Логарифмический усилитель

Логарифмический усилитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ , содержащий первый и второй операционные уснлители, неинввртирующий вход первого операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, первый и второй логарифмирующие элементы, выполненные на двух согласованных транзисторах, коллектор и база каждого из которых соединены, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены, коллектор второго транзистора подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с первыми выводами терморсзистора и масштабного резистора, второй вывод которого подключен к выходу второго операционного усилителя, второй вывод терморезистора соединен с первым выводом источника опорного /ока и с шнной нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью пояьпиения точноетн, в него введены источник опорного напряжения, блок регулирования тока смещения, первый, второй, третий и четвертый ключи, первый, второй и третий переключатели , первый и второй многопозиционные контактные переключатели, первый и второй блоки масштабных резисторов , каждый из которых содержит п масштабных резисторов, причем вход первого ключа является входом логарифмического усилителя, выход первого ключа соединен с первым входом первого переключателя, второй вход которого соединен с первыми выводами масптабнЫх резисторов первого блока масштабных резисторов, выход первого переключателя соединен с выходом блока регулирования тока смещения, с первыми выводами масштабных резистоЩ ров второго блока масштабных резисто ров и с инвертирующим входом первого операционного усилителя, выход которого подключен к выходу второго переключателя, первый вход которого соединен с змиттером первого транзистора , второй вход второго переключателя соединен с первым вхо О 00 00 дом третьего переключателя, а через второй ключ чюдключен к первому выводу источника опориого напряжеиия второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, второй со вывод источника опорного тока через третий ключ подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, инвертирующий вход первого операционного усилителя через четвертый ключ соединен с коллекто-. ром первого транзистора, вторые выводы масштабных резисторов первого блока масштабных резисторов соединены с соответствующими контактами первого многопозиционного контактного переключателя, переключающий контакт которого подключен к щине

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

y g С 06 С 7/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3404846/!8-24 (22) 05.03.82 (46) 23,04.84.Бюл.В 15 (72) А.Н.Матвиенко и И.К.Синищук (53) 681.335(088.8) (56) 1. Алексеенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых ИС.

М., "Радио и связь", 1981, с.90, рис.3.13.

2. Проектирование и применение операционных усилителей, Под ред.

Греи Дж. М., "Мир", 1974, с.285, фиг.7.31 (прототип). (54)(57) l. ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий первый и второй операционные усилители, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, первый и второй логарифиирующие элементы, выполненные на двух согласованных транзисторах, коллектор и база каждого из которых соединены, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены, коллектор второго транзистора подключен к. неинвертирующему входу второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с первыми выводами терморсзцстора и масштабного резистора, второй вывод которого подключен к выходу второго операционного усилителя, второй вывод териорезистора соединен с первым выводом источника опорного †.ока и с шиной нулевого потенциала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью пояышения точности, в него введены источник опорного напряжения, блок регулирования тока смещения, первый, второй, третий и четвертый ключи, первыи, второй и третий переключатели, первый и второй многопозиционные контактные переключатели, первый и второй блоки масштабных резисторов, каждый иэ которых содержит и масштабных резисторов, причем вход первого ключа является входои логарифмического усилителя, выход первого ключа соединен с первым входои первого переключателя, второй вход которого соединен с первыми выводами масштабнь|х резисторов первого блока масштабных резисторов, выход первого переключателя соединен с выходои блока регулирования тока смещения, с первыми выводами масштабных резисторов второго блока масштабных резисторов и с инвертирующим входом первого операционного усилителя, выход которого подключен к выходу второго переключателя, первый вход которого соединен с эмиттером первого транзистора, второй вход второго переключателя соединен с первым входом третьего переключателя, а через второй ключ .юдключен к первому выводу источника опорного напряжения

Ф второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, второй вывод источника опорного тока через третий ключ подключен к неинвертирующеиу входу второго операционного усилителя, инвертирующий вход первого операционного усилителя через четвертый ключ соединен с коллекторои первого транзистора, вторые выводы масштабных резисторов первого блока масштабных резисторов соединены с соответствующими контактами первого иногопозиционного контактного переключателя, переключающий контакт которого подключен к шине

l 0880 l 9 нулевого потенциала, вторые выводы масштабных резисторов второго блока масштабных резисторов соединены с соответствующими контактами второго многопозиционного контактного переключателя, переключающий контакт которого подключен ко второму входу второго переключателя, выход второго операционного усилителя соединен со вторым входом третьего переключателя, выход которого является выходом логарифмического усилителя, управляющие входы первого и второго ключей соединены, управляющие входы третьего и четвертого

Изобретение относится к усилительным устройствам с логарифмической амплитудной характеристикой и может быть использовано в аналого-. вых вычислительных машинах.

Известен логарифмический усилитель, который содержит операционные усилители, логарифмирующие транзисторы, терморезистор, масштабные резисторы Г 13 .

Однако это устройство характеризуется сравнительно низкой точностью работы.

Наиболее близким к предлагаемому является логарифмический усилитель, содержащий входной масштабный резистор, подключенный к инвертирующему входу первого операционного усилителя, между выходом и инвертирующим входом которого включен первый логарифмирующий диод, выход первого операционного усилителя через второй логарифмирующий диод соединен с, неинвертирующим входом второго операционного усилителя и с первым выводом источника тока, второй вывод которого подключен к неинвертирующему входу первого операционного уси« лителя и к шине нулевого потенциала между выходом и инвертирующим входом второ1о операционного усилителя под ключен масштабный резистор обратной связи, инвертирующнй вход второго операционного усилителя через тврмо резистор соединен с шиной нулевого потенциала Г 23 ° ключей соединены с управляющими входами второго и третьего переключателей, управляющие входы первого и второго многопозиционных контактных переключателей объединены.

2 Усилитель по п.l о т л и ч а ю шийся тем, что блок регулирования тока смещения содержит потенциометр, выводы которого подключены к вывоДам двуполярного источника напряжения, средний вывод потенциометра соединен с первым выводом разделительного резистора, второй вывод которого является выходом блока.

Недостатком известного устройства является низкая точность работы.

Целью изобретения является повышение точности работы.

Ф . С этой целью в .логарифмический усилитель, содержащий первый и второй операционные усилители, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, первый и второй логарифмирующие элементы, выполненные на двух согласованных транзисторах, коллектор и база каждого из которых соединены, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены, коллектор второго транзистора подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с первыми вы20 водами терморезистора и масштабного резистора, второй вывод которого подключен к выходу второго операционного усилителя, второй вывод терморезистора соединен с первым выводом ис25 точника опорного тока и с шиной нулевого потенциала, введены источник опорного напряжения, блок регулирования тока смещения, первый, второй, третий и четвертый ключи, первый, 30 второй и третий переключатели, первый и второй многопоэиционные контактные переключатели, первый и вто,рой блоки масштабных резисторов, каж дый из которых содержит п масштаб,ных резисторов, причем вход первого ключа является входом логарифмичес1098819

5S кого усилителя, выход первого ключа соединен с первым входом первого переключателя, второй вход которого соединен с первыми выводами масштабных резисторов первого

S блока масштабных резистбров, выход первого переключателя соединен с выходом блока регулирования тока смещения, с первыми выводаии иасштабных резисторов второго блока 1а масштабных резисторов и с инвертируинции входом первого операционного усилителя, выход которого подключен к выходу второго переключателя, первый вход которого соединен с эмиттерои первого транзистора, второй вход второго переключателя соединен с первыи входои третьего переключателя, а через второй ключ подключен к первому выводу источника опорного @ напряжения, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала„ второй вывод источника опорного тока через третий ключ подключен к неинвертирующеиу входу второго операционного усилителя, иивертивующий вход первого операционного усилителя через четвертый ключ соединен с коллектором первого транзистора, вторые выводы масштабных резисторов первого блока масштабных резисторов соединены с соответствующими контактами первого многопоэиционного контактного переключателя, переключающий контакт которого подключен к шине нулевого потенциала, вторые выводы

35 масштабных резисторов второго блока масштабных резисторов соединены с соответствующими контактами второго многопоэициониого контактного перек46 лючателя, переключающий контакт которого подключен ко второму входу второго переключателя, выход второго операционного усилителя соединен со вторыи входом третьего переключателя, выход которого является выхо15 дои логарифмического усилителя, уп.равляющие входы первого и второго ключей соединены, управляющие входы третьего и четвертого ключей соединены с управляющими входами второго 5© и третьего переключателей, управляющие входы первого и второго иногопоэициониых контактных переключателей обьединены.

Блок регулирования тока смещения содержит потенциометр, выводы которого подключены к выводам двуполярного источника напряжения, средний вывод потенциометра соединен с первым выводом разделительного резистора, второй вывод которого является вьмодом блока.

На фиг. 1 изображена функциональная схема логарифмического усилителя; на фиг. 2 — функциональная .схема блока регулирования тока смещения.

Устройство содержит первый операционный усилитель 1, первый транзистор 2, второй операционный усилитель

3, термореэистор 4, масштабный резистор 5,второй транзистор 6, источник

7 опорного тока, блок 8 регулирования тока смещения, первый и второй блоки масштабных резисторов, выполненные на масштабных резисторах 9„, ° ° 9» 101, 10> ° ..10о, первый и второй многопозщционные контактные переключатели ll и 12, первый, второй третий и четвертый ключи 13 — 16 первый, второй и третий переключатели 17-19, источи к 20 опорного напряжения, вход 21 и выход 22 логарифмического усилителя, шину 23 нулевого потенциала, потенциоиетр, 24, разделительный резистор 25, ис,точник 26 двуполярного напряжения, .выход 27 блока 8.

Логарифмический усилитель работает следующим образом.

В положении первого, второго, третьего и четвертого ключей 13-16 и переключателей 17-19 (фиг.11 сигнал со входа 21 поступает на инвертирующий вход первого операционного усилителя 1. При этом на выходе 22 устанавливается напряжение, пропорциональное входному току и величине масштабного резистора, выбранной положением второго многопозиционного контактного переключателя 12 во втором блоке масштабных резисторов 10.

В положении третьего и четвертого ключей 15 и 16 и второго и третьего переключателей 18 н 19 противоположном изображенному на фиг.l, на выходе первого операционного усилителя l устанавливается потенциал

Е

v AT fn 1 (1)

% где — — температурный потенциал;

1 т

I — эмиттерный ток первого транЕ зистора 2„

I — ток насыщения первого транЕЬ зистора 2.

1088019

Через второй транзистор 6 от источника 7 опорного тока протекает ток. Падение напряжения на втором транзисторе 6 равно

5 т

V = Ьу — ((2) г %

2 где I — ток источника 7;

2 — ток насыщения второго тран- 10

Ю знстора 6.

Потенциал на неинвертирующем входе второго операционного усилителя 3 равен

Э

Из !. 3 ) вытекает, что составляющие, содержащие токи насыщения, ис-. 2ц ключились, так как первый и второй транзисторы 2 и 6 согласованы.

Применением термореэистора 4 достигается стабилизация по температур ному потенциалу. 25

На выходе 22 в логарифмическом режиме имеем +Р

Z где R<, R < — значения сопротивлений терморезистора 4 и масштабного резистора 5.

В лагарифмическом усилителе возможна прецизионная установка нуляо 35 н напряжения смещения нуля первого операционного усилителя 1 в линейном режиме. Точность установки нуля проверяется с помощью первого блока

9 масштабных резисторов, которые че- 4б рез первый переключатель 17 подключаются к инвертирующему входу первого операционного усилителя l. Масштабные резисторы в первом блоке 9 масштабных резисторов по величине выбраны так, чтобы в любом положении первого и второго многопозиционнь с контактных переключателей 11 и 12 сохранялось отношение масштабных резисторов второго !О и первого 9 блоков масштабных резисторов, равное

10. Тогда первый операционный усилитель 1 становится усилителем с коэффициентом усиления 10 и с разомкнутым входом. Если нуль первого операционного усилителя 1 не выставлен, то "разбалансировка" усиливается в десять раэ. Путем подстройки резистора установки нуля первого операционного усилителя 1, включая и выключая с помощью первого переключателя 17 масштабные резисторы из первого блока 9 масштабных резисторов, устанавливается нуль по признаку постоянства потенциала на выходе 22.

Оставшийся потенциал уменьшается до нуля с помощью блока 8 регулирования тока смещения.

При работе в логарифмическом ре-. жиме масштабные резисторы второго блока 10 масштабных резисторов используются для установки желаемой величины изменения выходного напряжения при изменении входного тока на одну декаду и оперативной провер" ки точности работы во всем диапазоне входных токов. Для этого первый и второй ключи 13 и 14 устанавливаются в положение, противоположное изображенному на фиг.l. При этом на инвертирующий вход первого операционного усилителя 1 включается источник

20 опорного напряжения и второй блок 10 масштабных резисторов. Величина резисторов во втором блоке

l0 масштабных резисторов подбирается так, чтобы калибровочный ток принимал значения, отличающиеся на декаду в каждом из положений второго многопозиционного контактного переключателя 12.

Таким образом, по сравнению с известным устройством предложенный логарифмический усилитель обладает более высокой точностью работы благодаря обеспечению прецизионной регулировки и калибровки.

1088019

1088019 фиа2

Составитель 0.0траднов

Редактор Н. Егорова Техред Ж.Кастелевич Корректор М.Демчик

Заказ 2675/47 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4