Логарифмический преобразователь

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

{51)4 С 06 С 7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4097581/24-24 (22) 29.07.86 (46) 15.11.89. Бюл. № 42 (71) Томский политехнический институт им. С.M.Kèðoâà (72) В.В.Самокиш и П.H.Òèññåí (53) 681 ° 3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 594508, кл. С 06 G 7/24, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 809231, кл. G 06 G 7/24, 1984. (54) ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов по логарифмическому закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и информа„„ЯО„„1522244 A 1

2 ционно-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 сопро тивлении базы первого экспоненциального транзистора 3 с учетом ре-. альной зависимости базового тока от напряжения на эмиттерном переходе, при этом значительно уменьшается влияние на результат преобразования с

Ж неидеальности элементов цепи компен-. сации. 1 ил.

1522244 зистора 2 подключена к шине нулевого потенциала через второй масштабный резистор 5, а к общему их зажиму под- ключен выход блока 12 инверсии тока, 5 ток которого пропорционален и противоположен по направлению току базы первого логарифмирующего трназистора

2. Формирование тока, пропорционального току базы первого логарифмирующего транзистора 2, осуществляется 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 ну,— лю. Поскольку при этом первый логарифмирующий 2 и первый экспоненциальный 3 транзисторы работают практически при одинаковых напряжениях на эмиттерных переходах, то их базовые токи равны:

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 первый операционный усилитель 1, первый логарифмирующий транзистор 2, первый экспоненциальный транзистор 3,.первый 4 и второй 5 масштабные резисторы, источник б опорного напряжения, вход 7 и выход 8 преобразователя, второй операционный усилитель 9, вто— рой логарифмирующий транзистор 10, второй экспоненциальный транзистор 11 и блок 12.инверсии тока.

Логарифмический преобразователь работает следующим образом.

Логарифмическая зависимость между входным и BbKooHbM напряжениями обеспечивается за счет использования естественной нелинейной зависимости тока коллектора первого логарифмирующего транзистора 2 и напряжения на его эмиттерном переходе .

1 7

П â€” — - (g 1п =-----"-:-- +

1 .4 1- o2

7 (1)

R4 В2 где LI! =0,026  — температурный потент циал 1

I теплов ои ток змит терного перехоца первого транзистора;, В2 — коэффициент передачи базового тока транзис rova 2;

U — напряжение на входе

7 преобразователя;

P., - сопротивление перво-г го транзистора 4.

R = сопротивление базы

2 первого транзисто" ра 2,.

Падение напряжения на сопротивлении б азы В 1- 0» Р 4В 2 Обуславливает ошибку логарифмического преобразователя, которая при заданной точности преобразования о граничив ае т . максимальную величину рабочего коллекторного тока.

Для компенсации указанной ошибки база первого логарифмирующего транU» 117

40 Б (!2 R, В 1» .g )Rgs(3)

4- 3 4

-pe К вЂ” коэффициент передачи блока

t2

12 инверсии тока.

Напряжение на выходе 8 преобразователя равно сумме падений напряжений на эмиттерном переходе первого логарифмирующего транзистора 2 и втором масштабном резисторе 5:

Uy U, Ц =: -(q 1II - — -" — - + Б. ) .

50 84 то2 02 К4В

07 .Ц7

Я. (К вЂ” — - — — ) К4В Р4В2

При обеспечении условия

R5

= K - — —-R„a

В5 +

Д (5) напряжение íà вь!ходе 8 преобразовате. ля не зависит от сопротивления базы

I = I (2)

25 2

Блок 12 инверсии тока обеспечивает на своем выходе ток, который 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 выходного тока блока

ll2 инверсии тока:

1522244 первого логарифмирующего транзисто-. ра 2:

11 7

U = -P1n — — — —r R Т (6) Величина сопротивления второго масштабного резистора 5 определяется из условия (5):

Формула из обретения

R 6 Вз

КВ- В

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

К4В2 ) Вз

exp — — (9) П6 2

Э т

I 0<1

6Ь х с2

ohio

Источник 6 опорного напряжения позволяет менять масштабный коэффициент преобразования К, Составитель Н.Зайцев

Редактор М.Петрова Техред Л.Сердюкова Корректор Э,Лончакова Заказ 6966/48 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

Схема блока 12 инверсии тока работает следующим образом. 20

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

U = -(p ln — — - —

I8x. g (8)

9 т. 25 где I „- 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: где I — тепловой ток эмиттерного перехода второго экспонен- 40 циального транзистора 11.

Полагая, что транзисторы 10 и 11 идентичны и их обратные токи равны, Х = -I exp — — —.

Ug о п Ц (10) т

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, Логарифмический преобразователь, содержащий первый операционный усилитель, первый логарифмирующий транзистор,. коллектор и эмиттер которого подключены соответственно к входу и выходу первого операционного усилителя, выход и вход которого соединены соответственно с выходом преобразователя и через первый масштабный резистор — с входом преобразователя, второй операциснный усилитель, второй логарифмирующий транзистор, коллектор и эмиттер которого подключены соответственно к входу и выходу второго операционного усилителя, и второй масштабный резистор, соединенный первым выводом с базой первого логарифмирующего транзистора, о т л и— чающий с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый и второй экспоненциальные транзисторы и источник опорного напряжения, 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 экспоненциального и коллектор второго логарифмирующего транзисторов,.а также второй вывод второго масштабного резистора соединены с шиной нулевого потенциала.