JPH036906A - 対数増幅器 - Google Patents

対数増幅器

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JPH036906A
JPH036906A JP1141592A JP14159289A JPH036906A JP H036906 A JPH036906 A JP H036906A JP 1141592 A JP1141592 A JP 1141592A JP 14159289 A JP14159289 A JP 14159289A JP H036906 A JPH036906 A JP H036906A
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JP
Japan
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voltage
signal
constant current
semiconductor diode
current
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Pending
Application number
JP1141592A
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English (en)
Inventor
Yuji Takenaga
武永 雄二
Shigeru Matsuda
滋 松田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH036906A publication Critical patent/JPH036906A/ja
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  • Amplifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電離軸式放射線検出器が出力するような電流値
が極めて大幅に変化する電流を該電流の対数に比例した
信号に変換する対数増幅器、特に変襖特性の間囲温度に
対する依存性の少ない増幅器に関する。
〔従来の技術〕
第2図は従来の対数増幅器の構成図である0図において
、lは非反転入力端子が接地されかつ負帰還回路に第1
半導体ダイオード3が接地されたオペアンプ2と該ダイ
オード3とからなる第1入力回路、4は入力回路Iに出
力電流としての被変換電流Imを流入させるようにした
電離箱、5はオペアンプ2の出力電圧を抵抗R3とR6
とで分圧して得た電圧をオペアンプ6の非反転入力端子
に入力するようにした。抵抗島とR6とからなる分圧器
で& 7は非反転入力端子b=接地されかっ負帰還回路
に第2半導体ダイオード8が接地されたオペアンプ9と
該ダイオード8とからなる第2入力回路である。10は
入力回路7に出力電流としての定電流ICを流入させる
ようKした定電流発生回路、R,、R,、R,はそれぞ
れ図示のよ5に接続された固定抵抗で、R8は正のm度
係数を有する感温抵抗である。
第2図では各部が上述のように構成されているので、被
変換電流Inがダイオード3を順方向に流れて、この結
果該ダイオード30両ff1K生じる第1電8EvmK
もとづく電圧値−Vmを有する電圧信号としての第1信
号1aが第1入力回路1から出力され、また、定電流I
cがダイオード8を順方向に流れて、この結果該ダイオ
ード80両端に生じる第2電圧vCKもとづく電圧値−
VCを有する電圧信号としての第2信号7mが第2入力
回路7から出力される。そうして、この場合、電圧値V
m、VCKついては、ダイオード3.8の各々における
逆方向飽和電流をそれぞれIms、 Ics 。
ボルツマンの定数なに、 w4囲温度をT(’K)、電
子の電荷をeとして(1)式及び(2式が成立する。こ
こr<、  logは自然対数を表している。
Vm=(、kT/e ) ・log (1+(Im/I
ms ) l  ・−・(uVc=(kT/e)−1o
g[l+(Ic/Ic5))  −−・・−(21とこ
ろが、!2図では(In’l/Ims ) )l 、 
(Ic/Ic5)>> 1となるよ5な[流1m、IC
を使用するので、(1)及び(り式は(31及び(4)
式のように書き償えられ、(3)式とC0式とから(5
)式が得られる。
Vm= (kT/e ) l og (Im/Ims 
)     ・−・・−(3Vc=(kT/e ) l
og(Ic/Ic5 )      ・”−(1)Vm
−Vc=(kT/e) 10 g I (In/I C
)@ (Ic s/lm5) )−・・−・(Sさて、
第2図においては入力回路1.7から上述のようなWE
E値−vm、−vCを有する信号1ap7aが出力され
るが、この場合、抵抗R8〜R6とオペアンプ6とを図
示のよ5に接続することくよって(Vm−Vc)の演算
が行われ、さらにこの演算績果の(Vm−Vc ) K
含まれる(り式に示した(kT/e)について感温抵抗
R1の抵抗変化にもとづく温度補償演算が自動的に行わ
れて、結局、Kを比例常数として、(6)式で表されて
したがって周囲温度によっては変化することのない電圧
値Voを有する変換信号6aがアンプ6から出力される
ようKR,〜R・の各抵抗値が設定されている。
Vo=に・log(Im/Ic)−(Ics/lm5)
)  −、、−(6Hしたがって、今、  (Ic/I
c5)が一定値であればICは定電流であるから、C6
1式から信号6aがlogIm K比例した信号である
ことは明らかで、したがって、i@2図においては、上
述した( lm4m5 )>) 1. (Ic/Ic5
 )>> i、 (Ic/Ic5 )=一定の条件のも
とに、現〜R6とオペアンプ6とで、sgt信号laと
第2信号7aとが入力されかつ第1電[)−Vmと第2
電圧Vcとの差について所定の周囲温度補償演算を行っ
て被変換電流Imの対数に比例した変換信号6aを出力
する演算回路11が構成さ売ていることになる。
第2図において、12は、信号6aが有する電圧Voを
可変抵抗R,と固定抵抗R,とで分圧した電圧VOIを
出力することによって信号6mが表すvO対log 工
m特性線のゲインを可変抵抗R1で加減するようにした
。抵抗B、とR,とからなるゲイン調整回路、13は出
力電圧Votと可変ベース電圧発生回路14が出力する
可変ベース電圧vbとの差に比例した電圧を有する信号
である対数化信号13mを出力することによって、信号
6aが表すVo対logIn特性線の零点を可変電圧y
bで加減するよ511Cシた。可変ベース電圧発生回路
14と差動増幅器15とからなる零点調整回路で、16
は電離箱4を除く図示の各部からなる対数増幅器である
〔発明が解決しようとする課題〕
対数増幅器16は上述のように構成されているので、演
算回路11から周囲温度Tに依存しない変換信号6aが
出力される筈であるが1本発明者の爽験によれば、 (
Im/lm5)>>1. (Ic/Ic5)>>1の条
件が成立していても1mがICE対して大きく異なって
いると変換信号6aが温度TKよって変動するという現
象がある。そうして、この現象の発生原因は、 Imと
Icとが大きく相異しているとVmとVcとが大きく相
異することになって、結局(Ics/lm5)が一定値
でな(なって温度TKよつて変動するようになるためと
考えられる。つまり、上述した対数増幅器16には、被
変換電流Imと定電流Icとが大きく異なると(Ics
/工ms)が温度Tによって変動するので、演算回路t
ttcおける変換信号6aの問温度度TK対する補償が
不充分になるという問題点がある。
本発明の目的は、定電流Icが被変換電流Imと大きく
相異しないようにすることによって(Ics/lm5)
が温度Tによって変動しないようにして、この結果変換
信号6aVC対する温度補償が充分に行われる対数増幅
器を得ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を連設するため1本発明によれば、第1半導体
ダイオードが設けられかつ該第1牛導体ダイオードを被
変換電流が流れることによって該第1半導体ダイオード
の両IjllK生じる第1電圧を表す第1信号を出力す
る第1入力回路と、#紀第1信号が入力されることによ
って前記第1電圧に応じた値の定電流を出力する定電流
発生回路と第2半導体ダイオードとが設けられ該第2半
導体ダイオードに前記定電流を流すことによって該第2
半導体ダイオードの両端忙生じる第2電圧を表す第2信
号を出力する第2入力回路と前記第1信号と前記紀2信
号とが入力されかつ前記第1電圧と前記第2電圧との差
について所プb周囲源度補償演算を行って前記被変換電
流の対数に比例した変換信号を出力する演算回路とを備
え、前記被変換電流を前記変換信号に変検する対数増幅
器であって、前記定電流発生回路が出力する前記定電流
は前記第2電圧が前記第1’lEに応じた電8EKなる
よう圧する電流であるように対数増II器を構成する。
〔作用〕
上記のよ5に構成すると、定電流発生回路から第1信号
に応じた電流値既知の定電流ICを出力させることによ
って常に第2電圧を第1電圧に等しいかまたは第1電圧
に近いt王にすることができて、このため前述した(I
cs/lm5)がi[TK依存し難くなり、一方、定電
流の値b1定電流発生回路で変更されることによって変
換信号に発生する零点の変動は定電流の値が既知である
ため手動または自動操P¥iKよって容易に補正するこ
とができるので、したがって変換信号に対する周囲温度
補償が演算回路で効果的(行われて、この結果周囲温度
によって変換信号の値が変動することのない対数増@器
が得られることKなる。
01例〕 第1図は本発明の一1!施例の構成図で1本図において
は、第2図における場合と同様な機能を有する部分に第
2図におけると同様な記号が付しである。
さて、第1図において、17は第1信号1mが入力され
、かつ信号1aが入力されるとこの信号11が表す第1
電EEvmの値が属する部分電圧領域入に応じた制御信
号17aを出方するよう忙した第1信号検出部で、ここ
に前記した部分NFE領域人は第1電8EVmの全変化
領域を予め複数個の電圧領域に分割することによって生
成された個々の電圧領域である。そうして、第1図にお
ける18は制御信号171mが入力され、かつ信号17
aが入力されるとこの信号17aK応じた値の前述した
定電流ICを出力するようにした定電流出方部。
19は信号検出部17と定電流出方部I8とからなる定
電流発生回路で、この場合定電流出方部18は、信号1
7mが入力されると、Wl流Icがダイオード8を流れ
ることによって該ダイオードに生じる第2電EEVCが
信号17aが表す上記部分電圧領域A内の所定電圧値V
moに等しくなるような値の定電流1cを出力するよう
に構成されている。
したがって、第1図においては、定電流発生回路19と
ダイオード8とオペアンプ9とで1M!信号1aが入力
されることによって第1 t8EVm lc応じた値の
定電流Icを出方する定電流発生回路19とダイオード
8とが設けられかつダイオード8に@流1cを流すこと
によってダイオード80両端に生じる第21EEVCを
表す第2信号20aを出力する第2入力回路20を構成
しているということができ、また、上述したように電F
E V cは信号17mが表す上述の部分1田領域A内
の所定電圧値Vmo K等しい1圧であるから1回路1
96t出力する定電流ICは電圧VCO’lEEEVm
に応じた電圧になるようにする電流であるということが
できる。そうして、入力回路20が前述した第2入力回
路7#/c対応した回路であることは説明するまでもな
く明らかである。
第1図においては入力回路20が上記のように構成され
ているので、演算回路11が出方する変換信号6aの零
点が電圧Vmの変化く応じて段階的に大幅に変化するこ
とが(5式から明らかである。
2!はVrnの変化にもとづ゛く前記のような信号6日
の段階的な零点変動をも補償することができるようにし
た。前述の零点調整回路13に対応した零点調整回路で
、この場合調整回路21は差動増幅器15と複数個の可
変ベース4%路141゜!42.・”514nとこれら
の発生回路が出力する可使ベース電圧V b 1e V
 b 2 m・・・* V b nを入力される制御信
号17aに応じて切り換えて増幅器150反転入力端子
に入力する切換スイッチ22とで構成・されていて、こ
とに、ベース電EEVb 1− Vbnは上述した信号
6aの段階的な零点変動を補償するよ5Kした電圧で、
したがって前述した部分電圧領域人のそれぞれに対応し
た電圧である。23は増幅器!5が出力する対数化信号
13aと前述の制御信号17aとが入力され、信号17
!1の内容に変化b1なければ信号1311を通過させ
るが、信号17aの内容に変化が生じると所定時間rの
開信号17aの内容に変化が生じた時の信号13aの値
を保持して出力して時間τの経過後再び信号13aを通
過させるよう圧した信号保持回路で、24は電離箱4を
除く図示の各部からなる対数増幅器である。ここに、保
持回路23は、対数増幅器24の出力信号としての該信
号保持回路23の出力信号23mが出力停止状態を生じ
ることなく常に連続して出力され、かつ制御信号17m
の内容が変化した時に定電流IcO値が突変させられる
と共に増幅器15に入力される可変ベース電圧Vbt〜
Vbnが切り換えられることによって増幅器15が出力
する対数化信号131に現れるパルス状の異常信号が信
号231に現れることのないようにするため九設けられ
ている。
第1図においては対数増幅器24が上述のように構成さ
れているので信号保持回路の出力信号23鳳が被変換電
流Imの対数に比例した信号となることは明らかである
が、この場合定電流発生回路19が上述のように動作す
るので電圧Vcが常に電EEVmに近いかまたは等しい
電圧虻なっていることが明らかである。したがって、第
1図の構成によれば、 (6)式における(Ics/l
m5)が周囲温度TKよって殆んど変動することがない
ので変換信号6鳳または信号保持回路出力信号23aK
対する周rI!im度補償が演算回路11によって効果
的に行われて、このため温度TKよって信号6aまたは
21aの値が変動することのない対数増幅器24が得ら
れるとと忙なる。
〔発明の効果〕
上述したようVC,本発明においては、第1半導体ダイ
オードが設けられかつ該第1半導体ダイオードを被変換
電流が流れることによって#第1半導体ダイオードの両
端に生じる第1電圧を表す第1信号を出力する第1入力
回路と、第1信号が入力されることによって第1電圧に
応じた値の定電流を出力する定電流発生回路と第2半導
体ダイオードとが設けられかつ該第2牛導体ダイオード
に前記定Wt流を流すこと忙よって該第2牛導体ダイオ
ードの両端に生じる第2電圧を表すwJ2信号を出力す
る第2入力回路と、第1信号と@22信とが入力されか
つ第1電圧と第2電圧との差について所定の周囲温度補
償演算を行って被変換電流の対数に比例した変換信号を
出力する演算回路とを備え、前記の被変換電流をこの変
換信号に変換する対数増幅器であって、定電流発生回路
が出力する定電流は第21!圧が第1電圧に応じた電圧
になるようkする電流であるように対数増幅器を構成し
た。
このため、上記のよ5に構成すると、定電流発生回路か
ら@1(iA号に応じた電流値既知の定電流ICを出力
させることによって常に第2電圧を第1電田忙等しいか
または第1亀圧に近い電圧にすることができて、このた
め前述した(Ics/lm5)が温度TK依存し難くな
り、一方、定電流の値が定電流発生回路で変更されるこ
とKよって変換信号に発生する零点の変動は定電流の値
が既知であるため手動または自動操作によって容易に補
正することができるので、したがって変換信号に対する
周囲温度補償う;演算回路で効果的に行われて。
この結果本発明には周囲温度知よって変換信号のa b
t変動することのない対数増幅器が得られる効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成図。 第2図は従来の対数増幅器の構成図である。 1・・・・・・第1入力回路、  la・・・・・・第
1信号、3・・・・・・第1半導体ダイオード、  5
a・・・・・・変換信号、  7.20・・・・・・第
2入力回路、7ト・・・・・第2信号、8・・・・・・
第2半導体ダイオード、10.19−・・・定電流発生
回路。 2・・・・・・演算回路、16.24・・・・・・対数
増幅器、 工m°・・被変換電流、 Ic・・・・・・
定電流、Vm・・・・・・第1電王。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)第1半導体ダイオードが設けられかつ該第1半導体
    ダイオードを被変換電流が流れることによって該第1半
    導体ダイオードの両端に生じる第1電圧を表す第1信号
    を出力する第1入力回路と、前記第1信号が入力される
    ことによって前記第1電圧に応じた値の定電流を出力す
    る定電流発生回路と第2半導体ダイオードとが設けられ
    かつ該第2半導体ダイオードに前記定電流を流すことに
    よって該第2半導体ダイオードの両端に生じる第2電圧
    を表す第2信号を出力する第2入力回路と、前記第1信
    号と前記第2信号とが入力されかつ前記第1電圧と前記
    第2電圧との差について所定の周囲温度補償演算を行っ
    て前記被変換電流の対数に比例した変換信号を出力する
    演算回路とを備え、前記被変換電流を前記変換信号に変
    換する対数増幅器であつて、前記定電流発生回路が出力
    する前記定電流は前記第2電圧が前記第1電圧に応じた
    電圧になるようにする電流であることを特徴とする対数
    増幅器。
JP1141592A 1989-06-02 1989-06-02 対数増幅器 Pending JPH036906A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19824199C1 (de) * 1998-05-29 1999-09-09 Sgs Thomson Microelectronics Integrierte, temperaturkompensierte Verstärkerschaltung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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