Logarithmic Amplifiers
对数放大器的应用场合
在雷达和一些其他测距的场合,sensor输出的信号的动态范围比较宽,也就是要求sensor输出的弱信号时有比较大的放大倍数,强的信号有较小的放大倍数,以保证sensor输出的信号经过放大器后信号的动态范围不超过ADC的输入要求,但是一般情况下用普通的放大器很难满足这个要求,sensor的弱信号能放大到要求的幅度时,稍强的信号不是放大器饱和就是超过ADC的输入要求。
1、直流对数放大器
1>输入直流信号的对数放大
直流对数放大电路是根据三极管的Ic和Vbe的关系得到的,有 Ic = Is * [exp( Vbe / VT) -1],根据这个Ebers-Moll方程可知,Ic增大10倍,Vbe变化60mV。
电路如下图所示,当输入电压为1v时,输入的电压为1v时,输入的电流为1mA,输出的电压为655mV,当输入电压为0.1v时,输入的电流为100uA,输出的电压为595mV,这时电流变化了10倍,电压变化了60mV。
2>输入正弦波信号
直流对数放大器在输入为正弦波的电流信号时,电路如下图所示,图中波形蓝色为10k,偏置电流60uA,Ipp为50uA的正弦波电流信号,正弦波的电流变化为10uA到110uA,电流变化近10倍多,绿色波形为放大器的输出,图中输出电压变化为64mV,说明输入正弦波的电流信号变化10倍,Vbe变化了60mV;输入一定频率的正弦波的电流,经过跨阻输出后输出电压按对数的形式变化。
3>输入方波信号
从图中可以看出,电流变化10倍时,输出电压也是变化了近60mV,但是输出电压在边沿这里振荡了,应该还是对数放大器的输入信号频率不太高,所以输入信号的边沿缓一点应该就好了,我们把边沿时间改为100us。输出波形如下图所示,可以看到边沿的振荡已经消失了。
4、如何把输出的电压线性