對數(shù)運(yùn)算電路和指數(shù)運(yùn)算電路

1、對數(shù)運(yùn)算電路和指數(shù)運(yùn)算電路利用PN結(jié)伏安特性所具有的指數(shù)規(guī)律，將二極管或者三極管分別接入集成運(yùn)放的反饋回路和輸入回路，可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)運(yùn)算和指數(shù)運(yùn)算，而利用對數(shù)運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)算和加減運(yùn)算電路相組合，便可實(shí)現(xiàn)乘法、除法、乘方和開方等運(yùn)算。一、 對數(shù)運(yùn)算電路1. 采用二極管的對數(shù)運(yùn)算電路下圖所示為采用二極管的對數(shù)運(yùn)算電路，為使二極管導(dǎo)通，輸入電壓 應(yīng)大于零。根據(jù)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識可知，二極管的正向電流與其端電壓的近似關(guān)系為（ 為發(fā)射結(jié)的反向飽和電流， 為溫度電壓當(dāng)量，室溫時(shí) ）因而由于 =0 “虛地”，則根據(jù)以上分析可得輸出電壓運(yùn)算精度受溫度的影響。為擴(kuò)大輸入電壓的動(dòng)態(tài)范圍，實(shí)用電路中常用三極管取代二極管。

2、 2.利用三極管的數(shù)運(yùn)算電路利用三極管的數(shù)運(yùn)算電路如右圖所示。由于集成運(yùn)放的反相輸入端為虛地，節(jié)點(diǎn)電流方程為在忽略晶體管基區(qū)體電阻壓降且認(rèn)為晶體管的共基電路放大系數(shù)為1的情況下，若 ，則輸出電壓運(yùn)算精度受溫度的影響，而且在輸入電壓較小和較大情況下，運(yùn)算精度變差。二、指數(shù)運(yùn)算電路將對數(shù)運(yùn)算電路中的電阻和三極管互換，便可得到指數(shù)運(yùn)算電路，如右圖所示。因?yàn)榧蛇\(yùn)放反相輸入端為虛地，所以輸出電壓為使晶體管導(dǎo)通， 應(yīng)大于零，且只能在發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓范圍內(nèi)，故其變化范圍很小。由于運(yùn)算結(jié)果與受溫度影響較大的 有關(guān)，因而指數(shù)運(yùn)算的精度也與溫度有關(guān)。改進(jìn)電路1：用三極管代替二極管電路在理想情況下可完全消除溫度的影

3、響改進(jìn)電路3：實(shí)用對數(shù)電路如果忽略T2基極電流， 則M點(diǎn)電位：8.4.2 指數(shù)電路 1. 基本指數(shù)電路2. 反函數(shù)型指數(shù)電路電路必須是負(fù)反饋才能正常工作，所以：十種高精度整流電路圖1是最經(jīng)典的電路,優(yōu)點(diǎn)是可以在電阻R5上并聯(lián)濾波電容.電阻匹配關(guān)系為R1=R2,R4=R5=2R3;可以通過更改R5來調(diào)節(jié)增益圖2優(yōu)點(diǎn)是匹配電阻少,只要求R1=R2圖3的優(yōu)點(diǎn)是輸入高阻抗,匹配電阻要求R1=R2,R4=2R3圖4的匹配電阻全部相等,還可以通過改變電阻R1來改變增益.圖5和圖6要求R1=2R2=2R3,增益為1/2,缺點(diǎn)是:當(dāng)輸入信號正半周時(shí),輸出阻抗比較高,可以在輸出增加增益為2的同相放大器隔離.另外

4、一個(gè)缺點(diǎn)是正半周和負(fù)半周的輸入阻抗不相等,要求輸入信號的內(nèi)阻忽略不計(jì)圖7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;負(fù)半周增益=-R3/R2;要求正負(fù)半周增益的絕對值相等,例如增益取2,可以選R1=30K,R2=10K,R3=20K圖8的電阻匹配關(guān)系為R1=R2圖9要求R1=R2,R4可以用來調(diào)節(jié)增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺點(diǎn)是正負(fù)半波的輸入阻抗不相等,要求輸入信號的內(nèi)阻要小,否則輸出波形不對稱.圖10是利用單電源運(yùn)放的跟隨器的特性設(shè)計(jì)的,單電源的跟隨器,當(dāng)輸入信號大于0時(shí),輸出為跟隨器;當(dāng)輸入信號小于0的時(shí)候,輸出為0.使用時(shí)要小心單電源運(yùn)放在信號很小時(shí)的非線性.圖7,8,9三種電路,當(dāng)運(yùn)放A1輸出為正時(shí),