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 - повьпление точности,что достигается введением трех корректкрующих транзисторов 7-9 и экспоненциального транзистора 3. Это позволяет уменьшить влияние неидеальности параметров элементов цепи компенсации сопротивления базы логарифмирующего транзистора 2 на результат преобразования , включение блока 13 инверсии тока, имеющего токовый выход, величина тока которого во всем диапазоне изменения выходных сигналов преобразователя пропорциональна изменению базового тока логарифмирующего транзистора 2, и подключение к его базе второго масштабного резистора 6 позволяют исключить из цепи эмиттер - база логарифмирующего транзистора 2 какие-либо паразитные источники напряжения, к которым особенно чувствительна вольт-амперная характеристика полупроводникового перехода. 1 ил. (Л 10 5 «MIDп со 05 СП 00 ел
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51) 4 G 06 G 7/24
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4097584/24-24 (22) 29.07.86 (46) 23.12.87. Бюл. Н - 47 (71) Томский политехнический институт им. С.М.Кирова (72) В.В.Самокиш и П.Н.Тиссен (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 809231, кл. G 06 G 7/24, 1979.
Патент США 11 3524074, кл. 307-230, 1970. (54) ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) 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,что достигается введением трех кофректи„„SU„„1361585 А1 рующих транзисторов 7-9 и экспоненциального транзистора 3. Это позволяет уменьшить влияние неидеальности параметров элементов цепи комненса- ции сопротивления базы логарифмирующего транзистора 2 на результат преобразования, включение блока 13 инверсии тока, имеющего токовый выход, величина тока которого во всем диапазоне изменения выходных сигналов преобразователя пропорциональна изменению базового тока логарифмирующего транзистора 2, и подключение к его базе второго масштабного резистора 6 позволяют исключить из цепи эмиттер — база логарифмирующего транзистора 2 какие-либо паразитные источники напряжения, к которым особенно чувствительна вольт-амперная характеристика полупроводникового перехода. 1 ил.
1361585
Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов по логарифмическому закону и может быть использовано в аналоговых
5 вычислительных машинах и информационно-измерительной технике.
Цель изобретения — повышение точности
На чертеже приведена схема логарифмического преобразователя.
Преобразователь содержит операционный усилитель 1, логарифмирующий 2 и экспоненциалвный 3 транзисторы, источник 4 опорного напряжения, первый
5 и второй 6 масштабные резисторы, три корректирующих транзистора 7-9, вход 10 и выход 11 преобразователя, шину 12 питания, причем первый 7 и второй 8 корректирующие транзисторы выполняют функции блока 13 инверсии тока.
Логарифмический преобразователь работает следующим образом.
Логарифмическая зависимость между 25 входным (вход 10) и выходным (выход
11) напряжениями обеспечивается за .счет использования естественной нелинейной зависимости тока коллектора логарифмирующего транзистора 2 и на- gp пряжения на его эмиттерном переходе
U>< = -(q 1n U, /R, ог+,, °, ), (1) где ц =0,026  — температурный потенциал; 35
Х, R < — соответственно тепловой ток эмиттерного перехода, сопро- . тивление базы логарифмирующего транзистора3
R — сопротивление первого масштабного резистора 5.
Падение напряженная на сопротивле45 нщг базы логарифмирующего транзистора 2 R < -I является причиной лог грешности в области больших рабочих токов коллектора.
Для компенсации указанной ошибки база логарифмирующего транзистора 2 подключена к шине нулевого потенциала через второй масштабный резистор б,а к общему их выходу подключен выход блока
13 инверсии тока, ток которого пропорционален и противоположен по направлению току базы логарифмирующего транзистора 2. Формирование тока, пропорционального току базы логариф-. мирующего транзистора 2, осуществляется с помощью идентичных логарифмирующему транзистору 2 экспоненциального 3 и третьего корректирующего 4 транзисторов. Поскольку величина ком» пенсируемого падения напряжения на объемном сопротивлении базы невелика и обычно не превышает 1 мВ, то напряжения на эмиттерных переходах логарифмирующего 2 и экспоненциального 3 транзисторов отличаются на величину напряжения источника 4 опорного напряжения, и их коллекторные токи
I„ и I пропорциональны:
2 9
I,. .ехр U,/Ч =I „K,, (2) где К вЂ” коэффициент масштабирования
4 коллекторного тока логарифмирующего транзистора 2.
B силу идентичности экспоненциального 3 и третьего корректирующего
9 транзисторов можно считать их базовые токи равными, откуда ток базы третьего корректирующего транзистора 9
Юз R (г + Т г ), (4) где К„ — коэффициент передачи блока 13;
R — сопротивление второго масштабного резистора 6.
Напряжение на выходе 11 преобразователя равно сумме падений напряжений на эмиттерном переходе логарифмирующего транзистора 2 и втором масштабном резисторе 6:
R4 I52(1 К4 К1ъ) (5) 5 ог 2 г
При обеспечении условия
R ь(К Ф К 1) R6 г (6) (3)
Блок 13 инверсии тока обеспечивает на своем выходе ток, который пропорционален его входному току, но противоположен ему по направлению.
Поэтому напряжение на базе логарифмирующего транзистора 2 определяется падением напряжения на втором масштабном резисторе от протекания суммарного тока этого транзистора и выходного тока блока 13 инверсии тока.
i 361585 напряжение на выходе 11 преобразователя не зависит от сопротивления базы логарифмирующего транзистора 2:
Uî /Ri (7)
Величина сопротивления второго масштабного резистора 6 определяется из условия (6): ном смещении базы экспоненциального транзистора 3 в соответствии с условием (8), регулировкой второго масштабного резистора 6.
Формула из обретения
RE< K ç 1
Условие физической реализуемости (положительное значение второго масштабного резистора 6) обеспечивается при
Составитель Н.Зайцев
Редактор И.Николайчук Техред A.Êðàâ÷óê Корректор Н.Король
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
К, К, 1. (8)
Первый 7 и второй 8 корректирующие транзисторы идентичны по параметрам и имеют тип проводимости, противоположный по отношению к логарифмирующему 2, экспоненциальному 3 и третьему корректирующему 9 транзисторам. Если пренебречь различием коллекторного и эмиттерного токов, то, учитывая последовательное включение транзисторов 7 и 8, их базовые токи
I< и I пропорциональны друг другу:
b б1 где В, В„ — коэффициенты передачи транзисторов 8 и 7 °
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 транзисторов с помощью источника 4 опорного напряжения или, при заданЛогарифмический преобразователь, содержащий операционный усилитель, соединенный выходом с выходом преобразователя, а входом через первый масштабный резистор — с входом преобразователя, логарифмирующий тран1б зистор, соединенный коллектором и эмиттером соответственно с входом и выходом операционного усилителя, база логарифмирующего транзистора через второй масштабный резистор подц ключена к шине нулевого потенциала, источник корректирующего напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены три корректирующих транэисто25 ра и экспоненциальный транзистор, соединенный эмиттером и базой соответственно с выходом операционного усилителя и выходом источника корректирующего напряжения, база и коллекдб тор первого корректирующего транзистора соединены соответственно с базой логарифмирующего транзистора и шиной нулевого потенциала, эмиттер первого корректирующего транзистора подключен
35 к коллектору второго корректирующего транзистора, соединенного базой и эмиттером соответственно с базой и коллектором третьего корректирующего транзистора, коллектор и эмиттер которого подключены соответственно к шине питания и коллектору экспоненциального транзистора.
