對數放大器,對數放大器是什么意思
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我們理解對數放大器首先理解一下信號壓縮，信號壓縮在現(xiàn)實世界中，一些信號往往具有很寬的動態(tài)范圍。比如雷達、聲納等無線電系統(tǒng)中，接收機前端信號動態(tài)范圍可達120dB以上；光纖接收器前端的電流也可從“pA”級到“mA”級。寬動態(tài)范圍往往給應用設計帶來很多問題。一方面，線性放大器無法處理這樣寬的動態(tài)范圍。另一方面，DA變換中，在保證分辨率的情況下，模數轉換器的位數會隨動態(tài)范圍的增大而增大。因此，在處理寬動態(tài)范圍的信號時，常常將其動態(tài)范圍壓縮到一個可以處理的程度。如果一個系統(tǒng)中阻抗是線性的，信號的功率與電壓的平方成正比，信號的動態(tài)范圍既可以用電壓表示也可以用功率來表示。
在工程應用中，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，輸出基本保持恒定。線性壓縮的特點使諧波失真小，其本質是一種“壓控放大器”（VCA）。非線性壓縮方面最好的例子就是對數放大器。它是輸入輸出信號成對數關系的器件，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、電子對抗、電子測量中有著廣泛的應用。
對數放大器本質
多年來，人們對對數放大器本質的認識有一些模糊。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現(xiàn)精確的對數變換，嚴格地說，這些電路應該叫做“對數變換器”。但多年來人們已經習慣了“對數放大器”的叫法。IC廠商也不愿因為改名而使用戶對他們的產品性質和用途造成誤解。因此，本文也將沿用“對數放大器”這一名稱。
對數放大器的分類
在許多文獻中，對數放大器的分類也是相當混亂的，根據實現(xiàn)對數函數依據的不同,有的將其分為二極管、三極管對數放大器和級聯(lián)對數放大器，有的將其分為真對數放大器和似對數放大器等等。但幾十年來，隨著半導體理論、工藝和模擬集成電路的發(fā)展，許多對數放大器實現(xiàn)的方法已經被淘汰，其分類方法也未盡科學。目前根據市場上現(xiàn)有的對數放大器結構和應用領域的不同，可將對數放大器分為三類：基本對數放大器、基帶對數放大器和解調對數放大器。
基本對數放大器也稱跨導線性（Translinear）對數放大器，它基于雙極性三極管（BJT）的對數特性來實現(xiàn)信號的對數變換。這類對數放大器可以響應緩慢變化的輸入信號，其特點是具有優(yōu)良的直流精度和非常寬的動態(tài)范圍（高達180dB），缺點是交流特性差。
基帶對數放大器也稱視頻對數放大器（雖然很少用于視頻顯示相關的應用），它克服了基本對數放大器的缺點，能夠響應快速變化的輸入。其原理是采用了一種 “逐級壓縮”的技術，交流特性好，但動態(tài)范圍較小。
解調對數放大器也稱逐級檢波對數放大器，它具有分段線性近似性質，形成對數級聯(lián)后，可以得到很好的對數傳遞函數，在整個動態(tài)范圍內對數精度高，同基帶對數放大器相似，也采用多個級聯(lián)線性放大器，動態(tài)范圍大。
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