Richi´s Lab

Intersil ICL8013 Analogmultiplizierer

ICL8013

Der ICL8013 ist ein von Intersil entwickelter, integrierter Analogmultiplizierer, der eine Bandbreite von 1MHz bietet. Dieses Bauteil stammt aus dem Jahr 1979. Dem Datenblatt nach dürfte der Index A gar nicht existieren. Es wird lediglich ein Index B und ein etwas schlechter spezifizierter Index C beschrieben. Wahrscheinlich gab es darüber eine im normalen Datenblatt nicht beschriebene, bessere Sortierung.

Mit einem Analogmultiplizierer lassen sich neben der Multiplikation auch Schaltungen aufbauen, die dividieren, quadrieren oder radizieren.
Einsatzgebiete sind laut Datenblatt RMS-Messungen, Frequenzverdoppler, spannungsgesteuerte Verstärker, Modulatoren und Demodulatoren.

 

ICL8013 Funktion

Das Blockschaltbild im Datenblatt des ICL8013 zeigt den grundsätzlichen Aufbau. Die beiden Eingangssignale X_in und Y_in werden in Stromwerte umgewandelt, in einem Verstärker multipliziert und über einen Operationsverstärker ausgegeben. Z_in ermöglicht einen Zugriff auf den Knoten, wo das multipliziere Signal anliegt. Der untere Z_in-Kontakt scheint ein Fehler zu sein. Alle Signale werden differentiell eingelesen, weswegen für alle Signale Pins mit der Endung "OS" zur Verfügung stehen. Über die OS-Pins kann der Offset der Signale eingestellt werden.

 

ICL8013 Schaltplan

Im Datenblatt befindet sich auch ein Schaltplan des ICL8013.

Der Differenzverstärker, der das X-Signal entgegen nimmt ist hier hellgrün markiert. Es handelt sich um einen sogenannten Pi-Type-Differenzverstärker, der mit zwei Stromsenken arbeitet (dunkelgrün). Im Kollektorpfad befinden sich zwei als Dioden verschaltete Transistoren (grau). Das Datenblatt beschreibt diesen Schaltungsteil als signal compression. Die nichtlineare Kennlinie der Dioden soll das Verhalten des Differenzverstärkers bei großen Signalamplituden linearisieren.

Der zweite Pi-Type-Differenzverstärker, der das Y-Signal entgegen nimmmt, ist hier blau markiert, die zwei Stromsenken sind dunkelblau hinterlegt.
Der Y-Differenzverstärker mündet im eigentlichen Multiplikator, den über Kreuz verschalteten, türkis eingefärbten Transistorpaaren. Am Ausgang des Multiplikators kann das Z-Signal eingespeist werden.

Der gelbe Schaltungsteil generiert eine konstante Spannung, die den vier Stromsenken als Referenzpegel dient.

Die rechte Hälfte des Schaltplans (rot) stellt den Ausgangs-Operationsverstärker dar.

 

ICL8013 Die

Das Die ist noch recht übersichtlich aufgebaut. Die interne Bezeichnung lautete BL8013. Die Metalllage liefert die Maskenrevision 6C.

 

ICL8013 Die

Die verschiedenen Schaltungsteile lassen sich relativ gut den Bereichen auf dem Die zuordnen. Interessant ist vor allem die Anordnung der Eingangsschaltungen. Die Eingänge des X- und des Y-Differenzverstärkers sind zweigeteilt und in gemischten Paaren (hellgrün und hellblau) um den Multiplizierer (türkis) angeordnet. Auch die Dioden zur Linearisierung (grau) sind in der direkten Nachbarschaft integriert. Die örtliche Nähe sorgt dafür, dass sich fertigungsbedingte Unterschiede der Transistoreigenschaften und Temperaturdrifts möglichst kompensieren.
Der Ausgangs-Operationsverstärker ist im rechten Bereich platziert. Die Endstufe befinden sich ganz rechts. Durch diesen Aufbau ist sichergestellt, dass sich die Abwärme des Operationsverstärkers möglichst wenig auf die empfindlichen Schaltungsteile am Eingang auswirkt.

 

 

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