7 fakta om log- og antilogforstærker: Hvad, fungerer, kredsløb, brug

De operationelle forstærkerkredsløbskonfigurationer, som kan udføre matematiske operationer, såsom log og antilog (eksponentiel), inklusive en forstærkning af det indgangssignal, der tilføres til kredsløbet, er kendt som henholdsvis Logaritmisk forstærker og Antilogaritmisk forstærker. I dette afsnit vil vi lære mere om den logaritmiske forstærker og Antilog i detaljer.

Indhold:

  • Introduktion
  • Logaritmisk (log) forstærker
  • Logforstærkerkonfiguration
  • Diodebaseret logforstærkerkonfiguration
  • Transistor baseret log forstærker konfiguration
  • Output og arbejdsprincip for logforstærker
  • Anvendelser af logforstærkeren
  • Hvad er Antilog?
  • Antilog forstærker
  • Logforstærkerkonfiguration
  • Diodebaseret antilogforstærkerkonfiguration
  • Transistorbaseret antilogforstærkerkonfiguration
  • Output og arbejdsprincip for logforstærker
  • Anvendelser af antilogforstærkeren

Logaritme (log) forstærker

En operationel forstærker, hvor forstærkerens udgangsspænding (V0) er direkte proportional med den naturlige logaritme af indgangsspændingen (V.i) er kendt som en logaritmisk forstærker. Dybest set er den naturlige logaritme af indgangsspændingen ganget med en konstant værdi og produceret som output.

Log forstærker kredsløb

Log forstærker ved hjælp af transistor

Logforstærker
Log forstærker ved hjælp af Transistor

Log forstærker ved hjælp af diode

Logforstærker
Log forstærker ved hjælp af Diode

Output og arbejdsprincip for logforstærker

Dette kan udtrykkes som følger:

image002 2

Hvor K er det konstante udtryk, og Vref refererer til en normaliseringskonstant, som vi lærer at kende i dette afsnit.

Generelt kan logaritmeforstærkere kræve mere end en op-forstærker, i hvilket tilfælde de er kendt som kompenserede logaritmeforstærkere. De kræver endda højtydende op-forstærkere for at de fungerer korrekt, såsom LM1458, LM771 og LM714, er nogle af de udbredte logaritmeforstærkere.

Dioden er forbundet i forspænding fremad. Så diodestrømmen kan repræsenteres som:

image003 6

Hvor jegs er mætningsstrømmen, VD er spændingsfald for dioden. VT er den termiske spænding. Diodestrømmen kan omskrives med høj forspændingstilstand,

image005 8

Jeg1 udtrykt ved,

image007 9

Da spændingen ved inverterende terminal af op-amp er ved virtuel jord, er udgangsspændingen derfor givet af V= -VD

Bemærker, at jeg=iD, vi kan skrive

image010 3

Men som tidligere nævnt VD = -V0 også,

image013 8

At tage naturlig logaritme på begge sider af denne ligning, fandt vi

image015 7

Eller  

image018 3                      

Ligningen af ​​udgangsspændingen (V.0) af logaritmeforstærkeren indeholder et negativt tegn, der indikerer, at der er en faseforskel på 180 o. nu 

 image019 4                                                                       

En mere avanceret bruger bipolar transistorer at fjerne jegs i det logaritmiske udtryk. I denne type logaritmeforstærkerkonfiguration angives udgangsspændingen som:

image021 3

Anvendelser af den logaritmiske forstærker

Logforstærker bruges til matematiske applikationer og også i forskellige enheder efter deres behov. Nogle af applikationerne på logforstærkeren er som følger:

  • Logforstærkere bruges til matematiske applikationer, hovedsageligt i multiplikation. Det bruges også i divisionen og andre eksponentielle operationer. Da det kan udføre multiplikationsoperation, bruges det derfor i analoge computere til syntese af lydeffekter, måleinstrumenter, der kræver multiplikationsoperation, f.eks. Ved beregning af effekt (multiplikation af strøm og spænding).
  • Da vi ved, at når vi har brug for at beregne decibelækvivalenten for en given størrelse, kræver vi brug af en logaritmisk operator, og derfor bruges logforstærkere til at beregne decibel (dB) -værdien af ​​en størrelse.
  • Monolitiske logaritmiske forstærkere anvendes i visse situationer, som i radiofrekvensdomæne, til effektiv afstand (reducerer komponenter og plads, som de har brug for), og også til at forbedre båndbredde og støjafvisning.
  • Det bruges også i forskellige applikationsområder såsom rot-middel-kvadratkonverter, en analog-til-digital-konverter osv.

Hvad er Antilog?

Antilog forstærker

En Op-amp, hvor forstærkerens udgangsspænding (V0) er direkte proportional med antiloggen for indgangsspændingen (V.i) er kendt som en anti-logaritmisk forstærker eller anti-log forstærker. Her skal vi diskutere den operationelle forstærkerkonfiguration, der danner den anti-logaritmiske forstærker i detaljer.

Antilog forstærker kredsløb

Antilog forstærker ved hjælp af transistor

antilog
Antilog forstærker ved hjælp af Transistor

Antilog forstærker ved hjælp af diode

I antilogforstærkeren er indgangssignalet ved den inverterende stift på operationsforstærkeren, som passerer gennem en diode.

antilog
Antilog forstærker ved hjælp af diode

Output og arbejdsprincip for Antilog forstærker

Som observeret i kredsløbet vist ovenfor opnås den negative feedback ved at forbinde udgangen til den inverterende indgangsterminal. I henhold til konceptet om den virtuelle jord mellem en forstærkers indgangsterminaler er spændingen V.1 ved den inverterende terminal vil være nul. På grund af den ideelt uendelige indgangsimpedans vil strømmen, der strømmer gennem dioden på grund af den anvendte indgangsspænding i den inverterende terminal, ikke komme ind i op-amp; i stedet flyder den langs feedback-stien gennem modstanden R som vist i figuren.

Den logaritmiske forstærkers kompliment eller inverse funktion er 'eksponentiel', anti-logaritmisk eller simpelthen kendt som 'antilog'. Overvej kredsløbet i figuren. Diodestrømmen er

image005 8

Hvor, VD er diodespændingen. I henhold til begrebet virtuel grund, V1= 0, da den ikke-inverterende terminal er jordforbundet som vist i figuren. Derfor kan spændingen over dioden udtrykkes som V.= V- V1 eller VD = Vi Derfor er strømmen gennem dioden

image025 2

På grund af de ideelle egenskaber ved en op-amp (uendelig indgangsimpedans) strømmer strømmen gennem dioden (iD) strømmer langs feedbackvejen gennem modstanden R, som vi kan se i figuren.

Derfor i=i2

Og, V0 = -i2R = -iDR

Udskiftning iD i ovenstående ligning får vi 

image027 3

Parametrene n, VT og jeger konstanter (de afhænger kun af diodeegenskaberne, som altid er konstante for en bestemt diode). Derfor, hvis værdien af ​​tilbagekoblingsmodstanden R er fast, så er udgangsspændingen V0 er direkte proportional med den naturlige antilogaritme (eksponentiel) af den påførte indgangsspænding Vi. Ovenstående ligning kan derefter simpelthen repræsenteres som

 image031 3

Hvor K = - ISR og a = image033 1

Derfor kan vi bemærke, at den antilogaritmiske op-forstærker producerer sit udgangssignal som den eksponentielle værdi af det anvendte indgangsspændingssignal.

Forstærkningen af ​​antilogforstærkeren gives af værdien af ​​K, der er lig med -ISR.

–Ve-tegnet påpeger, at der er en faseforskel på 180 grader mellem de anvendte input s og udgangen fra anti-log-forstærkeren.

For mere elektronikrelateret artikel Klik her