专利名称：电流型对数、反对数放大器的制作方法
技术领域：
本发明是一个电流型对数、反对数放大器。
目前现有技术中与本发明相关的有温度补偿型对数或反对数放大器，这种放大器的输入信号大都为电压型的，它需由两个运算放大器和两只对称的高性能三极管及其它元件组成，一般需要正、负两个电源才能正常工作，因而结构较为复杂，特别是这种放大器用途单一，即只能作对数放大器使用或只能作反对数放大器使用，如天津华光器件厂生产的HG755对数放大器模块和HG855反对数放大器模块。此外这种放大器由于结构复杂，只能采取薄膜和厚膜技术生产，很难制成多单元的单片集成电路。
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种结构简单、价格便宜、用途广且使用方便的电流型对数、反对数放大器，它既能作对数放大器使用，也能作反对数放大器使用，还能作比较器使用，而且很容易地在一个集成片上制成多个单元的集成电路。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的它由两大部分组成，其中第一部分是由两个参数一致且β值较大的三极管组成的具有正向电流输入端IN+、负向电流输入端IN-和线性电压输入端VE的镜象电流源。正、负电流输入端IN+、IN-分别与第一、第二两个三极管的集电极相连，电压输入端VE与第二个三极管的发射极相连。第二部分是一个将第一部分作对数或反对数变换后输出的差值信号作放大的放大器。当正向电流输入端输入一个电流信号IN+时，由于组成镜象电流源的器件具有对数特征，因此就会在第一个三极管的发射结上产生一个与输入电流IN+的对数大小成正比的电压Vbe1，同理当由负向电流输入端输入一个电流信号IN-时，就会在第二个三极管的发射结上产生一个与输入电流IN-的对数大小成正比的电压Vbe2此时第二个三极管发射极的电压VE就是上述两个三极管发射结电压的差值(VE＝Vbe1-Vbe2)。这样就使组成镜象电流源器件的某些受温度影响的参数在两个三极管对称的条件下互相抵消了，起到了温度补偿的作用。当放大器输出端VO与镜象电流源的电压输入端VE相连时，本电路具有对数放大功能，当放大器输出端VO通过一个电阻反馈到负向电流输入端IN-时本电路具有反对数放大器功能，当由放大器输出端VO直接输出时本电路则成为一个由电流输入信号的对数值与线性电压值相比较的一个比较器。
本发明由于采用具有正、负电流输入端和线性电压输入端的镜象电流源，因而只要通过反馈或外部输入便能组成具有不同功能的放大器，而且结构简单、易于制成多个单元的集成电路。
本发明的具体细节由以下实施例及其附图给出。
图1是本发明电原理图。
图2是图1的简化示意图。
图3～图6是本发明的几种应用方法。
图7是本发明的一个应用实例。
参考图1，本发明由两大部分组成，第一部分由三极管BG1和BBG2组成的具有正向电流输入端IN+和负向电流输入端IN-及线性电压输入端VE的镜象电流源，三极管BG1的集电极作为正向电流输入端NI+，并且其集电极与基极短接，三极管BG2的集电极作为负向电流输入端IN-，同时又作为变换后差值信号的输出端，亦即第二部分的输入端，三极管BG2的发射极作为线性电压输入端VE;第二部分是由三极管BG3～BG5、电阻R1、R2、电容C组成的一个反相放大器，电容C是消振电容，防止电凡约ぁ 本发明优选实施例的工作过程是这样的首先选两个参数一致且β值较大的三极管BG1和BG2，使两个三极管的Is1＝Is2(Is为二极管的反向饱和漏电流，它受温度影响较大，是温度的函数。)Ic1＝Ie1，Ic2＝Ie2。
正向电流输入端的输入电流IN+在三极管BG1的发射结上产生一个与输入电流IN+的对数大小成正比的电压Vbe1=VTln (IN+)/(Is1) (VT电压当量)负向电流输入端的输入电流IN-在三极管BG2的发射结产生一个与输入电流IN-的对数大小成正比的电压Vbe2=VTLn (IN-)/(Is2)此时线性电压输入端VE的电压为
VE=Ve2=Vbe1-Vbe2=VTLn(IN+)/(IS1) -VTLn (IN-)/(Is2)=VT(LnIN+-LnIN-+LnIs2-LnIs1)=VTLn (IN+)/(IN-)由于所选择的两个三极管参数一致(即对称性好)，抵消了易受温度影响的参数Is，因而本发明具有温度补偿的作用。
本发明的第二部分反相放大器也可由场效应管或运算放大器组成。
图3～5是本发明的几种应用方法，其中图3～4是对数放大器原理图，它们是将线性电压输入端VE和反相放大器输出端VO相连，由于图3受IN+必须大于IN-的条件限制，故在VE和VO的连接点接一个电阻和加一负电源E-(如图4)，使之不受上述条件的限制，当VO＝VE＜VTLn (IN+)/(IN-) 时，则三极管BG2集电极的吸收电流Ic2大于IN-，BG2的集电极电压Vc2↓，由于第二部分是一个反相放大器，故VO↑，由此建立了一种稳定的自动调节系统，使输出保持在VO＝VE＝VTLn (IN+)/(IN-) 的状态。
图5是一个反对数放大器，它是通过一个电阻R将负向电流输入端IN-与输出端VO相连。
IN-＝VO/R VE＝VTLn (IN+)/(IN-)则
如VO小于
则IN-↓、Vc2↓，经反相放大VO↑，以此建立一种稳定的自动调节系统，使VO保持在则
状态。6是一个比较器，三个输入端IN+、IN-和VE同时接外部信号，VO作为输出端，如VE＜VTLn (IN+)/(IN-) ，则BG2集电极吸收电流Ic2＞IN-，Vc2↓，此时VO为输出最高电压值，反之，如VE＞VTLn (IN+)/(IN-) ，则VO为输出最低电压值。
图7是本发明的一个应用实例，它是一个半导体色彩识别器，可用于识别色纸、调整彩色复印和彩色电视机图象。图中的PD1和PD2是两个集成于同一硅片上的两个深浅不同的光敏二极管，较浅的PD1对短波长光谱响应较强，较深的PD2对长波长光谱响应较强，这样PD1和PD2输出电流的比值与色彩信号一一对应，设PD1对应的光电流为I1，PD2对应的光电流为I2，则运算后的输出Vo＝VTln (I1)/(I2) 。由此可看出应用本发明电路组成的半导体色彩识别器比现有技术需用两个对数放大器和一个减法器要简单得多。并且很容易与PD1和PD2集成于同一硅片上制成具有运算功能的半导体色彩传感器。
权利要求
1.一种电流型对数、反对数放大器，其特征在于，它包括一个由两个参数一致且β值较大的三极管BG1和BG2组成的具有正向电流输入端IN+、负向电流输入端IN-、线性电压输入端VE的镜象电流源和一个连接该镜象电流源输出端(BG2的集电极)的反相放大器，正负电流输入端IN+和IN-分别与三极管BG1和BG2的集电极相连，线性电压输入端VE与三极管BG2的发射极相连。
2.按权利要求1所述的电流型对数、反对数放大器，其特征在于所述的反相放大器由三极管BG3～BG5、电容C、电阻R1～R2组成。
全文摘要
本发明公开了一种电流型对数、反对数放大器，它由一个具有正向电流输入端、负向电流输入端、线性电压输入端的镜象电流源和一个反相放大器组成。它只要通过反馈或外部输入便能组成多种用途的放大器，既可以作为对数放大器使用，也能作为反对数放大器使用，还能作为比较器使用。本发明电路结构简单、易于制成多个单元的集成电路，是实现自动控制较为实用的电子电路。
文档编号G06G7/24GK1036850SQ8910502
公开日1989年11月1日 申请日期1989年2月28日 优先权日1989年2月28日
发明者孙文林 申请人:孙文林