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对数放大器,对数放大器是什么意思

作者:时间:2013-11-09来源:网络收藏

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我们理解首先理解一下信号压缩,信号压缩在现实世界中,一些信号往往具有很宽的动态范围。比如雷达、声纳等无线电系统中,接收机前端信号动态范围可达120dB以上;光纤接收器前端的电流也可从“pA”级到“mA”级。宽动态范围往往给应用设计带来很多问题。一方面,线性无法处理这样宽的动态范围。另一方面,DA变换中,在保证分辨率的情况下,模数转换器的位数会随动态范围的增大而增大。因此,在处理宽动态范围的信号时,常常将其动态范围压缩到一个可以处理的程度。如果一个系统中阻抗是线性的,信号的功率与电压的平方成正比,信号的动态范围既可以用电压表示也可以用功率来表示。

在工程应用中,动态范围的压缩分为“线性压缩”和“非线性压缩”。线性压缩是指的增益与信号的大小无关,输出基本保持恒定。线性压缩的特点使谐波失真小,其本质是一种“压控放大器”(VCA)。非线性压缩方面最好的例子就是对数放大器。它是输入输出信号成对数关系的器件,它对信号动态范围的压缩不需要像AGC系统那样提取输入信号的电平来控制增益,其增益与信号的大小成反比,在通信、雷达、电子对抗、电子测量中有着广泛的应用。

对数放大器本质

多年来,人们对对数放大器本质的认识有一些模糊。通常人们把它看作是一种放大器,反而淡化了其非线性的特性,把它们看作特殊类型的放大器更是不对。尽管这些电路提供一些放大功能,如在RF和IF放大器中,它对小信号呈现出高增益等等,但它们真正的用途是实现精确的对数变换,严格地说,这些电路应该叫做“对数变换器”。但多年来人们已经习惯了“对数放大器”的叫法。IC厂商也不愿因为改名而使用户对他们的产品性质和用途造成误解。因此,本文也将沿用“对数放大器”这一名称。

对数放大器的分类

在许多文献中,对数放大器的分类也是相当混乱的,根据实现对数函数依据的不同,有的将其分为二极管、三极管对数放大器和级联对数放大器,有的将其分为真对数放大器和似对数放大器等等。但几十年来,随着半导体理论、工艺和模拟集成电路的发展,许多对数放大器实现的方法已经被淘汰,其分类方法也未尽科学。目前根据市场上现有的对数放大器结构和应用领域的不同,可将对数放大器分为三类:基本对数放大器、基带对数放大器和解调对数放大器。

基本对数放大器也称跨导线性(Translinear)对数放大器,它基于双极性三极管(BJT)的对数特性来实现信号的对数变换。这类对数放大器可以响应缓慢变化的输入信号,其特点是具有优良的直流精度和非常宽的动态范围(高达180dB),缺点是交流特性差。

基带对数放大器也称视频对数放大器(虽然很少用于视频显示相关的应用),它克服了基本对数放大器的缺点,能够响应快速变化的输入。其原理是采用了一种 “逐级压缩”的技术,交流特性好,但动态范围较小。


解调对数放大器也称逐级检波对数放大器,它具有分段线性近似性质,形成对数级联后,可以得到很好的对数传递函数,在整个动态范围内对数精度高,同基带对数放大器相似,也采用多个级联线性放大器,动态范围大。

对数放大器原理

针对上述的三种对数放大器,我们分别来讲述其实现信号对数变换的原理。

基本对数放大器

基本对数放大器在IC设计中使用了跨导线性电路,因此也称做跨导线性(Translinear)对数放大器。跨导线性电路是电流模电路的主要组成部分,是许多线性和非线

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关键词: 对数 放大器

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