Наибольшее распространение получили перемножители построенные на дифференциальных транзисторных парах с перекрестными коллекторными связями.
Рис. 44 Управляемый напряжением дифференциальный делитель тока
В основе этого метода лежит основное соотношение для транзисторной структуры: , где .
Дифференциальная транзисторная пара представлена на Рис. 44. Для коллекторных токов выполняется следующее соотношение:
, где
тогда выражение для токов коллектора можно записать в виде:
и
При этом выходное напряжение UZ определяется следующим образом:
Разложим гиперболический тангенс th(x) в степенной ряд и возьмем 0 и 1 члены этого ряда:
тогда получим:
в случае если UX<< jT получаем:
Таким образом, выходное напряжение UZ пропорционально произведению входного напряжения UX и тока IY. Если сделать ток IY пропорциональный напряжению UY, то мы имеем перемножитель двух сигналов. Т.е. для построения перемножителя необходимо иметь высокоточный преобразователь напряжение - ток.
Основные недостатки:
1. Большая нелинейность по отношению к параметру UX: если UX изменяется от 0 до jT то нелинейность по X составит 8%
2. Имеем двухквандрантный перемножитель, т.к. IY только одной полярности
3. Масштабный коэффициент K сильно зависит от t;
Для построения четырехквадрантных перемножителей была использована схема с 3-мя дифференциальными транзисторными. парами с перекрестными коллекторными связями (рис. 3)
Рис. 45 Четырехквадрантный перемножитель на управляемых напряжением дифференциальных делителях токов
Как и в случае с предыдущей схемой при использовании такого перемножителя возникает две трудности:
1. Масштабный коэффициент перемножения зависит от квадрата значения абсолютной температуры.
2. Линейность из-за гиперболической зависимости ограничена малым уровнем входных сигналов UX и UY (для обеспечения погрешности перемножения менее 1% уровни входных сигналов соизмеримы с напряжением смещения нуля дифференциального усилителя)
Основное преимущество схемы - перемножитель умножает во всех 4-х квадрантах. Несмотря на недостатки эта схема находит широкое распространение там, где не нужны высокие требования к точности перемножения, либо схема работает в ключевом режиме.
Данная схема лежит в основе схемотехники интегральных балансных модуляторов К526ПС1 и К174ПС1. Эти микросхемы используются в преобразователях частоты.