SU1553989A1 - Экспоненциальный преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам преобразовани  электрических сигналов по экспоненциальному закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и информационно-измерительной технике. Целью изобретени   вл етс  повышение точности, что достигаетс  введением третьего операционного усилител  3, двух логарифмирующих транзисторов 7 и 8, источника 11 опорного напр жени  и третьего масштабного резистора 6. Благодар  введению новых элементов в предлагаемом преобразователе достигаетс  положительный эффект, а именно обеспечиваетс  компенсаци  падени  напр жени  на объемном сопротивлении базы первого экспоненциального транзистора 9 с учетом реальной зависимости базового тока от напр жени  на эмиттерном переходе и при этом значительно уменьшено вли ние на результат преобразовани  неидеальности элементов цепи компенсации. 1 ил.

Description

t

(21)4101194/24-24

(22)29.07о86

(46) 30.03.90 Бюл. № 12 (70 Томский политехнический институт им. С„М. Кирова (72) В.В. Самокиш и п.Н. Тиссен

(53)681,3(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 584312, кл. G 06 G 7/24, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 813465, кл. G 06 G 7/24, 1979.

(54)ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

(57)Изобретение относитс  к устройствам преобразовани  электрических сигналов по экспоненциальному закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и информационно-измерительной TexHHke. Целью изобретени   вл етс  повышение точности f что достигаетс  введением третьего операционного усилител  3 двух логарифмирующих транзисторов 7 и 8, источника 11 опорного напр жени  и третьего масштабного резистора 6. Благодар  введению новых элементов в предлагаемом преобразователе достигаетс  положительный эффект, а именно обеспечиваетс  компенсаци  падени  напр жени  на объемном сопротивлении базы первого экспоненциального транзистора 9 с учетом реальнЪй зависимости базового тока от напр жени  ча змиттерном переходе и при этом значительно уменьшено вли ние на результат преобразовани  неидеальности элементов цепи компенсации. 1 ил.

i

(Я

ел ел

СО

со

00

со

Изобретение относитс  к устройствам преобразовани  электрических сигналов по экспоненциальному закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и информационно-измерительной технике.

Цель изобретени  - повышение точности .

На чертеже приведена функциональ- на  схема экспоненциального преобразовател  .

Преобразователь содержит три операционных усилител  1-3, три масштабных резистора 4-6, два логарифмирую- щих транзистора 7-8, два экспоненциальных транзистора 9 и 10, источник 11 опорного напр жени ,вход 12 и выход 13 преобразовател , блок Ik инверсии тока образован элементами 2,7, 9 и 11.

Экспоненциальный преобразователь работает следующим образом.

Экспоненциальна  зависимость между входным 12 и выходным 13 напр же- ни ми обеспечиваетс  за счет использовани  естественной нелинейной зависимости тока коллектора первого экспоненциального транзистора 9 и напр жени  на его эмиттерном переходе ц ;

U(° exf

/q

т

(1)

где ерт 0,026, В - температурный

потенциал;

I - тепловой ток эмиттерного перехода первого экспоненциального транзистора 9; R - сопротивление первого масштабного резистора А. Однако напр жение на эмиттерном переходе первого экспоненциального транзистора 9 отличаетс  от напр жени  между его эмиттерным и базовым

иыводами U

э&9

из-за наличи  объемно-

го сопротивлени  базы R которое  вл етс  причиной погрешности в области больших рабочих токов коллектора

иэ89 Un9+ Ipg. ftfr.

(2)

В то же врем  увеличение этого тока желательно как с целью увеличени  диапазона изменени  входных сигналов , так и с целью повышени  быстродействи  .

Дл  компенсации указанной ошибки используетс  транзистор 8,включенный в

обратную св зь третьего операционного усилител  3. Поскольку коллекторные токи транзисторов 9 и 8 пропорциональны , то в случае идентичности этих транзисторов пропорциональны и их базовые токи:

,- R Bq

А&в As,

- w (3)

Блок 1 инверсии тока обеспечивает на своем выходе ток, который пропорционален и противоположен по направлению его входному току, равного току базы первого экспоненциального транзистора 9. Поэтому напр жение на эмиттерном переходе первого экспоненциального транзистора 9 с учетом (2) и (3):

V

+ К8 К14 R5

(4)

При обеспечении услови 

R&9+ R5 VK14 R5- 0(5)

напр жение на выходе 13 преобразовател  не зависит от сопротивлени  базы первого экспоненциального транзистора 9

-R4-I WeXP (U6y/CpT).

(6)

Величина сопротивлени  второго масштабного резистора 5 определ етс  из услови  (5)

R - -Rg

5 v у 7

Соотношение между параметрами схемы , обеспечивающее условие физической реализуемости (положительное значение второго масштабного резистора 5)

К

1.

(7)

Схема используемого в предлагаемом преобразователе блока И инверсии тока работает следующим образом.

Напр жение на выходе второго операционного усилител  2 определ етс  входным током блока

55

-4Vinf,

(8)

где IQJ - тепловой ток -эмиттерного перехода первого логарифирующего транзистора 7.

5

Тогда с учетом величины источника опорного напр жени  11 и с учетом положительности направлени  тока от эмиттера к коллектору ток коллектора второго экспоненциального транзистора 10  вл етс  выходным током блока

loi

Un вых 4 io-v Ai4 exp IfT

где тепловой ток эмиттерного перехода второго экспоненциального транзистора 10.

Полагаем, что транзисторы 7 и 10 идентичны и их обратные токи равны

и

-ВЫМ4ХВХ еХР

(10)

т -т

ХВЫМ4I

Источник опорного напр жени  11 позвол ет мен ть масштабный коэффициент преобразовани  К14.

Компенсаци  действи  базового сопротивлени  схемы осуществл етс  индивидуально дл  каждого образца первого экспоненциального транзистора 9 и сводитс  к регулировке одного из параметров до выполнени  услови  (5). В качестве регулируемого параметра могут быть выбраны либо коэффициент передачи блока инверсии тока К14, либо ток транзистора 8 (третий масштабный резистор 6), либо величина второго масштабного резистора 5| при этом об зательным  вл етс  выполнение неравенства (7). Предпочтительными  вл ютс  первый и третий варианты настройки , поскольку это позвол ет выдержать идентичность условий работы транзисторов 9 и 8, т.е. обеспечить равенство их коллекторных токов при R Rg.

Настройка схемы по второму варианту менее качественна, но она позвол ет отказатьс  от использовани  в блоке 14 инверсии тока источника опорного напр жени  11, подключа  при этом базу четвертого транзистора на шину нулевого потенциала.

(9)

Claims (1)

1. Формула изобретени .

   Экспоненциальный преобразователь, , содержащий первый операционный усилитель с первым масштабным резистором в цепи отрицательной обратной св 

   лител  соединен с выходом преобразоЮ вател , информационный вход которого соединен с эмиттером первого экспо- ненциального транзистора, соединенного коллектором с выходом первого операционного усилител , второй операци15 онный усилитель, второй масштабный резистор, первый вывод которого соединен с базой первого экспоненциального транзистора, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точ2о ности, в него введены третий операционный усилитель, два логарифмирующих транзистора, источник опорного напр жени  и третий масштабный резистор, соединенный первым и вторым выводами

   25 соответственно с выходом преобразовател  и входом третьего операционного усилител , база второго логарифмирующего транзистора подключена к коллектору первого логарифмирующего тран30 зистора и входу второго операционного усилител  соединенного выходом с эмиттерами второго экспоненциального транзистора и первого логарифмирующего транзистора, соединенного базой с

   25 шиной нулевого потенциала и вторым выводом второго масштабного резистора , база и коллектор второго экспо ненциального транзистора- соединены соответственно с выходом источника опор4о ного напр жени  и базой первого экспоненциального транзистора, эмиттер и коллектор второго логарифмирующего транзистора соединены соответственно с выходом и входом третьего опе45 рационного усилител .