Логарифмирующее устройство

Логарифмирующее устройство предназначено для получения выходного напряжения, пропорционального логарифму входного сигнала. Функциональная схема логарифмирующего устройства приведена на рис.20.9.

Рис. 20.9. Функциональная схема логарифмирующего усилителя

а – с диодом; б – с транзистором

В логарифмирующем устройстве используется диод, характеристика которого описывается выражением:

, (20.9)

где I₀ - обратный ток утечки р-n перехода;

j_Т - термический потенциал, j_Т =KT/q;

при Т =20°С, j_Т =26 мВ;

U- напряжение, приложенное к диоду.

При U > 26 мВ вольт-амперную характеристику диода можно представить I_д=I₀e^U/jT_. Прологарифмировав обе части, запишем:

ln I_д =lnI₀+U/j_Т или U=j_T(ln I_д -lnI₀)= j_ТlnI_д/I₀

Напряжение, приложенное к диоду, U=U_вых.

U_вх/R+I_д=0, I_д=- U_вх/R .

Поэтому U_вых=-j_ТlnU_вх/I₀R, это выражение в десятичных логарифмах имеет вид;

U_вых =-2,3j_Тlg U_вх/I₀R

Диоды обладают паразитным омическим сопротивлением, на котором при больших токах падает существенное напряжение, приводящее к искажению логарифмической характеристики. Поэтому удовлетворительная точность в схеме с использованием диодов может быть получена при изменении U_bx в пределах 2 декад. Применение транзистора вместо диода (рис.20.9,б) позволяет значительно расширить динамический диапазон логарифмического устройства. В этой схеме небольшое сопротивление R2 включено в цепь эмиттера для уменьшения усиления транзистора, а конденсатор С обеспечивает устойчивость работы.

Тем не менее, параметры, как диода, так и транзистора сильно подвержены влиянию температуры. Поэтому в логарифмических усилителях стараются скомпенсировать влияние обратного тока.

Лекция №21

Активные фильтры