Логарифмический преобразователь Советский патент 1989 года по МПК G06G7/24 

ел

tc

4;:

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

Цель изобретения - повышение точности,,

На чертеже приведена схема логарифмического преобразователя.

Преобразователь содержит первьй операционный усилитель 1, первьй логарифмирующий транзистор 2j первый экспоненциальньш транзистор 3,„первьй 4 .и второй 5 масштабные резисто рЫэ источник 6 опорного напряженияэ вход 7 и выход 8 преобразователя, второй операционный усилитель 9, второй логарифмирующий транзистор 10, второй экспоненциальный транзистор 1 и блок 12-инверсии тока

Логарифмический преобразоватепь работает следующим образом.

Логарифмическая зависимость между входным и выходным напряжениями обеспечивается за счет использования ес тественной нелинейной зависимости тока коллектора первого логарифмирующего транзистора 2 и напряжения на его эмиттерном переходе:

э

- -(

„U7 . . тз . п . S

У R I

О /

f,-R7BT

е Lf В - температурный потенциал 5

02

тепловой ток эмит- тарного перехода первого транзистора B/j - коэффициент передач базового тока транзистора 2р U- - напряжение на входе

7 преобразователя; R - сопротивление первого транзистора 4; Rg сопротивление базы первого транзисто™

ра 2„

Падение напряжения на сопротивле- нш-:( базы R 5, 117/5-4 обуславливает ошибку логарифмического преобразователя,, которая при заданной точности преобразования ограничивает .максимальную величину рабочего коллекторного тока,

.Для компенсации указанной ошибки база первого логарифмирующего тракзистора 2 подключена к шине нулевого потенциала через второй масштабный резистор 5j а к общему их зажиму под-j

ключен выход блока 12 инверсии тока, ток которого пропорционален и противоположен по направлению току базы первого логарифмирующего трназистора 2, Формирование тока, пропорциональнего току базы первого логарифмирующего транзистора 2, осзпдествляется с помощью идентичного первому логарифмирующему транзистору 2 первого экспоненциального транзистора 3, напряжение между базой которого и шиной нулевого потенциала поддерживается блоком 12 инверсии тока близким к нулю. Поскольку при этом первый логарифмирующий 2 и первьй экспоненциальньй 3 транзисторы работают практически при одинаковых напряжениях на змиттерных переходах, то и-х базовые токи равны;

I,

(2)

«2 з

Блок 12 инверсии тока обеспечивает z-ja своем выходе ток, которьй пропорционален его входному току, равному току базы первого экспоненциального

транзистора 3. но противоположен ему по направлению. Поэтому напряжение - на базе первого логарифмирующего транзистора 2 определяется падением напряжения на втором масштабном резисторе 5 от протекания суммарного тока базы первого логарифмирующего транзистора 2 и вьссодного тока блока 12 инверсии тока:

и,

(К

С„ U7 U7, ,.

L К..Вз R4-B2 ,5

где К - коэффициент передачи блока

12 инверсии тока. Напряжение на выходе 8 преобразователя равно сумме падений напряжений на эмиттерном переходе первого лога- ри|)мирующего транзистора 2 и втором масштабном резисторе 5:

и(,,,.,..21„.„..К...2д.„).

-г R,(Kjи

.U7

2.. -.-J.)

При обеспечении З словия

Ri;-B J

„ Rs

Г, в7

(5)

напряжение на выходе 8 преобразователя не зависит от сопротивления базы

первого логарифмирующего транзнсто-. ра 2:

и. .(6)

ятi 4

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

Компенсация действия базового сопротивления схемы осуществляется индивидуально для каждого образца используемой транзисторной сборки идентичных транзисторов и сводится к регулировке коэффициента передачи блока 12 инверсии тока К

tZ

Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов по логарифмическому закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и информационно-измерительной технике. Цель изобретения повышение точности - достигается введением экспоненциального транзистора 11 и источника 6 опорного напряжения. Благодаря введению новых элементов и новых связей между элементами преобразователя достигается положительный эффект, а именно обеспечивается компенсация падения напряжения на объемном сопротивлении базы первого экпоненциального транзистора 3 с учетом реальной зависимости базового тока от напряжения на эмиттерном переходе, при этом значительно уменьшается влияние на результат преобразования неидеальности элементов цепи компенсации. 1 ил.

R 6-1

к,в,Вз

в,

Соотношение между параметрами схемы, обеспечивающее условие физической реализуемости (положительное значение второго масштабного резистора 5)

7 В о,

Схема блока 12 инверсии тока работает следующим образомо

Напряжение на выходе второго операционного усилителя 9 определяется входным током блока:

и, -С,,1п ,

где I о ,0 тепловой ток эмиттерного перехода второго логарифмирующего транзистора 10. Тогда с учетом величины источника 6 опорного напряжения ток коллектора второго экспоненциального транзистора 11, являющийся выходным током блока 12, и с учетом положительности направления тока от эмиттера к коллектору:

гг

1011 ,-Ufc ..„v

------ ,(9)

010

Чг

где тепловой ток эмиттерного

перехода второго экспоненциального транзистора I1. Полагая, что транзисторы 10 и 11 идентичны и их обратные токи равны,

(.10)

14 tf Источник 6 опорного напряжения позволяет менять масштабный коэффициент преобразования К , .

.

35

40

Q Формула изобр-етения

Логарифмический преобразователь, содержащий первый операционный усилитель, первый логарифмирующий транзис)5 тор,, коллектор и эмиттер которого подключены соответственно к входу и выходу первого операционного усилителя, выход и вход которого соединены соответственно с выходом преобразова20 теля и через первый масштабный резистор с входом преобразователя, второй операциснньй усилитель, второй логарифмирующий транзистор, коллектор и эмиттер которого подключены

25 соответственно к входу и выходу второго операционного усилителя, и второй масштабный резистор, соединенньй первым выводом с базой первого логарифмирующего транзистора, о т л и 30 чающийся тем, что, с целью повьш1ения точности, в него введены первьй и второй экспоненциальные транзисторы и источник опорного пряжения, подключенный выходом к ба- зе первого экспоненциального транзистора, соединенного эмиттером и коллектором соответственно с выходом второго операционного усилителя и базой первого логарифмирующего транзистора, эмиттер и база второго экспоненциального транзистора подключены соответственно к выходу первого операционного усилителя и входу второго операционного усилителя, база второго

де экспоненциального и коллектор второго логарифмирующего транзисторов,- а также второй вьгоод второго масштабного резистора соединены с шиной нулевого потенциала.