Аналоговый логарифмический преобразователь

(51) 06 0 юл.20Р. В. Бегота Л пол итеого н Ле А. Г. Применениовых схемМ.,1980 с с. 90.идетельство ССС0 7/24, 1976 й тоод азова Р тиру- база перТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР(71) Львовский орднический институткомсомола(54)(57) АнАлоговыи ЛОГАРифмич СКИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащи коэадающий резистор, первый вых которого является входом преобр теля, логарифмирующий транзисто операционный усилитель, к инвер ющему входу которого подключены логарифмирующего транзистора и вый выход масштабного резистора второй выход которого подключен квыходу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключенк шине нулевого потенциала, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения быстродействия преобразователя в области малых по величиневходных сигналов, в него введены йнелинейных элементов, выполненных надиодах,-1 дополнительных токозадающих резисторов и ) -1) масштабных блоков, выходы-го масштабного блока ( =1- и -1) через-й дополнительный токозадающий резисторподключен к аноду ( +1) -го диода,второй выход токозадающего резистораподключен к аноду первого диода ивходу первого масштабного блока,входы масштабных блоков с 2-го поИ-й подключены к анодам соответствущих диодов, катоды диодов соединеныс выходом преобразователя и эмиттером логарифмирующе:о транзистора,коллектор которого подключен к шиненулевого потенциала.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 жения в пропооциональный ему коллекторный ток (1 .Недостатком этих преобразователей является уменьшение быстродействия устройства при уменьшении входного 2(3 напряжения вследствие возрастания динамического сопротивления в цепи обратной связи операционного усилителя при уменьшении коллекторного тока, 25Наиболее близким к предлагаемому является аналоговый логарифмический преобразователь, содержащий токозадаюг(ий резистор, первый вывод которого является входом преобразователя,з 0 логарифмирующий транзистор, операционный усилитель, к инвертирующему входу которого подключены база логарифмирующего транзистора и первый вы- ВОД масштабного Резистора, ВТОРОЙ вывод которого подключен к выходу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала 2.Недостатком такого преобразователя является снижение быстродействия40 преобразователя при малых по величине входных сигналах.Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя в обла" сти малых по величине входных сигна- Д 5 лов.Поставленная цель достигается тем, что в аналоговый логарифмический преобразователь, содержащий токозадающий резистор, первый выход 5 которого является входом преобразователя, логарифмирующий транзистор, ойерационный 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 нейных элементов, выполненных на дио. дах, п -1) дополнительных токозадаю-щих резисторов и (,-1) масштабных блоков, выходы-го масштабного блока,( =11) через-й дополнитель ный токозадающий резистор подключенк аноду(а +13 -го диода, второй выходтокозадающего резистора подключен каноду первого диода, и входу первогомасштабного блока, входы масштабныхблоков с 2-го по 6 -й подключены к анодам соответствующих диодов, катоды диодов соединены с выходом преобра-.эователя и эмиттером логарифмирующего транзистора, коллектор которого подключен к шине нулевого потенциала.На чертеже представлена блок-схема преобразователя.Аналоговый логарифмический преобра"зователь содержит токозадающий резистор 1, логарифмирующий транзистор 2, операционный усилитель 3, масштабный резистор 4, й нелинейных элементов, выполненных на диодах 5-5 д,(-) дополнительных токозадающих резисторов 6- 6- масштабных блоков7.-7; .Преббразователь работает следующим образом.Если преобразователь содержит на ,входе только токозадающий резистор 1 и диод 5, то ток ( =, протекающий через эти элементы и поступающийна логарифмирующий транзисторв, бу-.дет заведомо меньше тока, определяемого величиной:"еых/р , и причиной уменьшения тока является падениенапряжения на этом диоде. Однако пос Чледовательно-параллельное подключение к диоду 5 цепочек, составленных из масштабирующих блоков 7(7 ддополнительных токозадающйх резисторов б, ,6 и диодов 5 5 позволяет увеличить суммарный ток. до величины, близкой к:"вх(, причем это увеличение тока основано на том, чтокоэффициенты передачи масштаби - " еьв рующих блоков равны К= еф"/ ъ 1, гдем вхи Оец-напряжения на входе и вывходе масштабирующего блока соответственно.Таким образом, задача схемотехнического узла преобразователя состоит в преобразовании входного напряже- фОбх ния в пропорциональный ему ток ц В дальнейшем этот ток вызывает падение 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 узлов1095200 чставятель . Н. ЗайцевРедактор И.Недолуженко Техред Т.Маточка Корректор О.Тигор Заказ 3600/32 Тираж 699 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.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 55, должны иметь сравнительно близкие параметры, что выполняется в случае применения диодов, выращенных на одном кристалле.Преимущество. предлагаемого преЬбразователя перед известным состоит 10 в следующем.В известном преобразователе, использующем нелинейный элемент, транзистор или диод в цепи обратной связи ОУ глубина этой обратной связи зависит от входного сигнала из-за того, что динамическое сопротивление логарифмнрующего транзистора г зависит от напряжения О вхТак Граничная частота о,т такого преобразователя в первом приближении определяется как где К - сопротивление операционногорезистора на входе операци;онного усилителя;е - постоянный коэффициент, зависящий от параметров операционного усилителя и логаРифмирующего элемента.Иэ 1) видно, что с уьаньшением 0уменьшается быстродействие пре- образователя.В предлагаемом преобразователе граничная частота" , определяе 0,7мая главным образом быстродействием масштабирующих блоков 7 .. 7 и равнаяива - с, фей 1 ОБЕМ, (2) практически не зависит от уровня входного сигнала.