Логаритмични и експоненциални усилватели, homeelectronics

логаритмични усилватели

В основата на логаритмичен усилвател е текущата зависимост преминаващ през полупроводникови устройство р-п-възел, напрежението на този р-п-възел. Най-простото устройство, което има р-п-възел е полупроводников диод. в които съотношението на тока, преминаващ през р-п-възел и напрежението е както следва

където I - ток, преминаващ през диод,
IOBR - обратен диод насищане ток,
р - електронен заряд, р ≈ 1,6 * 10 -19 Кл.
U - напрежение на диод,
к - е Болцман константа, к ≈ 1,38 * 10 -23 J / К.
Т - абсолютната температура в градуси по Келвин.

За това, че изходното напрежение на операционния усилвател варира логаритмично, е необходимо да се включи диод във веригата за обратна връзка, както е показано по-долу

Логаритмични и експоненциални усилватели, homeelectronics

Схема простият логаритмичен усилвател.

В тази схема на ток през диод VD1 на, е равна на входен ток веригата но е противоположна на стойност, и напрежението в диод е равна UVD1 изходното напрежение UBbIX

Следователно, изходното напрежение ще се определя от следното уравнение

За да се наблюдава логаритмична зависимост от изходното напрежение на операционния усилвател ток вход, е необходимо входен ток е много по-голяма от обратната насищане ток на диод, в този случай, изходното напрежение е

Основната характеристика на логаритмичен усилвател - коефициент прехвърляне се определя като съотношение на изходното напрежение на промените вход напрежение десетилетие. Така chetyrohdekadny логаритмичен усилвател работи при промяна на входното напрежение на 1 тУ до 10 V.

Логаритмична усилвател с транзистор в ОС верига

Най-простият логаритмична усилвател има няколко съществени недостатъци, така че рядко се използва. По-широко разпространени логаритмична усилвател в линия за обратна връзка, която е на стойност един биполярен транзистор.

Основният недостатък на диод усилватели е, че неговата проводимост се определя от електрони и дупки в същото време. В същото време, проводимостта на транзистор се определя или дупки или електрони, в зависимост от вида на транзистор (п-р-п или р-п-р). Следователно, температурната зависимост на транзистора е по-малко от диод. Зависимостта на колекторния ток на напрежение между базата и емитера на транзистора е дефиниран като за диод

където IC - колектора ток на транзистора,
UBE - напрежението между основата и емитер на транзистора.

Транзисторът за получаване на изход от логаритмични характеристики включва два основни начина: основа заземен и диод, свързан комбиниране на база и колектор терминали на транзистора. Тези схеми позволяват транзисторни логаритмични усилватели са показани по-долу

Схема логаритмични усилватели на транзистор в обратна връзка.

Напрежението на изхода на логаритмичен усилвател в тези схеми, се определя от следното уравнение

Прилагане на логаритмичен усилвател с транзистор в обратна връзка позволява да се разшири динамичен работен обхват на усилвателя, така усилвател с диод в OS верига има динамичен обхват от около три десетилетия, и усилвател с транзистор верига OS - 7 десетилетия.

Подобряване на логаритмична усилвател

В процеса, логаритмична усилвател с транзистор, при достатъчно високи честоти е предмет на самостоятелно възбуждане, която е да се премахнат паралелно транзистор въвежда корекция кондензатор SC. Ограничение OpAmp изходен ток в серия с транзистор, работещи в RS съпротивление верига е въведена. В резултат на това схемата ще бъде под формата на

Резисторът R2 във веригата за компенсиране на отклонението на напрежението на вход оп-усилвател и е равна на входния резистор R1. RS резистора се въвежда във веригата за ограничаване на операционния усилвател и изходния ток на транзистора. Стойността му е да осигури необходимия ток на товара и да ограничат максималната емитер ток на транзистора

където UVYH.OU - максимално напрежение на изхода на оп-усилвател,
IE.MAH - максимален емитер ток на транзистор VT1,
Ш - максимално натоварване ток верига.

експоненциални усилватели

Заедно с логаритмични усилватели се използват като експоненциални или antilogarifmicheskie усилватели. Действието на тези усилватели също се основават на зависимостта на тока, преминаващ през р-н-кръстовището на напрежението в този преход. За експоненциална усилвателя е достатъчно за обмен диод и резистор верига по прост логаритмичен усилвател.

Схема прост експоненциална усилвател.

Изходното напрежение на веригата ще бъде в експоненциална функция на входното напрежение и се изчислява по следното уравнение

където IOBR - обратен диод насищане ток,
р - електронен заряд, р ≈ 1,6 * 10 -19 Кл.
Ui - напрежението в диод,
к - е Болцман константа, к ≈ 1,38 * 10 -23 J / К.
Т - абсолютната температура в градуси по Келвин.

А просто експоненциално мощност се използва рядко, поради недостатъците, произтичащи от факта, че на диода се посещава от електрони, така и дупки. За разлика от диоди в транзистор присъстват или електрони или дупки, в зависимост от типа транзистор (п-р-п или р-п-р транзистори). Следователно, използването на транзисторите в експоненциална усилвателя повишава термичната стабилност.

експоненциална усилвател верига най-често се използва в който входния транзистор включен във веригата с заземен база. Тази схема е показано по-долу

Схема експоненциална усилвател транзистор във входната верига.

Стойността на тази верига на изходното напрежение се изчислява по следната формула

където IEO - обратно насищане ток на излъчвателя.

Тъй транзисторите са доста чувствителни към обратната база-емитер напрежение (не трябва да надвишава 1), входяща верига често се защитен диод за защита срещу отрицателни входни напрежения.

Избор на елементи на логаритмични и експоненциални усилватели

Операционни усилватели за логаритмични схеми трябва да имат входящ полевите транзистори, тъй като количеството на входните напрежения и ток на покой трябва да има минимална стойност. За експоненциални усилватели право да използват общо предназначение операционния усилвател с лека промяна във входа.

Много често, в серия с резистори в схеми на усилвателя използвани температурен коефициент TCS приблизително равни на 0.3% / ᵒS, за компенсиране на температурни промени.