專利名稱：電流型對數(shù)、反對數(shù)放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一個電流型對數(shù)、反對數(shù)放大器。
目前現(xiàn)有技術(shù)中與本發(fā)明相關(guān)的有溫度補償型對數(shù)或反對數(shù)放大器，這種放大器的輸入信號大都為電壓型的，它需由兩個運算放大器和兩只對稱的高性能三極管及其它元件組成，一般需要正、負(fù)兩個電源才能正常工作，因而結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，特別是這種放大器用途單一，即只能作對數(shù)放大器使用或只能作反對數(shù)放大器使用，如天津華光器件廠生產(chǎn)的HG755對數(shù)放大器模塊和HG855反對數(shù)放大器模塊。此外這種放大器由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只能采取薄膜和厚膜技術(shù)生產(chǎn)，很難制成多單元的單片集成電路。
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、用途廣且使用方便的電流型對數(shù)、反對數(shù)放大器，它既能作對數(shù)放大器使用，也能作反對數(shù)放大器使用，還能作比較器使用，而且很容易地在一個集成片上制成多個單元的集成電路。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的它由兩大部分組成，其中第一部分是由兩個參數(shù)一致且β值較大的三極管組成的具有正向電流輸入端IN+、負(fù)向電流輸入端IN-和線性電壓輸入端VE的鏡象電流源。正、負(fù)電流輸入端IN+、IN-分別與第一、第二兩個三極管的集電極相連，電壓輸入端VE與第二個三極管的發(fā)射極相連。第二部分是一個將第一部分作對數(shù)或反對數(shù)變換后輸出的差值信號作放大的放大器。當(dāng)正向電流輸入端輸入一個電流信號IN+時，由于組成鏡象電流源的器件具有對數(shù)特征，因此就會在第一個三極管的發(fā)射結(jié)上產(chǎn)生一個與輸入電流IN+的對數(shù)大小成正比的電壓Vbe1，同理當(dāng)由負(fù)向電流輸入端輸入一個電流信號IN-時，就會在第二個三極管的發(fā)射結(jié)上產(chǎn)生一個與輸入電流IN-的對數(shù)大小成正比的電壓Vbe2此時第二個三極管發(fā)射極的電壓VE就是上述兩個三極管發(fā)射結(jié)電壓的差值(VE＝Vbe1-Vbe2)。這樣就使組成鏡象電流源器件的某些受溫度影響的參數(shù)在兩個三極管對稱的條件下互相抵消了，起到了溫度補償?shù)淖饔?。?dāng)放大器輸出端VO與鏡象電流源的電壓輸入端VE相連時，本電路具有對數(shù)放大功能，當(dāng)放大器輸出端VO通過一個電阻反饋到負(fù)向電流輸入端IN-時本電路具有反對數(shù)放大器功能，當(dāng)由放大器輸出端VO直接輸出時本電路則成為一個由電流輸入信號的對數(shù)值與線性電壓值相比較的一個比較器。
本發(fā)明由于采用具有正、負(fù)電流輸入端和線性電壓輸入端的鏡象電流源，因而只要通過反饋或外部輸入便能組成具有不同功能的放大器，而且結(jié)構(gòu)簡單、易于制成多個單元的集成電路。
本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)由以下實施例及其附圖給出。


圖1是本發(fā)明電原理圖。
圖2是圖1的簡化示意圖。
圖3～圖6是本發(fā)明的幾種應(yīng)用方法。
圖7是本發(fā)明的一個應(yīng)用實例。
參考圖1，本發(fā)明由兩大部分組成，第一部分由三極管BG1和BBG2組成的具有正向電流輸入端IN+和負(fù)向電流輸入端IN-及線性電壓輸入端VE的鏡象電流源，三極管BG1的集電極作為正向電流輸入端NI+，并且其集電極與基極短接，三極管BG2的集電極作為負(fù)向電流輸入端IN-，同時又作為變換后差值信號的輸出端，亦即第二部分的輸入端，三極管BG2的發(fā)射極作為線性電壓輸入端VE;第二部分是由三極管BG3～BG5、電阻R1、R2、電容C組成的一個反相放大器，電容C是消振電容，防止電凡約ぁ 本發(fā)明優(yōu)選實施例的工作過程是這樣的首先選兩個參數(shù)一致且β值較大的三極管BG1和BG2，使兩個三極管的Is1＝Is2(Is為二極管的反向飽和漏電流，它受溫度影響較大，是溫度的函數(shù)。)Ic1＝Ie1，Ic2＝Ie2。
正向電流輸入端的輸入電流IN+在三極管BG1的發(fā)射結(jié)上產(chǎn)生一個與輸入電流IN+的對數(shù)大小成正比的電壓Vbe1=VTln (IN+)/(Is1) (VT電壓當(dāng)量)負(fù)向電流輸入端的輸入電流IN-在三極管BG2的發(fā)射結(jié)產(chǎn)生一個與輸入電流IN-的對數(shù)大小成正比的電壓Vbe2=VTLn (IN-)/(Is2)此時線性電壓輸入端VE的電壓為
VE=Ve2=Vbe1-Vbe2=VTLn(IN+)/(IS1) -VTLn (IN-)/(Is2)=VT(LnIN+-LnIN-+LnIs2-LnIs1)=VTLn (IN+)/(IN-)由于所選擇的兩個三極管參數(shù)一致(即對稱性好)，抵消了易受溫度影響的參數(shù)Is，因而本發(fā)明具有溫度補償?shù)淖饔谩?br> 本發(fā)明的第二部分反相放大器也可由場效應(yīng)管或運算放大器組成。
圖3～5是本發(fā)明的幾種應(yīng)用方法，其中圖3～4是對數(shù)放大器原理圖，它們是將線性電壓輸入端VE和反相放大器輸出端VO相連，由于圖3受IN+必須大于IN-的條件限制，故在VE和VO的連接點接一個電阻和加一負(fù)電源E-(如圖4)，使之不受上述條件的限制，當(dāng)VO＝VE＜VTLn (IN+)/(IN-) 時，則三極管BG2集電極的吸收電流Ic2大于IN-，BG2的集電極電壓Vc2↓，由于第二部分是一個反相放大器，故VO↑，由此建立了一種穩(wěn)定的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使輸出保持在VO＝VE＝VTLn (IN+)/(IN-) 的狀態(tài)。
圖5是一個反對數(shù)放大器，它是通過一個電阻R將負(fù)向電流輸入端IN-與輸出端VO相連。
IN-＝VO/R VE＝VTLn (IN+)/(IN-)則
如VO小于
則IN-↓、Vc2↓，經(jīng)反相放大VO↑，以此建立一種穩(wěn)定的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使VO保持在則
狀態(tài)。6是一個比較器，三個輸入端IN+、IN-和VE同時接外部信號，VO作為輸出端，如VE＜VTLn (IN+)/(IN-) ，則BG2集電極吸收電流Ic2＞IN-，Vc2↓，此時VO為輸出最高電壓值，反之，如VE＞VTLn (IN+)/(IN-) ，則VO為輸出最低電壓值。
圖7是本發(fā)明的一個應(yīng)用實例，它是一個半導(dǎo)體色彩識別器，可用于識別色紙、調(diào)整彩色復(fù)印和彩色電視機圖象。圖中的PD1和PD2是兩個集成于同一硅片上的兩個深淺不同的光敏二極管，較淺的PD1對短波長光譜響應(yīng)較強，較深的PD2對長波長光譜響應(yīng)較強，這樣PD1和PD2輸出電流的比值與色彩信號一一對應(yīng)，設(shè)PD1對應(yīng)的光電流為I1，PD2對應(yīng)的光電流為I2，則運算后的輸出Vo＝VTln (I1)/(I2) 。由此可看出應(yīng)用本發(fā)明電路組成的半導(dǎo)體色彩識別器比現(xiàn)有技術(shù)需用兩個對數(shù)放大器和一個減法器要簡單得多。并且很容易與PD1和PD2集成于同一硅片上制成具有運算功能的半導(dǎo)體色彩傳感器。
權(quán)利要求
1.一種電流型對數(shù)、反對數(shù)放大器，其特征在于，它包括一個由兩個參數(shù)一致且β值較大的三極管BG1和BG2組成的具有正向電流輸入端IN+、負(fù)向電流輸入端IN-、線性電壓輸入端VE的鏡象電流源和一個連接該鏡象電流源輸出端(BG2的集電極)的反相放大器，正負(fù)電流輸入端IN+和IN-分別與三極管BG1和BG2的集電極相連，線性電壓輸入端VE與三極管BG2的發(fā)射極相連。
2.按權(quán)利要求1所述的電流型對數(shù)、反對數(shù)放大器，其特征在于所述的反相放大器由三極管BG3～BG5、電容C、電阻R1～R2組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電流型對數(shù)、反對數(shù)放大器，它由一個具有正向電流輸入端、負(fù)向電流輸入端、線性電壓輸入端的鏡象電流源和一個反相放大器組成。它只要通過反饋或外部輸入便能組成多種用途的放大器，既可以作為對數(shù)放大器使用，也能作為反對數(shù)放大器使用，還能作為比較器使用。本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單、易于制成多個單元的集成電路，是實現(xiàn)自動控制較為實用的電子電路。
文檔編號G06G7/24GK1036850SQ8910502
公開日1989年11月1日 申請日期1989年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月28日
發(fā)明者孫文林 申請人:孫文林