Экспоненциальный преобразователь

 

Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов по экспоненциальному закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и информационно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности, что достигается введением третьего операционного усилителя 3, двух логарифмирующих транзисторов 7 и 8, источника 11 опорного напряжения и третьего масштабного резистора 6. Благодаря введению новых элементов в предлагаемом преобразователе достигается положительный эффект, а именно обеспечивается компенсация падения напряжения на объемном сопротивлении базы первого экспоненциального транзистора 9 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЭиЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51) 5 G 06 С 7/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОсудАРстВенный кОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH П.(НТ СССР (21) 4101194/24-24 (22) 2g. 07. 86 (46) 30. 03. }0, Бюл. М 12 (71) Томский политехнический институт им. С.И. Кирова (72) В.В. Самокиш " П.Н. Тиссен (53) 681. 3 (088. 8) (56) Авторское свидетел ьст во СССР

У 584312, кл. G 06 G 7/24, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N 813465, кл. G 06 G 7/24, 1979. (54) ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ ПР ЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов по экспоненциальному закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и информа2 ционно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности, что достигается введением Tpe" тьего операционного усилителя 3, двух логарифмирующих транзисторов

7 и 8, источника 11 опорного напряжения и третьего масштабного резистора б. Благодаря введению новых элементов в предлагаемом преобразователе достигается положительный эффект, а именно обеспечивается компенсация падения напряжения на объемном сопротивлении базы первого экспоненциального транзистора 9 с учетом реальньй зависимости базового тока от напряже" ния на эмиттерном переходе и при этом а е значительно уменьшено влияние на ре" зультат преобразования неидеальности элементов цепи компенсации. 1 ил.

1553989

09. exp U д9/ b> кьч

В <+ (2) U 8 п9 Е9 14.

U®, =-- -Ч 1п — —, от

Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов по экспоненциальному закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и информацион5 но-измерительной технике.

Цель изобретения - повышение точности °

На чертеже приведена функциональная схема экспоненциального преобра1 ., зователя.

Преобразователь содержит три операционных усилителя 1-3, три масштабных резистора 4-6, два логарифмирующих транзистора 7-8, два экспоненциальных транзистора 9 и 10, источник

i1 опорного напряжения, вход 12 и выход 13 преобразователя, блок 14 инверсии тока образован элементами 2,7, 20 ,9 и 11.

Экспоненциальный преобразователь работает следующим образом.

Экспоненциальная зависимость между входным 12 и выходным 13 напряже- 25 ниями обеспечивается за счет использования естественной нелинейной зависимости тока коллектора первого экспоненциального транзистора 9 и напряжения на -его эмиттерном переходе U : 30 я9 где ц = 0,026,  — температурный потенциал; 35 тепловой ток эмиттерного перехода первого экспоненциального транзистора 9;

R - сопротивление первого масштабного резистора 4. 40

Однако напряжение на эмиттерном переходе первого экспоненциального транзистора 9 отличается от напряжения между его эмиттерным и базовым выводами U g из-за наличия объемно- 45

i"о сопротивления базы К1 которое, %у является причиной погрешности в обла сти Ьол ь ших ра Ьочи х токов коллек- . тора

В то же время увеличение этого .тока желательно как с целью увеличения диапазона изменения входных сиг-, налов, так и с целью повышения быст55 родействия.

Для компенсации указанной ошибки используется транзистор 8,включенный в обратную связь третьего операционного усилителя 3. Поскольку коллекторные токи транзисторов 9 и 8 пропорциональны, то в случае идентичности этих транзисторов пропорциональны и их базовые токи:

Блок 14 инверсии тока обеспечивает на своем выходе ток, который пропорционален и противоположен по направлению его входному току, равного току базы первого экспоненциального транзистора 9. Поэтому напряжение на эмиттерном переходе первого экспоненциального транзистора 9 с учетом (2) и (3):

ПЧ " Е9 Ч 89 5

+ К К1 Х - К

При обеспечении условия

Р9+ Rs- КВ К R = 0 (5) напряжение на выходе 13 преобразователя не зависит от сопротивления базы первого экспоненциального транзистора 9

U<> = -R+ Iù ехр (U6„/cp ), Величина сопротивления второго масштабного резистора 5 определяется из условия (5) Соотношение между параметрами схемы, обеспечивающее условие физической реализуемости (положительное значение второго масштабного резистора 5) КВ К ) 1. (7)

Схема используемого в предлагаемом преобразователе блока 14 инверсии тока работает следующим образом.

Напряжение на выходе второго onepационного усилителя 2 определяется входным током блока где Iцт - тепловой ток эмиттерного перехода первого логарифирующего транзистора 7.

1553989

Формула изобретения.

Составитель Н.Зайцев

Техред А.Кравчук Корректор С.Черни

Редактор И. Недолуженко

Заказ 458 Тираж 556 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Гагарина, 101

Тогда с учетом величины источника опорного напряжения 11 и с учетом положительности направления тока от эмиттера к коллектору ток коллектора. второго экспоненциального транзистора 10 является выходным током блока

I or U« вых н T: 4 "xI 7Р ою т

10 где I> - тепловой ток эмиттерного перехода второго экспоненциального транзистора 1.0.

Полагаем, что транзисторы 7 и 1О идентичны и их обратные токи равны 15 ехр — - °

U« (10)

ВЫХ(4 ЬХ @т

Источник опорного напряжения 11 позволяет менять масштабный коэффициент преобразования К14.

Компенсация действия базового сопротивления схемы осуществляется индивидуально для каждого образца первого экспоненциального транзистора 9 и сводится к регулировке одного из па- 25 раметров до выполнения условия (5) .

В качестве регулируемого napaèåòða могут быть выбраны либо коэффициент передачи блока инверсии тока К1.4, либо ток транзистора 8 (третий масштаб- 30 ный резистор 6), либо величина второго масштабного резистора 5, при этом обязательным является выполнение неравенства (7) . Предпочтительными являются первый и третий варианты настройки, поскольку это позволяет выдержать

35 идентичность условий работы транзисторов 9 и 8, т.е. обеспечить равенство их коллекторных токов при Rg = R<„

Настройка схемы по второму вариан- 4 ту -менее качественна, но она позволяет отказаться от использования в блоке 14 инверсии тока источника опорного напряжения 11, подключая при этом базу четвертого транзистора на шину нулевого потенциала.

Экспоненциальный преобразователь,, содержащий первый операционный усилитель с первым масштабным резисто;ром в цепи отрицательной обратной свя,зи, выход первого операционного усилителя соединен с выходом преобразователя, информационный вход которого соединен с эмиттером первого экспо- ненциального транзистора, соединенного коллектором с выходом первого опе" рационного усилителя, второй операционный усилитель, второй масштабный резистор, первый вывод которого соединен с базой первого экспоненциального транзистора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены третий операционный усилитель, два логарифмирующих транзистора, источник опорного напряжения и третий масштабный резистор, соединенный первым и вторым выводами соответственно с выходом преобразователя и входом третьего операционного усилителя, база второго логарифмирукхцего транзистора подключена к коллектору первого логарифмирующего транзистора и входу второго операционного усилителя, соединенного выходом- с эмиттерами второго экспоненциального транзистора и первого логарифмирующего транзистора, соединенного базой с шиной нулевого потенциала и вторым выводом второго масштабного резистора, база и коллектор второго экспо"; ненциального траызистора соединены соответственно с выходом источника опорного напряжения и базой первого экспоненциального транзистора, эмиттер и коллектор второго логарифмирующего транзистора соединены соответственно с выходом и входом третьего one" рационного усилителя.