Аналоговые перемножители и делители

Параметры и основные виды перемножителя

Перемножители аналоговых сигналов широко применяются при реализации различных математических операций при построении модуляторов демодуляторов, регуляторов, измерительных устройств и т.д.

где k – масштабный коэффициент .

Чтобы перемножитель согласовать с выходом ОУ (большинство из них имеют ) максимальные входные и выходные напряжения серийных перемножителей обычно составляют 10 В. Тогда k=0,1 .

Перемножаемые напряжения могут быть и положительные (+), и отрицательные (–). Перемножитель, пригодный для сигналов любого знака называется четырёхквадратным.Перемножитель, в котором знак можно изменить только у одного из напряжений, называетсядвукратным.Водноквадратном перемножителе ни один из сомножителей не должен изменять знака.

Параметры:

- относительная погрешность перемножения

-нелинейность перемноженияN_xпо входу хоценивается по максимальному отклонению формы U_вых от формы U_вх_x и выражается в % от U_вых_max (на входе у – постоянное напряжение 10В).

- остаточные напряжения по входам х и у(равно 150 мВ):это напряжение на выходе перемножителя при полном размахе U_вх_xна одном входе и на другом входе. Для уменьшения погрешностей производится ручная настройка перемножителя регулировкой потенциометров, подачи небольших постоянных входных напряжений (с целью).

Самые распространённые – аналоговые перемножители на ИМС. Они имеют малую погрешность и широкую полосу пропускания (0-10 МГц). Их действие основано на управлении крутизной транзисторов дифференциального каскада посредством изменения суммарного тока эмиттеров . Крутизна на биполярных транзисторах , что и используется для управления коэффициентом передачи ;

Если в качестве источник суммарного тока включить транзистор, то его можно управлять с помощью второго входного напряжения .

Такие перемножители имеют три недостатка:

1. зависит от температуры (через ).

2. Токи и не могут быть знакопеременными => изменять знак можно только у U_x т.е перемножитель – двукратный.

3. Зависимость является линейной для малых . При больших зависимость – нелинейная.

Для получения четырёхквадратного перемножителя ( т.е. изменяя знак у второго сомножителя) – включают 2 дифференциальных каскада (ДК), у которых входы запараллелены, а управляет в противофазе с помощью третьего ДК (транзисторы VT5, VT6).

Для линеаризации зависимости от в выводы эмиттеров транзисторов VT5, VT6, можно включить добавочные резисторы . На практике включают только : ,благодаря чему зависимость становится линейной, но из-за отсутствия линейности по входу х такой перемножительбезтранзисторовVTA,VTB,VT7, VT8 годится в основном для использования в качестве балансного модулятора (БМ). Тогда на нелинейный вход подаётся напряжение несущей частоты. На такой схеме построены балансные модуляторы (БМ) типов 140МА1, 526ПС1.

Рисунок 2.36Cхема четырёхквадратного перемножителя 525ПС1

Для линеаризации не включают добавочный резистор R в выводы эмиттеров транзисторов VT1,VT2,VT3,VT4 из-за больших потерь напряжения, а параллельно входу дифференциальных пар транзисторов VT1,VT2 и VT3,VT4 включают логарифмический преобразователь в напряжение, состоящий из VTA и VTB. Для управления токами включают линеаризующий дифференциальный каскад на транзисторах VT7, VT8, аналогично каскаду VT5, VT6:

Следовательно, отношение эмиттерных, а значит, и коллекторных токов транзисторов каждого из двух основных дифференциальных каскадов такое же, как и отношение , которые линейно зависят отU_x. Таким образом, по входу Xисключается не только линейность, но и зависимость от температуры.

В результате перемножитель оказывается линеаризованным по обоим входам, еговыходное напряжение:

, где .

По такой схеме выполнены ИМС четырёхквадратного перемножителей 525ПС1 , 525ПС2, КМ525ПС3.

В типовых схемах включения интегральных перемножителей используются несимметричные входы: каждое подается на базу только одного транзистора соответствующей дифференциальной пары. На базе второго транзистора каждой пары подаётся постоянное напряжении подстройки нуля на выходе. Это позволяет минимизировать остаточные напряжения.