Логарифмический преобразователь

 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Цель изобретения - повьшение точности достигается за счет введения в логарифмический преобразователь, содержащий три операционных усилителя 1-3, два логарифмирующих транзистора 4 и 5, три масштабных резистора 7-:9, третьего логарифмирующего транзистора 6 и источника опорного напряжения. Предложенное выполнение логарифмического преобразователя позволяет повысить его точность в области больших токов коллектора первого логарифмирующего транзистора 4 за счет исключения влияния на потенциал его базы аддитивных потенциальных ошибок цепи компенсации сопротивления базы. 1 ил.с (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д1) 4 G 06 G 7/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1, l j(М A ВТСРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ достигается за счет введения в логарифмический преобразователь, содержащий три операционных усилителя 1-3, два логарифмирующих транзистора 4 и 5, три масштабных резистора 7-.9, третьего логарифмирующего транзистора 6 и источника опорного напряжения.

Предложенное выполнение логарифмического преобразователя позволяет повысить его точность в области больших токов коллектора первого логарифмирующего транзистора 4 за счет исключения влияния на потенциал его базы аддитивных потенциальных ошибок цепи компенсации сопротивления базы.

1 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4097582/24-24 (22) 29.07.86 . (46) 30,12.87. Бюл. Ф 48 (71) Томский политехнический институт им.С.М.Кирова (72) В.В.Самокиш и П.Н.Тиссен (53) 681.335 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 579631, кл. G 06 G 7/24, 1976.

Авторское свидетельство СССР

9 809231, кл. G 06 С 7/24, 1979. (54) ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Цель изобретения — повышение точности—

„„SU„„1363264 А 1

1 1363264 2

U ox Убх

= — (((1п — — — + R— — — )!,(1) 36 т RI S,,RB

7 0

0,026  — температурный пот тенциал; тепловой ток где

Io ч эмиттерного перехода первого логарифмирующего транзистора 4;

84 — коэффициент передачи базового тока логарифмирующего транзистора 4; ьк — напряжение на входе преобразователя; сопротивление первого масштабного резистора 7;

К

5 сопротивление базы первого транзистора 4.

Падение напряжения на сопротивлении базы первого логарифмирующего транзистора 4 U » R t;4 /В R„ обуславИзобретение 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, Ela чертеже приведена функциональная схема логарифмического преобразователя.

Логарифмический преобразователь содержит три операционных усилителя

1-3, три логарифмирующих транзистора

4-6, три масштабных резистора 7-9, экспоненциальный транзистор 10 и источник 11 опорного напряжения, причем сосокупность элементов 3,6, 10 и 11 по выполняемым функциям можно рассматривать как блок 12 инверсии тока.

Логарифмический преобразователь работает следующим образом.

Логарифмическая зависимость между входным и выходным напряжениями обеспечивается за счет использования естественной нелинейной зависимости тока коллектора первого логарифмирующего транзистора 4 и напряжения на его эмиттерном переходе: (2) т /т R В /R В, Е, 6 8 5 7 4-

Блок 12 инверсии тока обеспечивает на своем выходе ток, который пропорционален его входному току, равному току базы второго логарифмирующего транзистора 5, но противоположен ему по направлению. Поэтому напряжение на базе первого логарифмирующего транзистора 4 определяется падением напряжения на третьем масштабном резисторе 9 от протекания суммарного тока базы первого логарифмирующего транзистора 4 и выходного тока блока 12 инверсии тока — (K — — - - — — - ) В.„(3)

U8> U sõ, B R где К, — коэффициент передачи блока

45 12 инверсии тока.

Напряжение на выходе преобразователя равно сумме падений напряжений на эмиттерном переходе первого логарифмирующего транзистора 4 и третьем масштабном резисторе 9:

0 8!! — — ) R—

R,В, U s!! — — — )

R В4

U бх

U = (К

5L!)! 17 R

9 5

Usa — (!у 1n — -- + R

Ф (4) При обеспечении условия

+ ВБ Rs

Б., В Rs В4 (5) линает ошибку логарифмического преобразования, которая при заданной точности ограничивает максимальную величину рабочего коллекторного тока.

В то же время увеличение этого тока желательно как с целью расширения диапазона изменения входных сигналов, так и с целью повышения быстро1р действия.

Для компенсации указанной ошибки используется второй логарифмирующий транзистор 5, включенный аналогично первому В обратную связь второго

) операционного усилителя 2. Поскольку коллекторные токи первого 4 и второго 5 логарифмирующих транзисторов пропорциональны входному сигналу преобразователя, то в случае идентичнос2р ти этих транзисторов пропорциональны и их базовые токи

3 1363264 напряжение на выходе преобразователя не будет зависеть от сопротивления с базы первого логарифмирующего тран- и зистора 4: п (7) 1 >" 12

U — и 1п т о (8) Пьх

U = — q 1n --- — — (6)

&six R т 04

Величина сопротивления третьего масштабного резистора 9 определяется из условия (5):

R R, BR

К R В-R В, Соотношение между параметрами схемы, обеспечивающее условие физической реализуемости (положительное значение третьего масштабного резистора 9) Схема блока 12 инверсии тока работает следующим образом, Напряжение на выходе третьего операционного усилителя 3 определяется входным током блока 12:

Компенсация действия базового опротивления схемы осуществляется ндивидуально для каждого образца ервого логарифмирующего транзистора

4 и сводится к регулировке одного из параметров до выполнения условия (5 !. В качестве регулируемого параметра могут быть выбраны либо коэф10 фициент передачи блока инверсии тока К, либо ток второго логарифми22 рующего транзистора 5 (второй масштабный резистор 6 ), либо величина третьего масштабного резистора 7, 15 при этом обязательным является выполнение неравенства (71. Предпочтительными являются первый и третий варианты настройки, поскольку это позволяет выдержать идентичность условий

20 работы первого 4 и второго 5 логарифмирующих транзисторов, т.е. обеспечить равенство их коллекторных токов при R 7 = R . Настройка схемы по

9 второму варианту менее качественна, но она позволяет отказаться от использования в блоке 12 инверсии тока источника ll опорного напряжения, подключая при этом базу экспоненциального транзистора на шину нулевого

З0 потенциала.

Формула изобретения где I — тепловой ток эмиттерного о перехода третьего логарифмирующего транзистора 6..

Тогда с учетом величины источника

11 опорного напряжения ток коллектора экспоненциального транзистора 10, являющийся выходным током блока 12, и с учетом положительности направления тока от эмиттера к коллектору равен

I or Uii

I . = — — — I ехр — — (9) вiх = I

1г о вх г

4 т хо

U1l

I exp

84l)l Ьх, т (10) Источник опорного напряжения позволяет менять масштабный коэффициент преобразования К, где I — тепловой ток эмиттерного

010 перехода экспоненциального, транзистора 10.

Полагаем, что транзисторы 6 и 10 идентичны и их обратные токи равны:

Логарифмический преобразователь, содержащий первый, второй и третий операционные усилители, первый и второй логарифмирующие транзисторы, коллекторы и эмиттеры которых соединены с входами и выходами соответст40 вующих операционных усилителей, выход первого операционного усилителя является выходом преобразователя, вход которого через первый и второй масштабные резисторы подключен к

4 входам соответственно первого и второго операционных усилителей, базы первого и второго логарифмирующих транзисторов подключены соответственно к первому выводу третьего масштабного резистора и входу третьего операционного усилителя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности, в него введены третий логарифмический транзистор, 56 экспоненциальный транзистор и источник опорного напряжения, подключенный выходом к базе экспоненциального транзистора, подключенного коллекто5

1363264

6 ром к первому. выводу третьего масш- лектором и эмиттером соответственно табного резистора, соединенного вто- с входом и выходом третьего операрым выводом с шиной нулевого потенци- ционного усилителя, подключенного ала и базой третьего логарифмирую5 выходом к эмиттеру экспоненциального щегo транзистора, соединенного кол- транзистора .

Составитель Н.Зайцев

Редактор E.Êîï÷à Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

Заказ 6365/43 Тираж 67ll Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, кл. Проектная, 4