи напряжения в ток (ПНТ) на полевых транзисторах. Перемножитель фактичес- 40 ки содержит три ПНТ, первый иэ которых посредством второго сигнала-сомножителя управляет крутизной двух других ПНТ, которые соответствующим образом преобразуют первый сигнал- 45 сомножитель пропорционально второму сигналу-сомножителю.

В соответствии с этим, при подаче на вход первого преобразователя напряжения в ток, образованного с девя- 50 того по двенадцатый усилительными полевыми транзисторами 9-12, семнадцатым и восемнадцатым усилительными полевыми транзисторами 17 и 18 второ-, го сигнала-сомножителя с первой и второй входных шин 37 и 38, токи сто.ков одиннадцатого и двенадцатого усилительных полевых транзисторов

11 и 12 будут соответственно равны:

z „-к (/т, /к+у„) ; (1) х„ -к(/т./к-v„), (2) где К вЂ” крутизна с одинадцатого по четырнадцатый усилительных полевых транэисторов 11-14;

Iä — ток первого и второго регулируемых источников тока 25 и 26;.

V — напряжение второго сигнала1 сомножителя.

При подаче на входы второго и третьего преобразователей напряжения в ток, образованных с первого по четвертый усилительными полевыми транзисторами 1-4, тринадцатым и четырнадцатым усилительными полевыми транзисторами 13 и 14 и соответственно с пятого по восьмой усилительными полевыми транзисторами 5-8 и пятнадцатым и шестнадцатым усилительными полевыми транзисторами 15 и 16, напряжения первого сигнала-сомножителя с первой и второй входных шин 35 и

36, токи стоков третьего, четвертого, седьмого и восьмого усилительных полевых транзисторов 3, 4, 7 и 8 будут соответственно равны:

Ig =К (Йо / K+V y+V)(); (3)

Ig=K(Io!К+ 7у-Vх, (4) 1=к(/K-V) y Ð) (5) к =к(Т /К-7 +g ) (6) где Ч,(— напряжение первого сигналасомножителя.

Напряжение между первой и второй эыходными шинами 39 и 40 определяетя в этом случае:

П()ых 1 (1 Э Х )-(Т -к./)1, (7) где R — величина сопротивления резистора нагрузки.

Подставив (3), (4), (5), (6) в (7), получим

0»«4 К К V„V„. (8)

Подключение подложек всех усилительных полевых транзисторов к их истокам приводит к тому, что перемножение осуществляется без основной составляюцей погрешности преобразования„ связанной с эффектом влияния подложки на пороговое напряжение полевого транзистора (в частности на пороговое напряжение МДП-транзистора) .

Если. подложка 1ЯП-транзистора имеет потенциал, отличный от потенциала истока, то пороговое напряжение является переменной величиной, т,е. изменяется при переходе от транзистора к транзистору, Предложенная схе1504655

35

50 мотехника перемножителя позволяет реализовать его в стандартном КИДПтехнологическом процессе, в котором подложки МДП-транзисторов одного типа проводимости, например р-типа, обязательно соединяются к положительной шине питания ° При этом в отличие от известного устройства указанное обстоятельство не снижает точность преобразования предложенного перемножителя, так как в нем все транзисторы одного типа проводимости имеют соединение истока и подложки к положительной шине питания.

С тринадцатого по восемнадцатый усилительные полевые транзисторы

13-18 выполнены в виде МДП-транзисторов с индуцированным каналом, В этом случае структура соединения типа первый-тринадцатый усилительные полевые транзисторы 1 и 13, первый источник тока 29 и первый регулируемый источник тока 19 представляют собой сложный повторитель напряжения, Значение тока первого источника 29 выбирают больше значения тока источника 19.

Через тринадцатый усилительный полевой транзистор 13 в этом случае протекает разность токов источников 29 . и 19, что является необходимым условием нормальной работы.

Перемножитель характеризуется по— вышенной точностью работы, Формула изобретения

Аналоговый четырехквадрантный перемножитель, содержащий с первого по восьмой усилительные полевые транзисторы п-типа проводимости, С первого по шестой регулируемые источники тока, первый и второй преобразователи ток-напряжение, первый и второй резисторы нагрузки, причем затворы первого, третьего, шестого и восьмого усилительных полевых транзисторов соединены между собой и являются первой входной шиной первого сигнала-сомножителя перемножителя, затворы второго, четвертого, пятого и седьмого усилительных полевых транзисторов соединены между собой и являются второй входной шиной первого сигнала-сомножителя перемножителя, стоки третьего и седьмого усилительных полевых транзисторов соединены через первый резистор нагрузки с первой шиной питания, стоки четвертого и восьмого усилительных полевых трезисторов через второй резистор нагрузки соединены с первой шиной питания, первые выводы пятого и шес5 того регулируемых источников тока соединены с первой шиной питания, входы управления пятого и шестого регулируемых источников тока соединеиы с первой опорной шиной, выход первого преобразователя ток-напряжение соединен с входами управления первого и второго регулируемых источников тока, выход второго преобразователя ток-напряжение соединен с входами управления третьего и четвертого регулируемых источников тока, стоки третьего и четвертого усилительных полевых транзисторов являются соответственно первой и второй выходными шинами перемножителя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с це.— лью повышения точности, введены с девятого по двенадцатый усилительные.

25 полевые транзисторы и-типа проводимости, с тринадцатого по восемнадцатый усилительные полевые транзисторы р-типа проводимости, с первого по шестой источники тока, причем затворы девятого и одиннадцатого усилительных полевых транзисторов соединены между собой и являются первой входной шиной второго сигнала-сомножителя перемножителя, затворы десятого и двенадцатого усилительных полевых транзисторов соединены между собой и являются второй входной шиной второго сигналасомножителя перемножителя, второй вывод шестого регулируемого источника тока соединен с затвором восемнадцатого усилительного полевого транзистора и стоком десятого усилительного полевого транзистора, исток которого соединен со стоком восемнадцатого усилительного полевого транзистора, с первым выводом шестого источника тока и истоком одиннадцатого усилительного полевого транзистора, сток которого соединен с входом первого преобразователя ток-напряжение, общий вывод которого соединен с истоками семнадцатого и восемнадцатого усилительных полевых транзисторов, С первой шиной питания и .с общим выводом второго преобразователя ток-напряжение, вход которого соединен со стоком двенадцатого усилительного поле вого транзистора, исток которого соединен со стоком семнадцатого усили1504655

Составитель О. Отраднов

Редактор И. Сегляник Техред М.Ходанич . Корректор M. Шароши

Заказ 5253/49 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

/ тельного полевого транзистора, первым выводом пятого источника тока и с истоком девятого усилительного полевого транзистора, сток которого соединен с вторым выводом пятого регулируемого источника тока и затвором семнадцатого усилительного полевого транзистора, исток третьего усилительного полевого транзистора.соединен со стоком четырнадцатого усилительного полевого транзистора,с первым выводом второго источника тока и истоком второго усилительного полевого транзистора, сток которого соединен с первым выводом второго регулируемого источника тока и затвором четырнадцатого усилительного полевого транзистора, исток которого соединен с вторыми выводами первого и вто- 20 рого регулируемых источников тока и истоком тринадцатого усилительного нолевого транзистора, затвор которого соединен с первым выводом первого регулируемого источника тока и со сто- 25

1 ком первого усилительного полевого транзистора, исток которого соединен .со стоком тринадцатаro усилительноro ! полевого транзистора с истоком четУ вертого усилительного полевого тран- 30 эистора и с первым выводом первого источника тока, второй вывод которого соединен с вторым выводом второго источника тока, второй шиной питания и с первым выводом третьего источника тока, второй вывод которого соединен с истоками пятого и восьмого усилительных полевых транзисторов и стоком пятнадцатого усилительного полевого транзистора, затвор которого соединен со стоком пятого усилительного полевого транзистора и с первым выводом третьего регулируемого источника тока, второй вывод которого соединен с истоком шестнадцатого усилительного полевого транзистора, с первой шиной питания и с первым выводом четвертого регулируемого источника тока, второй вывод которого соединен с затвором шестнадцатого усилительного полевого транзистора и со стоком шестого усилительного полевого транзистора, исток которого соединен с истоком седьмого усилительного полевого транзистора, стоком шестнадцатого усилительного полевого транзистора и с первым выводом четвертого источника тока, второй вывод которого соединен с вторыми выводами пятого и шестого источников тока и с второй шиной питания, подложки первого-восемнадцатого усилительных полевых транзисторов соединены соответственно с их истоками.