Логарифмический преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 64 9) 111) 14 С О ТЕНИЯ ЛЬСТВУ МУ С 8еский инстииссе льство СССР /24, 1976. ство СССР /24, 1979. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗ(57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Цельизобретения - повышение 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 позволяетповысить его точность в области больших токов коллектора первого логарифмирующего транзистора 4 за счет исключения влияний на потенциал его базы аддитивных потенциальных ошибок цепи компенсации сопротивления базы.= 0,026 В - температурный поттенциал;тепловой ток где эмиттерного перехода первого логарифмирующеготранзистора 4;В - коэффициент передачи базового тока логарифмирующего транзистора 4;0 м - напряжение навходе преобразователя;сопротивлениепервого масштабного резистора 7;К64сопротивлениебазы первоготранзистора 4.Падение напряжения на сопротивлении базы первого логарифмирующего транзистора 4 11, К х, /В К обуславИзобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов по логарифмическому закону иможет быть использовано в аналоговыхвычислительных машинах и информацион"но-измерительной технике.Цель изобретения - повышение точности,На чертеже приведена функциональная схема логарифмического преобразователя,Логарифмический преобразовательсодержит три операционных усилителя1-3, три логарифмирующих транзистора4-6, три масштабных резистора 7-9,экспоненциальный транзистор 10 иисточник 11 опорного напряжения,причем сосокупность элементов 3,6,1 О и 11 по выполняемым функциямможно рассматривать как блок 12 инверсии тока.Логарифмический преобразовательработает следующим образом,Логарифмическая зависимость междувходным и выходным напряжениямиобеспечивается за счет использованияестественной нелинейной зависимоститока коллектора первого логарифмирующего транзистора 4 и напряженияна его эмиттерном переходе:(2) т,/т =к, в/кв, Е, Б 8 у Блок 12 инверсии тока обеспечивает на своем выходе ток, который пропорционален его входному току, равному току базы второго логарифмирую щего 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 выходноготока блока 12 инверсии тока(К 2 ) К 9 (3) Пву 0 Вх, 22 К В К,В,где К, - коэффициент передачи блока 4512 инверсии тока.Напряжение на выходе преобразователя равно сумме падений напряжений на эмиттерном переходе первого логарифмирующего транзистора 4 и третьем масштабном резисторе 9: У бх У = (К 12 К В 9 5 ПхПВл-- ) К -К, В,У Вт,--- )К, В,(4) При обеспечении условия К + КБ Кт 4 К, В, "К,В 4(5) линает ошибку логарифмического преобразования, которая при заданнойточности ограничивает максимальнуювеличину рабочего коллекторного тока.В то же время увеличение этого токажелательно как с целью расширениядиапазона изменения входных сигналов, так и с целью повышения быстро действияДля компенсации указанной ошибкииспользуется второй логарифмирующийтранзистор 5, включенный аналогично первому В обратную связь второго 15 операционного усилителя 2. Посколькуколлекторные токи первого 4 и второго 5 логарифмирующих транзисторовпропорциональны входному сигналу преобразователя, то в случае идентичнос ти этих транзисторов пропорциональны и их базовые токи3 1363264напряжение на выходе преобразователяце будет зависеть от сопротивления сбазы первого логарифмирующего тран- изистора 4:п КК, В;КВ, - К,(7)(8) Бьхи = - ц 1 п-- (6)Всх7 04 Величина сопротивления третьего масштабного резистора 9 определяется из условия (5): 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 базовогоопротивления схемы осуществляетсяндивидуально для каждого образцаервого логарифмирующего транзистора4 и сводится к регулировке одногоиз параметров до выполнения условия(5 1. В качестве регулируемого параметра могут быть выбраны либо коэф фициент передачи блока инверсии тока К , либо ток второго логарифмирующего транзистора 5 (второй масштабный резистор 6 ), либо величинатретьего масштабного резистора 7, 15 при этом обязательным является выполнение неравенства (7). 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 К 7 = К . Настройка схемы по9второму варианту менее качественна,но она позволяет отказаться от использования в блоке 12 инверсии тока источника 11 опорного напряжения,подключая при этом базу экспоненциального транзистора на шину нулевого 30 потенциала. Формула изобретениягде 1 - тепловой ток эмиттерногооперехода 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 1 ос Ухх1 . = --- 1 ехр -- (9)в сйх1 г овхгхттхо 1 = - 1 ехрВсе, Ьх,гт(10) Источник опорного напряжения позволяет менять масштабный коэффициент преобразования К,где 1 - тепловой ток эмиттерногоперехода экспоненциального,транзистора 10.Полагаем, что транзисторы 6 и 10идентичны и их обратные токи равны: Логарифмический преобразователь,содержащий первый, второй и третийоперационные усилители, первый и второй логарифмирующие транзисторы, коллекторы и эмиттеры которых соединены с входами и выходами соответст вующих операционных усилителей, выходпервого операционного усилителя является выходом преобразователя,вход которого через первый и второймасштабные резисторы подключен к 45 входам соответственно первого и второго операционных усилителей, базыпервого и второго логарифмирующих транзисторов подключены соответственно к первому выводу третьего масштабного резистора и входу третье.го операционного усилителя, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введены третий логарифмический транзистор, 55 экспоненциальный транзистор и источник опорного напряжения, подключенный выходом к базе экспоненциального транзистора, подключенного коллекто 513632646 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 логарифмирую 5выходом к эмиттеру экспоненциального щего транзистора, соединенного кол- транзистора.Составитель Н.Зайцев Редактор Е.Конча Техред А.Кравчук Корректор В.БутягаЗаказ 6365/43 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5 Производственно-полиграФическое предприятие, г.ужгород, кл. Проектная, 4