Устройство для воспроизведения нечетныхфункций

 

О П И С А Н И Е 354425

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Ссветскик

Социалистически»

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 04,1.1971 (№ 1621868/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опуоликовано 09.Х.1972. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 10.Х!.1972

М. Кл. G 06g 7/26

Комитет па делам иэооретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681ЛЗЗ (088.8) В. Д. Бакуменко и А. И. Братчиков

Ордена Ленина институт кибернетики AH Украинской С(Р

Авторы изобретения

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ НЕЧЕТНЫХ

ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к области вычислительной техники, и преимущественно может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Известны устройства для воспроизведения нечетных функций вида (— х, х(0, К ним относятся устройства, использующие кусочно-линейную или (нелинейную) аппроксимацию заданной функции (в данном случае нечетной функции), а также устройства, использующие естественные квадратичные нелинейные сопротивления (например, на базе тирита, виллита, варьистора) и электроннолучевые трубки. Методика построения таких устройств должна обеспечивать простоту расчета, минимум элементов, малую стоимость и большую эксплуатационную стабильность и надежность.

Известны устройства, использующие кусочно-линейную аппроксимацию заданной функции, построенные на диодных элементах. Эти устройства имеют значительные габариты, сложную конструкцию и малую надежность из-за большого количества элементов (диодов и резисторов) и соединений. Кроме того, они дорогостоящи, так как в схемах квадраторов применяют дорогие высокоточные резисторы; настройка схемы на заданную функцию и микроминиатюризация сложны.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение его надежности.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве блок квадратичной зависимости выполнен в виде двух параллельно включенных полевых транзисторов МОП-структуры (металл — окисел — полупроводник) с P-индуцированным каналом, стабилитрона подключенного анодом к затвору, а катодом к стоку первого полевого транзистора, первого резистора, соединенного с затвором первого полевого транзистора и к источнику опорного напряжения, второго и третьего резисторов, подключенных к затвору второго и третьего резистров, подключенных к затвору второго полевого транзистора.

Реализованная таким образом квадратичная проводимость дает возможность значительно уменьшить габариты устройства, повысить его надежность, снизить стоимость, так как большое количество резисторов и диодов заменено двумя полевыми транзисторами с стабилитроном и тремя резисторами. Это позволяет более эффективно микроминиатюризировать устройство на базе твердотельной технологии, причем в данном случае к характеристикам применяемых элементов не предь30 является требование высокой точности.

354425 (2) 45

65.На фиг. 1 изображено устройство для воспроизведения нечетных функций; на фиг. 2 показана токовая характеристика, которую можно получить с помощью такой схемы; на фиг. 3 — даны вольт-амперные характеристики полевого транзистора.

На вход усилителя 1 постоянного тока решающего усилителя включен блок 2 квадратичной зависимости (квадратичная проводимость), состоящий из двух параллельно включенных полевых МОП-транзисторов 8, 4 с

Р-индуцированным каналом, стабилитрона 5 и резисторов б — 8. Стабилитрон 5 подключен анодом к затвору, а катодом к стоку. МОПтранзистора 8. Резистор б подсоединен к зат;ору транзистора 8 и к источнику 9 опорного напряжения. Стабилитрон 5, резистор б и .стсчннк опорного напряжения обеспечивают условие воспроизведения МОП-транзистором

3 квадратичной зависимости, расположенной в третьем квадранте. Резистор 8 подключен к затвору полевого транзистора 4 и к источнику 5 опорного напряжения, а резистор 7 — к затвору полевого транзистора 4 и к земле. Резисторы 7 и 8 представляют собой делитель напряжения н вместе с источником 9 создают услоВия воспроизведения полевым транзистором 4 квадратичной зависимости, расположенной в первом квадранте.

Устройство работает следующим образом. Положительный входной сигнал Еви, приходящий на вход 10 устройства, вызывает ток

1в„текущий в суммирующую точку решаю;цего усилителя 1, на вход которого подключена квадратичная проводимость, реализованная на полевом транзисторе 4 и резисторах 7 и 8, Лналогично отрицательный входной сигнал, приходящий на вход 10 устройства, вызывает ток 1.„.. равный по величине и обратный по знаку 12,, текущий в суммирующую точку решающего усилителя 1, на вход которого подключена квадратичная проводимость, реализованная на полевом транзисторе 8, стабилитооне 5 и резисторе б.

На фиг. 1 приведены следующие символические обозначения: 11, 12 — затвор; 18, 14— сток; 15, 1б — исток, показана полярность проводимых напряжений для полевых МОПтранзисторов 8 и 4 соответственно с общим истоком и общим стоком (направление стрелки указывает положительный потенциал).

Лналитическое выражение вольт-амперных характеристик для МОП-транзистора 8 с Pканалом при U„, = E„(0 согласно обозначению на фиг. 2 имеет вид

1с,: Кэ (2 1с, (ОЗи, 1пор,) оси,(где I„, U„,, U,,— соответственно ток стока, напряжение сток — исток и напряжение на затворе; U„,ð, — пороговое напряжение, I(э — характеристический параметр МОП-транзистора, определяемый его конструкцией и численно равный

Зо

1с

2 пор;

Здесь у,.„— ток стока при - си, —— 1пор„1 -1эи, — — 2 1пор, Уравнение (1) описывает триодный участок вольт-амперных характеристик МОП-транзистора 8 (фиг. 3) и справедливо при условии эи3 порз ) си3

Граница триодного участка характеризуется условием

1-1эи, 1пор,: оси, ° или 1эи,: оси, + Unop, °

При этом выражение для тока I,, I., для квадратичной проводимости на МОП-транзисторе 8 при отрицательном входном напряжении Е„описывается выражением

1„= — К,U,„, или 1„.. = — К,Е,„. (3)

Как уже отмечалось, в схеме выполнение условия (2) для транзистора 8 обеспечивается при помощи стабилитрона 5, резистора 6 и источника 9 опорного напряжения, которые устанавливают напряжение U„, = U ð, на затворе МОП-транзистора 8 при нулевом

ВХОДНОМ СИГНЯЛЕ Еви = U„, = О. ДВЛЕЕ С ПОявлением отрицательного входного сигнала

Е,, на затворе МОП-транзистора 8 автоматически устанавливается напряжение U„,, соответствующее выражению (2).

Лналогично аналитическое выражение вольтамперных характеристик для МОП-транзистора 4 при E,„=U„,)0 запишется

1с, = Ка (2 оси, (1эи, — 1пор, ) — оси,(. (4) Далее при выполнении условия U „, Упор — Оси ток 1,, = 1э, для квадратичной проводимости на МОП-транзисторе 4 при положительном входном напряжении Е,, описывается выражением

I,,=k,Å„. (5)

При помощи резисторов 7, 8 и источника 9 опорного напряжения устанавливается напряжение U„, = UÄp, на затворе МОП-транзистора 4 при нулевом входном сигнале Е„=

= U«, = О. С появлением положительного входного сигнала Е,» на затворе МОП-транзистора 4 устанавливается напряжение соответствующее выражению (2).

Схема с транзистором 8 воспроизводит квадратичную характеристику при отрицательном входном сигнале. При этом ток стока

1 и транзистора 4 равен нулю, так как для него выполняется условие запирания канала - эс, (1пор, X (1эс,: 1= пф, оси„) °,Схема с транзистором 4 воспроизводит квадратичную характеристику при положительном входном сигнале. При этом ток тран354425,6

Предмет изобретения ос

k — Е„„. й

Евы х— (6) 17 в обратной связи решаПредполагается, что где Рос — резистор ющего усилителя. з = 4. = И пор, —— пор. — — пор.

7 з

I — U

eau

Фиг.2

Составитель Е. Тимохина

Редактор Т. Рыбалова Техред Т. Курилко Корректор Л. Царькова

Заказ 3686/10 Изд, № 1486 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 зистора 8 1с. = О, что обеспечивается напряжением U» (U„oð ° Переход от одной схемы к другой осуществляется автоматически. Выходное напряжение

Е„,,- решающего усилителя, на вход которого подключен предлагаемый квадратичный преобразователь, имеет вид для случая выходной характеристики, начинающейся из начала координат

Устройство для воспроизведения нечетных функций, содержащее усилитель постоянного тока, вход которого соединен с блоком квадратичной зависимости, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности, в нем блок квадратичной зависимости выполнен в виде параллельно соединенных двух полевых транзисторов МОПструктуры с Р-индуцированным накалом, стабилитрона, подключенного анодом к затвору, а катодом к стоку первого полевого транзистора, первого резистора, соединенного с затвором первого полевого транзистора и к источнику опорного напряжения, второго и третьего резисторов, подключенных к затвору второго полевого транзистора.