Термостабилизированный логарифмический усилитель

Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева

Факультет электронной техники

Кафедра микроэлектроники

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по микросхемотехнике

на тему: “Термостабилизированный логарифмический усилитель”.

 

Автор курсового проекта Бармин А.В.

Руководитель проекта А. В. Сокольников

Саранск 2002

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит 31 страницу печатного текста, 3 рисунка, 5 таблиц, 5 приложений, при написании использовалось 5 источников литературы.

Перечень ключевых слов: трансдиодная схема, пикоамперметр, термостабилизация, транзистор, логарифмический усилитель, обратная связь, операционный усилитель.

Цель работы: разработка термостабилизированного логарифмического усилителя.

Объект разработки: термостабилизированный логарифмический усилитель.

Методы разработки: схемотехнический синтез и разработка конструкции.

Полученные результаты: разработана электрическая схема и печатная плата.

Степень внедрения: не рассматривалась.

Эффективность: не рассчитывалась.

Область применения: устройство может применяться при измерениии малых токов.

Основные конструкционные и эксплуатационные характеристики: термостабилизированный логарифмический усилитель выполнен на односторонней плате с размерами , динамический диапазон 8 декад, двуполярное напряжение питания 15 В.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Синтез структурной схемы

2. Синтез электрической схемы

3. Разработка топологии печатной платы

4. Конструкция печатной платы

5. Макетирование и наладка

Заключение

Список использованных источников

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

В данной работе описан логарифмический усилитель с температурной стабилизацией. В таких приборах наибольший динамический диапазон входных токов может быть достигнут использованием трансдиодного включения транзисторов в цепи обратной связи операционного усилителя, температурная ошибка передаточной функции которого равна . Для точных измерений в широком диапазоне температуры такая ошибка недопустима.

В общем случае возможны четыре варианта включения нелинейного элемента в цепь отрицательной обратной связи, для которых характерны различные диапазоны работы. Расширению динамического диапазона и улучшению точности логарифмических преобразователей препятствуют, прежде всего, обратный ток насыщения, омическое сопротивление логарифмирующих  переходов и влияние температуры.

Основная погрешность логарифмических преобразователей от изменения температуры связана с нестабильностью падения напряжения на логарифмирующем элементе. Значение этого напряжения зависит от начального тока смещения. Температурная зависимость для кремниевого диода – приблизительно град. Для компенсации температурного изменения падения напряжения на логарифмирующем элементе в последующие цепи включается аналоговый элемент. Для транзисторных логарифмических преобразований используют два подобранных транзистора. С помощью второго транзистора удается также компенсировать падение напряжения на нелинейном элементе.

В данной работе исследована возможность построения термостабилизированого логарифмического усилителя постоянного тока с динамическим диапазоном в 8 декад, высокой точностью логарифмического преобразования и практически нулевой температурной зависимостью показаний, с помощью транзисторной сборки К198НТ5Б, где один транзистор применяется в для измерения температуры кристалла, а другой для нагревания кристалла.

1.  СИНТЕЗ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

Приборы с логарифмической характеристикой широко применяются для измерения и регистрации постоянных токов, величина которых во время измерения изменяется в широких пределах.

Рассмотрим структурную схему такого прибора.

Рис.1 Структурная схема термостабилизированного логарифмического усилителя

ОУ1 – входной операционный усилитель;

ОУ2 – выходной операционный усилитель;

ОУ3 – операционный усилитель;

ЛЭ – логарифмирующий элемент;

Н – нагреватель;

ДТ – датчик температуры.

Принцип работы заключается в том, что сигнал поступает на вход входного операционного усилителя, логарифмируется, и через выходной операционный усилитель подается на выход схемы.

Особенностью данной схемы, устраняющей температурную зависимость показаний, является оформление в одном корпусе логарифмического элемента, датчика температуры и нагревателя, что приводит к расширению динамического диапазона и улучшению точности логарифмических преобразований.

Принцип температурной стабилизации в данном приборе осуществляется путем измерения температурным датчиком температуры корпуса, усиления тока разности температур операционным усилителем, при превышении температуры окружающей среды над температурой корпуса, и подачи этой разности на нагреватель. Нагреватель, в свою очередь, повышает температуру корпуса до температуры окружающей среды.