Логарифмические и антилогарифмические усилители используются для сжатия компрессии сигнала, поиска значений логарифмов и показательных функций, а также для выполнения аналогового умножения и деления. В статье рассматриваются базовые положения схемотехники логарифмических усилителей традиционной идеологии. Дается краткий обзор микросхем логарифмических усилителей, выпускаемых фирмой Burr-Brown как в части их основных параметров, так и практического применения. Для получения логарифмической характеристики усилителя необходимо иметь элемент или устройство, которое обладает собственной логарифмической характеристикой, и включить его в цепь отрицательной обратной связи ООС ОУ. Такой характеристикой обладает полупроводниковый pn -переход, например диод. Из теории полупроводников известно, что при прямом включении ток, протекающий через диод, и падающее на нем напряжение связаны между собой следующим соотношением:. Величина этого тока составляет 10 —12 …10 —6 мА для кремниевых и 10 —8 …10 —3 мА для германиевых диодов. Если тепловой ток пренебрежимо мал по величине, то выражение 2 упрощается до следующего вида:. Переход от натурального логарифма к десятичному осуществляется согласно элементарному соотношению:. Это преобразование логарифмов легко реализуется на основе простейшего блока масштабного преобразования. Для ОУ с бесконечно большим входным сопротивлением его входной ток равен нулю. Логарифм теплового тока представляет собой малую величину, и при постоянной температуре эта ошибка логарифмирования легко учитывается, если она вообще поддается оценке. Поэтому выражение 6 можно представить в виде:. Здесь величина тока I R может трактоваться как ток источника входного воздействия логарифмического усилителя. Для исключения влияния вариаций коэффициента m диод заменяют транзистором в диодном включении. При этом увеличивается диапазон рабочих напряжений. Выражение для тока коллектора транзистора имеет вид 9. Передаточная функция диода существенно зависит от температуры. Поэтому для повышения точности работы логарифмического усилителя используют температурную компенсацию. Простейшая схема логарифмического усилителя с температурной компенсацией приведена на рис. Значение обратного тока насыщения диода D1 I 0 уменьшается за счет введения диода D2 и источника тока I R. Если характеристики двух диодов полностью согласованы, то напряжение U 3 определяется следующим соотношением:. Формируя температурно-зависимый коэффициент передачи выходного усилителя схемы рис. Для этого в схему выходного усилителя вводят терморезистор R t. Тогда выходное напряжение логарифмического усилителя с температурной компенсацией приобретает вид:. Для исключения температурной зависимости необходимо потребовать выполнения следующего равенства:. Решая уравнение 17 относительно R T , можно определить требуемые параметры терморезистора для обеспечения выполнения следующего соотношения:. В этом случае выражение 19 упрощается к виду:. Температурная зависимость при этом определяется только тепловым потенциалом. Наличие в схеме резистивного делителя R 1 и R 2 вносит свой вклад в температурную зависимость выходного напряжения усилителя:. Для компенсации температурного влияния теплового потенциала резистор R 2 заменяют терморезистором с положительным температурным коэффициентом. Обобщенное представление передаточной функции логарифмического усилителя в соответствии с идентичными по виду выражениями 7 и 12 можно записать следующим образом:. Фирма Burr-Brown, которая несколько лет назад вошла в состав компании Texas Instruments, в течение многих лет занималась разработкой и производством микросхем логарифмических усилителей, ориентированных на различные практические приложения. В таблице приведены параметры наиболее известных микросхем данной фирмы. Выбор в пользу микросхем Burr-Brown был сделан на том основании, что их схемотехническая реализация основана на традиционной идеологии, представленной на рис. За исключением микросхем и LOG, все остальные микросхемы реализованы по единой упрощенной схеме, которая приведена на рис. Все микросхемы, за исключением , изготовлены с помощью методов твердотельной технологии с использованием лазерной подгонки резисторов для обеспечения высокой точности реализуемых характеристик. Для проведения процедуры вычисления логарифма отношения например, токов микросхемы имеют два входа. Это одна из первых микросхем логарифмического усилителя, выполненная по гибридной технологии и способная работать как от источника входного тока, так и от источника входного напряжения. Особенностью данной схемы является то, что ее входные сигналы могут иметь любую полярность. Входные усилители А 1 и А 3 имеют входные дифференциальные каскады, выполненные на полевых транзисторах. Это позволяет значительно уменьшить шумы, а также достичь предельно низких значений входных токов смещения. В принципе данная схема выполнена по классической схеме логарифмического усилителя с транзистором в цепи ООС в диодном включении и цепями термокомпенсации. Наличие встроенной цепи опорного напряжения и дополнительного ОУ А 4 способствуют расширению реализационных возможностей микросхемы. Универсальность схемы в отношении возможности работы с разнополярными сигналами, к сожалению, требует для каждого варианта своего способа включения микросхемы, подробности которых можно найти в [2]. Эта микросхема относится к категории прецизионных. Применение входных каскадов на полевых транзисторах и лазерная подгонка резисторов обеспечивают входной ток смещения усилителя всего 1 пА. При этом минимальное значение входного сигнала в виде тока составляет 1 нА. Структурная схема логарифмического усилителя с указанием номеров выводов приведена на рис. Наличие двух входов позволяет с высокой точностью вычислять логарифм отношения входных сигналов в виде токов. Передаточная функция данной схемы имеет вид:. Приведенные графики показывают реализационные возможности данной микросхемы логарифмического усилителя. Когда микросхема LOG используется как логарифмический усилитель для одного входного сигнала I 1 , ко второму входу вместо I 2 необходимо подключить источник опорного тока I REF. Для этого используют цепь опорного источника тока с термокомпенсацией, схема которого приведена на рис. При измерении логарифма коэффициента пропускания оптических объектов используется схема, приведенная на рис. Подробное описание микросхемы с полным перечнем параметров и различных способов включения можно найти в [3]. Данная микросхема является высоко прецизионной. Структурная схема логарифмического усилителя, выполненная по традиционной идеологии, приведена на рис. В схеме используются согласованные транзисторы и содержится цепь термокомпенсации. В отличие от LOG, данная микросхема сохраняет работоспособность при широких пределах изменения питающих напряжений: При этом ток потребления составляет всего 1 мА. При использовании микросхемы LOG как логарифмического усилителя для одного входного сигнала I 1 ко второму входу вместо I 2 подключают источник опорного тока I REF с термокомпенсацией, схема которого приведена на рис. Микросхема LOG работает только при положительных входных токах. В случае, когда необходимо работать с отрицательными входными токами, используют схему токового инвертора, приведенную на рис. Передаточная функция данной микросхемы приведена на рис. На этом рисунке представлена зависимость выходного напряжения от величины входного тока I 1 при изменяющемся как параметр токе I 2. Подробное описание микросхемы с полным перечнем параметров и различных вариантов практических приложений можно найти в [4]. Эта микросхема также относится к категории прецизионных и по своим параметрам и назначению аналогична LOG, за исключением динамического диапазона, который в данном случае меньше на 1,5 декады. Микросхема сохраняет работоспособность при широких пределах изменения питающих напряжений: При этом ток потребления составляет 2 мА. Схема содержит дополнительный выходной усилитель А 3 для увеличения коэффициента усиления. Дополнительное усиление обеспечивается подключением внешних резисторов R 1 и R 2 и определяется соотношением:. Кроме того, схема содержит усилитель А 4 , который при необходимости может быть использован также в качестве дополнительного усилительного каскада или компаратора. Если этот усилитель не используется, то его неинвертирующий вход следует подключить к общей шине, а неинвертирующий выход подключают к выходу этого усилителя. Типовая схема включения приведена на рис. При необходимости подключения опорного источника тока используется схема рис. А в случае, когда требуется инверсия входного тока, используют схему рис. Подробное описание микросхемы с полным перечнем параметров и различных вариантов практических приложений можно найти в [5]. Микросхема LOG является высоко прецизионной. Структурная схема логарифмического усилителя приведена на рис. Различие заключается только в величине крутизны передаточной функции, которая вдвое меньше, чем у LOG В остальном, включая значения основных параметров, специфику применения и способы включения для разных приложений, данная микросхема идентична LOG и может служить для нее адекватной заменой без изменения посадочного места печатной платы. Подробная информация по данной микросхеме приведена в [6]. Данная микросхема также является высоко прецизионной. Особенностью данной схемы является наличие встроенного выходного усилителя А 3 аналогично схеме LOG для получения дополнительного усиления, которое обеспечивается подключением внешних резисторов R 1 и R 2 и определяется соотношением Кроме того, структура данной микросхемы содержит встроенный источник опорного напряжения V REF , с помощью которого можно задавать опорный ток по второму входу без использования внешней дополнительной цепи вида рис. В остальном, включая значения основных параметров, специфику применения и способы включения для разных приложений, данная микросхема идентична LOG Это сдвоенный двухканальный логарифмический усилитель LOG без каких-либо схемотехнических дополнений. Подробное описание микросхемы с полным перечнем параметров и различных вариантов практических приложений можно найти в [7]. Эта микросхема существенно отличается по схемотехнике и параметрам от ранее рассмотренных. Она относится к категории быстродействующих прецизионных логарифмических усилителей. Ее динамический диапазон составляет 8 декад и является наибольшим из всех рассмотренных схем. Структурная схема приведена на рис. Схема имеет два входа для обеспечения вычисления логарифма отношения токов. Содержит встроенный источник опорного напряжения 2,5 В и два дополнительных усилителя на выходе, с помощью которых при подключении внешних резистивных цепей ООС можно получать дополнительное усиление по аналогии со схемой LOG Ток потребления при этом составляет 10 мА. Структурная схема данного логарифмического усилителя не содержит в явном виде цепей термокомпенсации. Данная статья посвящена рассмотрению логарифмических усилителей, построенных на основе традиционной схемотехники и ориентированных на стандартные применения. Несмотря на давнюю историю создания таких схем, они остаются востребованными при проектировании радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, в особенности измерительной. В работе рассмотрены основные принципы построения схемотехники таких усилителей, включая методы термокомпенсации. Приведен краткий обзор микросхем логарифмических усилителей, выпускаемых фирмой Burr-Brown. Выбор микросхем именно этой фирмы был продиктован только тем соображением, что они реализованы по традиционной схемотехнике. Рамки журнальной статьи обзорного характера не позволяют рассмотреть весь спектр вопросов, связанных как со спецификой построения прецизионной аппаратуры, что должно затрагивать проблему минимизации ошибок, так и с другими методами реализации логарифмических усилителей, ориентированных на более широкий спектр практических приложений. Скачать статью в формате PDF. Другие статьи по данной теме: Создание принципиальной схемы и собственной библиотеки компонентов на примере светодиодного модуля КМОП-ключи от NEC Electronics бросают вызов ключам на основе GaAs Формирователи импульсов Управление униполярными двигателями в практических решениях Проектирование КИХ-фильтров в САПР ПЛИС Xilinx ISE Design Suite Назад Коэффициент шума и логарифмические усилители. Часть 1 Вперёд Обзор основных схем логарифмических усилителей для радиочастотных приложений производства фирмы Analog Devices Сообщить об ошибке. Если Вы заметили какие-либо неточности в статье отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы. Рекламодателям Купить Архив номеров Форум Авторам Подписаться Обзор рынка Контакты Поиск Поиск. Рубрикатор DSP и обработка сигналов JTAG-тестирование RFID и системы идентификации АЦП и ЦАП Беспроводные технологии Встраиваемые системы ВЧ и СВЧ компоненты Датчики Дисплеи Защита по току и напряжению Измерительное оборудование Интерфейсы Источники питания Конденсаторы, резисторы, индуктивности Микроконтроллеры Микропроцессоры Микросхемы памяти ОЗУ и ПЗУ Операционные усилители Оптоэлектроника и светотехника Осциллографы Печатные платы и монтаж ПЛИС и ПАИС ПЛК и промышленные компьютеры Разъемы, соединители, коммутационные устройства Рынок электронных компонентов САПР Силовая электроника Специализированные микросхемы Схемотехника и проектирование Телекоммуникационное оборудование и микросхемы Технологии Электронные компоненты. Новости 19 июня Практический семинар Xilinx: Введение в САПР Vivado. На примере платформы Artix A50T. Подписка на новости Да. Опрос Нужны ли комментарии к статьям? Да, обязательно Да, но только для зарегистрированных пользователей Нет, этот сервис не нужен Голосовать. Назад Коэффициент шума и логарифмические усилители. Часть 1 Вперёд Обзор основных схем логарифмических усилителей для радиочастотных приложений производства фирмы Analog Devices.
Логарифмический усилитель
Пожелания молодым людям
Улица суворова 91 ростов на дону карта
Грустные аватарки для девушек в контакте