Главная  Интегральный монолит 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [ 46 ] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84]

ный корпус, изготовленный из металла и пластмассы, ,в котором в ка-честве основания корпуса служит металлическая пластина. Для обеспечения хорошей теплопроводности в таком корпусе монолитная пластинка монтируется непосредственно на внутренней стороне металлического основания. Такая конструкция корпуса позволяет снизить величину теплового сопротивления до 2°С/Вт. Недостатком комбинированного корпуса является большая площадь соединения пластмассы с металлом, которое имеет невысокую надежность.

Металлический корпус более дорогой в производстве, но обладает •более высокой надежностью и лучшей герметичностью. Металлический корпус типа ТО-3, имеющий три вывода и, как правило, исполь-.зуемый для мощных транзисторов, может при.меняться также и для ин-

тегральных схем. Примером такого применения этого корпуса может служить схема пятивольтового стабилизатора напряжения, описанная в этой главе (см. § 6-2), для которой требуются только три внешних вывода. Поэтому ее можно поместить в сравнительно недорогой металлический корпус типа ТО-3, который имеет тепловое сопротивление R-ак .менее 3°С/Вт. Для большинства интегральных схем, мощность которых не превышает 5 Вт, наиболее широко применяется металлический стальной корпус типа ТО-66 с девятью выводами. Тепловое сопротивление этого корпуса Ruk ~3°С/Вт. Для интегральных схем с большей мощностью тепловое сопротивление стального корпуса оказывается слишком велико. Поэтому в таких случаях приходится применять более дорогие алюминиевые или медные корпуса.

ГЛАВА СЕДЬМАЯ

аналоговые умножители и модуляторы

7-1. ХАРАКТЕРИСТИКИ АНАЛОГОВЫХ УМНОЖИТЕЛЕЙ

Во многих устройствах и различных системах часто необходимо получить аналоговый выходной сигнал, пропорциональный произведению двух входных сигналов. Устройство, предназначенное для выполнения этой операции, называется аналоговым ум.ножителем. В таком устройстве выходное напряжение Z должно быть пропорционально произведению двух входных напряжений X я Y, т. е.

(7-1)

где Ki - постоянный коэффициент передачи умножителя.

В большинстве случаев использования требуется, чтобы полярность выходного напряжения Z определялась полярностями входных напряжений. При этом каждое

из входных напряжений должно иметь возможность быть как положительным, так и отрицательным, а полярность выходного выражения должна определяться выражением (7-1). Умножитель, обладающий такими свойствами, называется четы-рехквадратным.

Поскольку в аналоговом умножителе определенная величина выходного сигнала Z может быть получена при различных сочетаниях независимых входных переменных X и У, его рабочие характеристики не могут быть определены так же просто, как характеристики устройства с одним входо.м, как, например, операционного усилителя. Для описания рабочих характеристик неидеального умножителя должен быть определен ряд частных коэффициентов усиления и сигналов смещения. В реальном умножителе величина выходного сигнала Z связана с ве-



личинами каждого из входных сигналов X и Y приближенным выражением:

Z = KiXY+KocX+KyY+Ko,

(7-2)

где Ki - постоянный коэффициент передачи умножителя; Ко, Кх, Ку - постоянные, определяющие начальное смещение и смещения, зависящие от величин сигналов X я У.

Таким образом, в умножителе высокой точности необходимо обеспечить по крайней мере четыре подстройки, позволяющие установить требуемый коэффициент передачи умножителя и приблизить к нулю остальные три постоянные, которые характеризуют величины смещений. В большинстве случаев использования масштабный коэффициент Ki устройства умножения выбирается таким, чтобы

к самым распространенным параметрам, описывающим технические характеристики четырехквад-рантного умножителя, относятся «погрешность», «линейность» и «полоса пропускания». Каждый из этих параметров кратко можно определить следующим образом.

Погрешностью называется максимальная величина отклонения фактической величины выходного сигнала умножителя от расчетного значения, полученного из выражения (7-3), для любого сочетания значений входных сигналов X я У во всем динамическом диапазоне устройства. Обычно оно выражается в процентах от полного диапазона выходного сигнала. Например, для четырехквадратного умножителя с диапазоном изменения выходного сигнала ±10 В относительная приведенная погрешность величиной 1 % означает, что фактическая величина выходного напряжения будет находиться в поле допуска ± 100 мВ относительно идеальной линейной характеристики.

Частотные свойства устройства умножения характеризуются «полосой пропускания». В зависимости от конкретных условий применения, умножителя могут применяться различные определения полосы пропускания. Полоса пропускания для. малого сигнала на уровне 3 дБ определяется частотой, на которой: при постоянной величине входного-сигнала происходит уменьшение на 3 дБ величины выходного сигнала по-сравнению с величиной выходного сигнала на низкой частоте. Полоса пропускания на уровне 17о-ной погрешности по амплитуде определяется частотой, на которой величина-выходного сигнала Z(/cu) уменьшается на 1% ПО сравнению с его величиной на низкой частоте. Еще одним параметром, характеризующим частотные свойства умножителя, является полоса пропускания на уровне 1 % -ной векторной погрешности. Она определяется частотой, на которой выходной сигнал сдвигается по фазе на 0,57° по отношению к выходному сигналу на низкой частоте,, что имеет место при 1%-ной векторной разности между Z(0) и-Z {](£>). Полоса пропускания на заданном уровне векторной погрешности всегда значительно меньше полосы пропускания на соответствующем уровне погрешности по амплитуде.

Для большинства случаев применения большое значение имеет также температурная стабильность, умножителя. Температурный дрейф обычно измеряется в единицах температурного дрейфа величины смещения нуля Ко (в мВ/°С) и коэффициента передачи умножителя Kv (в процентах или миллионных долях: на X).

7-2. ПРИМЕНЕНИЕ АНАЛОГОВЬЖ УМНОЖИТЕЛЕЙ

Подобно операционному усилителю аналоговый умножитель является универсальным базовым блоком,, выполняющим ряд математических:



операций, таких, как умножение, деление, возведение в квадрат и извлечение квадратного корня. В большинстве случаев функциональные возможности умножителя реализуются путем его использования совместно с операционным усилителем. На рис. 7-1 показаны некоторые способы реализации основных математических операций. Схемы для выполнения умножения и возведения в квадрат не нуждаются в пояснениях. сЗперация деления выполняется путем включения умножителя в цепь обратной связи операционного усилителя таким образом, что выходной сигнал умножителя совместно с одним из входных сигналов делителя Z подается на суммирующий вход усилителя, благодаря чему выходной сигнал устройства умножения становится равным этому входному сигналу. При этом выходной сигнал операционного усилителя У, удовлетворяющий этому условию, доллсен быть равен:

(7-4)

Путем закорачивания входов X и Y эта же схема может быть использована для извлечения квадратного корня из входного сигнала, а именно:

(7-5)

При включении устройства умножения в цепь обратной связи опера-щионного усилителя, как показано на рис. 7-1,е, г, необходимо принимать меры, обеспечивающие положительность выходного сигнала У, чтобы исключить возможность возникновения положительной обратной связи в замкнутом контуре. Кроме того, необходимо иметь в виду, что погрешность выходного сигнала схемы рис. 7-1,е обратно пропорциональна X. Таким образом, по мере уменьшения величины X быстро увеличивается погрешность устройства деления,что существенно огра.ничива-•ет его динамический диапазон.


Рис. 7-1. Структурные схемы основных устройств, в которых применяется аналоговое устройство умножения.

а - устройство умножения; б - квадратор; в - устройство де.т1ения; г -устройство извлечения квадратного корня; д - устройство для вычисления среднеквадратичного значения.

Помимо операций умножения и деления, аналоговый умножитель может осуществлять .преобразование частоты и применяться в качестве модулятора, фазового детектора и пропорционального блока с регулируемым при помощи напряжения коэффициентом передачи. Во многих случаях практического использования высокая линейность или возможность работы умножителя в четырех квадрантах не требуется. В этих -случаях схемы умножителей могут быть существенно упрощены.

7-3. УМНОЖИТЕЛЬ С ПЕРЕМЕННОЙ КРУТИЗНОЙ

Существует целый ряд устройств, которые могут быть использованы для получения выходного сигнала, пропорционального произведению двух входных. Наиболее подхо-•дящим для реализации при помощи интегральных полупроводниковых схем принципом действия является так называемый «метод переменной крутизны». Этот метод основан на зависимости крутизны транзистора от тока эмиттера. Принцип действия



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [ 46 ] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84]

0.0008