STAMATE C

Amplificator Logaritmic1. Introducere teoretica

Definitie: Amplificatorul logaritmic (convertorul logaritmic) realizeaza ntre marimea de la iesire si marimea de la intrare o dependenta logaritmica .n mod obisnuit marimea de la iesire este o tensiune si marimea de la intrare poate fi o tensiune sau un curent.

Simbol si functie de transfer:

Utilizare:Eelemente de calcul analogic (multiplicare, divizare, functia putere cu exponent supra si subunitar, valoare eficace) si n circuitele de compresie de dinamica (avnd n vedere proprietatea functiei logaritmice de a creste mai lent dect argumentul sau).

n acesta lucrare se studiaza un convertor logaritmic n care elementul de conversie

logaritmica este un tranzistor bipolar conectat n bucla de reactie negativa a unui amplificator operational.

Schema de principiu:

Modelarea schemei:

ntr-o modelare de prim ordin dependenta curentului de colector, iC de tensiunea baza -emitor, vBE si tensiunea colector-baza , vCB este data de relatia Ebers Moll:

unde IS este curentul de saturatie ce caracterizeaza functionarea tranzistorului n regiunea activa normala , iar R=0,30,8 este raportul ntre curentul de emitor si cel de colector n cazul functionarii n regiunea activa inversa.

Tranzistorul Q este operat n RAN la o tensiune colector-baza nula (AO se presupune ideal). Neglijnd n expresia relatia Ebers-Moll unitatea fata de

si nlocuind vCB=0 se obtine pentru tensiunea de la iesire, vo, expresia:

Functionarea schemei:Ideea pe care se bazeaza functionarea schemei din fig. 2 este: datorita

amplificatorului operational valoarea curentului de colector al tranzistorului Q este fortata sa fie egala cu Ii (sau vi/Ri); n aceste conditii tensiunea de la iesire, care este egala cu tensiunea emitor-baza, rezulta proportionala cu ln vi.

Schema simpla de convertor logaritmic data n Fig. 2 are cteva dezavantaje esentiale care o fac sa fie lipsita de interes practic:

a) Se observa ca la curentii mari ncarcarea la iesire a A0 devine excesiva, ceea ce duce la scaderea cstigului cu bucla deschisa. Acest fapt determina o abatere majora de la modelul ideal descris anterior, caracteristica de transfer nemaifiind logaritmica.

b) O particularitate importanta a conectarii ca transdioda este aceea ca bucla de reactie nu este pasiva. Functia de transfer a circuitului de reactie avnd o valoare dependenta de nivelul semnalului de la intrare. Observnd banda foarte larga n care amplifica tranzistorul de logaritmare (care este da fapt n conexiune BC) si faptul ca valoarea cstigului gmRi poate ajunge supraunitara rezulta limpede ca va exista pericolul de oscilatie a circuitului.

Modificarea circuitului din Fig. 2, ca n Fig. 4 ofera solutia pentru aceste doua probleme:

c) Compensarea efectului dat de curentul IS (marime greu predictibila si dificil de controlat tehnologic) se realizeaza prin scaderea din tensiunea de la iesire a tensiunii baza-emitor a unui al doilea tranzistor care este pereche cu tranzistorul de logaritmare:

d) Pentru valori mici ale semnalului de la intrare limitarile introduse de AO devin

semnificative. Aceste limitari sunt determinate n esenta de tensiunea de offset, de curentii de polarizare ai intrarilor (sau de curentul de offset) si de derivele termice asociate acestor parametri.

2. Desfasurarea lucrarii

2.2

Tensiunea pentru care iesirea este nula este la Ii=10mA.Tabelul T.1

Vi=RiIiValoarea curentuluiSe conecteaza piniiRiAMBIANT(30oC)CALD(80oC)

V0[V]VBE[mV]V0[V]VBE[mV]

5V5mA1-21k-3-0.7-3.8-0.6

2V2mA1-21k-2.5-0.6-2.8-0.55

1V1mA1-21k-2.11-0.55-2.4-0.5

0.5V500A1-21k-1.75-0.52-2-0.48

0.2V200A1-21k-1.35-0.52-1.5-0.45

0.1V100A1-21k-0.95-0.55-1.05-0.45

5V50A1-3100k-0.75-0.5-0.85-0.42

2V20A1-3100k-0.36-0.5-0.39-0.4

1V10A1-3100k0-0.50-0.4

0.5V5A1-3100k0.26-0.450.3-0.4

0.2V2A1-3100k0.68-0.440.75-0.32

0.1V1A1-3100k1-0.41.25-0.31

5V500nA1-410M1.25-0.41.4-0.31

2V200nA1-410M1.84-0.391.89-0.27

1V100nA1-410M2-0.352.25-0.23

0.5V50nA1-410M2.52-0.32.65-0.22

0.2V20nA1-410M2.7-0.253-0.2

0.1V10nA1-410M3.25-0.253.45-0.15

0.05V5nA1-410M13-0.3413.2-0.12

0.02V2nA1-410M14-0.2714.1-0.1

Caracteristica Vo(Ii)

Caracteristica Ii(Vbe)

3. Intrebari

3.2 Tensiunea de offset si curentul de polarizare, sau offset, in cazul in care vorbin de curenti mari ce ar determina o tensiune mare pe rezistenta serie.3.4 In cazul atacului in tesiune efectul curentilor de polarizare si tensiunea de offset este mai mare decit in cazul atacului in curent.

3.5 Rg este strabatut de un curent I=icI+icR. Astfel in punctul 6 pe schema avem o tensiune U=Vbe+RgI care este si la iesirea AO3. Rg si C3 realizeaza o compensare suplimentara in frecventa a AO3.

3.7 AO3 are o bucla deschisa ce contine un tranzistor bipolar deci pot aparea oscilatii ceea ce duce la o compensare ce trebuie facuta astfel incit sa fie asigurata stabilitatea. In cazul AO1 acesta are o bucla pasiva si nu mai este necesara o compensare suplimentara pentru stabilitate.

3.8 Pornind de la o compensare in temperatura facuta de divizorul R1-R2(cu R1 la masa) ar trebui sa se aleaga rezistorul R1 dependent de temperatura.3.9 Amplificatorul AO1 permite masurarea cu voltmetrul electronic a caracteristii de iesire pentru amplificator.3.11 O varianta de a obtine o functionare neinversoare este inversarea intrarii cu referinta.

_1272056618.unknown

_1272056619.unknown

_1272056616.unknown

_1272056617.unknown

_1272056614.xls

_1272056615.unknown

_1272056613.xls