|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы Глава 2 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ Дж. Силверман О, ВВЕДЕНИЕ Материал этой главы посвящен широкому классу интегральных схем (ИС), объединенных общим названием «функциональные узлы». В выпускаемых фирмами-изготовителями справочных материалах эти схемы обычно приводятся в разделах о микросхемах смешанного типа и специального назначения; Такие функциональные ИС были спроектированы для решения целого ряда задач, с которыми приходится сталкиваться. при разработке электронных устройств. Поскольку сложность таких схем достаточно высока, их функционирование обычно трудно описать простым набором уравнений. Назначение предлагаемой главы заключается в том, чтобы снабдить разработчика основными сведениями по этим устройствам с точки зрения их применения и расчета. Подобная информация позволит разработчику легко выбрать наиболее пригодный в каждом конкретном случае прибор. Поскольку изготовители ИС постоянно повышают качество своей продукции, приводится обзор и перспективной продукции, находящейся в стадии разработки. 2.1. ЧЕТЫРЕХКВАДРАНТНЬШ ПЕРЕМНОЖИТЕЛИ Для построения разнообразных аналоговых систем требуется схема, выходной сигнал которой представляет собой произведение двух входных сигналов. Выполняющий подобную операцию функциональный узел называется аналоговым перемножителем. ) Joel Silverman, Marketing Manager, Siliconix Inc, Santa Clara, Calif. (Bo время работы над этой главой автор представлял фирму Ехаг Integrated Systems.)  Необходимость в таком перемножителе диктуется не только его способностью производить арифметические операции, такие, как умножение, деление, возведение в квадрат и извлечение квадратного корня, но, как это будет показано в дальнейшем, он является также основным функциональным узлом при построении АМ-детекторов и формирователей, блоков преобразования частоты (конвертеров) и фазовых детекторов. На рис. 2.1 приведена условная схема аналогового перемножителя. Его выходной сигнал определяется следующим образом: V,. = KVVy, (2.1) где Vx и Vy представляют собой соответственно прикладываемые к зажимам X я Y аналоговые сигналы, а К - постоянный коэффициент передачи перемножителя, размерность которого определяется как Б-. Соотношение (2.1) описывает характеристическое уравнение «идеального»четырехквадрант-нсго перемножителя, в результате чего амплитуда и полярность выходного сигнала опре-Рис. 2.1. Структурная схема перемно- деляются исключительно тра-жтеля. Увах == KVxVy. метрами входных сигналов. При этом допускаются любые сочетания положительных и отрицательных значений входных воздействий, лежащих в пределах рабочего динамического диапазона данного перемножителя. 2.1а. Анализ реальных перемножителей Соотношение (2.1) описывает передаточную функцию идеального перемножителя, в которой не учитываются всевозможные смещения, всегда присущие каждой реальной, «неидеальной» схеме. Поскольку выходной сигнал перемножителя представляет собой функцию двух независимых входных переменных, его рабочие характеристики необходимо определять, исходя из действующих на каждом входе напряжений смещения, а также требуется учесть и напряжение смещения выходного каскада. При учете этих конечных смещающих факторов реальная передаточная функция принимает следующий вид: 1вых = К (Fx + Фх) iVy + Фу) -f Ф.„„ (2.2) где Фл: и Фу - действующие соответственно на входах X и Y напряжения смещения, а Фвых - выходное напряжение смещения перемножителя. Таким образом, для обеспечения выполне- ния операции умножения с высокой точностью необходимо произвести четыре независимые регулировки, три из которых «обнуляют» внутренние напряжения смещения, а четвертая устанавливает требуемый коэффициент передачи перемножителя. В больщинстве случаев коэффициент передачи перемножителя задается равным 0,1. При этом допускается напряжение одного из обоих входных сигналов в диапазоне до 10 В, при условии что напряжение выходного сигнала не превышает 10 В. Поскольку напряжения смещения отрегулированы соответствующим образом, а /С - 0,1, то передаточная функция имеет вид вых = у/10. (2.3) Для описания рабочих характеристик перемножителя используется несколько ключевых параметров. Они обычно используются для определения и установления любого отклонения от заранее рассчитанной передаточной функции. К таким ключевым факторам относятся «точность», «линейность» и «ширина полосы пропускания». Четкое понимание влияния этих параметров необходимо для правильного задания рабочих характеристик схемы. «Точность» определяется как отклонение реального выходного сигнала от идеального при любых сочетаниях сигналов на входах X и Y, лежащих в определенном рабочем диапазоне перемножителя. Задание этого параметра обычно производится в процентах от полного размаха выходного сигнала перемножителя. Следовательно, для перемножителя с диапазоном изменения выходного сигнала ± 10 В и полной точностью 0,5 % сигнал должен иметь отклонения от идеального вычисленного значения не более ±50 мВ. «Линейность» обычно выражает отклонение характеристики от наилучшей надлежащей прямой линии и, как правило, дается -в процентах от полного размаха выходного сигнала, поскольку максимальное отклонение происходит на краях динамического диапазона перемножителя. Например, если для перемножителя с диапазоном изменения выходного сигнала ±10 В задана линейность 0,5%, то максимальное отклонение характеристики от проходящей наилучшим образом прямой линии составит ±50 мВ. «Ширина полосы пропускания» представляет собой параметр, определяющий, насколько функционирование перемножителя в диапазоне высоких частот соответствует его низкочастотным характеристикам. Поскольку данный параметр сильно зависит от конкретного применения перемножителя, следует определить несколько полос Пропускания: 1. Ширина полосы пропускания, соответствующая абсолют.-ной погрешности 1%, определяется той частотой, где фазовый 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 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 |