Перемножители на основе управляемого сопротивления

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.

Данный тип перемножителей-делителей целесообразно использовать в тех случаях, когда для двух квадрантов необходимо получить максимальное быстродействие и не требуется высокая точность вычисления.

Умножители на логарифмических усилителях

Умножители на логарифмические усилителях наиболее очевидны для построения и просты для расчета. Алгоритм их синтеза сводится к выполнению последовательности следующих операций:

1) ln U_x , In U_y

2) U_o = k₁(lnU_x + lnU_y)=k₂ ln(U_xU_y)

3) U_вых = k₃antiln U_o = k₃ antiln (ln (U_xU_y) )) = kU_хU_у

Структурная схема изображена на рис.1

Достоинства данного АПС:

1) широкий динамический диапазон

2) довольно высокая точность

3) высокая температурная стабильность

Параболические перемножители

К параболическим перемножителям относятся схемы, в которых произведение U_х U_у образуется как сумма или разность входных сигналов U_х и U_у возведенных в квадрат. В настоящее время члены, содержащие квадрат переменных, получают при помощи диодных функцио­нальных преобразователей, работающих в режиме кусочно-ломаной ап­проксимации. Диодные квадраторы с десятью точками излома переходной характеристики могут аппроксимировать функцию I_д = kU² с погрешностью не более 0,01% от полной шкалы измерений.

Известны различные формы параболических АПС, например, двухчленные:

U_хU_у =0,25((U_х + U_у)² − (U_х −U_y)²); (*)

U_хU_у = 0,25((a + U_х + U_у)² − (a − U_х + U_у)²) , a = const

Структурные схемы таких перемножителей построены с использованием уравнения (*) . ОУ выполняет роль суммирующих и вычитающих устройств. Затем следуют устройства вычисления абсолютного значения (модуля) суммы и разности входных сигналов, после которых, включены квадраторы. Выходной каскад, осуществляет суммирование с отрицательным знаком (или вычитание) квадратов суммы и разности вводным сигналов. Структурные схемы двухчленным перемножителей приведены на рис. 2 и рис. 3 .

Достоинство:

• достаточно широкополосны.

Недостатки:

• схемы сложны, дороги;

• напряжения погрешности при малых входных сигналах играют значительную роль;

• высокие требования к генераторам параболических функций.

Параметры интегральных апс

Система электрических параметров АПС насчитывает более 50 наименований. Большинство параметров АПС идентично параметрам ОУ, и поэтому методы их измерения аналогичны описанным в ГОСТ 19799-74. Кроме того, интегральным микросхемам АПС свойствен ряд специфически параметров.

Погрешность перемножения в процентах от полной шкалы – это максимальная разность между фактическим и теоретическим значениями выходного напряжения, приведенная к предельному значению выходного напряжения.

Нелинейность перемножения по входу X или Y Nx (Ny) – это составляющая погрешности перемножения, представляющая максимальную разность между фактическим и теоретическим значениями выходного сигнала при скомпенсированных статических ошибках перемножителя, включающих смещение на входах X и Y (разбаланс входов), на выходе (разбаланс выходного каскада) и среднюю погрешность масштабного коэффициента.

Остаточное напряжение по входу Х или Y U_{ост х} (U_{ост y}) − это размах нелинейной составляющей напряжения на выводе премножителя при полном размахе напряжения на данном входе и отсутствии напря­жения на другом в входе.

Коэффициент влияния нестабильности источников питания на по­грешность перемножения

Средний температурный дрейф погрешности перемножения

Динамические параметры АПС характеризуют работу схемы в частотном диапазоне.

Полоса пропускания АПС ( fnp.х и fnp.y) измеряется при подаче на один из входов перемножителя максимального напряжения (10 В), а на другой − синусоидального сигнала с амплитудой 10% от максимального входного напряжения (1 В).

Скорость нарастания выходного напряжения V_uвых АПС– это максимальная скорость изменения выходного напряжения

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

Время восстановления − характеризует возможность выхода АПС из состояния насыщения.

Граничная частота амплитудной погрешности перемножения − это частота в на которой амплитуда выходного напряжения уменьшается на 1%.