в виде тока прикладывается к эмиттеру одного из транзисторов и уравнива- ет эмиттерные токи транзисторов, поддерживая тем самым разность напряже-яий между входами ОУ близкой к нулю. Ток ОС протекает через резистор Ro.c, и вызывающее этот ток выходное напряжение равно /вых= (1+2/?о.с ?э)f/si-

2.2. ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ ]

Для логарифмирования аналогового сигнала используются ОУ с р-л-переходом в цепи ОС. Способы включения р-п-перехода в цепь ОС ОУ показаны в табл. 2.2. Для всех трех показанных в таблице структур логарифмических усилителей (ЛУ) справедливо следующее выражение для выходного сигнала:

Vux = E, log /г .о £о log UJRI,,

где £0= [In 10]фт 2,3фт;

фт - температурный потенциал; /к.о - тепловой ток р- -перехода.

В первых двух структурах ЛУ коллекторное и базовое напряжения транзисторов близки к нулю и почти постоянны при логарифмировании. Однако первая структура ЛУ не может работать с разнополярными сигналами, поскольку база транзистора заземлена, а точность логарифмирования второй структуры ЛУ существенно зависит от коэффициента передачи А21Э базового тока транзистора. Так как h2i3 уменьшается при малых токах (10~ А), диапазон логарифмирования входных токов /г второй

It.A

структуры меньше, чем первой, по- io .J

Для структуры а -л.г.2

Для структуры бив maSfl.Z.Z

1,Z1

ЧТИ на 3 декады (рис. 2.16).

Если необходимо обеспечить минимальное сопротивление, подключаемое к выходу ОУ со сторо-ны цепи ОС, то целесообразно при- р .16. Передаточные характе-менить третью структуру ЛУ. Одна- phkh логарифмических усили-ко в этом случае из-за использова- телей ния резисторного делителя в цепи

коллектора транзистора дополнительным источником ошибки логарифмирования может стать изменение коллекторно-базового напряжения.

2.2.1. СТАТИЧЕСКИЕ ОШИБКИ ЛОГАРИФМИРОВАНИЯ

Ошибки ЛУ обусловлены неидеальными р- -переходами транзистора в цепи ОС и ОУ.

Ошибки, вызванные р- -переходом. В прецизионных ЛУ обычно применяется структура а табл. 2.2 с наибольшим диапазоном

g Т a б л и ц a 2.2

ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ЛУ

Структура

Выходное напряжение

Ток в цепи ОС

Диапазон рабочих токов

Irk Ts

I Ij \

log - - 10gft2l6

\ k.o /

It =Й21б/к.о(ехр --1

10-12 А</г<10-з A (9 декад)

log-:- -

- log /1216 1 +

\ Л:

/213 \

10-9 А</г<10-з А (7 декад)

-logAsie

log --

I \

/r = / 2ie /к.о( exp-1

10- A</r<10-3 A (6 декад)

рабочих токов, для которой точное выражение (без учета ОУ) выходного напряжения записывается в следующем виде:

вы1 = э.б =0 (log /к/4.о -log hi б) -к.э/}+ 4 б.

где 1/ц= (Й6э.б/с?[/к.б)-10-/3 - коэффициент, учитываю1щий действие изменения коллекторного напряжения на величину Ua.e; Гб - сопротивление области базы транзистора.

Действием изменения напряжения бк.э можно пренебречь, так как Uk.3~U3.6. Тогда при больших (/г>10- А) и малых (/г< < 1012 уровнях входного тока /г диапазон логарифмирования ограничен соответственно напряжением 1кГб и тепловым током /к.о (рис. 2.17).

Рис. 2.17. Схема компенсации влияния Гб транзистора

Л7 /г,мА

Рис. 2.18. Зависимости точности логарифмирования от тока /г без компенсации влияния Гб (/) или с компенсацией (2)

Ошибку, обусловленную сопротивлением Гв, можно уменьшить, включив в цепь ОС резисторный делитель (рис. 2.17)4 Сопротивление R2 выбирается небольшим, чтобы его нагружающее действие было незначительным. Для этой схемы ЛУ выходное напряжение

и.иг - Ilog (4 .о) - log h в] -iRARi + Rz) - r,/R] U.

При R2/(R1 + R2) =ГбШ второе слагаемое равно нулю. Однако выполнив это равенство, трудно достичь полной компенсации действия сопротивления Гб из-за его существенной нелинейности. На рис. 2.18 для сравнения показаны зависимости ошибки логарифмирования от входного тока для первой структуры а табл. 2.2 (непрерывная линия) и схемы на рис. 2.17 (штрихпунктирная линия).

Ошибки, обусловленные ОУ. Эти ошибки возникают в первую очередь из-за действия напряжения смещения нуля U см, входных токов /вх И ИХ температурный дрейфов. Относительная ошибка логарифмирования 6 = -[t/cM + Af/cM+(/вх +А/вх) Rt]/Ubx, где А f/см и А/вх - изменения Lcm и /вх в рабочем диапазоне температуры;

При токе 1 мА сопротивление Гб = 0,25-10 Ом в зависимости от типа транзистора. Кремниевые транзисторы с малым сопротивлением Гб имеют обычно больший тепловой ток /к.о.