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对数放大器的基本原理及其处理宽动态范围信号的方式
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2022-11-25
王艳
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处理高动态范围信号对设计人员来说是一个主要问题。幅度变化超过 100 分贝 (dB) 的信号如何应用于典型动态范围为 60 dB 至 100 dB 的线性放大器或模数转换器 (ADC)？像这样的信号出现在雷达和声纳等回波测距设备、通信系统以及光纤系统中。在这样的系统中，低幅度信号需要高增益，而高幅度信号需要低增益。处理高动态范围信号对设计人员来说是一个主要问题。幅度变化超过 100 分贝 (dB) 的信号如何应用于典型动态范围为 60 dB 至 100 dB 的线性放大器或模数转换器 (ADC)？像这样的信号出现在雷达和声纳等回波测距设备、通信系统以及光纤系统中。在这样的系统中，低幅度信号需要高增益，而高幅度信号需要低增益。有没有办法动态缩放这些信号以防止信号在低端丢失并在幅度范围的高端限制或削波？有没有办法动态缩放这些信号以防止信号在低端丢失并在幅度范围的高端限制或削波？对数放大器、对数转换器或更简单的对数放大器通过为低电平信号提供高增益并为更高信号电平逐渐降低增益来解决这个问题。对数放大器、对数转换器或更简单的对数放大器通过为低电平信号提供高增益并为更高信号电平逐渐降低增益来解决这个问题。本文将介绍和描述几种类型的对数放大器，适用于低频和高频应用。然后将讨论这些有用的非线性放大器的规格和典型应用。本文将介绍和描述几种类型的对数放大器，适用于低频和高频应用。然后将讨论这些有用的非线性放大器的规格和典型应用。对数放大器的作用对数放大器的作用对数放大器是非线性模拟放大器，产生的输出是输入信号或信号包络的对数。它们将具有大动态范围的输入信号压缩为具有固定幅度范围的输出信号。这是通过为低输入信号电平提供高增益并为高电平信号逐渐降低增益来实现的（图 1）。对数放大器是非线性模拟放大器，产生的输出是输入信号或信号包络的对数。它们将具有大动态范围的输入信号压缩为具有固定幅度范围的输出信号。这是通过为低输入信号电平提供高增益并为高电平信号逐渐降低增益来实现的（图 1）。图 1：对数放大器通过对最低幅度信号应用较高增益并逐渐对较高电平信号应用较低增益来压缩输入信号（顶部迹线）。中间迹线显示输入的对数，而底部迹线是对数放大器输出的包络。（图片来源：Digi-Key Electronics）图 1：对数放大器通过对最低幅度信号应用较高增益并逐渐对较高电平信号应用较低增益来压缩输入信号（顶部迹线）。中间迹线显示输入的对数，而底部迹线是对数放大器输出的包络。（图片来源：Digi-Key Electronics）输入信号（顶部迹线）是调幅载波。调制信号是线性斜坡。对数放大器输出（中间迹线）为低电平信号提供更高的增益，并随着信号电平的增加而逐渐降低增益，从而产生对数加权输出信号。底部迹线是对数放大器输出的包络，它是检测器类型对数放大器的输出选项。在 ADC 之前应用的对数放大器将压缩输入信号以适应 ADC 的固定输入范围。输入信号（顶部迹线）是调幅载波。调制信号是线性斜坡。对数放大器输出（中间迹线）为低电平信号提供更高的增益，并随着信号电平的增加而逐渐降低增益，从而产生对数加权输出信号。底部迹线是对数放大器输出的包络，它是检测器类型对数放大器的输出选项。在 ADC 之前应用的对数放大器将压缩输入信号以适应 ADC 的固定输入范围。对数放大器拓扑对数放大器拓扑
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