Экспоненциальный преобразователь

(51) 5 С О 6 С 7/24 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ П 91 Т СССР ЗОБРЕТЕНИЯ АНИЕ И ВТОРСК СВИ 94/2(57) Изобретение относится к устрой ствам преобразования электрицеских сигналов по экспоненциальному закон и может быть использовано в аналого вых вычислительных машинах и информ(56) Авторскоей 584312, кл,Авторское сЮ 813465, кл2ционно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение тоцности, цто достигается введением тре" тьего операционного усилителя 3, двух логарифмирующих транзисторов 7 и 8, истоцника 11 опорного напряжения и третьего масштабного резистора б. Благодаря введению новых элементов в предлагаемом преобразователе достигается положительныйэффект, а именно обесдецивается компенсация падения напряжения на объемном сопротивлении базы первого экспоненциального транзистора 9 с учетом реальнтэй зависимости базового тока от напряже" ния на змиттерном переходе и при этом знацительно уменьшено влияние на ре" зультат преобразования неидеальности элементов цепи компенсации. 1 ил.(2) э 89 п 9 И 1 ю "в м" % 1 п 1 от Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов по экспоненциальному закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и информацион 5 но-измерительной технике.Цель изобретения - повышение точностиНа чертеже приведена функциональная схема экспоненциального преобра, зователя.Преобразователь содержит три операционных усилителя 1-3, три масштабных резистора 4-6, два логарифмирующих транзистора 7-8, два экспоненциальных транзистора 9 и 10, источник 11 опорного напряжения, вход 12 и выход 13 преобразователя, блок 14 инверсии тока образован элементами 2,7, 20 ,9 и 11.Экспоненциальный преобразователь работает следующим образом.Экспоненциальная зависимость между входным 12 и выходным 13 напряже ниями обеспечивается за счет исполь" зования естественной нелинейной зависимости тока коллектора первого экспоненциального транзистора 9 и напряжения на его эмиттерном переходе 11 : 30я 91 Л 1,1 о 9 Рх И п 9-Ь где ср = 0,026, В - температурныйпотенциал; 351 - тепловой ток эмиттерного перехода первого экспоненциального транзистора 9;К - сопротивление первого масштабного резистора 4. 40Однако напряжение на эмиттерном переходе первого экспоненциального транзистора 9 отличается от напряжения между его эмиттерным и базовым Эыводами 0из-за наличия объемно го сопротивления базы К которое,Ър является причиной погрешности в области больших рабочих токов коллек- тора В то же время увеличение этого .тока желательно как с целью увеличения диапазона изменения входных сиг-, налов, так и с целью повышения быст 55 родействия.Для компенсации указанной ошибки используется транзистор 8,включенный в обратную связь третьего операционногоусилителя 3, Поскольку коллекторныетоки транзисторов 9 и 8 пропорциональны, то в случае идентичностиэтих транзисторов пропорциональны иих базовые токи: Блок 14 инверсии тока обеспечивает на своем выходе ток, который пропорционален и противоположен по направлению его входному току, равного току базы первого экспоненциального транзистора 9, Поэтому напряжение на эмиттерном переходе первого экспоненциального транзистора 9 с учетом (2) и (3): 11,=0-19 К 9 - 1,К ++ К К 1 1- КПри обеспечении условия напряжение на выходе 13 преобразователя не зависит от сопротивления базы первого экспоненциального транзистора 9 О = -К, 1 дахр (О в,/у ),Величина сопротивления второго масштабного резистора 5 определяется изусловия (5) Соотношение между параметрами схемы, обеспечивающее условие физической реализуемости (положительное значение второго масштабного резистора 5) КВ К ) 1. (7)Схема используемого в предлагаемом преобразователе блока 14 инверсии тока работает следующим образом.Напряжение на выходе второго операционного усилителя 2 определяется входным током блока где 1 цт - тепловой ток эмиттерного перехода первого логарифирующего транзистора 7.1553989 Формула изобретения. Тогда с учетом величины источника опорного напряжения 11 и с учетом положительности направления тока от эмиттера к коллектору ток коллектора второго экспоненциального транзистора 10 является выходным током блока Составитель Н.ЗайцевТехред А.Кравчук Корректор С.Черни Редактор И. Недолуженко Заказ 58 Тираж 556 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 о 1 5 пвых н 1 4 ехР(9)ою т1 О где 1 о, - тепловой ток эмиттерного перехода второго экспоненциального транзистора 1.0.Полагаем, что транзисторы 7 и 1 О идентичны и их обратные токи равны 51 = -1 ехР - -Б((10)ВЫХ %4 б Х ЦтИсточник опорного напряжения 11 позволяет менять масштабный коэффициент преобразования К 14.Компенсация действия базового сопротивления схемы осуществляется индивидуально для каждого образца первого экспоненциального транзистора 9 и сводится к регулировке одного из па раметров до выполнения условия (5)В качестве регулируемого параметра могут быть выбраны либо коэффициент передачи блока инверсии тока К 14 либо ток транзистора 8 (третий масштаб- З 0 ный резистор 6), либо величина второго масштабного резистора 5, при этом обязательным является выполнение неравенства (7). Предпочтительными являются первый и третий варианты настройки поскольку это позволяет выдержать35 идентичность условий работы транзисторов 9 и 8, т. е. обеспечить равенство их коллекторных токов при К,1 = КНастройка схемы пО Второму вариан 40 ту менее качественна, но она позволяет отказаться от использования в блоке 14 инверсии тока источника опорного напряжения 11, подключая при этом базу четвертого транзистора на вину нулевого потенциала. Экспоненциальный преобразователь содержащий первый операционный усилитель с первым масштабным резисто,ром в цепи отрицательной обратной свя,зи, выход первого операционного усилителя соединен с выходом преобразователя, информационный вход которого соединен с эмиттером первого экспо-ненциального транзистора, соединенного коллектором с выходом первого опе" рационного усилителя, второй операционный усилитель, второй масштабный резистор, первый вывод которого соединен с базой первого экспоненциаль" ного транзистора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены третий операционный усилитель, два логарифмирующих транзистора, источник опорного напряжения и третий масштабный резистор, соединенный первым и вторым выводами соответственно с выходом преобразователя и входом третьего операционного усилителя, база второго логарифмируоцего транзистора подключена к коллектору первого логарифмирующего транзистора и входу второго операционного усилителя, соединенного выходом. с эмиттерами второго экспоненциального транзистора и первого логарифмирующе" го транзистора, соединенного базой с шиной нулевого потенциала и вторым выводом второго масштабного резистора, база и коллектор второго экспо"; ненциального траызистора соединены соответственно с выходом источника опорного напряжения и базой первого экспоненциального транзистора, эмиттер и коллектор второго логарифмируоцего транзистора соединены соответственно с выходом и входом третьего опе" рационного усилителя.