amplificatoare logaritmică și exponențială, homeelectronics

amplificatoare logaritmice

Baza amplificatorului logaritmic este dependența curentului care curge prin dispozitivul semiconductor p-n-joncțiune, tensiunea pe acest p-n-joncțiune. Cel mai simplu dispozitiv care are un p-n-joncțiune este o diodă semiconductor. în care raportul dintre curentul care curge prin p-n-joncțiune și tensiunea este după cum urmează

în cazul în care I - curentul care curge prin dioda,
IOBR - revers dioda de curent de saturație,
q - taxa de electroni, q ≈ 1,6 * 10 -19 Kl.
U - tensiune pe dioda,
k - este constanta Boltzmann, k ≈ 10 * 1,38 -23 J / K.
T - temperatura absolută în grade Kelvin.

Pentru ca tensiunea de ieșire a op amperi variat logaritmic, este necesar să se includă o diodă în lanțul de feedback așa cum este prezentat mai jos

amplificatoare logaritmică și exponențială, homeelectronics

Schema de simplu amplificator logaritmică.

În acest circuit curentul prin VD1 diode, este egal cu intrare circuitul de curent, dar este opusă în valoare, iar tensiunea pe dioda este egală cu tensiunea de ieșire UVD1 UBbIX

Prin urmare, tensiunea de ieșire va fi determinată prin următoarea expresie

Pentru dependența logaritmică observată a tensiunii de ieșire a curentului de intrare amperi op, este necesar ca curentul de intrare este mult mai mare decât curentul de saturație inversă a diodei, în acest caz, tensiunea de ieșire este

Caracteristica principală a amplificatorului logaritmic - coeficientul de transfer este definit ca raportul dintre tensiunea de ieșire la modificări ale tensiunii de intrare deceniu. amplificator logaritmic Astfel chetyrohdekadny funcționează la o schimbare a tensiunii de intrare de 1 mV la 10 V.

amplificator logaritmică cu un tranzistor în sistemul de operare de circuit

Cel mai simplu amplificator logaritmică are mai multe dezavantaje semnificative, atât de rar utilizate. Mai larg răspândit amplificator logaritmică în bucla de feedback, care este în valoare de un tranzistor bipolar.

Principalul dezavantaj al amplificatoarelor diodă este că conductivitatea este determinată de electronii și găurile în același timp. În același timp, conductivitatea tranzistor se determină fie găuri sau de electroni, în funcție de tipul tranzistor (n-p-n sau p-n-p). Prin urmare, dependența de temperatură a tranzistorului este mai mică decât o diodă. Dependența curentului de colector al tensiunii între bază și emitor a tranzistorului este definit ca pentru dioda

unde IC - curentul de colector al tranzistorului,
UBE - tensiunea între bază și emitor a tranzistorului.

Tranzistorul pentru primirea de ieșire a caracteristicilor logaritmice includ două moduri de bază: o bază de împământare și o dioda conectat care combină terminalele de bază și colector al tranzistorului. Aceste sisteme permit tranzistor amplificatoare logaritmice sunt prezentate mai jos

Schema amplificatoare logaritmice pentru tranzistorul în bucla de feedback.

Tensiunea la ieșirea amplificatorului logaritmic în astfel de circuite este determinată de următoarea expresie

Aplicarea unui amplificator logaritmic cu un tranzistor în bucla de feedback permite extinderea domeniului de operare dinamic al amplificatorului, astfel încât amplificatorul cu o diodă în circuitul OS are o gamă dinamică de aproximativ trei decenii, iar amplificatorul cu un sistem de operare de circuit tranzistor - 7 decenii.

Îmbunătățirea amplificator logaritmic

In acest proces, un amplificator logaritmică cu un tranzistor, la frecvențe suficient de mare este supus auto-excitație, care este de a elimina tranzistor paralel introduce o corecție condensator SC. Se introduce un curent de ieșire limitare opamp în serie cu tranzistorul funcționează în rs rezistența circuitului. Ca urmare, sistemul va lua forma

Rezistența R2 în circuitul de tensiune de compensare offset de intrare op-AMP și trebuie să fie egală cu rezistorul de intrare R1. Rs rezistor este introdus în circuit pentru a limita amperi op și curentul de ieșire a tranzistorului. Valoarea sa este de a furniza curentul de sarcină necesară și pentru a limita curentul maxim emitor al tranzistorului

în cazul în care UVYH.OU - tensiunea maximă de ieșire a op-AMP,
IE.MAH - curent maxim emitor a tranzistorului VT1,
IH - sarcină maximă a circuitului de ieșire curent.

amplificatoare exponențiale

Împreună cu amplificatoare logaritmice sunt folosite ca amplificatoare exponențială sau antilogarifmicheskie. Funcționarea acestor amplificatoare sunt bazate pe dependența curentului care circulă prin p-n-joncțiunii asupra tensiunii la această tranziție. Pentru amplificatorul exponențială este suficientă pentru a interschimba dioda și circuitul rezistor într-un amplificator logaritmic simplu.

Schema simplu amplificator exponențial.

Tensiunea de ieșire a circuitului va fi în funcția exponențială a tensiunii de intrare și se calculează prin următoarea expresie

în care IOBR - dioda inversă saturație curent,
q - taxa de electroni, q ≈ 1,6 * 10 -19 Kl.
Ui - tensiunea pe dioda,
k - este constanta Boltzmann, k ≈ 10 * 1,38 -23 J / K.
T - temperatura absolută în grade Kelvin.

O putere exponențială simplă este rar utilizat, datorită dezavantajele care decurg din faptul că dioda participă atât electroni și găuri. Spre deosebire de diode într-un tranzistor este sau au participat electroni sau găuri, în funcție de tipul de tranzistor (n-p-n sau p-n-p tranzistori). Prin urmare, utilizarea de tranzistori în amplificator exponențială crește stabilitatea termică.

circuit amplificator exponențial cel mai des utilizat în care tranzistorul de intrare inclus în circuit cu o bază la pământ. Această schemă este prezentată mai jos

Schema amplificator exponențială tranzistor în circuitul de intrare.

Valoarea acestui circuit a tensiunii de ieșire se calculează cu următoarea formulă

în care IEO - revers saturație curent a emițătorului.

Deoarece tranzistori sunt destul de sensibile la tensiunea de bază-emitor inversă (nu trebuie să depășească 1), circuitul de admisie pus de multe ori o diodă de protecție de protecție împotriva tensiunilor de intrare negative.

Selectarea elementelor de amplificatoare logaritmice și exponențiale

amplificatoare operaționale pentru circuite logaritmice trebuie să aibă intrare FETs, deoarece cantitatea de tensiuni de intrare și a curenților de polarizare ar trebui să aibă o valoare minimă. Pentru amplificatoarele exponențiale este permisă utilizarea de uz general op Amperi cu o ușoară schimbare de intrare.

Destul de des, în serie cu rezistențe în circuitele amplificator utilizate termistoare TCS aproximativ egal cu 0,3% / ᵒS, pentru a compensa schimbările de temperatură.