от транзисторов Т5 и Т6, а транзисторы Т1 и Т2 осуществляют экс-поненциальную фчнкцию от эмиттерно-базовых напряженнй ТЗ и Т4. Таким образом реализуется линейная зависимость между токами через транзисторы Т5, Т6 и TI, Т2. Благодаря использованию источника тока, построенного иа усилителе 0У1, расширяется диапазон линейной зависимости /д от Uy вплоть до Оу 0. Перед применением обе схемы нуждаются в подстройке. Для этого сначала прн Uy = О резистором R5, затем прн максимальном напряжении Ьу резистором R6 устанавливается Оых =0- Преимущество последней схемы перед предыдущей (рис. 3.17, а) - линейность не хуже 1% в диапазоне изменения входных сигналов О - 10 В.

Off*

i/s! im

oHZZHr

13.7

ШГ591

ЗЗ&и

R 170

fffd

Рис. 3.17. Простейший {а) и улучшенный (б) перемножители на осиоое переменной крутизны

Рассмотренные типы перемножнтелей используются главным образом для построения специализированных схем, поскольку каждую отличает характерная особенность (табл. 3.5). Для решения задач средней точности и быстродействия были изготовлены универсальные полупроводниковые перемножители, большинство из которых использлет метод нормировки токов.

Метод нормировки токов. Полупроводниковый перемножитель [211. Пе-

ремиожители с нормировкой токов обладают наилучшей совокупностью таких параметров, как линейность, широкополосность, температурная стабильность. Их отличает незначительная прямая передача входного сигнала на выход. Как правило, они обладают и дифференциальным входом, а следовательно, дополнительной конструктивной универсальностью. Вследствие этого метод нормировки токов положен в основу большинства современных полупроводниковых перемножителей.

В упрощенной схеме типового полупроводникового, перемножителя (рис. 3. IS) умножение осуществляет дифференциальный каскад на транзисторах Т5Т8. Перекрестные связи коллекторов этих транзисторов обеспе-

чивают инверсию сигналов, необходимую для чертырехкоадрантного умноже иия. Входные каскады на транзисторах Т( - Т4 преобразуют напряжения иx и Vy в токи, а диоды Д(, Д2 логарифмируют токовый сигнал по входу V. Антилогарнфмирование сигнала V и перемноже!1ие его с сигналом X осуществляется транзисторами Т5 - Т8. Описанный алгоритм решения позволяет получить на выходе связь между входными (/ - /4) и выходными (/5 - ig) сиг[[алэми в виде отношений (нормировки) токов. Используя очевидные соотношения между этими токами и токами ig, [21], нетруд!о показать, что вых = KUxiy, где /С = 2ВУ?нхг/1.ч - масштабный коэффициент.

Все резисторы на рис 3.18 находятся вне корпуса. Поэтому уЧиление можно устанавливать в соответствии с Конкретными требования разработчика. Например, если необходимо умножать входные сигналы с амплитудой, из.меняющейся в диапазоне ±10 В, то при /(- = 1 8ых ±100 В, т. е. недопустимо велико. Поэтому обычно выбирают /( = 0,1.

Сопротивления и Ry выбираются так, чтобы при максимальных входных напряжениях нелинейные искажеЕШя в схеме оставались ми[!имальнымя. Для Этого обычно достаточно выполнить неравенства f/a:max< hnRx, шак < 4Rij- Если V max = = t>f/ max I 10 Bj и ig = ii3. TO-R=.Ry > 10 B 3.

Токи (з и должны быть как можно меньше, чтобы свести к минимуму рассеяние мощности в умножителе. Если, однако, ток /3 очень мал, то будет трудно получить требуемую величину К. лежат в диапазоне 0,1

Рис. 3.18. Структура полупроводникового перемножнтсля 525ПС1

Практически приемлемые величины 2 мА. Если выбрать tg = 1 мА, то Rx, Ry > Ю кОм. Однако такая величина сопротивления только гарантирует, что входной сигнал 10 В не вызовет запирания входных усилителей. Во время выбросов входных сигналов эмиттерный ток может достигать нуля, и в усилителе будут возникать нелинеЙ!ше искажени-яЧтобы избежать этого, надо выбирать величины сопротивлений У? и примерно на 30% больше, т е. около 15 кОм. Если /(0,1, то Rn определяется из выражения Ri KiaRxRy В л; 11 кОм.

Схема требует три Е1а11ряжения питания, а hmchfio: (/, (в точке подключения диодов), (/+ и и~. Для максимально допустимого входного сигнала ilO В минимальное значение (У, 12 В, а с запасом (/, = 13,5 В.

Требуемое положительное напряжение питания (/+определяется из соотношения U+ (/, + Kf/a:niaxC/.ymax/2 В + 1зУ?н + 2В 32 В, где 2В -запас на нестабильность напряжения U+. Отсюда находим требуемое сопротивление /?,=(t;+ - Ui)/2i 9,25 кОм.

Отрицательное напряжение питания U~ выбирается так, чтобы при максимальном положительном входном напряжении разность потенциалов между входом и шиной и~ не превышала максимально допустимую величину 30 В. Кро.ме того, U~ до.гжгш быть по меньшей мере на 2 В меньше по абсолютной величине отрицательного входного напряжения равного -10 В. Поэтому выбирается U-~ -15 в.

Токи (з и 1,3 задаются резисторами, подключаемыми между клеммами 3, 13 и землей. Сопротивления этих резисторов определяются из выражения /?з= [ (U-- и,г,)П \ - 500 Ом.

Для получения токов (3 = (- 1 мА = R = 13,75 кОм. При объединенных клемах 3 и 13 достаточно включить один резистор R3 с сопротивлением е,8 кОм.

Зак. 2230

Включение полупроводникового умножителя типа 525ПС1 показано на рис. 3 19, где даиы сопротивления внешних резисторов при U+ =6, 15 и 32 В. Температ\рный дрейф множителя можно уменьшить, выбрав сопротнвтения R, Ry, R и R, с ТК/?, компенсирующим собственный дрейф схемы, Точность перемножения можно повысить до Ио (типовая величина 2%), уменьшив токи /з и до 0,8 мА, ограничившись напряжением входных сигналов =fc 5 В. &JxJ)eKT достигается в основном уменьшением нелинейных

~f58

-158

Рис, 319. Прецизионное ум!южение напряженнй на перемножителе 525ПС1

искажений в логарифмирующих и аитилогарифмирующих каска дах схемы. Быстродействие перемножителя можно повысить, под ключая к его.выходу широкополосный ОУ, преобразующий дифференциальный сигнал тока в напряжение {рис. 3 20) Сопротивление резистора R1 выбирается так, чтобы прн изменениях выходного тока в диапазоне 1 di 0,2 .мА транзисторы работали в линейной области. Для получения минимальной погрешности перемножения транзксторы в парах должны быть идентичными Выбор 0 определяется требованиями к полосе пропускания всей схемы Например, если необходима малосигнальная полоса пропускания 5МГц, а частота, до которой сохраняется максимальная амплитуда выходного напряжения схемы, 1,4 МГц, то ОУ должен иметь полосу про* пускання на уровне единичного усиления не менее 5 МГц, а ско-