對數(shù)放大器,對數(shù)放大器是什么意思

對數(shù)放大器,對數(shù)放大器是什么意思

在工程應(yīng)用中，動態(tài)范圍的壓縮分為“線性壓縮”和“非線性壓縮”。線性壓縮是指放大器的增益與信號的大小無關(guān)，輸出基本保持恒定。線性壓縮的特點(diǎn)使諧波失真小，其本質(zhì)是一種“壓控放大器”（VCA）。非線性壓縮方面最好的例子就是對數(shù)放大器。它是輸入輸出信號成對數(shù)關(guān)系的器件，它對信號動態(tài)范圍的壓縮不需要像AGC系統(tǒng)那樣提取輸入信號的電平來控制增益，其增益與信號的大小成反比，在通信、雷達(dá)、電子對抗、電子測量中有著廣泛的應(yīng)用。

對數(shù)放大器本質(zhì)

多年來，人們對對數(shù)放大器本質(zhì)的認(rèn)識有一些模糊。通常人們把它看作是一種放大器，反而淡化了其非線性的特性，把它們看作特殊類型的放大器更是不對。盡管這些電路提供一些放大功能，如在RF和IF放大器中，它對小信號呈現(xiàn)出高增益等等，但它們真正的用途是實(shí)現(xiàn)精確的對數(shù)變換，嚴(yán)格地說，這些電路應(yīng)該叫做“對數(shù)變換器”。但多年來人們已經(jīng)習(xí)慣了“對數(shù)放大器”的叫法。IC廠商也不愿因?yàn)楦拿褂脩魧λ麄兊漠a(chǎn)品性質(zhì)和用途造成誤解。因此，本文也將沿用“對數(shù)放大器”這一名稱。

對數(shù)放大器的分類

在許多文獻(xiàn)中，對數(shù)放大器的分類也是相當(dāng)混亂的，根據(jù)實(shí)現(xiàn)對數(shù)函數(shù)依據(jù)的不同,有的將其分為二極管、三極管對數(shù)放大器和級聯(lián)對數(shù)放大器，有的將其分為真對數(shù)放大器和似對數(shù)放大器等等。但幾十年來，隨著半導(dǎo)體理論、工藝和模擬集成電路的發(fā)展，許多對數(shù)放大器實(shí)現(xiàn)的方法已經(jīng)被淘汰，其分類方法也未盡科學(xué)。目前根據(jù)市場上現(xiàn)有的對數(shù)放大器結(jié)構(gòu)和應(yīng)用領(lǐng)域的不同，可將對數(shù)放大器分為三類：基本對數(shù)放大器、基帶對數(shù)放大器和解調(diào)對數(shù)放大器。

基本對數(shù)放大器也稱跨導(dǎo)線性（Translinear）對數(shù)放大器，它基于雙極性三極管（BJT）的對數(shù)特性來實(shí)現(xiàn)信號的對數(shù)變換。這類對數(shù)放大器可以響應(yīng)緩慢變化的輸入信號，其特點(diǎn)是具有優(yōu)良的直流精度和非常寬的動態(tài)范圍（高達(dá)180dB），缺點(diǎn)是交流特性差。

基帶對數(shù)放大器也稱視頻對數(shù)放大器（雖然很少用于視頻顯示相關(guān)的應(yīng)用），它克服了基本對數(shù)放大器的缺點(diǎn)，能夠響應(yīng)快速變化的輸入。其原理是采用了一種 “逐級壓縮”的技術(shù)，交流特性好，但動態(tài)范圍較小。

解調(diào)對數(shù)放大器也稱逐級檢波對數(shù)放大器，它具有分段線性近似性質(zhì)，形成對數(shù)級聯(lián)后，可以得到很好的對數(shù)傳遞函數(shù)，在整個(gè)動態(tài)范圍內(nèi)對數(shù)精度高，同基帶對數(shù)放大器相似，也采用多個(gè)級聯(lián)線性放大器，動態(tài)范圍大。

對數(shù)放大器原理

針對上述的三種對數(shù)放大器，我們分別來講述其實(shí)現(xiàn)信號對數(shù)變換的原理。

基本對數(shù)放大器

基本對數(shù)放大器在IC設(shè)計(jì)中使用了跨導(dǎo)線性電路，因此也稱做跨導(dǎo)線性（Translinear）對數(shù)放大器?？鐚?dǎo)線性電路是電流模電路的主要組成部分，是許多線性和非線

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