Log Amplifier-Hochdynamische Signale werden für Designer immer ein Problem darstellen. Sie sind für Echoentfernungsgeräte wie Radar- oder Sonarsysteme notwendig. Aber in solchen Systemen brauchen wir eine hohe Verstärkung für die Signale mit niedriger Amplitude und umgekehrt für Systeme mit hoher Amplitude. Ein weiteres Problem mit den Zeichen ist, dass sie eine Skalierung erfordern. Der Prozess ist unerlässlich, um den Verlust des Eingangssignals und das Clipping an beiden Enden des Amplitudenbereichs zu begrenzen. Ein Log-Verstärker ist bei der Lösung dieses Problems relevant. Unser Artikel wird tiefer gehen. Fangen wir an!
Was ist ein Log Amplifier?
Abbildung 1: Ein konventioneller Verstärker
Es ist ein Operationsverstärker, der als logarithmischer Wandler arbeitet. Im Gegensatz zu anderen ist seine Ausgangsspannung jedoch direkt proportional zum natürlichen Logarithmus der tatsächlichen Eingangsspannung.
Daher ergibt in logarithmischen Verstärkern die Multiplikation der Eingangsspannung natural log mit einem konstanten Wert einen Ausgang.
Log Amplifier-Das Funktionsprinzip des Log-Verstärkers
Abbildung 2: Vintage Verstärkerknöpfe und Eingang
Die folgende logarithmische Funktion beschreibt das Funktionsprinzip von Logarithmusverstärkern:
In der Gleichung stellt K die Konstante dar. Auf der anderen Seite stellt Vref die Normalisierungskonstante dar.
Während des Betriebs benötigen die Logarithmusverstärker mehr als einen einzelnen Operationsverstärker. In einem solchen Fall werden die zusätzlichen Verstärker als kompensierte Logarithmusverstärker bezeichnet.
Darüber hinaus benötigen sie weitere externe Komponenten wie leistungsstarke Operationsverstärker wie LM771, LM714 und LM1458.
Die Diode im Log-Verstärker befindet sich in einem Vorwärtsvorspannungsmodus. Daher lautet die Diodengleichung des Verstärkers
Es stellt den Sättigungsstrom dar, VD stellt den Spannungsabfall der Diode dar und VT ist die thermische Spannung. Es ist auch möglich, den Diodenstrom in einem hohen Biasing-Zustand umzuschreiben.
In diesem Fall
Beachten Sie auch, dass sich die Spannung am invertierenden Terminal in einem virtuellen Grundzustand befindet. Daher ist die Ausgangsspannung gleich -VD.
Beachten Sie außerdem, dass i1 gleich iD ist.
Daher
Die endgültige Gleichung des Spannungsausgangs (Ausgangssignals) des Log-Verstärkers lautet
Protokollieren von Verstärkertopologien
In erster Linie gibt es zwei Arten von Log-Amps. Zunächst gibt es einen mehrstufigen Log-Verstärker und einen DC-Log-Verstärker.
Log Amplifier-Der mehrstufige Log-Amp
Abbildung 3: Ein Radarschirm
Seine Arbeit beruht auf der sequentiellen Begrenzung in einem Satz von Verstärkern in Reihenschaltung. Sie finden diese Art von Topologie in hochfrequenten Signalen, und daher wird die Topologie in einer Vielzahl von Anwendungen wie Kommunikationssystemen und Radargeräten gemeinsam genutzt.
Wenn Sie mehrstufige Log-Ampere anschließen, wie unten gezeigt, erhalten Sie einen logarithmischen Amplitudengang. Bemerkenswert ist auch, dass die Serie von Verstärkern über überlastbegrenzende Eigenschaften verfügt.
Abbildung 4: Eine mehrstufige Log-Amp-Verbindung.
Während diese Topologie hilft, eine logarithmische Reaktion zu erzeugen, ist sie nicht immun gegen Ausbreitungsverzögerungen, und das Problem ist in jeder Verstärkerstufe vorhanden.
Die Ursache ist, dass eine Signalkomponente aus der Anfangsphase zuerst in die Summierungsschaltung gelangt. Idealerweise sollten die Signale von den anderen Standorten zuerst ankommen. Das Ergebnis ist eine Verzerrung der Ausgangswellenform.
Das Ändern der primären Log-Schaltung der Verstärkerkette löst dieses Problem. Anstelle der einstufigen Verstärker können Sie sie durch Verstärkerpaare ersetzen. In der neuen Verstärkerkonfiguration ist das frühere Problem nicht mehr vorhanden.
Der DC-Log-Verstärker
Abbildung 5: Isometrische elektronische Bauelemente Transistoren
Es ist die alternative Log-Amp-Topologie des oben genannten Typs. In diesem Verstärkerstring befindet sich eine Diode im Feedback-Pfad des Operationsverstärkers. In einigen finden Sie einen diodengebundenen Transistor anstelle einer Diode.
Der Operationsverstärkerausgang an der Transistor-Basis-Emitter-Verbindung ist proportional zum logarithmischen Verstärkerstrom auf der Eingangsebene. Außerdem entspricht die Ausgangsspannung in dieser Konfiguration dem Protokoll des folgenden Verhältnis-Eingangsstroms: Emitter-Sättigungsstrom.
Wie die andere Schaltung hat auch diese eine Einschränkung, da sie einen temperaturabhängigen Ausgang hat. Sie können das Problem der Temperaturabhängigkeit lösen, indem Sie zwei Verstärker als Differenzpaar anschließen. Außerdem garantiert eine zusätzliche Temperaturüberwachungsschaltung eine maximale Reaktion.
Log Amplifier-Verstärkerschaltung protokollieren
Operationsverstärker-Dioden-Log-Verstärker
Der Operationsverstärker verfügt in diesem Fall über eine Diode im Rückkopplungspfad in einer invertierenden Konfiguration mit geschlossenem Regelkreis. Beachten Sie, dass die Spannung über die Diode proportional zum logarithmischen Strom ist, der durchgeht.
Auf der anderen Seite, wenn sich der Operationsverstärker in einem nicht invertierenden Modus befindet, ist die Ausgangsspannung proportional zum -log des Eingangsstroms. Beachten Sie auch, dass die Eingangsspannung proportional zum Eingangsstrom ist und somit die Ausgangsspannung proportional zum negativen Logarithmus der Eingangsspannung ist.
Log Amplifier-Opamp-Transistor Log-Verstärker
Hier ist ein Schaltplan für diese Art von Verstärker.
Für diese Art von Verstärker gibt es einen bipolaren Sperrschichttransistor auf dem Rückkopplungspfad des Operationsverstärkers in einem invertierenden Modus. Beachten Sie, dass Sie bei solchen elektronischen Schaltungen den Kollektor des Transistors an den invertierenden Eingang anschließen müssen.
Schließen Sie auch den Emitter an den Ausgang an und erden Sie schließlich die Basis.
Damit dieser Operationsverstärker betrieben werden kann, müssen Sie sicherstellen, dass die Eingangsspannung positiv ist.
Anwendungen des logarithmischen Verstärkers
Ein logarithmischer Konverter ist in folgenden Fällen hilfreich:
Abbildung 8: Audioeffektprozessoren in einem Rack.
Nützlich bei mathematischen Operationen, die Multiplikation beinhalten.
Zusätzlich zu Multiplikationsoperationen ist es in Exponentialfunktionen und Division nützlich.
Sie sind in Analogcomputern nützlich, um Audioeffekte zu synthetisieren.
Nützlich in einem Analog-Digital-Wandler.
Auch unverzichtbar bei Messgeräten, die einen Multiplikationsvorgang erfordern.
Log-Verstärker sind für die Berechnung von Dezibel (dB) unerlässlich.
Monolithische logarithmische Verstärker sind für den Betrieb im Hochfrequenzbereich unerlässlich.
Nützlich in Wandlern wie Analog-Digital-Wandlern und quadratischen Grundwandlern.
Unverzichtbar in Vergleichsanwendungen.
Schließlich sind sie bei der AC- und DC-Signalverstärkung nützlich.
Schlussfolgerung
Beim Schaltungsdesign der meisten elektronischen Komponenten sind Log-Verstärker hilfreich. Wir haben alles hervorgehoben, was es über das Element zu wissen gibt. Außerdem haben wir bei Bedarf ein funktionales Blockdiagramm beigefügt. Sie sind wichtig, um Sie zu führen, um die Verbindungen mit den Verstärkern zu verstehen.
Daher sollten die oben genannten Erkenntnisse von größter Bedeutung sein, damit Sie eine maximale Bedienbarkeit der Komponenten erreichen können. Wenn Sie weitere Fragen zum Arbeits- und Kalibrierungsprozess haben, sprechen Sie mit uns, und wir werden Ihre Fragen umgehend beantworten.
