Логарифмирующее устройство Советский патент 1981 года по МПК G06G7/24 

Изобретение относится к усилительной технике, в частности к усилитель ным устройствам с логарифмической амплитудной характеристикой и может быть использовано в аналоговых вычис лительных машинах. Одно из известных логарифмирующих устройств содержит усилительные блоки , логарифмирующие и термокомпенсирующие транзисторы 11. Это устройст во характеризуется значитель.ной погрешностью в диапазоне температур. Наиболее близким к предлагаемому является логарифмирующее устройство, содержащее первый.и второй усилители, логарифмирующий и термокомпенсирующий транзисторы, источник образцового тока, дифференциальный усилитель, токозадаклций и масштабный резисторы, источник опорного напряжения, ключевой элемент, накопительный конденсатор и генератор тактовых импульсов, база логарифмирующего транзистора подключена к шине нулевого потенциала, а коллектор соединен с инвертирующим входом первого усилите ля, выход которого присоединен к эмиттерам логарифмирующего и термокомпенсируютего транзисторов, выход источника образцового тока соединен с коллектором и базой термокомпенсирующего транзистора и с некнвертирующим входом второго усилителя, между инвертирующим входом и выходом которого включен масштабный резистор, выход второго усилителя является выходом логарифмирующего устройства и подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, к неинвертирующему входу которого присое- динен источник опорного напряжения, выход дифференциального усилителя через ключевой элемент соединен с первой обкладкой накопительного конденсатора, вторая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, выход генератора тактовых импульсов присоединен к уп)авляющему входу ключевого элемента, один вывод токозадающего резистора соединен с входом логарифмирующего устройства,неинвертирующий вход первого усилителя подключен к шине нулевого потенциала L21. Недостатком известного устройства является значительная температурная погрешность, что снижает точность работы устройства.

Цель изобретения - повышение точности работы за счет компенсации температурной погрешности.

Цель достигается тем, что в предлагаемое логарифмирующее устройство введены переключатель, дополнительный источник образцового тока и элемент с управляемой проводимостью, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющим входом переключателя, подвижный контакт которого подключен к инвертирукндему входу первого усилителя, а первый и второй неподвижные контакты переключателя присоединены соответственно к выходу дополнительного источника образцового тока и к другому выводу токозадающего резистора, первая обкладка накопительного конденсатора соединена с регулирующим входом элемента с управляемой проводимостью, инвертирующий вход второго усилителя через элемент с управляемой проводимостью присоединен к шине нулевого потенциала.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого логарифмирующего устройства.

Устройство содержит токозадающий резистор 1, переключатель 2, первый усилитель 3, дополнительный источник

4образцового тока, логарифмирующий и термокомпенсирующий транзисторы

5и 6, источник 7 образцового тока, второй усилитель 8, источник 9 опорного напряжения, дифференциальный усилитель 10, ключевой элемент 11, накопительный конденсатор 12, масштабный резистор 13, элемент 14 с управляемой проводимостью, генератор

15 тактовых импульсов, вход 16 и выход 17 логарифмирующего устройства, шина 18 нулевого потенциала.

логарифмирующее устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии сигналов на выходе генератора 15 тактовых импульсов логарифмирующее устройство находится в режиме коррекции. При этом переключатель 2 подключает выход дополнительного источника 4 образцрвого тока к входу первого усилителя 3, а ключевой элемент 11 замкнут, т.е. выход дифференциального усилителя 10 подключен к регулируилцему входу элемента 14 с управляемой проводимостью, в Качестве которого может быть использован полевой транзистор, и к накопительному конденсатору 12.

Напряжение на выходе второго усилителя 8 рдвно разности напряжений база-эмиттбр согласованны} логарифмирующего и термокомпенсирующего транзисторов 5 и 6 и в исходном состоянии пропорционально температуре и логарифму отношения дополнительного источника 4 и источника 7 образцовых токов

и . (1)

где vp температурный потенциал, 9-°ток дополнительного источника образцового тока 4, ID ток источника образцового тока 7.

Коэффициент передачи второго усилителя 8 определяется цепочкой из масштабного резистора 13 и элемента 14. Так как ключевой элемент 11 замкнут , то второй усилитель 8 включен в цепь отрицательной обратной связи дифференциального усилителя 10, причем выходное напряжение дифференциального усилителя 10, воздействуя на регулирующий вход элемента 14,устанавливает такой коэффициент передачи второго усилителя 8, что напряжение на его выходе становится равным напряжению на неинвертирующем входе дифференциального усилителя 10, т.е. напряжение источника 9 опорного напряжения. В результате, по окончании переходных процессов, выходное напряжение дифференциального усилителя 10 принимает значение, которому соответствует коэффициент передачи второго усилителя 8

(2)

где UQ - напряжение источника опор-, ноге напряжения 9.

Накопительный конденсатор 12 заряжается до уровня выходного напряжения дифференциального усилителя 10.

При появлении сигналов на выходе генератора 15-тактовых импульсов логарифмирующее устройство работает следующим образом.

На время действия сигнала переключатель 2 подключает источник входного напряжения через токозадающий резистор 1 к входу первого усилителя 3, а ключевой элемент 11 размыкается Логарифмирующее устройство переводится в режим преобразования входного напряжения. При размыкании ключевого элемента 11 напряжение на накопительном конденсаторе 12 воздействует на регулирующий вход элемента 14 с управляемой проводимостью и поддерживает коэффициент передачи второго усилителя 8 на уровне, определяемом выражением (2) .

Напряжение на входе второго усилителя 8 в этом случае равно

n (3)

где Ui..- напряжение на входе 16 логарифмирующего устройства; R - величина сопротивления токозадающего резистора 1. Напряжение на выходе второго усилителя 8 в этом режиме с учетом вырадений (1), (2) и ,(3) равно

Uo

АО и

(4)

t Iq-o,

In