Читальный зал -->  Полупроводниковая схемотехнология 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 [ 51 ] 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168

11.8.1. МЕТОД ВРЕМЕННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ

При временном разделении применяются прямоугольные колебания постоянной частоты /, амплитуда которых пропорциональна первому входному напряжению, а разность длительностей положительной н отрицательной полуволн {ti - 2) пропорциональна второму входному напряжению (рис. 11.36).

С помощью фильтра нижних частот формируется среднее значение этого напряжения. Если

[7i, h-t2 = kU2 Mh+h 1/f,

to для среднего значения напряжения можно записать

UR=W(h + t2)i]uAt)dt = о

-f[\uidt+ Ui)dtl

о t.

Проблемой, возникающей при использовании этого метода, является расчет фильтра нижних частот. Он должен быть рассчитан так, чтобы вклад сигнала прямоугольной формы в выходное напряжение был мини-

мальным. Но с другой стороны, полоса пропускания фильтра должна быть достаточно широкой.

На рис. 11.37 приведена блок-схема временного разделения. Изменение скважности импульсов выполняется с помощью компаратора, в котором входное напряжение U2 сравнивается с выходным напряжением генератора треугольного сигнала. Величины tj и t2 показаны на рис. 11.38. Исходя из уравнения треугольного сигнала

Uo(t) = (4Uo/T)t npnOt Т/4,

получим

t2 = 2[{T/4)-{U2T/4Uo)-]

и h-t2 = iT/UD)U2.,

При этом среднее значение напряжения на выходе фильтра нижних частот будеГ равно

йк JUi{T/U )U2 = U1U2/U0.

Устройство функциональных преобразователей, используемых для умножения напряжений, будет описано в следующих разделах:

Генератор треугольного

сигнала- разд. 18.4

Компаратор - разд. 17.5

Управляемый переключатель- разд. 17.3.2

Фильтр нижних частот - гл. 13

Рис. 11.37. Блок-схема перемножения напряже-

Генератор треугольного сигнала

11 1

Компаратор

Управляемый переключапкпь

Фильтр нижних частот

-oUa

Рис. 11.38. Формированиепеременной важности импульсов. ~ d

11.8.2. УМНОЖЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ЛОГАРИФМИЧЕСКИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Умножение и деление можно свести к сложению и вычитанию логарифмов:

{xy)/z = ехр[1пх + ]п.у - Inz].

Эту функцию можно реализовать с помощью трех логарифмических усилителей, одного экспоненциального функционального генератора и одной схемы суммирования. Изящное решение состоит в использовании логарифмических усилителей по схеме рис. 11.22 и экспоненциального функционального генератора по схеме рис. 11.24 с учетом того, что входы, предназначенные для подключения опорного напряжения, могут быть использованы для подачи соответствующих входных сигналов.

Выбирая для логарифмирующего уси-лигеля, построенного по схеме рис. И.22,

= Rj, R4 = 00, R3 = О, Ug= и tonopH= Uy, получим

и,= - Ur\n(UJU,).

Подадим это напряжение на вход экспоненциального функционального генератора по схеме рис. 11.24 и выберем С/о ор = U. Задав те же значения сопротивлений, что и для логарифмического усилителя, полу-

Ua = ие

Ui/Vt

iUUJ/U,.

Поскольку напряжение Ut в результирующем выражении отсутствует, следует предусмотреть его небольшую дополнительную температурную компенсацию. Принципиальный недостаток описанного выше метода состоит в том, что все входные напряжения должны быть положительны и не равны нулю. Такой блок умножения будем называть одноква-дрантным. Полная схема блока приведена на рис. 11.39. Снизу изображен логарифмический усилитель, вверху-экспоненциальный функциональный генератор. Этот блок умножения выпускается в виде отдельной интегральной микросхемы 4200 {Raytheon).

11.8.3. СХЕМА УМНОЖЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ ИЗМЕНЕНИЕ КРУТИЗНЫ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНЗИСТОРОВ

Как отмечалось в гл. 4, статичеаая крутизна транзистора пропорциональна коллекторному току:

S = dlc/dUe = Ic/Ut-

Отсюда следует, что изменение коллекторного тока пропорционально произведе-

Рис. 11.39, Схема умножения с помощью логарифмов.

V, = V.VylV, при и., и и, > 0.

1 Ri[

т изменения входного напряжения и то-и коллектора при отсутствии сигнала. Это свойство используется в дифференциаль-[ном усилителе (рис. 11.40) для умножения.

Операционный усилитель формирует разность коллекторных токов:

и а = ЛЛ/с2 - hi). 01-42)

Если задать отрицательное напряжение Uy щ Ujt = О, то через оба транзистора будет течь одинаковый ток. При этом выходное напряжение [/ будет равно нулю. Если напряжение станет положительным, юллекторный ток транзистора 71 увеличится, а ток транзистора Tj уменьшится. Выходное напряжение при этом будет ирицательным. Соответственно напряжете С/, будет положительным, если 1/, отрицательно. Разность коллекторных токов Щт тем больше, чем больше Э2ш1ттерный ;ок, Т.е. чем больше напряжение Uy Можно предположить, что выходное напряжете и , по меньшей мере приближенно, ух)порционально произведению U Uy. Для точного исследования рассмотрим распределение токов в дифференциальном рскаде. Как было показано в разд. 11.7.4, \т формулы (11.36) следует, что

Ia-Ic2==hMUJ2Ur). (11.43)

Разлагая функцию th в ряд и ограничи-Мясь членами до четвертого порядка, можно записать

h - кг = hiiUJWr) - {UlllAU.

(11.44)

Из этого соотношения следует, что

кх - ki hWJUr) при I UJ и г.

(11.45)

Рис. 11.40. Принцип умножения с использованием крутизны транзисторов

V. а (R./R,) {V.V,/2V у) при U, < 0.

Теперь, считая что (С/,! С/в£. получим Jx-U,/R,.

Подстановка этого выражения в формулу (11.45) с учетом (11.42) дает

U,x{RJRy)[ U,U,/2Ur]. (11.46)

Чтобы условие (11.45) удовлетворялось, необходимо, чтобы jl/jtl < 0,35[/г~ 9 мВ; тогда искажения не будут превышать 1%. Поскольку напряжение U,. оказывается достаточно малым, транзисторы Tj и должны иметь очень близкие параметры, чтобы дрейф напряжения смещения нуля не вызывал дополнительных искажений.

Для того чтобы схема работала правильно, напряжение Uy должно быть только отрицательным, а [/, может иметь любой знак. Такой блок умножения будем называть двухквадрантным.

Блок умножения по схеме рис. 11.40 может быть оптимизирован в нескольких направлениях. При выводе формулы (11.46) предполагалось, что \Uy\ Ube ~ 0,6 В. Это условие можно отбросить, если резистор Ry заменить регулируемым источником тока, для которого 1е ~ Uy.

Другой недостаток этой схемы состоит в том, что напряжение U должно быть достаточно малым, чтобы погрешности, обусловленные нелинейностью характеристик, были невелики. Это ограничение можно обойти, если, например, подавать на вход схемы умножения не само напряжение и а его логарифм.

Четырехквадрантный блок умножения для входных напряжений любого знака можно построить, добавив еще один дифференциальный усилитель, эмиттерный ток которого регулируется напряжением Uy.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 [ 51 ] 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.