Экспоненциальный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 14В САНИЕ ИЗОБРЕТЕН Н,Тиссен ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Томский политехнический институт им. С.М.Кирова(56) Авторское свидетельство СССР У 584312, кл. 6 06 С 24, 1976.Авторское свидетельство СССР У 813465, кл. 6 06 6 7/24, 1979. (54) ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов по экспоненциальному закону и может быть использовано в аналого- ,вых вычислительных машинах и информационно-измерительной технике. Цельизобретения - повышение точности достигается введением трех компенсирующих транзисторов 6-8 и источника 9опорного напряжения, за счет введения данных элементов обеспечиваетсякомпенсация падения напряжения наобъемном сопротивлении базы первогоэкспоненциального транзистора 2сучетом реальной зависимости базовоготока от напряжения на эмиттерном переходе и при этом значительно уменьшено влияние на результат преобразования неидеальности элементов цепикомпенсации. 1 ил.1 1Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сиг налов по экспоненциальному закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и информационно-измерительной техникеЦель изобретения - повышение точности,На чертеже приведена схема экспоненциального преобразователя.Преобразователь содержит операционный усилитель 1, два экспоненциальных транзистора 2 и 3, два масштабных резистора 4 и 5, три корректирующих транзистора 6-8 и источник 9 опорного напряжения, вход 10 и выход 11 преобразователя, шину 12 источника питания, причем корректирующие транзисторы 7 и 8 выполняют функции блока 13 инверсии тока.Экспоненциальный преобразователь работает следующим образом.Экспоненциальная зависимость между входным и выходным напряжениями обеспечивается за счет использования естественной нелинейной зависимости тока коллектора первого экспоненциального транзистора 2 и напряжения на его эмиттерном переходе:(4) 36186 сзистора 2 подключена к шине нулевогопотенциала через второй масштабныйрезистор 5, а к общему их выводу подключен выход блока 13 инверсии тока,ток которого пропорционален и проти"воположен по направлению току базыпервого экспоненциального транзистора 2. Поскольку величина компенсируе мого падения напряжения на объемномсопротивлении базы невелика и обычноне превышает 1 мВ, то напряжения наэмиттерных переходах первого 2 и второго 3 экспоненциальных транзисторовотличаются на величину напряженияУз источника 9 опорного напряжения,и их коллекторные токи 1 и 1 про"зпорциональны:1 =1 ехр (Б / Ч ) =ЕК, (3) 20 згде К - коэффициент масштабирования1коллекторного тока первоготранзистора 2,В силу идентичности транзисторов 25 3 и 6 можно считать их базовые токиравными, откуда ток базы транзистора 61 з235где К - - коэффициент передачи блозка 13,Напряжение на эмиттерном переходе первого экспоненциального транзистора 2(5) 40 Пп 2 =13,о -1 ь КВ 1 К 5 где Б - напряжение на вхо о(2) 8 =П +18 БАКРэ рВ то же время увеличение этого то- ка желательно для увеличения диапазона изменения входных сигналов.и повы 55 шения быстродействия,Для компенсации указанной ошибки .база первого экспоненциального транБ= -К 1 ехр П /Р (1) где М .= 0,026 Б - температурный потенциал;1 - тепловой ток эмита 2терного пеЪеходапервого экспоненциального транзистора 2;Е - сопротивление первого масштабногорезистора 4.Однако напряжение на эмиттерном переходе первого экспоненциального транзистора 2 отличается от напряжения между его эмиттерным и базовым зажимами 0 из-за наличия объемноз 6 ьго сопротивления базы В. , которое82 ф является причиной погрешности в области больших рабочих токов коллектора: а выходной ток блока 13 инверсиитока де 10 преобразователя;сопротивление второго масштабного резистора 5,При обеспечении условия К 8+ -ККК=0р 5 3 1 з 3напряжение на выходе 11 преобразователя не зависит от сопротивления базы первого экспоненциального транзистора 2: П = -К 1 ехр (Ц,(Р ). (8)4Величина сопротивления второгомасштабного резистора 5 определяетсяиз условия (7):(9)10 К К, ) 1. Формула изобретения Вт = в - т 5 = ктЬВ 78- коэффициенты передачи транзисторов 7 и 8; в коэффициент передачи блока 13 инверсии тока, где В , Вф 25 Составитель Н.ЗайцевРедактор И.Николайчук Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар Заказ 6293/50 Тираж 671 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, гУжгород, ул, Проектная, 4 Е 8к к 8Условие физической реализуемостиположительное значение второго масштабного резистора 5) обеспечиваетсяпри Второй 7 и третий 8 корректирую щие транзисторы идентичны по параметрам и имеют тип проводимости, противоположный по отношению к первому 2, второму 3 экспоненциальным и первому корректирующему 6 транзисторам. Если пренебречь различием коллекторного и эмиттерного токов, то, учитывая последовательное включение транзисторов 7 и 8, их базовые токи 1 и Т7пропорциональны друг другу:ф 20 В случае использования в схеме преобразователя интегральных транзисторных сборок компенсация действия базового сопротивления схемы осуществляется индивидуально для каждого образца и сводится к регулировке коэффициента п 1 опорциональности К 8 между токами первого 2 и второго 3 экспоненциальных транзисторов с помощью источника 9 опорного напряжения или при заданном смещении базы второго экспоненциального транзистора в соответствии с условием (9), регулировкой второго масштабного резистора 5. При реализации предложенной схемы по интегральной технологии выполнение условия (9) возможно и за счет изготовления второго экспоненциального45 транзистора 3 с несколько большей площадью эмиттерного перехода, чтопозволит отказаться от использованияисточника 9 опорного напряжения, подключая при этом базу второго экспоненциального транзистора 3 на шинунулевого потенциала, а настройка схемы может быть осуществлена регулировкой второго масштабного резистора 5. Экспоненциальный преобразователь, содержащий операцйонный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен первый масштабный резистор, первый и второй экспоненциальные транзисторы, подключенные эмиттерами к входу преобразователя, база и коллектор первого экспоненциального транзистора соединены соответственно с первым выводом второго масштабного резистора и входом операционного усилителя, подключенного выходом к выходу преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены источник опорного напряжения и три корректирующих транзистора, база и коллектор второго экспоненциального транзистора соединены соответственно с выходом источника опорного напряжения и эмиттером первого корректирующего транзистора,подключенного базой и коллектором соответственно к базе и эмиттеру второго корректирующего транзистора, соединенного коллектором с эмиттером треть-. его корректирующего транзистора,подключенного базой к базе первого экспоненциального транзистора, коллекторы первого и третьего корректирующих транзисторов соединены соответственно с шиной источника питания и шиной нулевого потенциала, соединенной с вторым выводом второго масштабного резистора.