Экспоненциальный преобразователь Советский патент 1987 года по МПК G06G7/24 

1363265

относится к устройстноно по эк пр ну бл

вам преобразования электрических сигналов по экспоненциальному закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и информационно-измерительной технике.

Цель изобретения - повышение точности.

На чертеже изображена функциональ- ю Поскольку при этом первый 5 и второй

ная схема преобразователя.

Экспоненциальньй преобразователь содержит два операционных усилителя 1 и 2, два масштабных резистора 3 и 4, три экспоненциальных транзистора 5-7, логарифмический транзистор 8, источник 9 опорного напряжения, совокупность элементов 2,7,8 и 9 образует блок 10 инверсии тока.

Экспоненциальный преобразователь работает следующим образом.

Экспоненциальная зависимость между входными и выходными напряжениями обеспечивается за счет использрваПИЯ естественной нелинейной зависимос--25 не зависит от сопротивления базы перти тока коллектора первого транзистора 5 и напряжения на его эмиттерном переходе ,

-R.

oj

ехр

t/./V,

(1)

где if 0,026 Б - температурный потенциал;

тепловой ток эмиттерного перехода первого экспоненциального транзистора 5; напряжение на входе преобразователя;

- сопротивление второго масштабного резистора 4.

Однако напряжение на эмиттерном переходе первого экспоненциального транзистора отличается от напряжения его эмиттерным и базовым зажимами и 3g. из-за наличия объемного сопротивления базы R, которое является причиной погрешности в области больших рабочих токов коллектора.

(2)

и„, + I

R.

U,5j UH 5 В то же время увеличение этого тока желательно как с целью увеличения диапазона изменения входных сигналов так и с целью повьппения быстродействия .

, Для компенсации указанной ошибки база первого транзистора подключена к пгине нулевого потенциала через первый масштабньш резистор.

Формирование тока, пропорционального току базы первого экспоненциального транзистора 5, осуществляется с помощью идентичного первому второго экспоненциального транзистора 6, напряжение .между базой которого и шиной нулевого потенциала поддерживается блоком 10 инверсии тока близким нулю.

6 экспоненциальные транзисторы работают практически при одинаковых напряжениях на эмиттерньпс переходах, то их базовые токи равны:

1.

(,

(3)

Напряжение на эмиттерном переходе с учетом (2) и (3):

Un U,, -I R +k, I.R, (4)

При обеспечелии условий

-k,o«3

О

(5)

напряжение на выходе преобразователя

вого экспоненциального транзистора 5;

ВЫХ (,

(6)

Величина сопротивления второго масштабного резистора 3 определяется из условия (5):

R5f

3

k ,0 -1

Условие физической реализуемости (положительное значение второго масштабного резистора 3) обеспечивается при

k ,0 1- .(7)

Напряжение на выходе усилителя 2 определяется входным током блока 10

и, -q jJ lL

(8)

8

где Iд - тепловой ток эмиттерного перехода третьего транзистора 8. С учетом величины источника 9 опорного напряжения и с учетом положительности направления тока от эмиттера к коллектору ток коллектора третьего экспоненциального транзистора 7, являющийся выходным током блока 10, можно записать следующим образом:

6

и

, -}-

(9)

.55 ... 1от .)с,,о- - т;-где I Q - тепловой ток эмиттЪрного перехода третьего экспоненциального транзистора 7.

в их

- I

10

Полагая, что транзисторы 8 и 7 идентичны и их .обратные токи равны

. ехр Hi . (io) - - 7,

Источник 9 опорного напряжения

позволяет менять масштабный коэффициент преобразования k .

Формула изобретения

Экспоненциальный преобразователь, содержащий первый и второй экспоненциальные транзисторы, эмиттеры которых соединены с входом преобразова- теля, коллекторы подключены соответственно к входу первого операционног усилителя и шине нулевого потенциала а базы подключены соответственно к первому выводу первого масштабного резистора и входу второго операционного усилителя, второй масштабный

резистор включен в цепь отрицательно обратной связи первого операционног усилителя, выход которого является выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности, в него введены логарифмирующий транзистор, третий экспоненциальный транзистор и источник опорного напряжения, соединенный выходом с базой третьего экспоненциального транзистора, эмиттер и коллектор кр.торого соединены соответственно с выходом второго операционно- го усилителя и первым вьшодом третьего масштабного резистора, подключенного вторым выводом к шине нулевого потенциала и базе логарифмирзтощего транзистора, коллектор и эмиттер которого соединены соответственно с входом и выходом второго операционного усилителя.

Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов по экспоненциальному закону и может быть использовано в аналого-,, вых вычислительных машинах и информационно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности достигается за счет того, что в пре- образователь. введены третий 7 экспоненциальный и логарифмический 8 транзисторы и источник 9 опорного напряжения, которые в совокупности с вторым операционным усилителем 2 образуют блок 10 инверсии тока. Благодаря введению блока 10 инверсии токов и новьк связей между элементами устройства в преобразователе достигается положительный эффект, а именно обеспечивается компенсация падения напряжения на объемном сопротивлении базы первого экспоненциального транзистора 5 с учетом реальной зависимости - базового тока от напряжения на эмит- терном переходе и при этом значительно уменьшено влияние на результат преобразования неидеальности элементов цепи компенсации. 1 ил. (Л 00 о: САЭ N3 05 О1