[发明专利]低功耗真对数放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种真对数放大器，特别涉及一种大动态、低压、低功耗真对数放大器，它直接应用的领域是通讯、雷达、声纳和电子对抗等领域。

背景技术

传统的真对数放大器的实现方式是：采用双增益型电路结构，由若干级双增益单元(TLA)通过级联以获得高精度、大动态的真对数放大器，如图1所示。双增益单元(TLA)由一个高增益限幅放大器G_H和一单位增益放大器G_L和输出级组成。

在传统的真对数放大器电路结构中，为了保证单位增益放大器G_L在整个输入信号动态范围内增益均为1，单元电路的静态工作电流都比较大(通常为17mA～25mA)，若要获得超过80dB的大对数动态范围时，通常需要8级单元电路级联，整个工作电流在136mA～200mA左右，因此功耗较大(一般大于1.5W)；各单元电路间采用交流藕合，很难集成化，造成整个真对数放大器的体积也比较大；另外，由于级联级数多，对电路的调试也比较困难。因此，采用传统的真对数放大器实现方式和结构，要获得超过80dB的大对数动态范围时，存在静态功耗大、体积大、调试困难的问题。

专利文献1的“真对数放大器”(ZL200710078624.5)，较好地解决了传统大动态真对数放大器静态功耗大、体积大和调试困难的问题。但对于当今不断发展的低压低功耗应用来说，还是不能很好地解决目前整机的一些低压低功耗应用要求，如工作电压2.7～5V、功耗＜100mW的条件要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于发明一种新的低功耗真对数放大器，不仅解决传统大动态真对数放大器静态功耗大、体积大和调试困难的问题，而且能够很好满足当今大动态、低压、低功耗应用，且便于批量生产。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案在于本发明的低功耗真对数放大器包括：

一个输入匹配网络，其输入端通过第一隔直流电容(C1)与外部输入信号的输入端相连；

一个限幅放大器，其输入端与所述输入匹配网络输出端相连，它对来自外部的输入信号进行放大和限幅后，输出幅度稳定的、保留外部输入信号相位特性的信号；

一个连续检波式对数放大器，其输入端与所述输入匹配网络输出端相连，它对来自匹配网络的外部输入信号进行逐级放大与检波，输出与外部输入信号幅度成对数关系的视频信号；

一个线性电压电流变换器：其输入端与连续检波式对数放大器输出端相连，将来自连续检波式对数放大器的电压信号线性地变换成电流信号。

一个幅度可调放大器：其输入端分别与所述限幅放大器和线性电压电流变换器输出端相连，将来自限幅放大器的限幅信号经线性电压电流变换器输出的电流信号线性调幅后，经第二隔直流电容(C3)输出与外部输入信号成对数关系、频率保持、保留输入信号相位特性信息的信号。

所述输入匹配网络由第一电阻(R1)与第一电容(C2)连接而成，其输入的阻抗为40-60欧姆。

所述限幅放大器、连续检波式对数放大器和幅度可调放大器采用其集成一体的美国Analog Devices Inc.公司的AD8309集成电路(U1)。

所述的线性电压电流变换器采用常规的低压单电源运算放大器(U2)和常规电阻(R3、R4、R5、R6)构成。

有益效果：

由于本发明的低功耗真对数放大器采用了上述技术方案，通过采用连续检波式对数放大器、限幅放大器、线性电压电流变换器和幅度可调输出放大器相互级连来实现，取消了专利文献1中的乘法器，使真对数放大器能够在2.7V～5V的电源电压下工作，静态电流只有18mA，功率仅48.6mW(2.7V时)，不仅降低元器件成本，缩小了器件体积，而且大大拓展了真对数放大器的工作频率范围(本发明可以工作在5MHz～500MHz)，动态范围大于90dB，对数精度优于±1dB。

与传统的真对数放大器相比，本发明的低功耗真对数放大器具有以下特点：

1.本发明的低功耗真对数放大器的体积为15×10×5mm³，比传统真对数放大器的体积缩小96％(采用传统的实现方式，其体积为70×30×10mm³)；比专利文献1的体积缩小80％(专利文献1的体积为38×20×5mm³)。