Аналоговый логарифмический преобразователь

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

3(51) 06 а 7 24

4Р

Л Э

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3564671/18-24 (22) 03. 03. 83 (46 ) 30. 05. 84. Бюл. )) 20 (72) Б. И. Балыч, Р. В. Бегота и и А.В.Серкиз (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 681.325(088.8) (56) 1. Алексенко А.Г. Применение прецизионных аналоговых схем..М., "Советское радио", 1980, с. 90.

2. Авторское свидетельство СССР

9 579631, кл. G 06 G 7/24, 1976 (прототип). (54)(.57) АНАЛОГОВЫЙ ЛОГАРИФМИЧЕСКИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий токоэадающий резистор, первый выход которого является входом преобразователя, логарифмирующий транзистор, операционный усилитель, к инвертирующему входу которого подключены база логарифмирующего транзистора и первый выход масштабного резистора, второй выход которого подключен к выходу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя в области малых по величине входных сигналов, в него введены )1 нелинейных элементов, выполненных на диодах, )) -1 дополнительных токозадающих резисторов и (() -1) масштабных блоков, выходы » -ro масштабного блока (» =1- и --1) через » -й дополнительный токозадающий резистор подключен к аноду (» +1) -го диода, второй выход токозадающего резистора подключен к аноду первого диода и g входу первого масштабного блока, входы масштабных блоков с 2-го по и-й подключены к анодам соответству щих диодов, катоды диодов соединены С с выходом преобразователя и эмиттером логарифмирующе:о транзистора, коллектор которого подключен к шине нулевого потенциала. dblX

1095200

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в различных узлах

"онтрольно-информационной аппаратуры.

Известен аналоговый логарифмический преобразователь, использующий в качестве естественных нелинейностей диполярные транзисторы, у которых используется логарифмическая зависимость между коллекторным током и напряжением на эмиттерном переходе

Ибэ. Данные транзисторы включаются в цепь отрицательной обратной связи операционных усилителей, так как в этом случае наиболее просто реализуется преобразование входного напря- !5 жения в пропорциональный ему коллекторный ток (1) .

Недостатком этих преобразователей является уменьшение быстродействия устройства при уменьшении входного 20 напряжения вследствие возрастания динамического сопротивления в цепи обратной связи операционного усилителя при уменьшении коллекторного тока. 25

Наиболее близким к предлагаемому является аналоговый логарифмический преобразователь, содержащий токозадаюций резистор, первый вывод которого является входом преобразователя,з0 логарифмирующий транзистор, операционный усилитель, к инвертирующему входу которого подключены база логарифмирующего транзистора и первый выВОД масштабного Резистора, Второй вывод которого подключен к выходу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала $2).

Недостатком такого преобразователя является снижение быстродействия

40 преобразователя при малых по величине входных сигналах.

Цель изобретения — повышение бы- . стродействия преобразователя в области малых по величине входных сигна- Д5 лов.

Поставленная цель достигается тем, что в аналоговый логарифмический преобразователь, содержащий токозадающий резистор, первый выход 50 которого является входом преобразователя, логарифмирующий транзистор, операционный усилитель, к инвертирующему входу котброго подключены база логарифмирующего транзистора и первый 55 выход масштабного резистора, второй выход которого подключен к выходу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого" подключен к шине нулевого потенциала, введены и нели- я) нейных элементов, выполненных на диодах (A -1) дополнительных токозадаю-

1 щих резисторов и {,а -1) масштабных блоков, выходы -го масштабного блока,(» =1-й-1) через -й дополнитель- 65 ный токозадающий резистор подключен к аноду(а +13 -го диода, второй выход токозадающего резистора подключен к аноду первого диода, и входу первого масштабного блока, входы масштабных блоков с 2»го по и -й подключены к анодам соответствующих диодов, катоды диодов соединены с выходом преобра-. зователя и эмиттером логарифмирующего транзистора, коллектор которого подключен к шине нулевого потенциала.

На чертеже представлена блок-схема преобразователя.

Аналоговый логарифмический преобразователь содержит токозадающий резистор 1, логарифмирующий транзистор 2, операционный усилитель 3, масштабный резистор 4, и нелинейных элементов, выполненных на диодах 5)-5д,(n- ) дополнительных токозадаюшйх резисторов 6„- 6 „д- масштабных блоков !

7„.-7;, <.

Преббразователь работает следующим образом.

Если преобразователь содержит на ,входе только токозадающий резистор 1

)и диод 5, то ток 4, =, протекаю-! щий через эти элементы и поступающий на логарифмирующий транзисторв, бу-. дет заведомо меньше тока, определяемого величиной ="ее> /р, и причиной уменьшения тока является падение напряжения на этом диоде. Однако noae ледовательно-параллельное подключение к диоду 5< цепочек, составленных из масштабирующих блоков 7 ...7„, дополнительных токозадающйх резисторов 6,...6„,, и диодов 5<... 5,„, позволяет увеличить суммарный ток .< до величины, близкой к ="»(g, причем это увеличение тока основано на том, что коэффициенты передачи масштаби—" вью рующих блоков равны К= е "/ц 1, где м вх

0 „и 0 ц„-напряжения на входе и выходе масштабирующего блока соответственно.

Таким образом, задача схемотехнического узла преобразователя состоит в преобразовании входного напряжения в пропорциональный ему ток

0вх

В дальнейшем этот ток вызывает па е ние напряжения на логарифмирующем транзисторе, которое и является выходным сигналом.

Если вместо логарифмирующего транзистора использовать двухполюсник-диод,. то отпадает надобность в операционном усилителе с масштабным резистором 4.

В данном преобразователе логарифмирующий транзистор (или диод} работает вне цепи обратной связи операционного усилителя.

К узлам и блокам данного устройства предъявляются определенные требования: во-первых, входные сопротивления масштабирующих узлов

1095200 нов Ь 1 R

07 К() (g q )3„q Us| Вх чжтаъятель Н. Зайцев

Редактор И.Недолуженко Техред T.Ìàòî÷êà Корректор р.Тигор

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", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 (7 ... 7„,) и определенного усилителя должны быть сравнительно большими с тем, чтобы их влиянием на работу преобразователя можно было бы пренебречь, во-вторых, диоды 5 ...

5„, должны иметь сравнительно близкие параметры, что выполняется в случае применения диодов, выращенных на одном кристалле.

Преимущество предлагаемого преЬбразователя перед известным состоит О в следующем.

В известном преобразователе, использующем нелинейный элемент, транзистор или диод в цепи обратной связи ОУ глубина этой обратной связи за- 15 висит от входного сигнала из-за того, что динамическое сопротивление логарифмнрующего транзистора pg зависит от напряжения 0 з„ . так граничная частота fp,y такого преобразователя в первом приближении определяется как где I< — сопротивление операционного резистора на входе операци:онного усилителя; е — постоянный коэффициент, зависящий от параметров операционного усилителя и логарифмирующего элемента.

Иэ (1) видно, что с уьюньшением

iU gq уменьшается быстродействие пре- образователя.

В предлагаемом преобразователе граничная частота 4", определяе0,7 мая главным образом быстродействием масштабирующих блоков 7„ . . . . 7„ и равная . им <

indi k (U g) ), (2)

Ф практически не зависит от уровня входного сигнала.