большее распространение получили четыре: с управляемым сопротивлением, с переменной крутизной, логарифмические и с нормировкой токов. Последний тип перемножителей, объединяющий и элементы остальных, оказался наиболее удобным для изготовления в виде полупроводниковой микросхемы.

Перемножители на основе управляемого сопротивления наиболее просты. Если сопротивление пропорционально управляющему напряжению, то ток через это сопротивление пропорционален произведению или частному входного и управляющего сигналов. В качестве управляемых напряжением сопротивлений можно использовать полевые транзисторы. На начальном участке вольт-амперной характеристики полевой транзистор является резистором с сопротивлением, управляемым по цепи затвора. Действие температурного дрейфа нелинейности зависимости этого сопротивления от управляющего напряжения на точность умножения значительно уменьшается включением полевого транзистора в цепь ОС усилителя. Этот тип перемножителя (делителя) целесообразно использовать в тех случаях, когда для двух квадрантов необходимо получить максимальное быстродействие и не требуется высокая точность вычисления.

Умножитель на логарифмических усилителях наиболее очевиден для построения и прост при расчете. Алгоритм их синтеза сводится к выполнению последовательности операций: \п х, \п у, \пх+ +\пу = 1пху, antilni[ln хг/] =хг/. Известно большое число различных схем одноквадрантных умножителей (делителей), состоящих из трех логарифмических усилителей и одного антилогарифмического [46]. Недостаток (общий для большинства схем на логарифмических усилителях) заключается в зависимости полосы рабочих частот от входных сигналов. Например, ширина полосы пропускания при входном напряжении 10 В составляет 100 кГц, а при 1 В сужается до 10 кГц. Объясняется это тем, что при больших входных напряжениях в цепях логарифмического перемножителя протекают большие входные токи и, следовательно, быстрее перезаряжаются паразитные емкости в схеме.

Умножение на основе переменной крутизны в простейшем двух-квадрантном перемножителе (см. рис. 1.6) достигается изменением эмиттерного тока /э (а следовательно, и крутизны 5 = /э/фт) транзисторов VT1 и VT2. Изменение коллекторного тока /т любого из указанных транзисторов в зависимости от Ux описывается выражением Ii = IaUxl2<fT. Операционный усилитель преобразует дифференциальный выходной ток транзисторов VT1, VT2 в напряжение [/вых = А/т1. Учитывая, что изменение тока 4 от напряжения Uy определяется равенством hU-yjR, получим

вых = /э Ux Фг = и Uy R,/2 Фт.

Используя рассмотренные выше методы, практически невозможно достичь точности перемножения лучше 0,1%. Если необходима высокая точность и достаточна полоса рабочих частот несколько десятков герц, целесообразно применять импульсные перемножите-

ли. Последние при умножении низкочастотных аналоговых сигналов обеспечивают по крайней мере на порядок более высокую точность, чем перемножители, работающие по принципу нормировки токов. Например, описанный ниже перемножитель 525ПС1 позволяет получить погрешность умножения около 1%- В то же время импульсный перемножитель позволяет умножить два сигнала с погрешностью не более 0,05%, т. е. в 20 раз точнее [47].

Рассмотренные типы перемножителей применяются главным образом для построения специализированных схем. Для решения задач, требующих средних точности и быстродействия, были изготовлены полупроводниковые перемножители, большинство из которых использует метод нормировки токов. Перемножители 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 дифференциальным входом, а следовательно, дополнительной схемотехнической универсальностью [46].

В упрощенной схеме первого отечественного полупроводникового перемножителя 525ПС1 (рис. 2.24) умножение осуществляет

iVT6

Рис. 2.24. Упрощенная схема полупроводникового перемножителя 525ПС1

счетверенный дифференциальный каскад на транзисторах VT5- VT8. Перекрестные связи коллекторов этих транзисторов обеспечивают инверсию сигналов, необходимую для четырехквадрантного умножения. Входные каскады на транзисторах VT1-VT4 преобразуют напряжения [/х и [Уу в токи, а диоды VD1, VD2 логарифмируют токовый сигнал по входу У. Антилогарифмирование сигнала У и умножение его с сигналом X осуществляются счетверенным

каскадом. Описанный алгоритм умножения позволяет получить на выходе связь между входными (/i-/4 и выходными (/5-/в) сигналами в виде отношений токов. Используя очевидные соотноше- ия между этими токами и токами /3, /13, нетрудно получить UBb,x=KUxU,j, где K=2Rn/RxRyh - масштабный коэффициент [46].

Все приведенные в схеме на рис. 2.24 резисторы являются Внешними. Поэтому усиление можно устанавливать в соответствии с конкретными требованиями разработчика. Например, если необходимо умножать входные сигналы амплитудой, изменяющейся в диапазоне ±10 В, то при К=1 [Увых=±100 В, т. е. недопустимо велико. Поэтому обычно выбирают /(=0,1, обеспечивая вых= = ±10 В.

Основная схема включения умножителя 525ПС1 показана на фис. 2.25, а в таблице под рисунком приведены сопротивления шнешних резисторов при различных значениях U+n.

0,7в

iRZ \R3 i?* i --V л

1l\iO

3 \1Z

fnc. 2.25. Основное включение перемножителя 525ПС1 для четырехквадрантиого

умножения

СОПРОТИВЛЕНИЕ РЕЗИСТОРОВ В СХЕМЕ РИС. 2.25 ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ V~

Примечание. Сопротивления резисторов R1-R11 указаны в килоомах.