Логарифмический преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G06G7/24 

Изобретение относится к преобраэователя - электрических сигналов по логарифмическому закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Известен логарифмический преобразователь, содержащий усилительный блок, блок сравнения, генератор -напряжения экспоненциальной формы fll

Однако это устройство характеризуется низкой точностью работы.

Наиболее йлизким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является логарифмический преобразователь, содержащий первый и второй усилители, к инвертирукицим входам и выходам каждого из которых подключены соответствен-. но коллектор и эмиттер соответствующих логарифмических транзисторов, инвертирующие входы первого и второго усилителей соответственно через первый и второй масштабные реэисторы соединены с первым и вторым вхоДс1ми логарифмического преобразователя, к инвертирующему входу второго усилителя подключен первый вывод третьего масштабного резистора, неинвертирующие входыпервого и второго усилителей и базы первого и второго логарифмирующих транзисторов присо.единены к шине нулевого потенциала, выходы первого и второго усилителей соединены со входами дифференциального, усилителя ; Однако точность работы такого устройства ограничена отклонением реашьной вольт-амперной характеристики используемых логарифмирующих транзисторов от идеальной логарифмической на уровне единиц процентов (относительная погрешность, приведенная ко входу).

Точность работы повышается при уменьшении диапазона изменения входного сигнала и наоборот, при увеличении допустимой погрешности расширяется диапазон.преобразования входного сигнала.

Цель изобретения - повышение точности работы и расширения диапазона изменения входного сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в.преобразователь введены первый и второй функционс1льные преобразователи и суммирующий усилитель, причем первый вход логарифмического : преобразователя через первый функциональный преобразователь соединен со вторым выводом третьего масштабного резистора, вьлход дифферелциального усилителя подключен к первому входу суммирующего усилителя, выход которого является выходом логарифмического преобразователя, выход дифференциального усилителя через второй функцио.нальный преобразователь присоединен ко второму входу суммирующего усилителя.

На чертеже изображена Функциональная схема логарифмического преобразователя.

Логарифмический преобразователь содержит первый и второй усилители 1 и 2, первый и второй логарифмирующие транзисторы 3 и 4, первый, второй и третий масштабные резисторы 5-7, первый и второй функциональные преобразователи 8 и 9, дифференциальный усилитель 10, суммирующий усилитель 11, шину 12 нулевого потенциала, первый и второй входы 13 и 14 и выход 15 логарифмического преобразователя.

Логарифмический преобразователь работает следующим образом.

При подаче на.первый вход 13 напряжения на выходе первого усилителя 1 формируется напряжение пропорциональное логарифму от величины напряжения на первом входе 1.3. Отклонение реальной зависимости выходного напряжения первого усилителя 1 от идеальной логарифмической определяется прежде всего отклонением вольт-амперной характеристики первого логар -фмирукицего транзистора 3 от логарифмического закона. Входное напряжение проходит одновременно через первый функциональный преобразователь 8 и через третий масштабный резистор 7 поступает на вход второго усилителя 2, Через второй масштабный резистор 6 на вход второго усилителя 2 со второго входа 14 логарифмического преобразователя подается опорное напряжение. Выходноенапряжение второго усилителя 2 пропорционально логарифму от суммы-опорного напряжения со второго В54ода 14 и от первого функционального преобразователя 8. На выходе дифференциального усилителя 10 присутствует напряжение, равное разности выходных напряжений первого и второго усилител й 1 и 2. Это напряжение подается на первый вход суммирующего усилителя 11, на второй вход которого это же напряже.ние подается через второй функциональный преобразователь 9

При идентичности характеристик первого и второго логарифмирующих транзисторов 3 и 4 обеспечивается достаточно слабая зависимость работы логарифмического преобразователя от температуры, как и .в известном устройстве.

С помощью соответствующего подбора характеристик первого и второго функциональных преобразователей 8 и 9 удается значительно уменьшить погрешность, обусловленную отклонением реальных вольт-амперных характеристик первого и второго логарифмирующих транзисторов 3 и 4 от идеальных логарифмических.

Так как выходные сигналы первого и второго диодных функциональных преобразователей 8 и 9 должны компенсировать погрешность до единиц процентов, то требования к их метрологическим характеристикам изменяются мало. Например, для уменьшения погрешности логарифмического преобразователя с 2 до 0,03% для диапазона изменения входного напряжейия от 100 мВ до 100 В достаточно в первом функциональном преобразователе 8 иметь два диодных элемента, а во втором функциональном преобразо 1теле 9 -- три диодных, элемента. При этом первый и второй функциональные преобразователи 8 и 9 имеют погрешность 1%, При величине входного напряжения порядка нескольких десятков вольт первой функциональный преобразователь 8 не вносит существенной аппаратурной погрешности и выполняется на пассивных диодных элементах с минимумом .аппаратурных затрат. На этом диапазоне изменения входного напряжения первый функциональный преобразователь 8 полностью выполняет коррекцию характеристики логарифмического преобразователя. При малой величине входного напряжения менее единиц вольт резко возрастают требования к точности первого функционального преобразователя 8,и на этом диапазоне целесообразно коррекцию выполнять вторым функциональным преобразователем 9, а первым функциональным преобразователем 8 осуществлять лишь линейную передачу сигнала с малым коэффициентом передачи.

Формула изобретения

Логарифмический преобразователь, содержащий первый и второй усилители к инвертирующим входам и выходам которых подключены соответственно коллектор и эмиттер соответствующих логарифмирующих тразисторов, инвертирующие входы первого и второго усилителей соответственно через первый и второй масштабные резисторы соединены с первым и вторым входами логарифмического преобразователя, к инвертирукицему входу второго усилителя подключен первый вывод третьего масштабного резистора, неинвертирующие входы первого и второго усилителей и базы первого и второго логарифмирукйцих транзисторов присоединены к шине нулевого потенциала, выходы первого и второго усилителей соединены со входами дифференциального усилителя, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности работы и расширения диапазона изменения входного сигнала, в него введены первый и второй функциональные преобразователи и суммирующий усилитель, причем первый вход .логарифмического преобразователя через первый функциональный преобразователь соединен, со вторым выводом третьего масштабного резистора, выход дифференциального усилителя подключей к первому входу суммирующего увилителя, выход которого является выходом логарифмического преобразователя, выход дифференциального усилителя через второй функциональный преобразователь присоединен ко второму входу суммирующего усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3805046, кл. 235-197, опублик, 1974.

2.Патент Великобритании

№ 1333287, кл. G 4 G , опублик. 1973 (прототип).