DE2552863B2 - Logarithmischer Verstärker - Google Patents
Logarithmischer VerstärkerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen logarithmischen Verstärker mit einem Operationsverstärker hoher Eingangsimpedanz,
einem die logarithmische Kennlinie erzeugenden Halbleiterbauelement zwischen einem Eingangsanschluß
und einem Punkt des Ausgangskreises des Operationsverstärkers, einem mit einem Endanschluß
am Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers liegenden Spannungsteiler und einem mit dem Spannungsteiler
verbundenen Kompensationstransistor vom npn-Leitungstyp.
Aus der »Electronic Engineering H. 538, Band 44 vom Dezember 1972« ist ein logarithmischer Verstärker
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Bei diesem Verstärker besteht das Halbleiterbauelement
aus einem Transistor, dessen Kollektor-Emitter-Strecke parallel zum Eingangs- und Ausgangsanschluß des
Operationsverstärkers geschaltet ist, um die logarithmische Beziehung zwischen Basis-Emitter-Spannung und
dem Kollektorstrom auszunutzen. Um Änderungen der Verstärkerlinie, d. h. der Abhängigkeit der Ausgangsspannung
vom Eingangsstrom, hervorgerufen durch Temperaturschwankungen, zu kompensieren, ist am
Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers ein Spannungsteiler vorgesehen, der aus zwei Widerständen
besteht, die einen bestimmten Temperaturkoeffizienten aufweisen. Diese Widerstände haben Einfluß auf die
Neigung der Verstärkerkennlinie. Eine temperaturbedingte Verschiebung der Verstärkerkennlinie wird
durch einen Transistor kompensiert, dessen Basis am Mittelzapfpunkt des Spannungsteilers angeschlossen ist,
dessen Emitter mit dem Emitter des zur logarithmischen Umsetzung dienenden Transistor verbunden ist, sowie
mit dem Ausgang eines zweiten Operationsverstärkers, mit dessen Eingang der Kollektor des Kompensationstransistors verbunden ist. Eine derartige Schaltungsanordnung
zum Kompensieren von Temperatureinflüssen ist aufwendig, und da insbesondere zur Kompensation
der Neigungsänderung der Verstärkerkennlinie Widerstände verwendet werden, die einen bestimmten
Temperaturkoeffizienten aufweisen, läßt sich eine derartige Schaltungsanordnung nicht in monolithischer
Form herstellen.
Ό Ein ähnlicher logarithmischer Verstärker ist aus der
DT-AS 12 76 733 bekannt, bei dem ebenfalls Kompensationswiderstände
im Ausgangskreis verwendet werden, die einen bestimmten Temperaturkoeffizienten aufweisen.
Auch eine derartige Schaltungsanordnung ist nicht in monolithischer Form mit geringen Abmessungen
herstellbar. Ferner äst aus der »Siemens-Zeitschrift 41, 1967, Heft 11, S. 921« eine Verstärkeranordnung
bekannt, bei der temperaturbedingte Kennlinienschwankungen durch temperaturabhängige Spannungsteilerwiderstände
kompensiert werden. Auch dieser Verstärker hat die obengenannten Nachteile. Aus der
Druckschrift »Frequenz« 22, 1968, 5, S. 145 ist ein logarithmischer Verstärker bekannt, bei dem zur
Erzeugung der logarithmischen Kennlinie ebenfalls ein
2a Transistor verwendet wird, dessen Emitter-Kollektor-Strecke
parallel zum Ein- und Ausgangsanschluß eines Operationsverstärkers geschaltet sind. Zum Kompensieren
von Temperatureinflüssen ist der andere Operalioniverstärkereingang mit der Basis eines
zweiten Transistors beschaltet, der ein ähnliches Temperaturverhalten aufweist, wie der zur logarithmischen
Umsetzung dienende Transistor. Der Emitter des Kompensationstransistors ist geerdet, der Kollektor ist
mit der Basis kurzgeschlossen, und ihm wird ein konstanter Vergleichsstrom eingeprägt. Eine derartige
Schaltungsanordnung zur Kompensation von Temperatureinflüssen ist jedoch nur in gewissen Grenzen
wirksam, da das tatsächliche Ausgangssignal des Verstärkers bei der Kompensation nicht berücksichtigt
wird. Ferner ist aus der DT-AS 19 08 753 ein Gleichstromverstärker bekannt, bei dem die Basis-Emitter-Strecken
zweier Transistoren gegeneinander geschaltet sind, um die temperaturbedingte Spannungsdrift der Verstärkeranordnung zu verbessern. Bei
diesem Verstärker handelt es sich jedoch nicht um einen logarithmischen Verstärker.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen logarithmischen Verstärker mit einer Kompensationseinrichtung für temperaturbedingte Kennlinienänderun-
gen (Zusammenhang zwischen Eingangsgröße und Ausgangsgröße, wobei es sich bei diesen Größen um
Strom oder Spannung handelt) zu schaffen, bei dem nur Bauelemente verwendet werden, die einen Verstärkeraufbau
in monolithischer Bauweise ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Diese Verstärkerschaltung hat den Vorteil, daß temperaturbedingte Kennlinienänderungen, und zwar
sowohl in Form von Parallelverschiebungen als auch in Form von Neigungsänderungen auf einfache Weise
kompensiert werden, ohne daß das Erfordernis besteht, relativ viel Platz beanspruchende Widerstände mit
speziellen Temperaturkoeffizienten zu verwenden. Dies ermöglicht den Aufbau in monolithischer Form und
i>5 führt somit zu einer vielseitigen und einfacheren
Verwendbarkeit.
Bei dem logarithmischen Verstärker werden also erfindungsgemäß ein Transistor-Verstärker und ein
Teilerwiderstand zwischen dem Ausgang eines Operationsverstärkers und einer Diode zur logarithmischen
Umsetzung parallel gelegt, wobei die Temperaturabhängigkeiten der Diodenkennlinie und der Transistor-Verstärkerkennlinien
sich gegenseitig aufheben, wodurch Temperaturschwankungen vollständig kompensiert
v/erden und ein vom Temperaturschwankungen unbeeinflußtes Ausgangssignal der Verstärker
erhalten wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen logarithmischen
Verstärkers,
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung für eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßeri logarithmischen
Verstärkers,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Temperaturabhängigkeit der Kennlinie des logarithmischen Verstärkers,
bei dem keine Temperatur-Kompensationseinrichtungen verwendet werden,
Fig.4 eine graphische Darstellung der Temperaturabhängigkeit
der Kennlinien des Transistor-Verstärkers, der gemäß der Erfindung zur Temperaturkompensation
mit dem logarithrnischen Verstärker verbunden ist, und
Fig. 5 eine graphische Darstellung von Kennlinien des logarithrnischen Verstärkers mit der Temperatur als
Parameter, bei dem gemäß der Erfindung Temperatur-Kompensationseinrichtungen verwendet werden.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der ein Operationsverstärker 1 mit einer
Versorgungsquelle 2 verbunden und ein Photodetektor 3, beispielsweise eine Silicium-Blauzelle, vorgesehen ist.
Da durch den Photodetektor 3 Strom nur mit einer geringen Stromstärke von etwa 10-'2 bis ΙΟ"4 Α fließen
kann, ist der Operationsverstärker 1 einer mit hoher Eingangsimpedanz, beispielsweise ein MOS-Spitzen-Operationsverstärker.
Über den Operationsverstärker 1 liegt ein Halbleiterelement 4 zur logarithmischen Umsetzung (nachfolgend
als »log-Diode« bezeichnet). Die Anode der log-Diode
ist mit dem Photodetektor 3 und die Kathode mit einem ersten Teilerwiderstand 5 verbunden, der seinerseits
zwischen dem Ausgang la des Operationsverstärkers 1 und der log-Diode 4 liegt. Ein zweiter Teilerwiderstand
6 liegt zwischen der Kathode der log-Diode 4 und Masse. Ein Transistor 7 liegt parallel zum ersten
Widerstand 5. Der Kollektor 7 des Transistors 7 steht mit dem Ausgang la des Operationsverstärkers 1, der
Emitter Ta mit dem Schaltungspunkt P zwischen dem
ersten Widerstand 5 und dem zweiten Widerstand 6 und die Basis 7c über einen V/iderstand 8 ebenfalls mit dem
Ausgang la des Operationsverstärkers 1 in Verbindung.
Nachfolgend soll die Funktionsweise des zuvor beschriebenen logarithmischen Verstärkers gemäß
Fig. 1 erläutert werden. Der weitaus größte Anteil des
bei Lichtausfall im Photodetektor 3 erzeugten Stromes fließt durch die log-Diode 4, da die Eingangsimpedanz
des Operationsverstärkers 1 sehr hoch ist. Daher fällt die Spannung am Verbindungspunkt P der beiden
Widerstände 5 und 6 auf einem Wert ab, der kleiner ist als die Bezugsspannung der Versorgungsquelle 2, und
tu zwar um einen Betrag, der dem über der log-Diode auftretenden Spannungsabfall entspricht. Daher ist die
Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 1 eine Funktion der auf dem Photodetektor 3 auffallenden
Lichtintensität und des Widerstandswertes des ersten Teilerwiderstandes, wenn der Transistor 7 außer
Betracht bleibt.
Die Temperaturabhängigkeit der Kennlinie der log-Diode 4 ändert sich, wenn Strom durch sie
hindurchfließt, d. h. ist abhängig von der vom Photodetektor 3 empfangenen Lichtintensität. Die Temperaturabhängigkeit
des durch den Transistor 7 fließenden Emitterstroms ändert sich, wenn sich die Ausgangsspannung
des Operationsverstärkers 1 ändert. Fig. 3 zeigt die Änderung der Temperaturabhängigkeit, die aufgrund
der log-Diode 4 auftritt, und Fig.4 zeigt die
Änderung der Temperaturabhängigkeit, die aufgrund des Transisiors 7 auftritt. Da die Temperaturabhängigkeil
der Kennlinie der log-Diode 4 und die des Transistors 7 zueinander entgegengesetzt sind, hebt sich
so der Einfluß von Temperaturänderungen am Ausgang
des Operationsverstärkers auf, dadurch, daß die den Transistor 7 enthaltene TransistorschaUung mit dem
logarithmischen Verstärker kombiniert wird, wobei die log-Diode 4 und die Teilerwiderstände 5 und 6
-S5 vorgesehen sind. Da die Temperaturabhängigkeit des durch den Transistor 7 fließenden Emitterstroms durch
Verändern des Basiswiderstandes 8 geändert werden kann, kann eine vollständige Temperaturkompensation
über den gesamten Stromstärkenbereich des durch die ■w log-Diode 4 fließenden Stromes durch Einstellen oder
durch richtiges Auswählen des Widerstandsweites des Basiswiderstandes 8 durchgeführt werden. Die Ausgangsspannung
des Operationsverstärkers 1, die vollständig temperaturkompensiert ist, ist in Fig. 5
dargestellt.
In Fig.2 ist eine zweite Ausführungsform der
Erfindung wiedergegeben. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform, die in Fig. 1 dargestellt und zuvor
beschrieben wurde und bei der ein Transistorverstärker mit fester Vorspannung verwendet wird, wird bei dem in
Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung
ein Transistorverstärker 9 mit sich selbst einstellender Vorspannung verwendet.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Logarithmischer Verstärker mit einem Operationsverstärker
hoher Eingangsimpedanz, einem die logarithmische Kennlinie erzeugenden Halbleiterbauelement
zwischen einem Eingangsanschluß und einem Punkt des Ausgangskreises des Operationsverstärkers,
einem mit einem EndanschluB am Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers liegenden
Spannungsteiler und einem mit dem Spannungsteiler verbundenen Kompensationstransistor
vom npn-Leitungstyp, dadurch gekennzeichnet,
daß das Halbleiterbauelement eine Diode (4) ist. deren Anode mit einem Eingangsanschluß
des Operationsverstärkers (1) und deren Kathode mit dem Mittelabgriff (P) des Spannungsteilers
(5, 6) verbunden ist, daß der Kollektor des Kompensationsiransistors (7) mit dem Ausgimgsanschluß
des Operationsverstärkers (1) und sein Emitter mit der Kathode der Diode (4) verbunden ist
und daß die Basis des Kompensationstransistors (7) über einen Widerstandszweig (8) mit dem Ausgangsanschluß (la^verbunden ist.
2. Logarithmischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationstransistor (7) einen Verstärker mit fester Vorspannung
bildet.
3. Logarithmischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationstransistor (7) einen Verstärker (9) mit sich selbst
einstellender Vorspannung bildet.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP49135747A JPS5161243A (en) | 1974-11-25 | 1974-11-25 | Taisuzofukuki |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2552863A1 DE2552863A1 (de) | 1976-05-26 |
DE2552863B2 true DE2552863B2 (de) | 1978-03-09 |
DE2552863C3 DE2552863C3 (de) | 1978-10-26 |
Family
ID=15158916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2552863A Expired DE2552863C3 (de) | 1974-11-25 | 1975-11-25 | Logarithmischer Verstärker |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3992622A (de) |
JP (1) | JPS5161243A (de) |
DE (1) | DE2552863C3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2654514A1 (fr) * | 1989-11-14 | 1991-05-17 | Siemens Automotive Sa | Dispositif d'alimentation electrique d'une pompe a oxygene formant partie d'une sonde a oxygene lineaire. |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52106054U (de) * | 1976-02-09 | 1977-08-12 | ||
DE2748647C2 (de) * | 1977-10-29 | 1986-06-19 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Verstärker für elektrische Signale |
US4207533A (en) * | 1978-04-12 | 1980-06-10 | Smith John I | Electronic photometer |
FR2450028A1 (fr) * | 1979-02-20 | 1980-09-19 | Fuji Photo Optical Co Ltd | Circuit de commande pour un dispositif de lampe eclair electronique automatique |
FR2457604A1 (fr) * | 1979-05-25 | 1980-12-19 | Telemecanique Electrique | Detecteur photo-electrique de la presence d'un objet, du type a deux fils |
DE3427055A1 (de) * | 1984-07-23 | 1986-01-30 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Schaltungsanordnung fuer einen elektronischen belichtungsmesser |
US4401905A (en) * | 1981-03-03 | 1983-08-30 | General Electric Company | Arrangement for temperature stabilization of a limiter |
US4418317A (en) * | 1981-05-18 | 1983-11-29 | Tektronix, Inc. | Logarithmic amplifier utilizing positive feedback |
FR2533073A1 (fr) * | 1982-09-14 | 1984-03-16 | Telecommunications Sa | Procede et dispositif de stabilisation d'une photodiode a avalanche |
DE3426588A1 (de) * | 1984-07-19 | 1986-01-30 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Verfahren zur temperaturkompensation bei der belichtungsmessung und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
DE3447982A1 (de) * | 1984-07-23 | 1986-01-30 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Schaltungsanordnung zur ermittlung und anzeige der ueberschreitung eines leuchtdicht-grenzzustandes |
US5126846A (en) * | 1988-08-08 | 1992-06-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Non-linear amplifier and non-linear emphasis/deemphasis circuit using the same |
GB2232841B (en) * | 1989-05-19 | 1994-01-26 | Quantel Ltd | An amplification circuit with temperature compensation |
DE69206196T2 (de) * | 1991-06-03 | 1996-06-27 | Philips Electronics Nv | Logarithmischer Verstärker und Detektor. |
US5200655A (en) * | 1991-06-03 | 1993-04-06 | Motorola, Inc. | Temperature-independent exponential converter |
JPH06109643A (ja) * | 1992-09-24 | 1994-04-22 | Toshiba Corp | 画像形成装置 |
US5286969A (en) * | 1993-01-28 | 1994-02-15 | At&T Bell Laboratories | Apparatus for measuring optical power in an optical receiver with a non-linear element and a transconductance amplifier |
DE19508027B4 (de) * | 1995-03-07 | 2006-08-10 | Robert Bosch Gmbh | Integrierte Schaltung |
US6495816B1 (en) * | 1999-04-30 | 2002-12-17 | Lockheed Martin Corporation | Method and apparatus for converting the output of a photodetector to a log voltage |
WO2001063747A1 (en) * | 2000-02-25 | 2001-08-30 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Photodiode bias circuit |
US8004341B1 (en) | 2010-04-30 | 2011-08-23 | Analog Devices, Inc. | Logarithmic circuits |
US7969223B1 (en) * | 2010-04-30 | 2011-06-28 | Analog Devices, Inc. | Temperature compensation for logarithmic circuits |
CN114485761A (zh) * | 2022-02-10 | 2022-05-13 | 南京英锐创电子科技有限公司 | 电压校正的方法、装置及电子设备 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3448289A (en) * | 1966-05-20 | 1969-06-03 | Us Navy | Logarthmic amplifier |
US3624409A (en) * | 1970-09-03 | 1971-11-30 | Hewlett Packard Co | Logarithmic converter |
-
1974
- 1974-11-25 JP JP49135747A patent/JPS5161243A/ja active Pending
-
1975
- 1975-11-21 US US05/634,145 patent/US3992622A/en not_active Expired - Lifetime
- 1975-11-25 DE DE2552863A patent/DE2552863C3/de not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2654514A1 (fr) * | 1989-11-14 | 1991-05-17 | Siemens Automotive Sa | Dispositif d'alimentation electrique d'une pompe a oxygene formant partie d'une sonde a oxygene lineaire. |
EP0427958A1 (de) * | 1989-11-14 | 1991-05-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur Stromversorgung einer zu einer linearen Sauerstoffsonde geh˦renden Sauerstoffpumpe |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3992622A (en) | 1976-11-16 |
JPS5161243A (en) | 1976-05-27 |
DE2552863C3 (de) | 1978-10-26 |
DE2552863A1 (de) | 1976-05-26 |
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