7 faktů o logovacím a antilogovém zesilovači: co, funguje, obvod, použití

Konfigurace obvodů operačního zesilovače, které mohou provádět matematické operace, jako je log a antilog (exponenciální), včetně zesílení vstupního signálu poskytovaného do obvodu, jsou známy jako logaritmický zesilovač a antilogaritmický zesilovač. V této části se podrobně seznámíme s logaritmickým zesilovačem a programem Antilog.

Obsah:

• Úvod
• Logaritmický (logický) zesilovač
• Konfigurace zesilovače protokolu
• Konfigurace logového zesilovače na základě diod
• Tranzistorový log zesilovač konfigurace
• Výstup a pracovní princip logového zesilovače
• Aplikace logového zesilovače
• Co je Antilog?
• Zesilovač Antilog
• Konfigurace zesilovače protokolu
• Konfigurace diodového antilogového zesilovače
• Konfigurace antilogového zesilovače na bázi tranzistoru
• Výstup a pracovní princip logového zesilovače
• Aplikace zesilovače antilog

Zesilovač logaritmu (logu)

Operační zesilovač, ve kterém je výstupní napětí zesilovače (V₀) je přímo úměrný přirozenému logaritmu vstupního napětí (V_i) je známý jako logaritmický zesilovač. Přirozený logaritmus vstupního napětí se v zásadě vynásobí konstantní hodnotou a vytvoří se jako výstup.

Zesilovač protokolu

Zesilovač protokolu pomocí tranzistoru

Zesilovač protokolu pomocí diody

Výstup a pracovní princip logového zesilovače

To lze vyjádřit takto:

Kde K je konstantní člen a V_ref odkazuje na normalizační konstantu, kterou v této části známe.

Logaritmické zesilovače mohou obecně vyžadovat více než jeden operační zesilovač, v takovém případě jsou známy jako kompenzované logaritmické zesilovače. Pro svou správnou funkci dokonce vyžadují vysoce výkonné operační zesilovače, jako jsou například LM1458, LM771 a LM714, které jsou často používaným logaritmickým zesilovačem.

Dioda je zapojena v předpětí. Diodový proud lze tedy reprezentovat jako:

Kde já_s je saturační proud, V_D je pokles napětí pro diodu. V_T je tepelné napětí. Diodový proud lze přepsat s vysokým předpětím

I₁ vyjádřeno,

Vzhledem k tomu, že napětí na invertující svorce operačního zesilovače je na virtuální zemi, je tedy výstupní napětí dáno V₀ = -V_D

Berouce na vědomí, že i₁ =i_D, můžeme psát

Ale, jak již bylo uvedeno dříve, V_D = -V₀ a tak,

Přirozeným logaritmem na obou stranách této rovnice jsme zjistili

Nebo,  

Rovnice výstupního napětí (V₀) logaritmického zesilovače obsahuje záporné znaménko, což znamená, že je fázový rozdíl 180 ^o, nyní 

Pokročilejší využívá bipolární tranzistory odstranit I_s v logaritmickém výrazu. V tomto typu logaritmické konfigurace zesilovače je výstupní napětí dáno jako:

Aplikace logaritmického zesilovače

Zesilovač protokolu se používá pro matematické aplikace a také v různých zařízeních podle jejich potřeby. Některé z aplikací logového zesilovače jsou následující:

• Zesilovače protokolu se používají pro matematické aplikace, zejména při násobení. Používá se také v dělení a dalších exponenciálních operacích. Protože může provádět multiplikační operaci, používá se proto v analogových počítačích, při syntéze zvukových efektů, měřicích přístrojů, které vyžadují multiplikační operaci, například při výpočtu výkonu (multiplikace proudu a napětí).
• Jak víme, že když potřebujeme vypočítat decibelový ekvivalent dané veličiny, vyžadujeme použití logaritmického operátoru, a proto se k výpočtu hodnoty decibelové (dB) veličiny použijí logické zesilovače.
• Monolitické logaritmické zesilovače se používají v určitých situacích, například v radiofrekvenční doméně, pro efektivní rozestupy (zmenšení složek a prostoru, které potřebují) a také pro zlepšení šířky pásma a potlačení šumu.
• Používá se také v různých rozsazích aplikací, jako je převodník čtvercového průměru, analogově-digitální převodník atd.

Co je Antilog?

Zesilovač Antilog

Operační zesilovač, ve kterém je výstupní napětí zesilovače (V₀) je přímo úměrný anti-log vstupnímu napětí (V_i) je známý jako anti-logaritmický zesilovač nebo zesilovač proti logu. Zde budeme podrobně diskutovat o konfiguraci operačního zesilovače, která tvoří anti-logaritmický zesilovač.

Obvod zesilovače antilog

Zesilovač Antilog pomocí tranzistoru

Zesilovač Antilog pomocí diody

V zesilovači antilog je vstupní signál na invertujícím pinu operačního zesilovače, který prochází diodou.

Výstup a pracovní princip zesilovače Antilog

Jak bylo pozorováno v obvodu zobrazeném výše, negativní zpětné vazby je dosaženo připojením výstupu k invertující vstupní svorce. Podle konceptu virtuální země mezi vstupními svorkami zesilovače je napětí V₁ na invertujícím terminálu bude nula. Kvůli ideálně nekonečné vstupní impedanci nebude proud protékající diodou v důsledku aplikovaného vstupního napětí v invertující svorce vstupovat do operačního zesilovače; místo toho bude proudit po cestě zpětné vazby přes odpor R, jak je znázorněno na obrázku.

Kompliment nebo inverzní funkce logaritmického zesilovače je „exponenciální“, antilogaritmická nebo jednoduše známá jako „antilog“. Zvažte obvod uvedený na obrázku. Diodový proud je

Kde, V_D je diodové napětí. Podle konceptu virtuální země, V₁= 0, protože neinvertující svorka je uzemněna, jak je znázorněno na obrázku. Proto napětí na diodě lze vyjádřit jako V_D = V_i - V₁ nebo V_D = V_i Proto je proud procházející diodou

Díky ideálním charakteristikám op-zesilovače (nekonečná vstupní impedance) proud protékající diodou (i_D) protéká podél zpětnovazební dráhy odporem R, jak vidíme na obrázku.

Proto i_D =i₂

A, V₀ = -i₂R = -i_DR

Výměna i_D ve výše uvedené rovnici dostaneme 

Parametry n, V_T a já_S jsou konstanty (jsou závislé pouze na vlastnostech diody, které jsou vždy konstantní pro konkrétní diodu). Pokud je tedy hodnota zpětnovazebního odporu R pevná, pak výstupní napětí V₀ je přímo úměrný přirozenému anti-logaritmu (exponenciálnímu) použitého vstupního napětí V_i. Výše uvedená rovnice pak může být jednoduše reprezentována jako

Kde K = - I_SR a a =

Proto si můžeme všimnout, že anti-logaritmický operační zesilovač produkuje svůj výstupní signál jako exponenciální hodnotu použitého signálu vstupního napětí.

Zisk zesilovače anti-log je dán hodnotou K, která se rovná -I_SR.

Znaménko –ve poukazuje na to, že mezi použitými vstupy sa výstupem zesilovače anti-log je fázový rozdíl 180 stupňů.

Další článek týkající se elektroniky klikněte zde