Экспоненциальный преобразователь
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 введением трех компенсирующих транзисторов 6-8 и источника 9 опорного напряжения, за счет введения данных элементов обеспечивается компенсация падения напряжения на объемном сопротивлении базы первого экспоненциального транзистора 2 с учетом реальной зависимости базового тока от напряжения на эмиттерном переходе и при этом значительно уменьшено влияние на результат преобразования неидеальности элементов цепи компенсации. 1 ил. S. /7 0
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1 (19) (И) (50 4 G
1 °
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4101195/24-24 (22) 29.07.86 (46) 23.12.87. Бюл. Р 47 (71) Томский политехнический институт им. С.M.Êèðîâà (72) В.В.Самокиш и П.Н.Тиссен (53) 681.3. (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
9 584312, кл. G 06 G 7(24, 1976.
Авторское свидетельство СССР
У 813465, кл. G 06 G 7/24, 1979. (54) ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) 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 введением трех компенсирующих транзисторов 6-8 и источника 9 опорного напряжения, за счет введения данных элементов обеспечивается компенсация падения напряжения на объемном сопротивлении базы первого экспоненциального транзистора 2 с учетом реальной зависимости базового тока от напряжения на эмиттерном переходе и при этом значительно уменьшено влияние на результат преобразования неидеальности элементов цепи компенсации. 1 ил.
1 1
Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сиг налов по экспоненциальному закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и и»формационно-измерительной технике °
Цель изобретения — повышение точности, На чертеже приведена схема экспоненциального преобразователя.
Преобразователь содержит операционный усилитель 1, два экспоненциальных транзистора 2 и 3, два масштабных резистора 4 и 5, три корректирующих транзистора 6-8 и источник
9 опорного напряжения, вход 10 и выход 11 преобразователя, шину 12 источника питания, причем корректирующие транзисторы 7 и 8 выполняют функции блока 13 инверсии тока.
Экспоненциальный преобразователь работает следующим образом.
Экспоненциальная зависимость между входным и выходным напряжениями обеспечивается за счет использования естественной нелинейной зависимости тока коллектора первого экспоненциального транзистора 2 и напряжения на его эмиттерном переходе:
?„ K
В, (4) Ig К 3
ЗО
361 86 с зистора 2 подключена к шине нулевого потенциала через второй масштабный резистор 5, а к общему их выводу подключен выход блока 13 инверсии тока, ток которого пропорционален и противоположен по направлению току базы первого экспоненциального транзистора 2. Поскольку величина компенсируе1ð »à объемном сопротивлении базы невелика и обычно не превышает 1 мВ, то напряжения на эмиттерных переходах первого 2 и второго 3 экспоненциальных транзисторов отличаются »а величину напряжения
U источника 9 опорного напряжения, и их коллекторные токи I и Е про"з порциональны:
Е =I„exp (Uz / ц ) =Е„К, (3)
20 3 з где К вЂ” коэффициент масштабирования
1 коллекторного тока первого транзистора 2.
В силу идентичности транзисторов
25 3 и 6 можно считать их базовые токи равными, откуда ток базы транзистора 6
Е„=-I К, К, 2
35 где К - — коэффициент передачи бло з ка 13.
Напряжение на эмиттерном переходе первого экспоненциального тран1 зистора 2 (5) 4О Uq Uo -Ig Rg I$ R + где U — напряжение на вхо î (Ь) 5 (7) (2) U„= -R Е ехр U„ /Ч,, (1) где М .= 0,026 Б — температур»ый потенциал;
I — тепловой ток эмитаг терного перехода первого экспоненциального транзистора 2;
Š— сопротивление пера вого масштабного резистора 4.
Однако напряжение на эмиттерном переходе первого экспоненциального транзистора 2 отличается от напря 4 жения между его эмиттерным и базовым зажимами U из-за наличия объемноэсг го сопротивления базы R, которое ьг является причиной погрешности в области больших рабочих токов коллектора:
U Р =U +I8 -Rg э г
В то же время увеличение этого то- ка желательно для увеличения диапазона изменения входных сигналов.и повы55 шения быстродействия.
Для компенсации указанной ошибки база первого экспоненциального трана выходной ток блока 13 инверсии тока де 10 преобразователя; сопротивление второго масштабного резистора 5.
При обеспечении условия
R + R
8г ь з з з напряжение на выходе 11 преобразователя не зависит от сопротивления базы первого экспоненциального транзистора 2;
U„= -К Е ехр (U„, /Ч ) . (8)
Величина сопротивления второго масштабного резистора 5 определяется из условия (7): (9)
К9 К )1.
Формула изобретения — коэффициенты передачи транзисторов 7 и 8; †коэффициент передачи блока 13 инверсии тока. где В, В
7Ф
К, Составитель Н.Зайцев
Редактор И.Николайчук Техред А.Кравчук Корректор A.06ðó÷àð
Заказ 6293/50 Тираж 671 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4
RRg
К К-1 1
Условие физической реализуемости
{положительное значение второго мас- 5 штабного резистора 5) обеспечивается при
Второй 7 и третий 8 корректирую щие транзисторы идентичны по параметрам и имеют тип проводимости, противоположный по отношению к первому 2, второму 3 экспоненциальным и первому корректирующему 6 транзисторам. Если пренебречь различием коллекторного и эмиттерного токов, то, учитывая последовательное включение транзисторов 7 и 8, их базовые токи Ig и I
7 пропорциональны друг другу: 20
В случае использования в схеме преобразователя интегральных транзисторных сборок компенсация действия базового сопротивления схемы осуществляется индивидуально для каждого образца и сводится к регулировке коэффициента пропорциональности К между токами первого 2 и второго 3 экспоненциальных транзисторов с помощью источника 9 опорного напряжения или при заданном смещении базы второго экспоненциального транзистора в соответствии с условием (9), регулировкой второго масштабного резистора 5.
При реализации предложенной схемы по интегральной технологии выполнение условия (9) возможно и за счет изготовления второго экспоненциального
45 транзистора 3 с несколько большей площадью эмиттерного перехода, что позволит отказаться от использования источника 9 опорного напряжения, подключая при этом базу второго экспоненциального транзистора 3 на шину нулевого потенциала, а настройка схемы может быть осуществлена регулировкой второго масштабного резистора 5.
Экспоненциальный преобразователь, содержащий операцйонный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен первый масштабный резистор, первый и второй экспоненциальные транзисторы, подключенные эмиттерами к входу преобразователя, база и коллектор первого экспоненциального транзистора соединены соответственно с первым выводом второго масштабного резистора и входом операционного усилителя, подключенного выходом к выходу преобразователя, о т л и ч а ю щ и .й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены источник опорного напряжения и три корректирующих транзистора, база и коллектор второго экспоненциального транзистора соединены соответственно с выходом источника опорного напряжения и эмиттером первого корректирующего транзистора,подключенного базой и коллектором соответственно к базе и эмиттеру второго корректирующего транзистора, соединенного коллектором с эмиттером треть-. его корректирующего транзистора,подключенного базой к базе первого экспоненциального транзистора, коллекторы первого и третьего корректирующих транзисторов соединены соответственно с шиной источника питания и шиной нулевого потенциала, соединенной с вторым выводом второго масштабного резистора.
