Аналоговое логарифмическое вычислительное устройство

 

АНАЛОГОВОЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее четьфе операционных усилителя, три масштабных резистора, два логарифмирующих транзистора, антилогарифмирующий и масштабирующий транзи сторы, между инвертирующим входом и выходом первого и второго операдионнЕ к усилителей включены соответст венно коллектор и эмиттер соответст вующего логарифмирующего транзистор инвертирующие входы первого и второ го операционных усилителей подключены к первым выходам первого и второго масштабных резисторов, база второго логарифмирующего транзистора подключена к эмиттеру первого логарифмирующего транзистора, база которого подключена к ишне нулевого потенциала , соединенной с неинвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, коллектор антилргарифмирующего транзистора соединен с инвертирующим входом третьего операционного усилителя, который является выходом устройства, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, выход второго операционного усилителя псадключен к эмиттеру масштабирующего транзистора, база которого соединена с инвертирующим входом и выходом четвертого операционного усилителя, инвертирукхций вход которого соединен с коллектором масштабирующего g транзистора и эмиттером антилогарифмирующего транзистора, база которого соединена с неинвертирующим входом третьего операционного усилителя и шиной нулевого потенциала.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (П) 3(51) G 06 G 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21 ) 3499011/18-24 (22) 13.10.82 (46 ) 30. 05. 84. Бюл. )) 20 (72) Р.В.Бегота, В.М. Кос, Л.A.Ëóêàщук и Л.П.Фабри (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 681.335(088.8) (56 ) 1. Алексеенко A.Г. Применение прецизионных аналоговых схем, М., "Сов.радио", 1980, с.90.

2. Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Д.Шейнголда. М., "Мир", 1977, с. 247, рис. 3 ° 2. 20.

; (54 ) (57 ) АНАЛОГОВОЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКОЕ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее четыре операционных усилителя, три масштабных резистора, два логарифмирующих транзистора, антилогарифмирующий и масштабирующий транзисторы, между инвертирующим входом и. выходом первого и второго операционных усилителей включены соответственно коллектор и эмиттер соответст-. . вующего логарифмирующего транзистора, инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей подключены к первым выходам первого и второго масштабных резисторов, база второго логарифмирующего транзистора подключена к эмиттеру первого логарифмирующего транзистора, база которого подключена- к шине нулевого потенциала, соединенной с неинвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, коллектор антилогарифмирующего транзистора соеди-. нен с инвертирующим входом третьего операционного усилителя, который является выходом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, выход второго операционного усилителя подк-@

Р лючен к эмиттеру масштабирующего транзистора, база которого соединена с инвертирующим входом и выходам четвертого операционного усилителя, { инвертирующий вход которого соединен с коллектором масштабирующего транзистора и эмиттером антилогарифмирующего транзистора, база которо« го соединена с неинвертирующим входом третьего операционного усилителя и шиной нулевого потенциала.

1095198 рого масштабных Резисторов, база второго логарифмирующего транзистора подключена к эмиттеру первого логарифмирующего транзистора, база которого подключена к шине нулевого потенциала, соединенной с неинвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, коллектор антилогарифмирующего транзистора соединен с инвертирующим входом третьего операционного усилителя который являI ется выходом .устройства, выход второго операционного усилителя подключен к эмиттеру масштабирующего транзистора, база которого соединена с инвертирующим входом и выходом четвертого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с коллектором масштабирующего транзистора и эмиттером антилогарифмирующего транзистора, база которого соединена с неинвертирующим входом третьего операционного усилителя и шиной нулевого потенциала.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Аналоговое логарифмическое вычислительное устройство содержит четыре операционных усилителя 1-4, три масштабных резистора 5-7, два логарифмирующих транзистора 8 и 9, антило- . гарифмирующий 10 и масштабирукхций 11 транзисторы.

Устройство работает следунщим образом.

Входы первого и второго логарифмических преобразователей подключены к опорном» и к входному напряжению соответственно. Напряжение U равно

1 изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в различных узлах контроль-информационной аппаратуры.

Известны устройства, работа которых основана на логарифмических спосо6ах, позволяющих достичь хорошей точности в широком динамическом диапазоне. В.данных устройствах предполагается последовательное соединение трех узлов, а именно ло!

О гарифмического преобразователя, масштабного с коэффициентом 0,5 и эксгоненциального преобразователей (1) .

Однако к масштабному узлу предьявляются жесткие требования в от- $5 ношении таких параметров, как напряжение смещения, входные токи операционного усилителя и т.п. по той причине, что они существенно влияют на выходной сигнал экспоненциаль- 20 ного преобразователя, а также подобные устройства предполагают использование только термонезависимых узлов.

Наиболее близким к предлагаемому являе тс я ан алого в ое логарифмическое вычислительное устройство, на основе алгоритма4 -exp; реализующее функцию F " Ч/, где х, Ч, — входные переменные, и содержит три логарифми-ЗО ческих и один экспоненциальный преобразователя, каждый из которых включает биполярный транзистор и операционный усилитель Температурная зависимость выходного напряжения в данном устройстве исключается в случае идентичности параметров транзисторов, изготовленных в одном чипа. Если входы ) и у соединить со входным сигналом, а выход соединить со входом то данное устройство будет реализовать функцию извлечения квадратного корня (?).

Недостатки известного устройствавозрастание погрешности выходного сигнала при малых значениях знаменагеля, а также сужение динамического диапазона входных сигналов при работе его в качестве делителя.

Цель изобретения - повышение точности аналогового логарифмического вычислительного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в аналоговом логарифмичес!

"ои

50 т1

0600 температурный потенциал первого логарифмирунщего . транзистора 8;

3, — ток насыщения первого логарифмирующего транзистора 9.

Напряжение U равно сумме эмиттер но»базовых потенциалов логарифмирующих транэисгоров 8 и 9

О2.U„iq,4 „ =,Ь вЂ” „ " ц,Ьэ „

Благодаря глубокой отрицательной обратной связи четвертого операционного усилителя 4 потенциал базы масштабирующего транзистора 4 практически равен потенциалу его коллекто-, ра, поэтому напряжение Оп равно сумме падений напряжений на эмиттерных переходах масштабирующего и антилогарифмических 11 и 10 транзисторов, т. е. ком вычислительном устройстве, содержащем четыре операционных усилителя, три масштабных резистора „ два логарифмирующих транзистора, антилогарифмирующий и масштабирующий транзисторы, между инвертирующим входом и выходом первого и второго операционных усилителей включены соответствен-60 но коллектор и эмиттер соответствующего логарифмирующего транзистора, инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей подключены к первым выходам первого и вто- 65

1095198

3„„=3„„=exp (о (н

Параметры транзисторов, изготов- (и(«(,(и (ф и( ленные в одном чипе, мо(но считать Эаи М 5 Он практически равными между собой, т.е. тогда с учетом (5) получим

Ооп ex (Ry js

g Э к1о (=вp

1 И г("Ь

Входное напряжение устройства. равно

"г

"Ьык= к о "г Р о "о((08» ьх О

5 Ь

RT UOtl г где

5 6

Составитель Н. Зайцев

Редактор В.Ковтун Техред A.A÷ Корректор О.Билак

Заказ 3600/32 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Пля диапазона коллекторных токов, для которого можно приняться„, О 1О 1

Таким образом, выходной сигнал устройства сзяэан с входным сигналом с учетом (2) и (3) получим выражениее требуемой математической зависимостью Он„, = К Он„и «е нанисит от параметров транзистора (и ) ь

В основу работы схемы предлагае мого устройства положен а3!горитм (-exp, а не метод неявного решения уравнения, что позволяет испольэовать все преимущества логарифмических узлов, а именно: хорошую точность, широкий динамический диапазон входных сигналов, простоту и компактность устройства.