Логарифмический преобразователь Советский патент 1987 года по МПК G06G7/24 

Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов по логарифмическому закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и информационно-измерительной технике.

Цель изобретения - повьшение точности.

На чертеже приведена схема логарифмического преобразователя.

Преобразователь содержит операционный усилитель 1, логарифмирующий 2 и экспоненциапвный 3 транзисторы, источник 4 опорного напряжения, первый 5 и второй 6 масштабные резисторы, три корректирующих транзистора 7-9, вход 10 и выход 11 преобразователя, шину 12 питания, причем первый 7 и второй 8 корректирующие транзисторы выполняют функции блока 13 инверсии тока.

Логарифмический преобразователь работает следующим образом.

Логарифмическая зависимость между входным (вход 10) и выходным (выход 11) напряжениями обеспечивается за .счет использования естественной нелинейной зависимости тока коллектора логарифмирующего транзистора 2 и напряжения на его змиттерном переходе

и,5 -(Lf.ln U,,/R5.

lo,-,

-5, ) (1)

,026 В - температурный потенциал;

1д, RJ - соответственно теп- ловой ток эмиттерно- го перехода, сопро- . тивление базы логарифмирующего транзистора)

R J - сопротивление первого масштабного резистора 5.

адение напряжени я на сопротивлебазы логарифмирующего транзистора 2

R 5 I g является причиной погрешности в области больших рабочих токов коллектора.

Для компенсации указанной ошибки база логарифмирующего транзистора 2 подключена к шине нулевого потенциала через второй масштабный резистор 6,а к общему их выходу подключен выход блока 13 инверсии тока, ток которого пропорционален и противоположен по направлению току базы логарифмирующего транзистора 2. Формирование тока.

пропорционального току базы логарифмирующего транзистора 2, осуществляется с помощью идентичных логарифмирующему транзистору 2 экспоненциального 3 и третьего корректирующего 4 транзисторов. Поскольку величина компенсируемого падения напряжения на объемном сопротивлении базы невелика

и обычно не превьш1ает 1 мВ, то напряжения на змиттерных переходах логарифмирующего 2 и экспоненциального 3 транзисторов отличаются на величину напряжения источника 4 опорного

напряжения, и их коллекторные токи

и I;, пропорциональны: ехр и,

3

I.

К.

(2)

0

1 3 - г 4

где К - коэффициент масштабирования коллекторного тока логарифмирующего транзистора 2. В силу идентичности экспоненциального 3 и третьего корректирующего 9 транзисторов можно считать их базо- 5 вые токи равными, откуда ток базы третьего корректирующего транзистора 9

Ч

К.

(3)

Sj 4 Блок 13 инверсии тока обеспечивает на своем выходе ток, который пропорционален его входному току, но противоположен ему по направлению. Поэтому напряжение на базе логарифмирующего транзистора 2 определяется падением напряжения на втором масштабном резисторе от протекания суммарного тока этого транзистора и выходного тока блока 13 инверсии тока.

-Rt(i,-K4-Kn-i -,),

где

к.г

fj-i J ()

коэффициент передачи блока 13;

R(, - сопротивление второго масштабного резистора 6.

Напряжение на выходе 11 преобразователя равно сумме падений напряжений на эмиттерном переходе логарифмирующего транзистора 2 и втором масштабном резисторе 6:

и,, -R,.l5,j(1-K,-K,,)

(у In -Л Г 1о1

+ R,

:.,)(5)

При обеспечении условия R,(K,.K,,- 1) Rg

Г

(6)

31

напряжение на выходе 11 преобразователя не зависит от сопротивления базы логарифмирующего транзистора 2:

и,, и„

01

Величина сопротивления второго масштабного резистора 6 определяется из условия (6):

р Rcfi к,.к,з-Т

Условий физической реализуемости (положительное значение второго масштабного резистора 6) обеспечивается при

К. К,7 1.(8)

Первый 7 и второй 8 корректирующие транзисторы идентичны по параметрам и имеют тип проводимости, противоположный по отношению к логарифмирующему 2, экспоненциальному 3 и третьему корректирующему 9 транзисторам. Если пренебречь различием коллекторного и эмиттерного токов, то, учитывая последовательное включение транзисторов 7 и 8, их базовые токи 1 f пропорциональны друг другу

-B«/Bvi. -К

ii

(9)

- ST f где Bg, В - коэффициенты передачи транзисторов 8 и 7.

В случае использования в схеме преобразователя интегральных транзисторных сборок компенсация действия базового сопротивления схемы осу ществляется индивидуально для каждого образца и сводится к регулировке коэффициента пропорциональности К между токами первого 2 и второго 3 транзисторов с помощью источника 4 опорного напряжения или, при заданСоставитель Н.Зайцев Редактор И.Николайчук Техред А.Кравчук Корректор Н.Король

Заказ 6293/50 Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3615854

ном смещении базы экспоненциального транзистора 3 в соответствии с условием (8), регулировкой второго мае- с штабного резистора 6,

Формула ИЗ обретения

:

10

15

Ю

Логарифмический преобразователь, содержаш 1й операционный усилитель, соединенный выходом с выходом преобразователя, а входом через первый масштабный резистор - с входом преобразователя, логарифмирующий транзистор, соединенный коллектором и эмиттером соответственно с входом и выходом операционного усилителя, база логарифмирующего транзистора через второй масштабный резистор подключена к шине нулевого потенциала, источник корректирующего напряжения, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности, в него введены три корректирующих транзисто- 25 ра и экспоненциальный транзистор, соединённый эмиттером и базой соответственно с выходом операционного усилителя и выходом источника корректирующего напряжения, база и коллектор первого корректирующего транзистора соединены соответственно с базой логарифмирующего транзистора и шиной нулевого потенциала, эмиттер первого корректирующего транзистора подключен к коллектору второго корректирующего транзистора, соединенного базой и эмиттером соответственно с базой и коллектором третьего корректирующего транзистора, коллектор и эмиттер которого подключены соответственно к шине питания и коллектору экспоненциального транзистора.

30

35

40

Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов по логарифмическому закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и информационно-измерительной технике. Цель изобретения - повьпление точности,что достигается введением трех корректкрующих транзисторов 7-9 и экспоненциального транзистора 3. Это позволяет уменьшить влияние неидеальности параметров элементов цепи компенсации сопротивления базы логарифмирующего транзистора 2 на результат преобразования, включение блока 13 инверсии тока, имеющего токовый выход, величина тока которого во всем диапазоне изменения выходных сигналов преобразователя пропорциональна изменению базового тока логарифмирующего транзистора 2, и подключение к его базе второго масштабного резистора 6 позволяют исключить из цепи эмиттер - база логарифмирующего транзистора 2 какие-либо паразитные источники напряжения, к которым особенно чувствительна вольт-амперная характеристика полупроводникового перехода. 1 ил. (Л 10 5 «MIDп со 05 СП 00 ел