מבוא ל- Logarithmic ו- Anti-Logarithmic Amplifiers

מגברי Logarithmic ואנטי-logarithmic הם מעגלים מיוחדים המנצלים את המאפיינים הלא ליניאריים של מכשירים מוליכים למחצה לייצר פלטים שהם פונקציות דינמיות או אקספוננציאליות של הקלט.כאשר בנוי סביב מגבר תפעולי (op amps), מעגלים אלה מציעים דיוק, יציבות, וקלות של שילוב במערכות גדולות יותר.

מגבר לונאריתמי (log amp) מפיץ מתח פרופורציונלי ל- Logarithm של הזרם או המתח הנוכחי של הקלט הנוכחי או המתח. alogarithmic amplifier (התגלה או antilog amp) עושה את ההפך: הפלט שלו הוא פרופורציה לסביבות האקספוננציאליות של הקלט.על ידי הצמדת שני הפונקציות האלה, מהנדסים יכולים ליצור מערכות companding ערך כי ראשית טווח אותות עבור שידור דינמי או צורה זו ואילך.

מאמר זה מספק מדריך מפורט לתכנון, יישום, וליישם את המוסמכים והאנטי-לוגריים באמצעות תכונות ⁇ .זה מכסה עקרונות ליבה, הגדרות מעגלים מעשיים, שיטות פיצוי טמפרטורה ויישומים בעולם האמיתי, עם דגש מיוחד על טווח דינמי.עד הסוף, יהיה לך בסיס איתן לבניית מעגלים אלה בפרויקטים שלך.

יסודות של Logarithmic ואנטי-Logarithmic Amplifiers

(ב) , ויקרא י"ד) ו"ה' (ב) ,"ב) ,"ב[[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]

למה תפוזים?

מגבר תפעולי מספק את הרווח הגבוה ואת המשוב המאפשר לשלוט בדיוק את המתח על פני האלמנט הלא ליניארי.בעץ amp, ה- mp שומר על קרקע וירטואלית בקלטה, כך זרם קלט הוא נאלץ דרך הדיודה או טרנסטור.הפלט של האמפ לאחר מכן להסתגל כדי לשמור את המתח ברמה כי הוא משביע מעשש את המשוואה האקספומית ביותר של עשרות שנים.

בדומה, באמפ אנטילוגי, ה- mp מאלץ את מתח הקלט להופיע על פני צומת הבסיס של BJT, מה שגורם זרם אספנים שהוא פונקציה אקספוננציאלית של מתח זה.האופי ממיר זרם זה לתוך פלט מתח.הרווח הפתוח הגבוה של ה- Opmp מצמצם שגיאות, בעוד הטיה נמוכה שלו זרם ויציאה נמוכה מאפשרות מעבר לטווחים רחבים של דינמיקה.

עקרונות עיצוב

שימוש ב-Daude Exnential Characteristic

ה-Emp הפשוט ביותר משתמש בגוון בנתיב משוב.כאשר הזרם קלט זורם דרך הדיאוד, המתח על פני הדיאוד הוא פרופורציונלי ל-Garithm של הזרם.עם זאת, התנהגותו של דיודה מחוק האקספוננציאלי האידיאלי בשל התנגדות סדרה ואפקטים הזריקה ברמה גבוהה יותר על טווח דינמי רחב יותר, מעצבים להחליף את הדיוור עם דו קוטבי כמו תערוכה קצר או קצר יותר.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

הבסיס של טופולוגיה מגבר משמש הן מעגלים לוגיסטיים ואנטילוגיים.בעץ amp, האלמנט הלא לינארי ממוקם במסלול משוב מן הפלט כדי למנוע קלט, בעוד אות קלט מוחל דרך מתנגד לאותו נוגד את אותו פקדים המונעים על ידי הקלט הנוכחי, אך הוא עדיין מתנגד לתפקוד ה-Fretretretreative של המערכת, אך הוא עדיין ממוקם דרך הלחץ הנוכחי, אך הוא עדיין מתנגד, אך הוא עדיין מתנגד, אך ורק עכשיו, הוא נמצא בתוך המערכת הווירטואלית, אך ורק על ידי המערכת.

רגישות לטמפרטורות היא אתגר גדול.המתח התרמי VFLT:0treaFLT ( 1:1) ו- IFLT הנוכחי IFLT:2SearFLT 3: שניהם משתנים עם טמפרטורה, מה שגורם לסחף משמעותי אלא אם כן הוא מקבל פיצוי על ידי גרף מודרני עיצובים לעתים קרובות לשלב זוגות טרנסיסטורים רגישים טמפרטורה כדי לבטל את ההשפעות הללו.

עיצוב Amplifier

מעגל בסיסי עם דיוייד

(ב) ניתן לבנות מדרש אחד, ל[[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]

טכניקות להורדת טמפרטורה

כדי להשיג פעילות יציבה על פני טמפרטורה, שלוש טכניקות משמשות בדרך כלל:

  • (ב) ,0) זוג טרנזיטור מנבא: LT:1 , transistor השני, בשילוב תרמי לראשון, מספק התייחסות נגד אילו תנאים תלויים טמפרטורה מבטלים.
  • (ב) ניתן להחדיר את מקורו הנוכחי של ה-FLT:1 A פרופורציונלי-to-al-al-temperature (PTAT) לרשת הפיצויים כדי להדוף את ה-VirFLT:2TFOVA 3LT.
  • (ב) ,0) , טמפרטורות מטודות (בדוגמא: ⁇ סיליקון) מתואמים את הרווח של שלב לאחר מכן לתיקון עבור VFLT:2TreaFLT 3 coefficient.

שימוש ב-Transistors for Better Performance

החלפת הדיודה עם transistor דו קוטבי (בסיס ואספן קצר) משפר באופן דרמטי את טווח דינמי.האספן של transistor עוקב אחר החוק האקספוננציאלי האידיאלי במשך 5 עד שבעה עשורים. מעגל טיפוסי משתמש טרנסיסטאור NPN (למשל, 2N22 או BC547) עם הבסיס שלה ואספן מחובר יחד.

יומן Precision mp ICs כגון אנליג מכשירים AD8306 או טקסס מכשירים LOG112 ליישם את העקרונות האלה עם טרנזיסטורים מתאימים ו על פקד טמפרטורה פיצוי. הם מפשטים עיצוב תוך מתן דיוק מעולה רוחב פס.

עיצוב אנטי-לוגית Amplifier

המונחים:

(הופנה מהדף [[המאה ה-20]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1966]]]]]]]], [[1966]], [[1924]]]], [[1966]], [[1966]], [[1966]]]], [[1966]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1966]]]]]]]]]] [[[[1966]]]]]]

Precision דורש התאמה זהירה של זוג טרנזיטור אם transistor פיצוי משמש. כמו עם mp, פיצוי טמפרטורה הוא קריטי.פעמים רבות amp ו anmp מוזג יחד בלולאה משוב כדי ליצור גוש רווח ליניארי אשר תפקוד ההעברה הכולל שלו הוא חסין לטמפרטורה שונות.

קשר ל-Amp

ה- anmp הוא הפונקציה reciprocal המדויק של ה- log amp. כאשר cascaded - הראשון amp, אז anmp נוגד - התפוקה הכוללת היא ליניארית, בתנאי ששני המעגלים מתאימים. הנכס הזה הוא הבסיס להכפלות אנלוגיות ודיבידנדים. בדחיסה של טווח דינמי, כמות מבוקרת של גלציה ואחריו התרחבות אנטילוגית (או הפוך) מאפשר גמישות של המעטפה.

שיקולים מעשיים

בחירה מתאימה

בחר קובצים עם מוטות קלט נמוכות (FET-input Types כגון TL072, OPA134, או AD8629) כדי להימנע משגיאות בעת טיפול זרמי קלט ברמה נמוכה (תחת 1 mV) וסחף נמוך הם חיוניים עבור דיוק DC. עבור האלמנט הלא לינארי, השתמש בזוג גבוה, מותאם כגון LM394, MAT2, או ⁇ ,2, 000 אלה משולבים ב-S.

Bandwidth ו-Stability

מגברי לוג ואנטילוג הם לא ליניאריים מטבעם, אשר מסבך את הפיצויים של תדרים.פס רוחב הפס הקטן תלוי ברווח המיידי, המשתנה עם רמת האותות.בזרמים נמוכים מאוד, רווח הטרנזיטור בלולאת המשוב יכול להיות גבוה מאוד, המוביל לחוסר יציבות.

רעש וOffset

מכיוון ש- amps לפעול על פני טווח דינמי רחב מאוד, רעש ברמות קלט נמוכות יכול להיות בעייתי. השתמש בהתנגדות נמוכה (סרט מטבול) ו עקף את אספקת החשמל בזהירות.מתח Offset בקלט mp מופיע כשגיאה נוכחית בצומת inverting, אשר יכול לשנות את הפלט באופן משמעותי בזרמים נמוכים.

עבור אמפסים נגד ההתמכרות, רעש על מתח הקלט הוא מוגבר באופן אקספוננציאלי, עיצוב נמוך כל כך הוא אפילו יותר קריטי. שמור על נתיבי אות קצרים ולהשתמש טבעות שמירה סביב צמתים בלחץ גבוה.

המונחים: Dynamic Range Compression

אודיו קומפרסציה

ב אודיו מקצועי, דחיסה לטווח דינמי מפחיתה את נפח השיאים חזקים תוך הגדלת מעברים שקטים. A log amp להמיר את המעטפה אודיו לתוך מתח בקרה הינאריתמי.מתח זה ואז מאמת את רווח של מגבר מבוקר מתח (VCA), אשר מחסחסס את היחס לדחיסה (למשל, 2:1, 4:1) נקבע על ידי דרוג של מתח השליטה על ידי מתח 2176 זה, כמו דחיסה מיוחדת.

יישום מודרני להשתמש סמן כדי למדוד את RMS או שיא רמת אודיו, ולאחר מכן להאכיל שלב אנטילוגי בקנה מידה לשלוט VCA. הזמן קבוע (התקפה ושחרור) מוחל על מתח הבקרה בתחום, אשר נותן מעקב טוב יותר של התגובה הפסיכוקריטית של האוזן.

לוגיית Pair for Compander Systems

(הופנה מהדף ההרחבה / Exander) כמו Dbx או Dolby רעש ירידה קול קול קול קול על ידי דחיסה של טווח דינמי לפני הקלטת או שידור, ולאחר מכן להרחיב אותו במהלך השמעה.הקוד משתמש בלוג כדי דחוס, בעוד הפעוט משתמש an an an an an anloglog amp תואם כדי להרחיב.מושלם בין השניים לא מבטיח עיוות נטוד.

מערכות תקשורת אלחוטיות גם מעסיקות זוגות יומן / אנטילוג כדי לינארית את מגברי חשמל או ליישם לולאות שליטה אוטומטית (AGC) אשר לשמור על רמת אות קבועה על פני טווחי הקידוד רחב.

יישומים אחרים

מדידה וחקירה

Log amps אידיאלי למדידת אותות המשתרעים על פני סדרים רבים של גודל, כגון כוח אופטי ב המקלטים אופטיים, אינטנסיביות אקוסטית או קצבי דעיכה רדיואקטיביים. A photodiode יכול לספק יחס נוכחי לעוצמה אור; הגל ממיר זה למתח פרופורציה ל- dBm. Instruments כמו מנתחי טווח, מנתח רשת, וממירים מרובים של RMS משתמשים באולי פנימי, למשל: לינוקס, לדוגמה, כלומר, כלומר, 1Fex, כלומר, לדוגמה, עם לינוקס, כלומר, כלומר, עם ספקטרום של תאים דינמיים: ספקטרום של 801.

אנליזה Computation

לפני הדומיננטיות של מעבדי אותות דיגיטליים, מחשבים אנלוגיים השתמשו בגליון ואנטילוג כדי לבצע ריבוי, חלוקה ומוטיבציה. על ידי הוספת מתחים של קידוד תת-קרקעי, ריבוי הופך לתוספת, והחלוקה הופכת ל subtraction. An Antilog Stage ואז מחלים את התוצאה הלינארית.טכניקה זו עדיין משמשת כמה מכפילים מהירים, כגון ADIIR AD4-R.

בלוקים Log/antilog גם מהווים את הבסיס של גנרטורים פונקציונליים המייצרים חטא, cosine או פלטים קשתים מ- approximations פולינומי.

שינויים מתקדמים

Multidecade Log Amps

כדי להשיג תשעה או יותר עשורים של פעולה, מעצבים משתמשים במספר שלבים של גולגולת, כל אחד מטפל בחלק מהטווח הדינמי.הפלטים מסוכמים כדי לייצר נספח לינארי של תפקוד הגליאמית.זה "גילוי הזכאי" אדריכלות נפוצה גלאי RF ומקבלי פס רחב.

המונחים: comped Transistors

פתרונות משולבים כגון LOG101 מטקסס מכשירים כוללים זוג transistor תואם, פיצוי טמפרטורה, התייחסות מדויקת.מכשירים אלה מספקים דיוק לוגיסטי של יותר מ 0.1% מעל 10 עשורים של זרם קלט.הם מציעים גם pin pin מדרדרדרוני דינמי המאפשר למשתמש להגדיר את המודול של נדחסין-פעמי, ללא סיבוכים גבוהים.

עבור פרויקטים חינוכיים, מעגל דיסקרטי באמצעות transistor דו-לשוני זול (למשל, BC847BS) ו amp-to-rail עדיין יכול להשיג 60 dB של טווח ניתן למדידה טמפרטורה זהירה.

מסקנה

מגברי לוגי ואנטי-לוגרימית שנבנו סביב מגבר תפעולי מספקים שיטה חזקה וגמישה לדינמיקה מניפולציה. על ידי ניצול המאפיינים האקספוננציאליים של צומת Semiconductor, מעגלים אלה יכולים לדחוס או להרחיב אותות לאורך עשרות שנים של amplitude. היישומים שלהם מדחיסה אודיו חיונית ושילוב מערכות לדיוק וחשיבה אנלוגית.

עיצוב מוצלח דורש תשומת לב זהירה לקצב הטמפרטורה, בחירת הרכיב וייצוב.אם תבחר זוג טרנזיטור דיסקרטי או amp IC משולב, העקרונות נשארים אותו הדבר.עם הבנה מוצקה של טופולוגיה משוב והחוק האקספוננציאלי, אתה יכול להתאים את התגונלוג ואת מגברי antilog כדי לענות על הצרכים של כל משימה עיבוד אותות לא ליניארי.

(ב) לקריאה נוספת, מומלץ להתייעץ עם ה-FLT:0 (Analog Devices diarithmic amplifier guideer הדרכות ⁇ FLT:1 ו-FLT:2Wikipedia מאמר על מגברי לונאריתמיים FLT 3: עבור תיאוריה נוספת והקשר היסטורי.