JPS5937898Y2 - 対数変換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は交流信号をその実効値の対数に変換する対数変
換装置に関するものである。

交流信号の大きさを表わす形式として、その交流信号の
対数値に対応した値によって表わす場合がある。

例えば、レベル・メータあるいはレベル・レコーダにお
いて交流信号の大きさを指示あるいは記録する場合には
、その交流信号の実効値の対数値に対応した値を指示あ
るいは記録する。

この時、交流信号をその実効値の対数に変換するための
変換装置が必要である。

従来、この種の変換装置の一例として第１図に示すよう
な装置があった。

即ち、第１図において、ＲＭＳは実効値変換器、点線で
囲んだＬＯＧは対数変換器、ＯＰＩ、ＯＦ２は増幅器、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は抵抗器、Ｑｌ 、Ｑ２はログ・トラ
ンジスタである。

実効値変換器ＲＭＳは交流信号をその実効値に対応した
直流電圧に変換するものである。

このような構成において、入力端子ＩＮに印加された交
流電圧信号Ｖａｃは実効値変換器ＲＭＳによりその実効
値に対応した直流電圧Ｖｒｍｓに変換される。

この直流電圧Ｖｒｍｓは対数変換器ＬＯＧに与えられる
。

対数変換器ＬＯＧの入力抵抗器のＲ１に流れる電流Ｉｉ
ｎは直流電圧Ｖｒｍｓに対応しており、この電流Ｉｉｎ
は第１の増幅器ＯＰ１とログ・トランジスタＱ１とから
なる対数変換回路に与えられる。

これにより、第１の増幅器ＯＰ１出力端には電流Ｉｉｎ
の対数に対応した電圧が発生する。

又、定電流源より発生する電流Ｉｒｅｆがログ・トラン
ジスタＱ２よりなるエミンタ逆飽和電流の補正回路に流
れることによりこのログ・トランジスタＱ２のベース・
エミッタ間には定電流Ｉｒｅｆの対数に対応した電圧が
生ずる。

第１の増幅器ＯＰ１の出力電圧ｖ１とログ・トランジス
タＱ２０ベース・エミッタ間電圧の和が第２の増幅器Ｏ
Ｐ２で増幅出力される。

このようにして出力端子ＯＵＴに出力される電圧ＶＯは
次のようになる。

ここで、ｋはボルツマン定数、ｑは電子の電荷Ｔは絶対
温度、ｔｎは自然対数記号、ｌｏｇは常用対数記号、■
ｒｅｆは基準電流である。

（１）式における電流Ｉｉｎは入力交流電圧信号Ｖａｃ
に対応する。

この為、第１図に示す従来装置においては、以上のよう
にして交流電圧信号Ｖａｃの実効値の対数に対応した電
圧信号ＶＯが得られる。

しかしながらこのような従来装置では実効値変換器ＲＭ
Ｓを必要とする。

実効値変換器ＥＭＳとしては種々のものがあるが、いず
れも回路構成が複雑で、高価なものである。

この為、このような実効値変換器ＲＭＳを使用する従来
装置においては、装置全体として煩雑でかつ回路構成が
複雑となり、従って高価にもなる等の欠点があった。

本考案は、上記したような従来の欠点を除くためになさ
れたもので、前述したような実効値変換器を使用するこ
となく、従来の対数変換器に簡単な回路を付加すること
により、交流信号をその実効値の対数に変換することが
できるようにしたものである。

次に、本考案を図面を用いて詳細に説明する。

第２図は本考案の装置の一実施例を示す回路図である。

第２図において、ＡＢＳは絶対値回路、点線で囲んだ部
分ＬＯＧは第１図に示す従来の対数変換器の回路と同様
な対数変換回路、Ｑ３ 、Ｑ４はログ・トランジスタ、
Ｃはコンデンサである。

絶対値回路ＡＢＳは交流入力信号を絶対値化し正極性の
脈流信号を送出するもので、この絶対値回路ＡＢＳは第
１図に示す実効値変換器ＲＭＳに比較してはるかに簡単
なものである。

対数変換回路ＬＯＧの第１の増幅器ＯＰ１の出力端はト
ランジスタＱ３とＱ４の各エミッタの接続点に接続され
トランジスタＱ１のエミッタはトランジスタＱ３のコレ
クタとベースに共通接続されている。

又、トランジスタＱ２のエミッタはトランジスタＱ４の
コレクタとベースに共通接続され、更に、一方がコモン
・ラインに接続されたコンデンサＣに接続されている。

ｋお、トランジスタＱｌ 、Ｑ２ 。Ｑ３．Ｑ４は実質
的に同じ特性でかつ等温になっているものである。

以上のような構成における本考案の装置の動作について
説明する。

入力端子ＩＮに印加された被変換交流電圧Ｖａｃは絶対
値回路ＡＢＳにより絶対値化され、その絶対値電圧Ｖａ
ｃが対数変換回路ＬＯＧに与えられる。

対数変換回路ＬＯＧの抵抗器Ｒ１に流れる電流Ｉｉｎは
被変換交流電圧Ｖａｃに対応した値である。

この電流Ｉｉｎによって第１の増幅器ＯＰ１の出力電圧
■１は次のようになる。

ここで、■ｓはトランジスタＱ１ 、Ｑ３のエミッタ逆
飽和電流である。

次に、コンデンサＣの静電容量を、トランジスタＱ２の
ベース電位ｖ２及びトランジスタＱ４のベース電位Ｖ３
が殆んど直流電位だけとみなせる程度に大きい容量とす
る。

この時、トランジスタＱ４を流れる電流ｉは次式％式％ （３）式の電流ｉの直流成分ｉはトランジスタＱ２に流
れ、電流ｉの交流成分ｉａｃはコンデンサＣに流れる。

ここで、前述のようにコンデンサＣの静電容量が充分大
きくトランジスタＱ４のベース電位Ｖ３は殆んど直流成
分だけであって交流成分ｖ３ａｃは殆んど零であるとす
る条件より、直流電流成分ｉは次のように表わせる。

（４）式に（２）式を代入すると次のようになる。

又、トランジスタＱ２のベース・エミッタ間電圧（Ｖ２
Ｖ３）と直流電流ｉとの間には次の関係が成立する
。

（５）式と（６）式より次式を得る。

又、直流電流ｉは基準電流Ｉｒｅｆ に等しい。

従って、（７）式は次のようになる。

（８）式で表わされるトランジスタＱ２のベース電位■
２は第２の増幅器ＯＰ２により増幅され、次式で表わさ
れる出力電圧Ｖｏが出力端子ＯＵＴに出力される。

（９）式に含まれ；４．ｒま入力電流Ｉｉｎの実効値を
示すものであり、入力電流Ｉｉｎは被変換交流電圧Ｖａ
ｃに対応するので、つまり、被変換交流電圧Ｖａｃの実
効値の対数に対応する電圧信号Ｖ。

が得られたことになる。

なお、抵抗器Ｒ２，Ｒ３の定数及び基準電流Ｉ ｒｅｆ
の値を変えることにより任意のスケーリングができる。

更に、第２図において、対数変換回路１０とトランジス
タＱ３．Ｑ４で構成される回路部分は集積回路化するの
に適している。

以上説明したように本考案の装置によれば、従来の対数
変換回路に少なくとも２個のトランジスタと１個のコン
デンサを追加し、この回路に簡単な構成の絶対値回路を
前置することにより交流信号を一挙にその実効値の対数
に変換することができ、部品点数が少なく安価である等
の点も加味された実用上極めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の対数変換器、第２図は本考案の装置の一
実施例を示す回路図である。 ＯＰｌ・・・・・・第１の増幅器、ＯＦ２・・・・・・
第２の増幅器、Ｑｌ、Ｑ２．Ｑ３．Ｑ４・・・・・・ロ
グトランジスタ、Ｃ・・・・・・コンデンサ、Ｒ１、Ｒ
２，Ｒ３・・・・・・抵抗器、ＡＢＳ・・・−・・絶対
値回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 交流入力電圧の絶対値に対応した電圧を得る絶対値回路
   と、抵抗器を介して前記絶対値回路の出力信号を入力端
   に受けると共に入力電流の対数に対応した電圧が得られ
   る一対の半導体素子を帰還路に有する第１の増幅器と、
   前記一対の半導体素子とそれぞれ実質的に同じ特性を有
   し一端より基準電流が供給され他端が前記第１の増幅器
   の出力端に接続される一対のログ・トランジスタと、こ
   の一対のログ・トランジスタの共通接続点にその一端が
   接続されると共に他端が共通電位点に接続され、入力さ
   れる交流信号に対して充分小さい容量リアクタンスを呈
   するような静電容量をもつコンデンサと、前記一対のロ
   グ・トランジスタの基準電流入力端に生じた電圧を入力
   として受ける第２の増幅器を具備し、前記交流入力電圧
   の実効値の対数に対応した信号を前記第２の増幅器の出
   力端より得るようにしたことを特徴とする対数変換装置
   。