7 Fakten über Log- und Antilog-Verstärker: Was, Funktioniert, Schaltung, Verwendung

Die Konfigurationen der Operationsverstärkerschaltung, die mathematische Operationen wie logarithmisch und antilog (exponentiell) ausführen können, einschließlich einer Verstärkung des der Schaltung bereitgestellten Eingangssignals, sind als logarithmischer Verstärker bzw. antilogarithmischer Verstärker bekannt. In diesem Abschnitt lernen wir den logarithmischen Verstärker und Antilog im Detail kennen.

Inhaltsübersicht:

• Einleitung
• Logarithmischer (Log) Verstärker
• Protokollverstärkerkonfiguration
• Diodenbasierte Log-Verstärkerkonfiguration
• Log-Verstärker auf Transistorbasis Konfiguration
• Ausgangs- und Funktionsprinzip des Log-Verstärkers
• Anwendungen des Log-Verstärkers
• Was ist Antilog?
• Antilog-Verstärker
• Protokollverstärkerkonfiguration
• Diodenbasierte Antilog-Verstärkerkonfiguration
• Transistorbasierte Antilog-Verstärkerkonfiguration
• Ausgangs- und Funktionsprinzip des Log-Verstärkers
• Anwendungen des Antilog-Verstärkers

Logarithmus (Log) Verstärker

Ein Operationsverstärker, bei dem die Ausgangsspannung des Verstärkers (V.₀) ist direkt proportional zum natürlichen Logarithmus der Eingangsspannung (V._i) ist als logarithmischer Verstärker bekannt. Grundsätzlich wird der natürliche Logarithmus der Eingangsspannung mit einem konstanten Wert multipliziert und als Ausgang erzeugt.

Log-Verstärkerschaltung

Log-Verstärker mit Transistor

Log-Verstärker mit Diode

Ausgangs- und Funktionsprinzip des Log-Verstärkers

Dies kann wie folgt ausgedrückt werden:

Wobei K der konstante Term ist und V._ref bezieht sich auf eine Normalisierungskonstante, die wir in diesem Abschnitt kennenlernen.

Im Allgemeinen können Logarithmusverstärker mehr als einen Operationsverstärker erfordern. In diesem Fall werden sie als kompensierte Logarithmusverstärker bezeichnet. Sie benötigen sogar leistungsstarke Operationsverstärker für ihre ordnungsgemäße Funktion, wie LM1458, LM771 und LM714, die zu den weit verbreiteten Logarithmusverstärkern gehören.

Die Diode ist in Vorwärtsvorspannung geschaltet. Der Diodenstrom kann also wie folgt dargestellt werden:

Wo ich_s ist der Sättigungsstrom V._D lernen muss die Spannungsabfall für die Diode. Das V_T ist die thermische Spannung. Der Diodenstrom kann unter Bedingungen hoher Vorspannung umgeschrieben werden.

Das i₁ ausgedrückt durch,

Da die Spannung am invertierenden Anschluss des Operationsverstärkers an virtueller Masse liegt, ist die Ausgangsspannung durch V gegeben₀ = -V_D

Feststellend, dass ich₁ = ich_D, wir können schreiben

Aber, wie bereits erwähnt, V._D = -V₀ und so,

Wir haben den natürlichen Logarithmus auf beiden Seiten dieser Gleichung genommen

Oder,  

Die Gleichung der Ausgangsspannung (V.₀) des Logarithmusverstärkers enthält ein negatives Vorzeichen, das anzeigt, dass eine Phasendifferenz von 180 vorliegt ^o. jetzt 

Ein fortgeschrittener verwendet bipolare Transistoren ich zu entfernen_s im logarithmischen Term. Bei dieser Art von Logarithmusverstärkerkonfiguration wird die Ausgangsspannung wie folgt angegeben:

Anwendungen des logarithmischen Verstärkers

Der Protokollverstärker wird für mathematische Anwendungen und je nach Bedarf auch in verschiedenen Geräten verwendet. Einige der Anwendungen des Protokollverstärkers sind wie folgt:

• Log-Verstärker werden für mathematische Anwendungen hauptsächlich zur Multiplikation verwendet. Es wird auch in der Division und anderen exponentiellen Operationen verwendet. Da es eine Multiplikationsoperation ausführen kann, wird es daher in analogen Computern zur Synthese von Audioeffekten und Messinstrumenten verwendet, die eine Multiplikationsoperation erfordern, beispielsweise zur Berechnung der Leistung (Multiplikation von Strom und Spannung).
• Da wir wissen, dass wir zur Berechnung des Dezibeläquivalents einer bestimmten Größe die Verwendung eines logarithmischen Operators benötigen, werden Log-Verstärker verwendet, um den Dezibelwert (dB) einer Größe zu berechnen.
• Monolithische logarithmische Verstärker werden in bestimmten Situationen, wie im Hochfrequenzbereich, verwendet, um einen effizienten Abstand zu gewährleisten (Komponenten und den von ihnen benötigten Platz zu reduzieren) und um die Bandbreite und die Rauschunterdrückung zu verbessern.
• Es wird auch in verschiedenen Anwendungsbereichen verwendet, wie z. B. Rot-Mean-Square-Wandler, Analog-Digital-Wandler usw.

Was ist Antilog?

Antilog-Verstärker

Ein Operationsverstärker, bei dem die Ausgangsspannung des Verstärkers (V.₀) ist direkt proportional zum Anti-Log der Eingangsspannung (V._i) ist als anti-logarithmischer Verstärker oder anti-log-Verstärker bekannt. Hier werden wir die Operationsverstärkerkonfiguration, die den anti-logarithmischen Verstärker bildet, im Detail diskutieren.

Antilog-Verstärkerschaltung

Antilog-Verstärker mit Transistor

Antilog-Verstärker mit Diode

In dem Antilog-Verstärker befindet sich das Eingangssignal am invertierenden Pin des Operationsverstärkers, der durch eine Diode läuft.

Ausgangs- und Funktionsprinzip des Antilog-Verstärkers

Wie in der oben gezeigten Schaltung beobachtet, wird die negative Rückkopplung erreicht, indem der Ausgang mit dem invertierenden Eingangsanschluss verbunden wird. Nach dem Konzept der virtuellen Masse zwischen den Eingangsanschlüssen eines Verstärkers ist die Spannung V.₁ am invertierenden Anschluss ist Null. Aufgrund der idealerweise unendlichen Eingangsimpedanz tritt der Strom, der aufgrund der angelegten Eingangsspannung im invertierenden Anschluss durch die Diode fließt, nicht in den Operationsverstärker ein. Stattdessen fließt es entlang des Rückkopplungspfads durch den Widerstand R, wie in der Abbildung gezeigt.

Das Kompliment oder die Umkehrfunktion des logarithmischen Verstärkers ist "exponentiell", anti-logarithmisch oder einfach als "Antilog" bekannt. Betrachten Sie die in der Abbildung angegebene Schaltung. Der Diodenstrom beträgt

Wo, V._D ist die Diodenspannung. Nach dem Konzept des virtuellen Bodens ist V.₁= 0, da der nicht invertierende Anschluss wie in der Abbildung gezeigt geerdet ist. Daher kann die Spannung über der Diode als V ausgedrückt werden_D = V_i - V₁ oder V._D = V_i Daher ist der Strom durch die Diode

Aufgrund der idealen Eigenschaften eines Operationsverstärkers (unendliche Eingangsimpedanz) fließt der durch die Diode fließende Strom (i_D) fließt entlang des Rückkopplungspfades durch den Widerstand R, wie wir in der Abbildung sehen können.

Deshalb habe ich_D = ich₂

Und V.₀ = -i₂R = -ich_DR

Ersetzen i_D in der obigen Gleichung erhalten wir 

Die Parameter n, V._T und ich_S sind Konstanten (sie hängen nur von den Diodeneigenschaften ab, die für eine bestimmte Diode immer konstant sind). Wenn daher der Wert des Rückkopplungswiderstands R fest ist, beträgt die Ausgangsspannung V₀ ist direkt proportional zum natürlichen Antilogarithmus (exponentiell) der angelegten Eingangsspannung V._i. Die obige Gleichung kann dann einfach als dargestellt werden

Wo K = - I._SR und a =

Daher können wir feststellen, dass der anti-logarithmische Operationsverstärker sein Ausgangssignal als Exponentialwert des angelegten Eingangsspannungssignals erzeugt.

Die Verstärkung des Anti-Log-Verstärkers ist durch den Wert von K gegeben, der gleich -I ist_SR.

Das Vorzeichen –ve weist darauf hin, dass zwischen den angelegten Eingängen s und dem Ausgang des Anti-Log-Verstärkers eine Phasendifferenz von 180 Grad besteht.

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