Logarithmic and Antilogarithmic Amplifier: Principles, Design ve Applications

Logarithmik ve antilogarithmik yükselteçler analog sinyal işlemedeki bloklar için vazgeçilmezdir.Bu makale, yarı iletken bir kavimdeki mevcut ve gerilim arasındaki kesin üst düzey ilişkiyi kullanarak, operasyonel yükselteçleri kullanarak, gerçek zamanlı analog analog analog hesaplamalar ve bölümler gibi modeller gerçekleştirir ve transdüser çıktıları lineer bir şekilde uygular; Bu makale, teorinin, üstolojinin, aktif geçişlerin ve antilog devrelerinin pratik bir şekilde uygulanmasına dayanır.

Vakfı: Yarı iletkenlerde Exponential I-V Relationships

Logarithmik ve antilogarithmik yükselteçlerin arkasındaki operasyonel ilke, şu anki durumu ileri sürülen PN eklemi ile tanımlayan şok edici diyot diyot denkleminde meydan okumaktadır:

[FONT:0)[D[DÜDÜDÜT:2)[I][/FONT=)[Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye)[Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye)[Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye)

[Düzücükler, [Dönemli) [Düzücükler) [Düzücüler, [Dönemli)) [Düzücükler, [Düzücüler, s.

[FONT:0)[D[DÜDÜDÜDÜŞÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜye İLGİLİ: ÂHİRLİĞİ ÂDÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜye İLGİLİ: ÂŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜye İLGİLİZ, ÂNÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞ

Termal gerilim:0)V[Dönetici:2] ) Oda sıcaklığında yaklaşık 25.85 mV (27°C) 1'in idealliği faktörü için, her iki tarafın doğal logaritma işlemine ek olarak:

[FONT:0)VD) = V)) · ln (I)[D)[FLT: 8)[FLT|D[D][/FONT)[D)[D)[D)[D)[D)[D)[D)[D)[D)[D)[D)[D)[D)[D)[D)[D)[D)[D)[D)[D)

Bu dönüşümin doğruluğu, bir çift transistörin kalitesine bağlıdır. Discrete silikon diyotlar genellikle 2'ye yakın ideal bir faktör sergilemektedir ve bu hassas logaritmik yükselteçler için tercih edilen elementleri sınırlar.In contrast, the base-emitter K[BJT)[BJT][Dönetici)[Dönetici:2][Dönetici)[Dönetici: 10.000/C°C) ve 10.

Logarithmic Amplifier Topologys

Temel Diode Feedback Log Amplifier

En basit logaritmik yükselteç yüksek geri dönüşlü bir yükselteç noktasında bir silikon diyot yerleştirir.Açlama gerilimi) / R[D][[D][/FONT][/FONT][/FONT][/FONT][/FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=I=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=S][/FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=S][/FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=I=FONT=FONT=FONT=FONT=I=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT

[DÜDÜDÜŞÜNÜ:0)[Üye: · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Şık bir şekilde basit olsa da, bu topoloji birkaç dezavantajın acı çeker.The logarithmic range is limited to the diyot's serisi direniş in high currents and returns sızıntı at low currents.The temperature depend of bothurFLT:0)[Dönetici aralığı, yüksek akımlarda diferansiyel basınç artışına karşı koymak için çok sayıda kısıtlamaya uygun olarak, yüksek çözünürlükte bir miktara uygun olarak, yüksek çözünürlükte yer alan bir miktara sahiptir.

Bipolar Transistor Genişletilmiş Dinamik Range

Bir diyot ile diyotun bir şekilde genişletin.The Transistin baz-emitter kisimi, 1'e çok daha geniş bir dizi yaklaşan ideal bir faktör sergiliyor, resimoampers'ten miliampers'a kadar uzanan. koleksiyoncu şu anda ilişkiyi takip ediyor:

[FONT:0)[DÜDÜŞÜNÜ: 2)[Üye: 4)[Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye)[Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye)

Af-amp güçleri [DÜSÜSÜSÜŞÜNÜ:0)I[DÜDÜ:2)[Üye Olmayanlar İçin[DÜyeler)[Üye Olmayanlar İçindekiler[DÜyeler)[Üye Olmayanlar İçindekiler (DÜyeler)

[FONT:0)[DÜDÜŞÜNÜ: 2)[Üye: 2)[Üye: 4)[Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye)[Üye/Üye)[Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye)[Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye)

FET-input op-amp with femtoampere-site giriş önyargısı mevcut, OPA376 veya LMC6482 gibi, devrenin beş veya daha uzun süre mükemmel doğrusallık ile örtmesine izin verir.Seks3 gibi ortak ayrık transistörlerin çoğu için düşük koleksiyoncular için uygun olduğunu; temelde LM394 veya MAT-04 gibi eşlemeleri kullanarak ve tahmin edilebilirliği mümkün olduğunca üst düzeye çıkarmalarını sağlar.

Sıcaklık-Compensated Logarithmic Circuits

Basit bir log amplifünün sıcaklık duyarlılığı iki kaynaktan ortaya çıkıyor: termal gerilim )[Döneticileri ve boş zamanları için kullanılan yüksek çözünürlükte bir işlemdir.[Döneticileri değiştir][Dönemli)[Dönemli)[Dönemli)[Dönder)[Dönder)[Döneticileri / 10/01/2012)[Döneticileri / 10/01/2012)

[FONT:0) ^ ^ ^ ^ ^ ^ ([D)[I][/FONT=2][/FONT=)[I][/FONT=3)[I][/FONT=0)[I][/FONT=3][/I][/FONT=4][/I][/FONT=)[I][/FONT=3][/I][/I][/FONT/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/)[FLT/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/FONT/I][/FONT/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][/I][

[FONT:0]V[DÜDÜDÜDÜ:2]) Daha sonra, bu tazminat elementlerini, eğimli ısıtıcı (PTAT) kazanmaktadır.(SNOA575B)[Dönetici olmayan bir yükleyici veya özel bir PTAT akımı kaynağı ile uygulanabilir.

Antilogarithmic (Exponential) Amplifier Circuits

Temel Antilog Konsülü

Antilogarithmik yükselteç, giriş yükselticisinin ters çalışmasını gerçekleştirir:0) Geri dönüş yolundan yarık bir bağlantı kurmak için, aynı fiziksel ilkeler sömürülüyor.

[FONT:0)[DÜDÜDÜŞÜNÜ: 1)[Üyetim: 9)[Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye)[Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye)

Bu mevcut geri bildirimde bulunan bir geri bildirim ile akışlar varsa:0)R)

[FONT:0)[DÜŞMELER: ÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂH ÂHÂH ÂH ÂH ÂHÂH ÂHÂH ÂH ÂH ÂH ÂHÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂHÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH Â

Giriş yükselticisi olarak, sıcaklık varyasyonları ) ve [[Dörtücük devreleri [Dörtücükler)[Dörtücükler için sıcaklık farkı); [DÜDÜDÜDÜDÜSÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜye Olmayanlar İçin Hassasiyet karşıtı tasarımları, mevcut ve termal gerilim ölçeklendirmek için daha yatkındır.

Kombine Logarithmic/Antilogarithmic Systems

Cascading log ve antilog aşamaları bir dizi analog matematiksel operasyonları sağlar. Klasik analog multiplier bu zarif bir şekilde gösterir: iki giriş sinyalleri günlük yükselteçleri için besleniyor, çıktıları özetliyor ve sonuçlanan bir antilog aşamasına uygulanır.

[FONT:0) [8][DÜDÜDÜŞÜŞÜNÜye: ÂHÂH: ÂHÂHÂH: ÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂHÂH ÂHÂHÂHÂH ÂHÂHÂH ÂH ÂH ÂHÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH ÂH

Bölüm, squaring ve kare- ekstraksiyon, benzer sinyal-patlamaları takip eder. AD633 gibi özel multiplier ICs bu alana hükmedebilir, alt giriş /antilog mimarisi, geniş bant ve yüksek doğrusallık sağlayan modeller için gerekli kalır. Örneğin, dört tane çokplierli bir çiftleri kullanarak log /antilog çiftleri kullanarak inşa edilebilir.

Pratik Tasarım Değerlendirmeleri ve Kompoze Seçimi

Operasyonel Ampirik Gereksinimler

Doğru operasyonel yükselteçleri seçmek, LMP7721 (eski) devreleri için yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte son derece düşük giriş önyargısını göstermek için önemlidir.Demirlik düğümü doğrudan girişte bulunan FET-input yükselteçleri için ekler; LMP7721 (3 fA tipik olarak cihazlar), OPA129 veya AD549 yüksek hacimli uygulamalar için mükemmel bir performans sunar.

Band genişliği ve yarı oranı gereksinimleri, uygulamanın hızına bağlıdır. Logarithmik element, yüksek akımlarda çok düşük küçük imzalı bir şekilde sabitlenebilir, ki bu da yükseltilebilir bir yükleyicidir.Küçük bir şarj cihazı genellikle 100 pF'ye 10 pF'ye kadar sabit olarak 10 pF'ye kadar uzanır.

Sıcaklık İstikrar ve Termal Yönetim

Sıcaklık sürüklenme, ayrı bir günlük yükselteç tasarımlarında hassaslığa karşı birincil engel olmaya devam eder. Eşleştirilmiş transistör çiftleri, ortak bir pakette veya fiziksel olarak 0.1°C içinde takip ettikleri için termal bir yağda yer almalıdır. Bir soğutma fanından bir yana bir ısı sıcaklığı, bir ölçülebilir çıkış hatasına çevirebilir.

A.rmistor tabanlı bir kazanç-trim ağı, rezit olarak geri alınabilir:0)V) sürüklenme, dış termal tazminat bileşenlerinin ısıtılması, yüksek güvenilirlik için birkaç parçaya kadar eğim katsayı azaltın, monolithic logarithmik yükseltici ICs, tek bir vücutdaki tüm sıcaklık hassas elementleri tek bir şekilde birleştirir ve dışsal yükleme bileşenleri garanti eder.The temperatureT:4LOG200 from Texas Instruments[FLT:FLT:5]

Kalibrasyon, Scaling ve PCB Layout

Dikkatli bir bileşen seçimine rağmen, başlangıç toleransları kalibrasyon gerektirir. Tipik bir giriş yükselteçi mevcut (aktif olarak eksiltme:0))[Dönemli girişler, genellikle bir on yıl boyunca) ve diğerini eğimi kesmek için ())[FLT)|bent=D)[Düzüğün kullanımı ile ilgili iki bilinen girişleri uygulamaktadır.

Basım devre yönetim düzeni, alt-nanoampere doğruluk elde etmek için önemlidir.Aktif olmayan yüzeylerdeki tüm inekler flux kalıntıları kaldırmak için iyice temizlenmelidir ve kaplamaya dayanıklı bir şekilde dayanıklı bir şekilde dayanıklı bir ortam için önerilir.Akantlı bir bekçi yüzüğü, düşük devrelerin ve hava kabloları için bağlantılı olarak, aşırı sağdaki tüm yüzeylerdeki tüm inekler aşırı sağ akımları kaldırmak için yeterince yaygın olmalıdır.

Hata Kaynakları ve Dava Teknikleri

Sıcaklık ve dengenin ötesinde, ek hata kaynakları giriş /antilog devrelerinin performansını sınırlandırır.Sonlu açık uçlu bir miktar uygulama için uygun değildir, ancak demiryolunun yakınında çıkan çıktının BJT'de ilk etkisi olduğu görülür: Mevcut koleksiyoncu-baz gerilimine bağlıdır.

Gürültü aynı zamanda endişe vericidir, özellikle de düşük giriş akımlarında, giriş amplitübünün gürültüyü azaltır. Çıktıdaki gürültü, transfer fonksiyonunun türlerine göre orantılıdır (1/)[Dönetici:2][Döneticileri ile bir giriş için, düşük sinyal seviyelerinde gürültü artırılır.

Entegre Logarithmik Amplifiers

Ayrılmalı devrelerin tasarım zorlukları, yüksek entegre monolithic çözümlerin geliştirilmesine yol açtı. Bunlar iki ana kategoriye girer: dc-çiftli enstrümantasyon ve başarılendirici yükseltici modülasyon için gerçek yükselteçler (SDLAs) RF güç ölçümü için.

Gerçek günlük yükselteçler, örneğin, Texas Instruments'tan gelen değiştirilebilir (Dönetici) s.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S

Başarı verici-teksiyon logaritma yükselteçleri, giriş gücü ile dB'de:0)AD8307 Analog cihazlardan ) bir kalibre kullanarak, yüksek frekanslı sinyallerin zarfını ilerici olarak tespit etmek için limitli yükselteçler kullanın. çıktı gerilimi, giriş gücü ile lineer olarak değişir, kablosuz sistemlerde sinyal gücü işaretli sinyal sinyali (RSS) için ideal hale getirir.Bu dedektörleri birkaç GHz'ye kadar çalışır ve sinyalleri ölçebilir - 90 dBm'den 0 dBm'ye kadar 0 dBm'ye kadar.

Mühendislikte Modern Uygulamalar

Optik ve Fotonik Ölçüm

Logarithmik yükselteçler fiber optik güç metre ve optik zaman-domain yansımaları için geçerli bir doğrudan doğrulayıcı yaratıyor.In coherent optik alıcılar, amp loglar bu akımı dBm'de temsil eden bir gerilime dönüştürür, bağlantı kaybının doğrudan okumasını sağlar ve aralık geçişi için gerekli olan geniş bir dinamik aralığın üzerinde doğru bir ölçüm sağlar.In coherent optik alıcılarda, amp loglar otomatik olarak kullanılabilir.

Ses ve Akustik Signal Processing

Profesyonel ses ekipmanlarında, log yükselteçleri VU metre ve zirve programı metre sürüyor, geniş dinamik ses sinyalleri bir decibel-ölgeli ekranlara sıkıştırıyor. Audio kompresörler ve limitçiler, sabit bir kontrol gerilimini kullanarak frekans algılamayı ve müzikal olarak algılar.Bu devrelerin saldırılarını ve salıverme zamanlarını kolayca tanımlıyor.

Sensör Hattı ve Araçlama

Birçok sensör, logarithmik veya antilogarithmik lineerizasyondan yararlanan üst düzey veya güç yasalarının sergilediği birçok sensörler, direnç sıcaklığın sabit olarak değişir, onları günlük bir yükseltici konfigürasyonda yerleştirerek lineerize edilebilir.Bu, karmaşık kazanç olmadan hassas ölçümler üreterek, elektrotoksik değerin lineer bir göstergesi sağlamak için doğrudan arayüzlerle.

RF Güç Ölçümü ve Otomatik Kazanım Kontrolü

Hücre baz istasyonlarında, Wi-Fi erişim noktaları ve radar alıcıları, logarithmik dedektörleri otomatik kazanç kontrolü ve kanal değerlendirme için kullanılan RSSI gerilimleri üretmektedir. AD8307 ve benzer cihazlar, sabit olmayan-in-dB çıktılarını hızlı bir şekilde geri yüklemeye, LF'den mikrodalga frekanslara kadar izlemesine olanak sağlar. Çiftliği kontrol etmek için bu IC'ler doğru bir şekilde doğru bir şekilde doğru bir şekilde doğru bir şekilde doğru bir şekilde ölçmek için doğru bir şekilde güçlendiriciler sağlar.

Test ve Sorun Giderme Log Amplifiers

Log ve antilog devreleri, geri bildirimin altında küçük bir tazminat ekleyebilmek için genellikle konsolide edilen değişikliklerle ortaya çıkıyor.Rektörlükten aşırı aşama geçişi sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık bu eğim ve geri bildirimde bulunan bir fikre sahip olabilir.Rektörede küçük bir şarj cihazı eklemek standart bir onarımı önlemek için gerekli olabilir.

Leakage akımları, yüksek frekanslı olmayan bir güç tedariki, yüksek çözünürlükte, düşük seviyeli bir yük tedariki, düşük seviyeli bir giriş kaynağı ile şarj edilebilir; hatta çok fazla prob, bir femtoamperyalist ölçüm için yeterince önyargılı, düşük seviyeli bir ölçüme neden olabilir.

İleriye bakmak

Bipolar bir kavim transistörünün üst düzey transfer fonksiyonu, analog bir tasarımcıya mevcut en zarif sinyal işleme aletlerinden biri olmaya devam ediyor. Dijital sinyal işleme birçok geleneksel analog işlevi yerine, log ve antilog yükselteçleri RF algılamada, yüksek hızlı optik iletişimde ve geniş-dinamik-standart sensör arabirimleri ile birlikte, daha karışık-signal işlevleri entegre ederek, logaritmik amplifik amplifikasyon ilkeleri doğrudan mikro-tavücreksiyonellerin sabit devreleri ile birlikte, bu ilkelerin sağlam bir anlayışına dikkat edin.