Глава 10. Функциональные устройства на операционных усилителях

вида включения транзистора: с заземленной базой (рис. 10.24,а) и

диодное (рис. 10.24,б).

Рис. 10.24. Схемы логарифмирования с транзистором

Зависимость тока коллектора транзистора от напряжения

база – эмиттер при нулевом напряжении коллектор – база опреде-

ляется выражением:

 qU БЭ

I K = I K 0  e kT − 1 ,





где I K 0 – обратный ток насыщения транзистора. Его значение

для маломощных транзисторов составляет около 0,1 пА при ком-

натной температуре. Выходное напряжение этих схем определя-

ется выражением:

 U

1  U1kTkT

⋅ ln ⋅ ln − 1 ≈ −U2 = −



 R I  . (10.31)

R Iqq 1 K0  1 K0

Поскольку I

K 0 транзистора существенно меньше, чем I 0

диода, приближенное равенство (10.31) значительно точнее, чем

(10.30). Это обеспечивает динамический диапазон схемы на рис.

10.24,а до 7 декад.

Примечание 2: Для такого широкого диапазона входные токи

ОУ должны быть не более 1 пА.

Схема на рис. 10.24,б менее точна (динамический диапазон

до 4 декад) из-за того, что здесь ток коллектора транзистора от-

личается от входного тока схемы на величину тока базы. Однако

эта схема менее склонна к самовозбуждению и имеет более вы-

сокое быстродействие.

– 223 –

Л.В. Кропочева. «Усилительные устройства»

Для изменения полярности входного напряжения в схеме на

рис. 10.24,б достаточно просто «перевернуть» транзистор. В схе-

ме на рис. 10.24,а для отрицательных входных напряжений необ-

ходимо использовать pnp -транзистор.

Входные сигналы обратной полярности могут вывести из

строя транзистор в схеме на рис. 10.24,а, т.к. операционный уси-

литель при этом входит в насыщение, и на переход база – эмиттер

подается обратное напряжение, практически равное напряжению

питания. Поэтому необходимо принять меры для защиты транзи-

стора. С этой целью в схему включают дополнительные диоды.

Как уже отмечалось выше, схема с заземленной базой транзи-

стора склонна к самовозбуждению. Это вызвано тем, что в цепи об-

ратной связи усилителя есть элемент, вносящий дополнительное уси-

ление напряжения (транзистор, включенный по схеме с общей ба-

зой), поэтому общий коэффициент передачи петли обратной связи

повышается. Даже усилитель с полной внутренней коррекцией мо-

жет потерять устойчивость при увеличении контурного усиления. На

диаграмме Боде этому соответствует перемещение ЛАЧХ вверх

относительно оси частот, что вызывает рост частоты среза и резкое

сокращение запаса устойчивости по фазе. Для обеспечения устой-

чивости схемы можно применить такую же частотную коррекцию,

что и при работе ОУ на емкостную нагрузку. Схема скорректирован-

ного логарифмирующего преобразователя приведена на рис. 10.25.

Рис. 10.25. Схема скорректированного логарифмирующего

преобразователя

В экспоненциальных преобразователях обычно применя-

ется показанное на рис. 10.26 включение транзистора с заземлен-

ной базой.

– 224 –