7 faktów na temat wzmacniacza Log i Antilog: co, praca, obwód, zastosowanie

Konfiguracje obwodów wzmacniacza operacyjnego, które mogą wykonywać operacje matematyczne, takie jak log i antylogarytm (wykładniczy), w tym wzmocnienie sygnału wejściowego dostarczanego do obwodu, są znane odpowiednio jako wzmacniacz logarytmiczny i wzmacniacz antylogarytmiczny. W tej sekcji dowiemy się szczegółowo o wzmacniaczu Logarithmic i Antilogu.

Spis treści:

• Wprowadzenie
• Wzmacniacz logarytmiczny (logarytmiczny)
• Konfiguracja wzmacniacza dziennika
• Konfiguracja wzmacniacza Log opartego na diodzie
• Tranzystorowy wzmacniacz Log konfiguracja
• Wyjście i zasada działania wzmacniacza logarytmicznego
• Zastosowania wzmacniacza dziennika
• Co to jest Antilog?
• Wzmacniacz Antilog
• Konfiguracja wzmacniacza dziennika
• Konfiguracja wzmacniacza antilog na bazie diody
• Konfiguracja wzmacniacza antilog na bazie tranzystora
• Wyjście i zasada działania wzmacniacza logarytmicznego
• Zastosowania wzmacniacza antilog

Wzmacniacz logarytmu (logarytmu)

Wzmacniacz operacyjny, w którym napięcie wyjściowe wzmacniacza (V₀) jest wprost proporcjonalna do logarytmu naturalnego napięcia wejściowego (V._i) jest znany jako wzmacniacz logarytmiczny. Zasadniczo logarytm naturalny napięcia wejściowego jest mnożony przez stałą wartość i generowany na wyjściu.

Obwód wzmacniacza dziennika

Wzmacniacz logów za pomocą tranzystora

Wzmacniacz logów za pomocą diody

Wyjście i zasada działania wzmacniacza logarytmicznego

Można to wyrazić następująco:

Gdzie K jest stałą, a V_ref odnosi się do stałej normalizacji, którą poznajemy w tej sekcji.

Ogólnie rzecz biorąc, wzmacniacze logarytmiczne mogą wymagać więcej niż jednego wzmacniacza operacyjnego, w którym to przypadku są znane jako wzmacniacze z kompensacją logarytmiczną. Do prawidłowego działania wymagają nawet wysokowydajnych wzmacniaczy operacyjnych, takich jak LM1458, LM771 i LM714, które są jednymi z powszechnie stosowanych wzmacniaczy logarytmicznych.

Dioda jest podłączona w kierunku przewodzenia. Tak więc prąd diody można przedstawić jako:

Gdzie ja_s jest prądem nasycenia, V_D jest spadek napięcia dla diody. V_T to napięcie termiczne. Prąd diody można przepisać z wysokim stanem polaryzacji,

I₁ wyrażone przez,

Ponieważ napięcie na odwracającym zacisku wzmacniacza operacyjnego znajduje się na wirtualnej masie, stąd napięcie wyjściowe jest określone przez V₀ = -V_D

Zauważając, że ja₁ = ja_D, możemy pisać

Ale, jak wspomniano wcześniej, V_D = -V₀ a więc,

Przyjmując logarytm naturalny po obu stronach tego równania, stwierdziliśmy

Lub,  

Równanie napięcia wyjściowego (V₀) wzmacniacza logarytmicznego zawiera znak ujemny, który wskazuje, że występuje różnica faz wynosząca 180 ^o, teraz 

Bardziej zaawansowany wykorzystuje bipolarny tranzystory usunąć I_s w wyrażeniu logarytmicznym. W tego typu konfiguracji wzmacniacza logarytmicznego napięcie wyjściowe jest podane jako:

Zastosowania wzmacniacza logarytmicznego

Wzmacniacz log jest używany do zastosowań matematycznych, a także w różnych urządzeniach zgodnie z ich potrzebami. Niektóre zastosowania wzmacniacza logów są następujące:

• Wzmacniacze logarytmiczne są używane w zastosowaniach matematycznych, głównie w mnożeniu. Jest również używany w dzieleniu i innych operacjach wykładniczych. Ponieważ może wykonywać operacje mnożenia, stąd jest używany w komputerach analogowych, przy syntezie efektów audio, przyrządach pomiarowych wymagających operacji mnożenia, np. Przy obliczaniu mocy (mnożenie prądu i napięcia).
• Ponieważ wiemy, że gdy potrzebujemy obliczyć decybelowy ekwiwalent danej wielkości, wymagamy użycia operatora logarytmicznego, a zatem wzmacniacze logarytmiczne służą do obliczenia wartości decybeli (dB) wielkości.
• Monolityczne wzmacniacze logarytmiczne są używane w pewnych sytuacjach, np. W dziedzinie częstotliwości radiowych, do efektywnego rozstawienia (redukcja komponentów i potrzebnej im przestrzeni), a także do poprawy przepustowości i tłumienia szumów.
• Jest również używany w różnych zakresach zastosowań, takich jak przetwornik rot średniokwadratowy, przetwornik analogowo-cyfrowy itp.

Co to jest Antilog?

Wzmacniacz Antilog

Wzmacniacz operacyjny, w którym napięcie wyjściowe wzmacniacza (V.₀) jest wprost proporcjonalna do anty-log napięcia wejściowego (V._i) jest znany jako wzmacniacz antylogarytmiczny lub wzmacniacz anty-log. W tym miejscu szczegółowo omówimy konfigurację wzmacniacza operacyjnego, która tworzy wzmacniacz antylogarytmiczny.

Obwód wzmacniacza antilog

Wzmacniacz antylogiczny wykorzystujący tranzystor

Wzmacniacz Antilog wykorzystujący diodę

We wzmacniaczu antilog sygnał wejściowy znajduje się na pinie odwracającym wzmacniacza operacyjnego, który przechodzi przez diodę.

Wyjście i zasada działania wzmacniacza Antilog

Jak widać w obwodzie pokazanym powyżej, ujemne sprzężenie zwrotne uzyskuje się poprzez podłączenie wyjścia do odwracającego zacisku wejściowego. Zgodnie z koncepcją wirtualnej masy między zaciskami wejściowymi wzmacniacza napięcie V₁ na terminalu odwracającym będzie zero. Ze względu na idealnie nieskończoną impedancję wejściową, prąd płynący przez diodę z powodu przyłożonego napięcia wejściowego w zacisku odwracającym nie wejdzie do wzmacniacza operacyjnego; zamiast tego będzie przepływał wzdłuż ścieżki sprzężenia zwrotnego przez rezystor R, jak pokazano na rysunku.

Komplementacja lub funkcja odwrotna wzmacniacza logarytmicznego jest funkcją „wykładniczą”, antylogarytmiczną lub po prostu znaną jako „antylogarytm”. Rozważ obwód podany na rysunku. Prąd diody wynosi

Gdzie, V_D to napięcie diody. Zgodnie z koncepcją wirtualnej masy V₁= 0, ponieważ nieodwracający zacisk jest uziemiony, jak pokazano na rysunku. Dlatego napięcie na diodzie można wyrazić jako V._D = V_i - V₁ lub V_D = V_i Stąd prąd płynący przez diodę

Dzięki idealnej charakterystyce wzmacniacza operacyjnego (nieskończona impedancja wejściowa) prąd przepływający przez diodę (i_D) płynie wzdłuż ścieżki sprzężenia zwrotnego przez rezystor R, jak widać na rysunku.

Dlatego ja_D = ja₂

A V₀ = -i₂R = -tj_DR

Wymiana i_D w powyższym równaniu otrzymujemy 

Parametry n, V_T i ja_S są stałe (zależą tylko od charakterystyki diody, która jest zawsze stała dla danej diody). Dlatego jeśli wartość rezystora sprzężenia zwrotnego R jest stała, wówczas napięcie wyjściowe V₀ jest wprost proporcjonalna do naturalnego antylogarytmu (wykładniczego) przyłożonego napięcia wejściowego V_i. Powyższe równanie można zatem po prostu przedstawić jako

Gdzie K = - I_SR i a =

Dlatego możemy zauważyć, że antylogarytmiczny wzmacniacz operacyjny wytwarza swój sygnał wyjściowy jako wykładniczą wartość przyłożonego sygnału wejściowego.

Wzmocnienie wzmacniacza anty-log jest określone przez wartość K równą -I_SR.

Znak –ve wskazuje, że występuje różnica fazy 180 stopni między zastosowanymi wejściami a wyjściem wzmacniacza anti-log.

Więcej artykułów związanych z elektroniką kliknij tutaj