Логарифмический усилитель

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублииио делом изобретений и открытий) Заявнтел Московский институт электронной техник ОГАРИФМИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕ Изобретение относится к тельным устройствам с лога кой амплитудной характерис может быть использовано в вых вычислительных машинах Известен логарифмицески тель, содержащий операцион литель, логарифмирующий ди масштабный резистор1 1, иче ико л силии уси и то арифмицеский усиется низкой точко. этот л характери работы, олее близ ите остьюНаиб м к предлагаемомуческий усилитель,и второй масштабч, генератор комов, истоцник опорзбирательный усиительный выпрямутатор 121.естного логарифмиявляется сравнисть работы. ог а со тора н является логарифмисодержащий первыйные резисторы, клюмутирующих импульсного напряжения, илитель, Фазоцувствмитель, первый комНедостатком извческого усилителятельно малая точно ь изобретеня - повышение то ности работы.Для достижения указанной цели в известный логарифмический усилитель, содержащий первый и второй масштабные резисторы, ключ, генератор коммутирующих импульсов, источник опорного напряжения, соединенные последовательно избир:,тельный усилитель, фазочувствительный выпрямитель и первый коммутатор, первый вывод первого масштабного резистора соединен с входом клюца, выход которого подключен к первому выводу второго масштабного резистора, второй вывод последнего соединен со вторым выводом первого масштабного резистора и является входом логарифмического усилителя, вход избирательного усилителя являя выходом логарифмиц лителя, управляющии вход кл динен с первым выходом гене коммутирующих импульсов, вв3 93первый и второй преобразующе-компенсирующие блоки, второй и третийкоммутаторы и третий масштабныйрезистор, причем первый выход источника опорного напряжения черезтретий масштабный резистор подключен к первому входу второго коммутатора, второй вход которого соединенс выходом ключа, выход третьегокоммутатора подключен к входу избирательного усилителя, второй выходгенератора коммутирующих импульсовсоединен с управляющими входами первого, второго и третьего коммутаторов, первый выход генератора коммутирующих импульсов подключен ккоммутирующему входу фазоцувствитель.ного выпрямителя и к первым входампервого и второго преобразующе-компенсирующих блоков, второй выход источника опорного напряжения соединенсо вторыми входами первого и второгопреобразующе-компенсирующих блоков,первый и второй выходы второго коммутатора подключены к третьим входам соответственно первого и второго преобразующе-компенсирующих блоков четвертые входы которых соединены со вторым выходом генераторакоммутирующих импульсов, пятые входы первого и второго преобразующекомпенсирующих блоков подключенысоответственно к первому и второмувыходам первого коммутатора, выходы первого и второго преобразующекомпенсирующих блоков соединены соответственно с первым и вторым входами третьего коммутатора,Каждый преобразующе-компенсирующий блок содержит первый и второйусилители, первый и второй ключевые элементы, оптрон, первый и второй интеграторы, логарифмирующийдиод четвертый, пятый и шестоймасштабные резисторы, причем первыйуправляющий вход первого ключевогоэлемента является первым входомпреобразующе-компенсирующего блока,вторым входом которого являетсявход первого клюцевого элемента,вход первого усилителя является третьим входом преобразующе-компенсирующего блока, выходом которого является выход первого усилителя, который через четвертый масштабный ре зистор соединен со входом второго усилителя и первым выводом пятого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к выходу пеп 4500 4 35 5 15 ю 25 30 4 О 50 вого ключевого элемента, вход первого усилителя через логарифмирующийдиод соединен с выходом второго усилителя, управляющий вход второгоключевого элемента является четвертым входом преобразующе-компенсирующего блока, выход первого усилителясоединен с информационным входомвторого ключевого элемента, управляющий вход которого подключен квторому управляющему входу первогоключевого элемента, выход второгоключевого элемента через последовательно соединенные первый интегратор и шестой масштабный резисторподключен к входу второго усилителя,вход второго интегратора являетсяпятым входом преобразующе-компенсирующего блока, выходы второго интегратора соединены с выводами светодиода оптрона, выводы фоторезистора оптрона подключены к входу и выходу второго усилителя,На чертеже изображена Функциональ"ная схема предлагаемого логарифмического усилителя.Логарифмический усилитель содержит первый, второй и третийкоммутаторы 1, 2 и 3, избирательныйусилитель 4, фазоцувствительный выпрямитель 5, генератор 6 коммутирующих импульсов, источник 7 опорногонапряжения, первый и второй преобразующе-компенсирующие блоки 8 и 9,ключ 10, первый, второй и третиймасштабные резисторы 11, 12 и 13,вход 14 и выход 15 логарифмическогоусилителя, первый и второй усилители 16 и 17, оптрон 18, первый и второй ключевые элементы 19 и 20, первый и второй интеграторы 21 и 22,четвертый, пятый и шестой масштабные резисторы 23, 24 и 25, логарифмирующий диод 26, первый, второй,третий, четвертый и пятый входы27, 28, 29, 30 и 3 1 и выход 32 измерительного блока; оптрон 18 выполненна светодиоде 33 и фоторезисторе 34,Логарифмический усилитель работает следующим образом,На первом и втором выходах гене, ратора б коммутирующих импульсов формируются сигналы в виде меандра, причем частота повторения сигнала на первом выходе значительно выше астоты повторения сигнала на вторсм выходе, Со второго выхода сигналя поступают на управляющие входы934500 5первого, второго и третьего коммутаторов 1, 2 и 3 и переключают их.В случае, когда сигнал на второмвыходе генератора 6 коммутирующихимпульсов равен единице, третийвход 29 первого преобразующе-компенсирующего блока 8 подключаетсяс помощью второго коммутатора 2 ктретьему масштабному резистору 13,а третий вход 29 второго преобраэующе-компенсирующего блока 9 подключен к выходу ключа 10, Вход избирательного усилителя 4 соединен свыходом 32 второго измерительногоблока 9, выход фазочувствительноговыпрямителя 5 подключен к пятомувходу 31 второго преобразующе-компенсирующего блока 9, причем в первом преобразующе-компенсирующемблоке 8 первый ключевой элемент 19разомкнут, а второй ключевой элемент 20 замкнут. Первый усилитель 16неинвертирующий, а второй усилитель 17 инвертирующий, поэтому можно считать, что логарифмирующийдиод 26 включен в цепь отрицатель-ной обратной связи и через негопротекает весь ток, задаваемый черезтретий масштабный резистор 13 источником 7 опорного напряжения. Этотток вызывает падение напряжения налогарифмирующем диоде 26 и появление на выходе первого усилителя 16напряжения, равного отношению падения напряжения на логарифмирующемдиоде 26 к коэффициенту усилениявторого усилителя 17,Считаем, что в первом цикле напряжение на выходе второго интегратора 22 равно нулю. Выходное напряжение первого усилителя 16 интегрируется неинвертирующим первыминтегратором 21 и напряжение с еговыхода поступает через шестой масштабный резистор 25 на вход второгоусилителя 17. Это вызывает уменьшение выходного напряжения первогоусилителя 16. Процесс идет до техпор, пока напряжение на выходе первого усилителя 16 не станет равнымнулю. В этом случае напряжение на вцхоре второго интегратора 22 равно падению напряжения на логарифмирующем диоде 26 если сопротивление резистора 34 оптрона равно сопротивлению шестого масштабного резистоРа 25) 6В случае, когда сигнал на второмвыходе генератора 6 коммутирующихимпульсов равен нулю, третий вход29 первого преобразующе-компенсирующего блока 8 подключается к выходуключа 10, а третий вход 29 второгоизмерительного блока 9 соединяетсяс третьим масштабным резистором 13.Вход избирательного усилителя 4 сое 10 диняется с выходом первого усилителя 16 первого преобразующе-компенсирующего блока 8, а выход фаэоцувствительного выпрямителя 5 соединяется со входом второго интегратора15 22 первого преобразующе-компенсирующего блока 8, Второй ключевой элемент20 преобраэующе компенсирующегоблока 8 закрывается, и первый интегратор 21 в нем переходит в режим хра 20 нения, а первый ключевой элемент 19начинает переключаться с частотойсигнала с первого выхода генератора6 коммутирующих импульсов синхронно с ключом 10. Напряжение со вхо 25 да 14 преобразуется в пульсирующийвходной ток, который протекает через логарифмирующий диод 26 и. вызывает на нем соответствующее падение напряжения. Постоянная состав 50 ляющая этого напряжения зависит отнапряжения на входе 14, температурного потенциала и обратного токалогарифмирующего диода 26,Переменная составляющая зависитот температурного потенциала и соотношения сопротивлений первого ивторого масштабных резисторов 11и 12 и не зависит от напряжения навходе 14 и обратного тока логарифми 4 в рующего диода 26.Синхронно с переменной составляющей на логарифмирующем диоде 26,но в противофазе через пятыймасштабный резистор 2 ч на вход вто 45 Рого усилителя 17 поступает компенсирующее напряжение, в результатечего переменная составляющая на выходе первого усилителя 16 уменьшается. Переменная составляющая с выхода первого усилителя 16 поступаетна вход яэбирательного усилителя 4,усиливается и выпрямляется фаэоцувствительным выпрямителем 5, с вцхода которого выпрямленное напряжение55поступает на вход второго интегра"тора 22 первого преобразующе-компен-.сирующего блока 8, При изменениивыходного напряжения второго интегратора 22 меняется ток, протекающий934500 через светодиод оптрона 18, в результате изменяетсл сопротивление резистора 34 оптрона, При этом переменная составляющая на выходе пер" вого усилителя 16 уменьшается. Про цесс идет до тех пор., пока переменная составляющая на выходе первого усилителя 16 не станет равной нулю и его постоянное напряжение явглет ел выходным напряжением логарифмического усилителя.1Циклы настройки и работы первого и второго преобразующе-компенсирующих блоков 8 и 9 чередуются. Напряжение на выходе 15 пропорционально 15 логарифму от напряжения на входе 14.Предлагаемый логарифмический усилитель по сравнению с известнымобладает более высокой точностью работы благодаря стабилизации его Функ циональной зависимости путем самонастройки,тора коммутирующих импульсов соединен с управляющими входами первого,второго и третьего коммутаторов,первый выход генератора коммутирующих импульсов подключен к коммутирующему входу Фэзочувствительнсго выпрямителя и к первым входам первогои второго преобразующе-компенсирующих блоков, второй выход источникаопорного напряжения соединен совторыми входами первого и второгопреобразующе-компенсирующих блоков,первый и второй выходы второго коммутатора подключены к третьим входам соответственно первого и второго преобразующе-компенсирующих блоков,четвертые входы которых сеодиненысо вторым выходом генератора коммутирующих импульсов, пятые входы первого и второго преобразующе-компенсирующих блоков подключены соответственно к первому и второму выходам первого коммутатора, выходы первогоФормула изобретения 1. Логарифмический усилитель, содержащий первый и второй масштабныерезисторы, ключ, генератор коммутирующих импульсов, источник опорно- З 0го напряжения, соединенные по 1 Ьледовательно избирательный усилитель, фазочувствительный выпрямитель и первый коммутатор, первый вывод первого масштабного резистора соединен с входом ключа, выход которого подклюцен к первому выводу второго масштабногорезистора, второй вывод последнего соединен со вторым выводом первого масштабного резистора и является40 входом логарифмического усилителя, вход избирательного усилителя является выходом логарифмицеского усилителя, управляющий вход ключа соединен с первым выходом генератора коммутирующих импульсов, о т л и ц а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения тоцности его в рабо-е, в него введены первый и второй преобразующг компенсирующие блоки, второй и тре 50 тий коммутаторы и третий масштабный резистор, причем первый выход источника опорногп напряжения через третий масштабный резистор подключен к первому входу второго коммутатора,55 второй вход которого соединен с выходом ключа, выход третьего коммутатора подключен к входу избирательного усилителя, второй выход генерэи второго преобразующе-компенсирующих блоков соединены соответственнос первым и вторым входами третьегокоммутатора.2, Усилитель по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что каждыйпреобразующе-компенсирующий блоксодержит первый и второй усилители;первый и второй ключевые элементы, .оптрон, первый и второй интеграторы,логарифмирующий диод, четвертый, пятый и шестой масштабные резисторы, причем первый управляющий вход первого ключевого элемента являетсяпервым входом преобразующе-компенсирующего блока, вторым входом которого является вход первого ключевого элемента, вход первого усилителя является третьим входом преобразующе-компенсирующего блока, выходомкоторого является выход первого усилителя, который через четвертый масштабный резистор соединен с входом второго усилителя и первым выводом пятого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к выходу первого ключевого элемента, вход первого усилителя через логарифмирующий диод соединен с выходом второго усилителя, управляющий вход второго ключевого элемента является цетвертым входом преобразующе-компенсирующего блока, выход первого усилителя соединен с информационным входом второго ключевого элемента, управляющий вход которого подСоставитель О.ОтрадновРедактор Л,филь Техред М,Тепер Коррек Стец Подписноета СССРрытийаб., д. Тираж 731 ИИПИ Государст по делам изоб 5, Москва, ЖЗаказ 39 ного коений иРаушска илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 9 934500 10ключен ко второму управляющему вхо- резистора оптрона подключены к входу первого ключевого элемента, вы- ду и выходу второго усилителя.ход второго ключевого элемента че- Источники информации, рез последовательно соединенные пер- принятые во внимание при экспертизе вый интегратор и шестой масштабный з 1. Шило В.Я. Линейные интегральрезистор подключен к входу второго- ные схемы в радиоэлектронной аппараусилителя, вход второго интегратора туре. "Советское радио", 1979, является пятым входом преобразующе- с, 171-172, рис. 4.6 а.компенсирующего блока, выходы вто- . 2. Авторское свидетельство СССР рого интегратора соединены с выво- о по заявке И 2935163/18-24,дами светодиода оптрона, выводы фото кл. С 06 С 7 Л 4, 04.06.80 (прототип).