Перемножители на основе управляемого током диф. делителя тока

Для улучшения линейности и температурной стабильности для построения АПС используют схему дифференциального делителя тока, управляемого током (Рис. 46).

Рис. 46 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. 47). И если сделать ток I_X пропорциональный разности (I_X1-I_X2), то мы имеем четырехквадрантное перемножение.

Рис. 47 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.

73. Линейный преобразователь «напряжение-ток».

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

Рис. 48 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. 47, дополнить схемами линейного преобразователя “напряжение-ток”, то получим схему интегральной микросхемы 525ПС1. 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. 47);

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;