专利名称：可编程增益值的线性对数信号转换电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及线性对数信号转换电路，特别涉及当输入的线性信号变化范围非常大时，可编程增益值的线性对数信号转换电路。
背景技术：
对于线性对数信号转换电路，传统的做法一般采用计算法，即根据线性信号A/D转换后的数值利用计算机计算出对数值。该方法的不足之处在于，在输入信号比较小的情况下，由于A/D转换的分辨率有限，会导致较大的转换误差。
同时，由于信号在测量仪器的2/3量程处最为准确，所以当上述的输入信号若比较小时，对其进行测量时也将出现较大的误差。
此外，对于可调节增益值的线性放大电路，可用传统的手动调节增益值的方法，通过调节电阻值而达到调节增益值的效果。但由于所述线性放大电路须安装在仪器内部，并且与传感器焊接在一起，所以手动调整电阻值需要在打开仪器的封装后进行，其操作较为繁琐；同时，采用手动调整增益值的方法时，不能精确地调控放大电路的增益值，使得仪器难以自动检测电路的工作状态。
实用新型内容本实用新型是为解决上述问题而提出的。本实用新型的目的是提供一种可编程增益值的线性对数信号转换电路，其能够减少转换误差，同时提高测量精度。
为实现上述目的，本实用新型提出的可编程增益值的线性对数信号转换电路包括前置的可编程增益值的线性放大电路和后置的线性对数信号转换电路，用于对输入信号进行线性放大，并转换为对数信号，所述线性放大电路的运算放大器的输出端通过电阻与所述线性对数信号转换电路的输入端相连接，所述线性放大电路的输出信号即为所述线性对数信号转换电路的输入信号。
所述线性放大电路包括一个运算放大器、一个数字控制的微调电阻和多个电阻；其中输入电压信号通过电阻连接到所述运算放大器的同相输入端；所述运算放大器的反相输入端通过电阻接地；所述数字控制的微调电阻器连接在所述运算放大器的反相输入端与输出端之间，该微调电阻器上控制阻值的端口连接到仪器主板。
所述线性对数信号转换电路通过模拟电路实现，所述模拟电路包括第一和第二运算放大器、第一和第二三极管以及多个电容和电阻；其中，第一和第二运算放大器的同相输入端都接地，反相输入端与输出端之间都连接有电容；第一三极管的基极接地，集电极接第一运算放大器的反相输入端，发射极与第二三极管的发射极相接后通过电阻与第二运算放大器的输出端相接；第二三极管的集电极接第二运算放大器的反相输入端，基极为输出电压信号，基极同时通过电阻与第一运算放大器的输出端相接。
所述的线性对数信号转换电路中设置了热敏电阻电路，该热敏电阻一端与所述转换电路的信号输出端即所述第二三极管的基极相连，另一端通过电阻接地。
本实用新型的优点在于，当输入的线性信号的变化范围非常大时，上述电路通过程序控制增益值的改变，可以保证线性对数信号转换电路部分的输入信号总是在测量量程的2/3范围内，并可以保证当信号的变化范围在4个数量级时，测量的精度、准确性不受到影响。
图1为本实用新型优选实施例的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。
前置部分为可编程增益的线性放大电路。所述线性放大电路由一个运算放大器IC1、一个数字控制的微调电阻和多个电阻构成；所述运算放大器IC1的反相输入端通过电阻接地。
如图1所示，IC(集成电路)1使用集成运算放大器LF356，输入信号Vi通过电阻与LF356的同相输入端相接，运算放大器LF356的增益由连接在其反相输入端与输出端之间的反馈电阻Rx决定。
上述反馈电阻Rx在本实施例中为数字控制的微调电阻器IC2，其使用固态非易失性电位器X9C104。该X9C104包含有99个电阻单元，滑动单元可以访问每个单元之间和两个阻值端点处的抽头点。所述滑动单元的位置由端口INC，U/D和CS进行控制。
本实施例中，上述三个端口分别连接到外部仪器键盘CONTROL1，CONTROL2和CONTROL3上，通过调节CONTROL1，CONTROL2和CONTROL3就可以控制X9C104的阻值Rx，从而控制所述线性放大电路的增益值。滑动端的位置储存在非易失性存储器中，这样在下一次上电工作时可以被重新调用。X9C104的阻值分辨率为1KΩ，最大阻值为100KΩ，即Rx＝n×1K，n＝0，1，2，3...99。所述非易失性存储器设计成并经过测试能够用于持久地保存数据的应用场合。
通过CONTROL1，CONTROL2，CONTROL3对增益值的调节，该线性放大电路部分的增益值可在1.0-10.9之间通过程序控制调整，调整的分辨率为0.1每个脉冲。运算放大器LF356的输出为Vo，其值如下Vo＝Vi×(1+Rx/10K)＝Vi×Av，Av＝1+Rx/10K，Av是增益值。
后置部分为线性对数信号转换电路，用于将线性信号转换为对数信号。上述前置部分的线性放大电路中运算放大器的输出端通过电阻与所述后置部分的线性对数信号转换电路的输入端相连接。所述线性对数信号转换电路的输入信号Vlinear_in即为上述线性放大电路的输出Vo。
所述线性对数信号转换电路通过模拟电路实现，所述模拟电路由第一和第二运算放大器IC3和IC4、第一和第二三极管TT1和TT2以及多个电容和电阻构成。
本实施例中，所述第一运算放大器使用LF356，第二运算放大器使用LF353；三极管TT1和TT2都使用9018三极管，TT1和TT2的β值都在100-140之间，而且TT1和TT2的β值的差别在1.0之内。
所述第一和第二运算放大器LF356和LF353的同相输入端都接地，反相输入端与输出端之间都以电容相连接。第一三极管TT1的基极接地，集电极接第一运算放大器LF356的反相输入端，发射极与第二三极管TT2的发射极相接并通过电阻与第二运算放大器LF353的输出端相接；第二三极管TT2的集电极接第二运算放大器LF353的反相输入端，基极通过电阻与第一运算放大器LF356的输出端相接第二三极管TT2的基极电压为所述线性对数信号转换电路的输出电压信号Vlog_out，有Vlog_out＝0.5×log(Vlinear_in/Vref)，其中参考电压Vref为2.500V。
通过将连接在第一运算放大器LF356和第二三极管TT2基极之间的VR3调整为5KΩ使得转换电路的输出符合上述公式，所述VR3在本实施例中使用3296型多圈可调电位器。
所述的线性对数信号转换电路中设置了热敏电阻RT，该热敏电阻RT一端与所述第二三极管TT2的基极相连，另一端通过电阻R6接地。其中RT使用PTC(正温度系数热敏电阻)，RT与R6组成温度补偿电路，用于补偿温度变化对线性对数信号转换电路的输出所带来的影响。RT的阻值如下式RT(T)＝850Ω×[(T+273)/298]2.7，RT为热敏电阻的阻值，T为变化的温度。
为了保证温度补偿的准确性，需要将所述第一和第二三极管TT1，TT2及热敏电阻RT用热缩管封装在一起，以使得这三个元器件的温度保持一致。
上述为本实用新型的优选实施例，但本实用新型并不局限于上述特定实施例子，在不背离本实用新型精神及其实质情况下，熟悉本领域技术人员可根据本实用新型的上述实施例作出各种相应改变和变形，这些相应改变和变形都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围之内。
权利要求1.一种可编程增益值的线性对数信号转换电路，其特征在于，包括前置的可编程增益值的线性放大电路和后置的线性对数信号转换电路，用于对输入信号进行线性放大，并转换为对数信号，所述线性放大电路的运算放大器的输出端通过电阻与所述线性对数信号转换电路的输入端相连接，所述线性放大电路的输出信号即为所述线性对数信号转换电路的输入信号。
2.如权利要求1所述的可编程增益值的线性对数信号转换电路，其特征在于，所述线性放大电路包括一个运算放大器、一个数字控制的微调电阻和多个电阻；其中输入电压信号通过电阻连接到所述运算放大器的同相输入端；所述运算放大器的反相输入端通过电阻接地；所述数字控制的微调电阻器连接在所述运算放大器的反相输入端与输出端之间，该微调电阻器上控制阻值的端口连接到仪器主板。
3.如权利要求1所述的可编程增益值的线性对数信号转换电路，其特征在于，所述线性对数信号转换电路通过模拟电路实现，所述模拟电路包括第一和第二运算放大器、第一和第二三极管以及多个电容和电阻；其中，第一和第二运算放大器的同相输入端都接地，反相输入端与输出端之间都连接有电容；第一三极管的基极接地，集电极接第一运算放大器的反相输入端，发射极与第二三极管的发射极相接后通过电阻与第二运算放大器的输出端相接；第二三极管的集电极接第二运算放大器的反相输入端，基极接输出信号，基极同时通过电阻与第一运算放大器的输出端相接。
4.如权利要求1所述的可编程增益值的线性对数信号转换电路，其特征在于，所述线性对数信号转换电路中还包括热敏电阻电路，该热敏电阻一端与所述转换电路的信号输出端即所述第二三极管的基极相连，另一端通过电阻接地。
专利摘要一种可编程增益值的线性对数信号转换电路，其由前置的可编程增益值的线性放大电路和后置的线性对数信号转换电路组成，用于对线性信号进行放大，并转换为对数信号；所述线性放大电路的运算放大器的输出端通过电阻与所述线性对数信号转换电路的反相输入端相连接；所述线性放大电路中的运算放大器的反相输入端与输出端之间连接有数字控制的微调电阻器，该微调电阻器上控制阻值的端口连接到仪器控制键盘。所述线性对数信号转换电路通过模拟电路实现，并且设置了热敏电阻以补偿温度对所述线性对数信号转换电路带来的影响。
文档编号H03G7/00GK2901699SQ20062001910
公开日2007年5月16日 申请日期2006年4月6日 优先权日2006年4月6日
发明者杜伟亭 申请人:北京尚精光电技术有限公司