JPH01318308A - 対数増幅器 - Google Patents
対数増幅器Info
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- JPH01318308A JPH01318308A JP63149984A JP14998488A JPH01318308A JP H01318308 A JPH01318308 A JP H01318308A JP 63149984 A JP63149984 A JP 63149984A JP 14998488 A JP14998488 A JP 14998488A JP H01318308 A JPH01318308 A JP H01318308A
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- G06G—ANALOGUE COMPUTERS
- G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
- G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers specially adapted therefor
- G06G7/24—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers specially adapted therefor for evaluating logarithmic or exponential functions, e.g. hyperbolic functions
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- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野〕
この発明は放射線計測回路等に用いられる入力電流値の
対数に比例した出力電圧を発生する対数増幅器に関する
ものである。
対数に比例した出力電圧を発生する対数増幅器に関する
ものである。
第３図は従来の対数増幅器の一例を示す回路図であり、
図において、１は入力端子、２は演算増幅器、３はこの
演算増幅器２のフィードバック素子として用いられる対
数変換素子であるトランジスタで、このトランジスタ３
のコレクタは演算増幅器２の反転入力端子に接続され、
エミッタは演算増幅器２の出力端子４に接続されている
。３１．３２はそれぞれトランジスタ３のエミッタおよ
びベースの接合部から外部の電極までの間にある内部抵
抗を示す。
図において、１は入力端子、２は演算増幅器、３はこの
演算増幅器２のフィードバック素子として用いられる対
数変換素子であるトランジスタで、このトランジスタ３
のコレクタは演算増幅器２の反転入力端子に接続され、
エミッタは演算増幅器２の出力端子４に接続されている
。３１．３２はそれぞれトランジスタ３のエミッタおよ
びベースの接合部から外部の電極までの間にある内部抵
抗を示す。
次に動作について説明する。
トランジスタ３のコレクタ電流Ｉｃとベース〜エミッタ
間電圧Ｖの関係は次式で表わされる。
間電圧Ｖの関係は次式で表わされる。
ｌｃ＝ ｒｓ（ｕ Ｑｖ／” −１）
（１）ここで■、：逆方向飽和電流 ｑ：電子電荷 に：ボルツマン定数 Ｔ：絶対温度 式（１）を書き直すと次式となる。
（１）ここで■、：逆方向飽和電流 ｑ：電子電荷 に：ボルツマン定数 Ｔ：絶対温度 式（１）を書き直すと次式となる。
ここでＩｓは１ｃに比へて非常に小さいので省略すると
次式となる。
次式となる。
第３図の回路において入力端子１に入力電流が与えられ
ると、演算増幅器２の作用により入力電流はトランジス
タ３のコレクタ電流１ｃとなり、トランジスタ３のエミ
ッタには式（３）に示される対数化された電圧■が発生
する。この電圧は出力端子４から取出される。
ると、演算増幅器２の作用により入力電流はトランジス
タ３のコレクタ電流１ｃとなり、トランジスタ３のエミ
ッタには式（３）に示される対数化された電圧■が発生
する。この電圧は出力端子４から取出される。
従って第３図の回路の入力端子１に入力端子゛を供給す
れば、出力端子４に人力電流値の対数に比例した電圧が
得られる。
れば、出力端子４に人力電流値の対数に比例した電圧が
得られる。
従来の対数増幅器は以上のように構成されているので、
トランジスタ３のエミッタ電極およびベース電極か有す
る内部抵抗３１．３２の電圧降下を含んだ対数電圧が得
られる。すなわち、上記（１）式は理想的なトランジス
タに対する式であり、実際のトランジスタ３における（
３）式の電圧値■は正確な対数電圧ではなく、内部抵抗
３１．３２の値をそれぞれＲ３＋ 、 Ｒ３２とし、エ
ミッタ電液をＩ８、ベース電流をＩ、とすると、内部抵
抗の作用を含めた対数電圧値ｖｒは次式で表わされる。
トランジスタ３のエミッタ電極およびベース電極か有す
る内部抵抗３１．３２の電圧降下を含んだ対数電圧が得
られる。すなわち、上記（１）式は理想的なトランジス
タに対する式であり、実際のトランジスタ３における（
３）式の電圧値■は正確な対数電圧ではなく、内部抵抗
３１．３２の値をそれぞれＲ３＋ 、 Ｒ３２とし、エ
ミッタ電液をＩ８、ベース電流をＩ、とすると、内部抵
抗の作用を含めた対数電圧値ｖｒは次式で表わされる。
この（４）式の第２項は対数特性に対する誤差であり、
入力電流が大きいほど誤差が大きくなるため、入力電流
の最大値が制限されるという問題点があった。
入力電流が大きいほど誤差が大きくなるため、入力電流
の最大値が制限されるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、対数変換素子の内部抵抗に起因する対数変換
誤差電圧を除去し、正確な対数変換を行うようにして入
力端子の範囲を拡大した対数増幅器を得ることを目的と
する。
たもので、対数変換素子の内部抵抗に起因する対数変換
誤差電圧を除去し、正確な対数変換を行うようにして入
力端子の範囲を拡大した対数増幅器を得ることを目的と
する。
この発明に係る対数増幅器は対数変換素子の内部抵抗に
よって発生する対数変換誤差電圧と同じ値の誤差相当電
圧を演算増幅器の出力端子に設けた抵抗器に発生させ、
対数変換素子の対数変換出力電圧から上記誤差相当電圧
を差し引く誤差補正手段を設けたものである。
よって発生する対数変換誤差電圧と同じ値の誤差相当電
圧を演算増幅器の出力端子に設けた抵抗器に発生させ、
対数変換素子の対数変換出力電圧から上記誤差相当電圧
を差し引く誤差補正手段を設けたものである。
この発明における対数増幅器は抵抗器に対数変換素子の
順方向電流を消すことにより現われる電圧から上記対数
変換素子の内部抵抗に起因する対数変換誤差電圧を除去
することにより、正確な対数出力電圧を得ると共に、正
確な対数変換の可能な最大電流値も拡張するようにした
ものである。
順方向電流を消すことにより現われる電圧から上記対数
変換素子の内部抵抗に起因する対数変換誤差電圧を除去
することにより、正確な対数出力電圧を得ると共に、正
確な対数変換の可能な最大電流値も拡張するようにした
ものである。
（発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す回路図であって、第１図
において第３図と同一または均等な構成部分には同一符
号を付して重複説明を省略する。第１図において、５は
トランジスタ３に直列接続される可変抵抗器で、この可
変抵抗器５の抵抗値Ｒ５は に設定されている。
図はこの発明の一実施例を示す回路図であって、第１図
において第３図と同一または均等な構成部分には同一符
号を付して重複説明を省略する。第１図において、５は
トランジスタ３に直列接続される可変抵抗器で、この可
変抵抗器５の抵抗値Ｒ５は に設定されている。
６は入力抵抗、７は帰還抵抗、８は誤差補正手段である
演算増幅器で、この演算増幅器８の反転入力端子に人力
抵抗６を接続すると共に、上記反転入力端子と演算増幅
器８の出力端子との間に帰還抵抗７を接続し、かつ入力
抵抗６と帰還抵抗７との抵抗値を同じ値にすることによ
り利得が１の反転増幅器が構成される。
演算増幅器で、この演算増幅器８の反転入力端子に人力
抵抗６を接続すると共に、上記反転入力端子と演算増幅
器８の出力端子との間に帰還抵抗７を接続し、かつ入力
抵抗６と帰還抵抗７との抵抗値を同じ値にすることによ
り利得が１の反転増幅器が構成される。
次に動作について説明する。
入力端子１に入力電流が与えられると、トランジスタ３
のエミッタには入力端子値の対数に比例した電圧が得ら
れるが、この電圧は厳密には式（４）の第２項に相当す
る誤差を含んでいる。可変抵抗器５にはトランジスタ３
のエミッタ電液が流れるため、式（４）の第２項に比例
した電圧が現われる。すなわち、式（４）の第２項は次
のように書き直せる。
のエミッタには入力端子値の対数に比例した電圧が得ら
れるが、この電圧は厳密には式（４）の第２項に相当す
る誤差を含んでいる。可変抵抗器５にはトランジスタ３
のエミッタ電液が流れるため、式（４）の第２項に比例
した電圧が現われる。すなわち、式（４）の第２項は次
のように書き直せる。
■−
従って可変抵抗器５の抵抗値をＲ６とし、この可変抵抗
器５の抵抗値Ｒ５を （６）式のように調整することにより可変抵抗器５の両
端には式（４）の第２項と等しいトランジスタ３の内部
抵抗３１．３２に起因する対数変換誤差電圧を再現でき
る。
器５の抵抗値Ｒ５を （６）式のように調整することにより可変抵抗器５の両
端には式（４）の第２項と等しいトランジスタ３の内部
抵抗３１．３２に起因する対数変換誤差電圧を再現でき
る。
また、入力抵抗６．帰還抵抗７および演算増幅器８は利
得が１の反転増幅器を構成しているので、出力端子４に
はトランジスタ３のエミッタ電圧から可変抵抗器５に現
われた対数変換誤差電圧を差引いた電圧が現われる。こ
の結果、出力端子４に現われる電圧は式（４）の電圧値
から、その第２項の誤差成分を除去した値となり、式（
３）の電圧値に一致する。すなわち、上記の差引きによ
り出力端子４には内部抵抗３１．３２に起因する対数変
換誤差電圧を含まない正確な対数出力電圧が現われる。
得が１の反転増幅器を構成しているので、出力端子４に
はトランジスタ３のエミッタ電圧から可変抵抗器５に現
われた対数変換誤差電圧を差引いた電圧が現われる。こ
の結果、出力端子４に現われる電圧は式（４）の電圧値
から、その第２項の誤差成分を除去した値となり、式（
３）の電圧値に一致する。すなわち、上記の差引きによ
り出力端子４には内部抵抗３１．３２に起因する対数変
換誤差電圧を含まない正確な対数出力電圧が現われる。
またこれにより正確な対数変換の可能な入力電流の最大
値も拡張される。この方法による入力電流の上限の拡張
の程度は前述の式（６）を満足させる精度にもよるが、
通常１桁〜２桁程度最犬入力電流を拡大できる。
値も拡張される。この方法による入力電流の上限の拡張
の程度は前述の式（６）を満足させる精度にもよるが、
通常１桁〜２桁程度最犬入力電流を拡大できる。
なお上記実施例では調整要素として可変抵抗器５を設け
、式（６）の関係を満すことによってトランジスタ３の
内部抵抗３１．３２に起因する対数変換誤差電圧の補償
を行ったが、このような補償を行うための調整要素とし
ては、入力抵抗６または帰還抵抗７のいずれかを可変抵
抗器としても同様の補償が可能である。
、式（６）の関係を満すことによってトランジスタ３の
内部抵抗３１．３２に起因する対数変換誤差電圧の補償
を行ったが、このような補償を行うための調整要素とし
ては、入力抵抗６または帰還抵抗７のいずれかを可変抵
抗器としても同様の補償が可能である。
次に、第２図は本発明の他の実施例を示す回路図で、第
１図の実施例に温度補償回路１０゜１５を加えたもので
ある。半導体接合の電流電圧特性を利用した対数増幅器
は、半導体接合の温度特性に起因する温度特性を有する
ので、高精度が要求される場合には温度補償を必要とす
る。すなわち、温度補償回路１０は緩衝増幅器１１、ト
ランジスタ１２および定電流源１３により構成され、ま
た温度補償回路１５は演算増幅器１６、温度補償抵抗器
１７、可変抵抗器１８および定電圧ダイオード１９によ
り構成されている。しかして、温度補償回路１０はレベ
ルの温度変化の補償を行い、温度補償回路１５は温度補
償抵抗器１７を備え、利得の温度変化の補償を行う。
１図の実施例に温度補償回路１０゜１５を加えたもので
ある。半導体接合の電流電圧特性を利用した対数増幅器
は、半導体接合の温度特性に起因する温度特性を有する
ので、高精度が要求される場合には温度補償を必要とす
る。すなわち、温度補償回路１０は緩衝増幅器１１、ト
ランジスタ１２および定電流源１３により構成され、ま
た温度補償回路１５は演算増幅器１６、温度補償抵抗器
１７、可変抵抗器１８および定電圧ダイオード１９によ
り構成されている。しかして、温度補償回路１０はレベ
ルの温度変化の補償を行い、温度補償回路１５は温度補
償抵抗器１７を備え、利得の温度変化の補償を行う。
以上のようにこの発明によれば対数増幅器を対数変換素
子の内部抵抗に起因する対数変換誤差電圧とほぼ同じ電
圧が上記対数変換素子に流れる順方向電流力寵克れるこ
とにより現われる抵抗器と、この抵抗器の電圧を上記対
数変換誤差電圧から差引く演算増幅器とを付加して構成
したので、対数変換の精度が改善され、また正確な対数
変換の可能な入力電流の上限も拡張されるという効果が
ある。
子の内部抵抗に起因する対数変換誤差電圧とほぼ同じ電
圧が上記対数変換素子に流れる順方向電流力寵克れるこ
とにより現われる抵抗器と、この抵抗器の電圧を上記対
数変換誤差電圧から差引く演算増幅器とを付加して構成
したので、対数変換の精度が改善され、また正確な対数
変換の可能な入力電流の上限も拡張されるという効果が
ある。
第１図は本発明の一実施例による対数増幅器の構成を示
す回路図、第２図は本発明の他の実施例を示す対数増幅
器の回路図、第３図は従来の対数増幅器を示す回路図で
ある。２は演算増幅器、３は対数変換素子（トランジス
タ）、４は出力端子、５は抵抗器（可変抵抗器）、８は
誤差補正手段（演算増幅器）。 特許出願人 三菱電機株式会社 代理人 弁理士 １）澤 博 昭 （外２名） 手続補正書（自発）
す回路図、第２図は本発明の他の実施例を示す対数増幅
器の回路図、第３図は従来の対数増幅器を示す回路図で
ある。２は演算増幅器、３は対数変換素子（トランジス
タ）、４は出力端子、５は抵抗器（可変抵抗器）、８は
誤差補正手段（演算増幅器）。 特許出願人 三菱電機株式会社 代理人 弁理士 １）澤 博 昭 （外２名） 手続補正書（自発）
Claims (1)
- 演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に対数変
換素子を接続し、半導体接合の電流対電圧特性の対数特
性を利用してなる対数増幅器において、上記対数変換素
子の内部抵抗に起因する対数変換誤差電圧とほぼ同じ電
圧が上記対数変換素子に流れる順方向電流が流れること
により現われる抵抗器と、この抵抗器に現われる電圧を
上記対数変換誤差電圧から除去する誤差補正手段とを上
記演算増幅器の出力端子に設けたことを特徴とする対数
増幅器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63149984A JPH0748624B2 (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 対数増幅器 |
| US07/279,773 US4891603A (en) | 1988-06-20 | 1988-12-05 | Logarithmic amplifier |
| GB8828524A GB2219879B (en) | 1988-06-20 | 1988-12-07 | Logarithmic amplifier |
| DE3843397A DE3843397A1 (de) | 1988-06-20 | 1988-12-23 | Logarithmische verstaerker |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63149984A JPH0748624B2 (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 対数増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01318308A true JPH01318308A (ja) | 1989-12-22 |
| JPH0748624B2 JPH0748624B2 (ja) | 1995-05-24 |
Family
ID=15486927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63149984A Expired - Fee Related JPH0748624B2 (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 対数増幅器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4891603A (ja) |
| JP (1) | JPH0748624B2 (ja) |
| DE (1) | DE3843397A1 (ja) |
| GB (1) | GB2219879B (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5126846A (en) * | 1988-08-08 | 1992-06-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Non-linear amplifier and non-linear emphasis/deemphasis circuit using the same |
| US5004906A (en) * | 1989-01-20 | 1991-04-02 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Logarithmic amplifier, and image read-out apparatus using the same |
| JP3536936B2 (ja) * | 1994-09-12 | 2004-06-14 | 富士写真フイルム株式会社 | 対数増幅器 |
| EP1128313A1 (en) * | 2000-02-25 | 2001-08-29 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Logarithmic amplifier |
| AU2001232600A1 (en) * | 2000-02-25 | 2001-09-03 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Photodiode bias circuit |
| US6934470B1 (en) * | 2001-12-20 | 2005-08-23 | Micrel, Incorporated | Measurement of optical power in optical fiber networks |
| US8004341B1 (en) | 2010-04-30 | 2011-08-23 | Analog Devices, Inc. | Logarithmic circuits |
| CN102457236B (zh) * | 2010-10-29 | 2014-10-29 | 贵州华阳电工有限公司 | 单电源发散放大电路 |
| US11502655B2 (en) * | 2019-08-29 | 2022-11-15 | Texas Instruments Incorporated | Logarithmic amplifier circuit |
| US10956687B1 (en) | 2019-12-12 | 2021-03-23 | Texas Instruments Incorporated | Logarithmic amplifier |
| US12518114B2 (en) * | 2022-04-26 | 2026-01-06 | Texas Instruments Incorporated | Bipolar transistor logarithmic converter with AC diode connection |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3584232A (en) * | 1969-01-21 | 1971-06-08 | Bell Telephone Labor Inc | Precision logarithmic converter |
| DE2018313A1 (ja) * | 1969-04-16 | 1970-10-29 | ||
| US3700918A (en) * | 1970-04-13 | 1972-10-24 | Mitsubishi Electric Corp | Logarithmic amplifier |
| US3624409A (en) * | 1970-09-03 | 1971-11-30 | Hewlett Packard Co | Logarithmic converter |
| FR2220925B1 (ja) * | 1973-02-27 | 1976-04-30 | Thomson Csf | |
| GB1453709A (en) * | 1973-12-05 | 1976-10-27 | Texas Instruments Ltd | Monitoring system |
-
1988
- 1988-06-20 JP JP63149984A patent/JPH0748624B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1988-12-05 US US07/279,773 patent/US4891603A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-12-07 GB GB8828524A patent/GB2219879B/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-12-23 DE DE3843397A patent/DE3843397A1/de active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3843397C2 (ja) | 1991-08-22 |
| GB2219879A (en) | 1989-12-20 |
| JPH0748624B2 (ja) | 1995-05-24 |
| GB2219879B (en) | 1992-11-18 |
| DE3843397A1 (de) | 1989-12-21 |
| US4891603A (en) | 1990-01-02 |
| GB8828524D0 (en) | 1989-01-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |