27. Измерительный усилитель на одном оу

28. Перемножитель на основе управляемого напряжением дифференциального делителя

Наибольшее распространение получили перемножители построенные на дифференциальных транзисторных парах с перекрестными коллекторными связями .

Рис. 1 Управляемый напряжением дифференциальный делитель тока

В основе этого метода лежит основное соотношение для транзисторной структуры: , где (m ≈ 1).

Дифференциальная транзисторная пара представлена на Рис. 1. Для коллекторных токов выполняется следующее соотношение:

, где

тогда выражение для токов коллектора можно записать в виде:

и

При этом выходное напряжение U_Z определяется следующим образом:

Разложим гиперболический тангенс th(x) в степенной ряд и возьмем 0 и 1 члены этого ряда:

тогда получим:

В случае если U_X<< _T получаем: где .

Таким образом, выходное напряжение U_Z пропорционально произведению входного напряжения U_X и тока I_Y. Если сделать ток I_Y пропорциональный напряжению U_Y, 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 U_X: если U_X изменяется от 0 до _T то нелинейность по X составит 8%.

2. Имеем двухквандрантный перемножитель, т.к. I_Y только одной полярности

3. Масштабный коэффициент k сильно зависит от температуры;

Для построения четырехквадрантных перемножителей была использована схема с 3-мя дифференциальными транзисторными. парами с перекрестными коллекторными связями ( рис. 3)

Рис. 2 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 U_X и U_Y ( 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. Находит широкое распространение при невысоких требованиях к точности перемножения, либо схема работает в ключевом режиме.

Данная схема лежит в основе интегральных балансных модуляторов. используемых в преобразователях частоты (К526ПС1 и К174ПС1).

32. Параметры аналоговых перемножителей сигналов

Система электрических параметров аналоговых перемножителей сигналов насчитывает более 50 наименований. Большинство параметров АПС аналогичны параметрам операционных усилителей, но имеется и ряд специфичных параметров

1. Погрешность перемножения АПС

Основным параметром, характеризующим АПС, является погрешность перемножения

Погрешность перемножения определяется по формуле, %

1. Динамические параметры АПС

Динамические параметры АПС характеризуют работу схемы в частотном диапазоне. Наиболее полно описывают динамические характеристики АПС полоса пропускания, граничные частоты амплитудной и векторной погрешности, скорость нарастания, время установления и время восстановления выходного напряжения

2. Полоса пропускания АПС

Полоса пропускания АПС (f_ПР.X и f_ПР.Y) измеряется при подаче на один из входов перемножителя максимального напряжения, а на другой - синусоидального сигнала с амплитудой 10% от максимального входного напряжения .

1. Скорость нарастания выходного напряжения

Скорость нарастания выходного напряжения - это максимальная скорость изменения выходного напряжения. Для измерения необходимо подать импульсное напряжение на один из входов , а на другой вход подать постоянное напряжение.

1. Время установления и время восстановления АПС

Время установления АПС - это время, затрачиваемое схемой на установление выходного напряжения в 10%-ной зоне отклонения от напряжения полной шкалы

1. Граничная частота амплитудной погрешности перемножения

Граничная частота амплитудной погрешности перемножения - это частота f_, на которой амплитуда выходного напряжения уменьшается на 1%.

1. Граничная частота векторной погрешности перемножения

Измерение сдвига фазы между выходным и входным напряжениями АПС обычно вызывает серьезные трудности. Поэтому для определения фазовых искажений АПС введено понятие граничной частоты векторной погрешности перемножения.

Граничная частота векторной погрешности перемножения - это частота fv, на которой мгновенная векторная разность между сигналами одной и той же частоты на входе и выходе АПС становится равной 1%