Lokivahvistin

Logaritminen vahvistin ( lyhenteet : LU - venäläisessä kirjallisuudessa, englanninkielisessä kirjallisuudessa - Log amp) - analogisten elektronisten vahvistimien tyyppi , jonka lähtöjännite on verrannollinen tulojännitteen logaritmiin .

LU:ta kutsutaan usein logaritmisiksi muuntimiksi , koska se muuntaa tulosignaalin epälineaarisesti (logaritmisesti).

Logaritmisen vahvistimien tärkein sovellus on signaalien dynaamisen alueen kompressointi laajalla dynaamisella alueella. LU:ita käytetään myös analogisten signaalien kertomiseen ja jakamiseen.

Siinä tapauksessa, että tulo- ja lähtösignaalit ovat jännitesignaaleja, LU: n siirtoominaisuudella on seuraava muoto:

V_{out}=V_{y}\cdot \log {\frac {V_{in}}{V_{x}}},

missä on lähtöjännite,

V_{out}

{\displaystyle V_{y))

- jokin vakiokerroin, jolla on jännitteen mitta,

V_{in}

- tulojännite,

V_{x}

- tietty jännite

V_{out}=0.

Tässä kaavassa ei ole tärkeää asettaa logaritmin kantaa, koska logaritmiset funktiot missä tahansa kannassa ovat yhtä suuret vakiotekijään asti, tässä kaavassa vakiotekijä on kerroin $V_{y}.$

Tämän kaavan antaman LU:n siirto-ominaisuuden määrittämiseksi yksiselitteisesti tarvitaan kaksi parametria - ja $V_{x}$ $V_{y}.$

Logaritminen vahvistin, joka perustuu operaatiovahvistimeen ja diodiin

Tämä LUT käyttää p-n-liitoksen puolijohdediodin läpi kulkevan virran eksponentiaalista riippuvuutta . Diodin läpi kulkevan virran riippuvuus diodin ylittävästä jännitteestä riippuen puolijohteen pn-liitoksen teoriasta ilmaistaan kaavalla: $I_{\text{d))$ $U_{\text{d))$

I_{\text{d}}=I_{\text{s}}\left(\exp {\frac {U_{\text{d}}}{\varphi _{\text{T}}} }-1\oikea),

missä on käänteisesijännitetyn pn-liitoksen kyllästymislämpövirta,

I_{\text{s))

\varphi _{\text{T))

on lämpötilapotentiaali.

Lämpötilapotentiaali ilmaistaan kaavalla:

\varphi _{\text{T}}=kT/e,

missä J / K on Boltzmannin vakio ,

k=1{,}38\cdot 10^{-23}

T

on absoluuttinen lämpötila ,

e=1,6\cdot 10^{-19}

Cl - alkuainevaraus .

Huoneenlämpötilassa (~300 K) lämpötilapotentiaali on ~25,9 mV.

Koska käytännön piireissä diodin yli oleva jännite on useita kertoja korkeampi kuin lämpötilapotentiaali, diodivirran kaavassa suluissa oleva yksikkö voidaan jättää huomiotta, joten: $U_{\text{d))$ $\exp {\frac {U_{\text{d}}}{\varphi _{\text{T}}}}\gg 1$

I_{\text{d}}\approx I_{\text{s}}\exp {\frac {U_{\text{d}}}{\varphi _{\text{T}}}}.

$U_{\text{d}}=V_{\text{out}},$ koska operaatiovahvistimen (operaatiovahvistimen) invertoivan sisääntulon potentiaali on nolla negatiivisen takaisinkytkennän vuoksi ja diodivirta on yhtä suuri kuin tulovirta, koska invertoivan tulon virta on nolla, nämä kaksi oletusta pätevät ihanteellinen operaatiovahvistin, todelliset operaatiovahvistimet lähestyvät ihanteellista operaatiovahvistinta melko hyvin, eli LU:n lähtöjännite, jonka piiri on esitetty kuvassa 1, on: $I_{\text{d))$ $I_{\text{d}}=V_{in}/R,$

V_{\text{out}}=-\varphi _{\text{T}}\ln {\frac {V_{\text{in}}}{I_{\text{s}}\,R }}.

Kaavan miinusmerkki osoittaa, että tämä LT invertoi tulosignaalin.

Koska siirtoominaiskäyrä sisältää kaksi parametria, jotka riippuvat diodin lämpötilasta - - nousee suhteessa absoluuttiseen lämpötilaan ja - piidiodeissa noin kaksinkertaistuu lämpötilan noustessa 15 K, lämpötilan muutokset aiheuttavat muunnosvirheen. Käytännön piireissä lämpötilapoikkeama kompensoidaan erilaisilla piiritekniikoilla, mikä monimutkaistaa piiriä. $\varphi _{\text{T))$ $I_{\text(s)),$

Transdiodikokoonpano

Diodilla varustetun rakenteen haittana on suhteellisen kapea dynaaminen alue , enintään 4 vuosikymmentä . Voit laajentaa sitä käyttämällä bipolaarista transistoria op-amp-palautteessa . Pienitehoisten piitransistorien kollektorivirran riippuvuus jännitteestä kollektoriliitoksessa noudattaa eksponentiaalista lakia kollektorivirtojen alueella muutamasta pikoampeerista useisiin milliampeereihin, mikä mahdollistaa lineaarisen ryhmän rakentamisen, jonka dynaaminen alue on 5 6 vuosikymmentä.

Tällaisen LU:n kaavio on esitetty kuvassa 2. Tämän kaavion osalta seuraavat suhteet täyttyvät:

V_{\text{BE}}=-V_{\text{out)),

I_{\text{C}}=I_{\text{s}}\left(e^{\frac {V_{\text{BE}}}{\varphi _{\text{T}}} }-1\right)\noin I_{\text{s}}e^{\frac {V_{\text{BE}}}{\varphi _{\text{T}}}},

missä on transistorin kanta-emitterijännite,

V_{\text{BE}}

I_{\text{s))

on emitteri-kantaliitoksen käänteinen lämpökyllästysvirta,

missä:

V_{\text{BE}}=\varphi _{\text{T}}\ln \left({\frac {I_{\text{C}}}{I_{\text{s}}} } }\oikea).

Operaatiovahvistimen invertoivan sisääntulon virtuaalisen maan vuoksi:

I_{\text{C))={\frac {V_{\text{in))}{R)),

ja lopuksi:

V_{\text{out}}=-\varphi _{\text{T}}\ln \left({\frac {V_{\text{in}}}{I_{\text{s}} R}}\oikea).

Tämän rakenteen siirto-ominaisuus riippuu myös lämpötilasta, ja sovelluksissa, joissa vaaditaan parempaa tarkkuutta, piirissä vaaditaan lämpöryömintäkompensointia.

Sovellus

Signaalilähettimien tehon mittaamiseen GSM- , CDMA- , TDMA -järjestelmissä sekä vastaanotetun signaalin ( RSSI ) ilmaisemiseen.

Mittauslaitteissa, esimerkiksi sähköisten signaalien spektrianalysaattoreissa .

Virran tai jännitteen edustamien analogisten arvojen kertomiseen ja jakamiseen. Tätä varten käytetään identiteettiä: ja , kun taas kerto- ja jakolaskuoperaatiot korvataan yhteen- ja vähennysoperaatioilla, jotka voidaan suorittaa helposti operaatiovahvistimen analogisilla summaimilla. Tulo- tai osittaisten analogisten signaalien saatujen logaritmien muunnos suoritetaan tässä tapauksessa eksponentiaalisella (potentioivalla) muuntimella. $\ln xy=\ln x+\ln y$ $\ln {\frac {x}{y}}=\ln x-\ln y,$

Kirjallisuus

Logaritmisten vahvistimien käyttö tarkkoihin tehomittauksiin , Samkov I. Yu. - M .: Electronic Components, No. 3 2008.
Logaritmisen vahvistimien demoduloinnin teorian perusteet , Samkov I. Yu. - M .: Electronic Components, No. 3 2009.
Perinteisten piirien logaritmisen vahvistimien sirut , Mikhalev P. - M .: Komponentit ja tekniikat, nro 8 2007.

Lokivahvistin

Logaritminen vahvistin, joka perustuu operaatiovahvistimeen ja diodiin

Transdiodikokoonpano

Sovellus

Kirjallisuus

Linkit