На рис. 3.9.1а и б приведены схемы простейших логарифмических преобразователей.
Рис. 3.9.1
Ток p-n приблизительно описывается выражением:
где U – напряжение, приложенное к переходу в прямом направлении; I0 – обратный (тепловой) ток; jq - температурный потенциал. Для кремниевого диода при комнатной температуре 200С I0@1нА, а jq @25 мВ.
В схеме рис.3.9.1а. ток диода равен входному току U1/R1, а прямое напряжение на диоде U = - U2, поэтому:
или 
откуда;
При 
(*):
.
Первое слагаемое в этом выражении выходного напряжения пропорционально логарифму входного напряжения, а второе – постоянная величина, которая может быть учтена в последующих звеньях преобразования сигнала.
Эта схема очень проста, но имеет большие отклонения от идеальной логарифмической характеристики и сильную чувствительность к изменениям температуры. Удовлетворительная точность логарифмирования в ней может быть получена при изменении входного напряжения в пределах двух – трёх декад.
Несколько более широкий диапазон (до четырёх декад) может обеспечить схема, приведённая на рис. 3.9.1б. Она аналогична предыдущей схеме, но вместо диода в ней используется транзистор в диодном включении. Диод в этой схеме служит для защиты эмиттерного перехода транзистора от обратного напряжения. Тепловой ток маломощных транзисторов меньше теплового тока диода (около 0,1 нА), поэтому условие (*) выполняется в более широком диапазоне изменения U1.
