[发明专利]一种基于幂函数的信号缩放电路

说明书

本发明公开了一种基于幂函数的信号缩放电路，包括依次级联的第一级对数运算电路、第二级线性反向运放电路、第三级指数运算电路和第四级线性反向运放电路。通过该电路实现输入信号的幂函数运算，能够快速有效地实现将较小电压范围的输入信号放大至较大范围电压或者将较大电压范围的输入信号压缩至较小电压范围，从而方便进行后续的模数转换，并且提高了模数转换的准确度。

技术领域

本发明属于信号采样技术领域，特别涉及了一种基于幂函数的信号缩放电路。

背景技术

随着数字电子技术的不断发展，电路中的模拟信号越来越多地需要被采集转化为数字信号，通常设定数字逻辑“0”对应GND电平左右一定范围，数字逻辑“1”对应某一高电压左右一定范围，然而模拟信号常常在一定范围内连续瞬时变化。在一些系统测试中进行模拟信号采样时，如果模拟电压变化范围较大时就会超过这个模数转换测量范围导致采样失败，如果模拟电压信号变化范围较小就会导致不能正确被采样。因此，需要一种改进技术先将变化范围较大模拟信号压缩转化为模数转换可测量的范围，或者将小范围模拟信号放大为大范围信号，然后再进行采样，以便提高模数转化的准确度。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种基于幂函数的信号缩放电路，通过对输入模拟信号进行幂函数运算，实现对模拟信号的非线性放大或压缩。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种基于幂函数的信号缩放电路，包括依次级联的第一级对数运算电路、第二级线性反向运放电路、第三级指数运算电路和第四级线性反向运放电路；所述第一级对数运算电路包括第一放大器、第一二极管和第一电阻，第一电阻的一端接收输入信号，第一电阻的另一端连接第一放大器的负输入端，第一放大器的正输入端接地，第一二极管的阳极连接第一放大器的负输入端，第一二极管的阴极连接第一放大器的输出端；所述第二级线性反向运放电路包括第三放大器、第三电阻和第四电阻，第四电阻的两端分别连接第一放大器的输出端和第三放大器的负输入端，第三放大器的正输入端接地，第三电阻的两端分别连接第三放大器的负输入端和输出端；所述第三级指数运算电路包括第二放大器、第二二极管和第二电阻，第二二极管的阳极连接第三放大器的输出端，第二二极管的阴极连接第二放大器的负输入端，第二放大器的正输入端接地，第二电阻的两端分别连接第二放大器的负输入端和输出端；所述第四级线性反向运放电路包括第四放大器、第五电阻和第六电阻，第六电阻的两端分别连接第二放大器的输出端和第四放大器的负输入端，第四放大器的正输入端接地，第五电阻的两端分别连接第四放大器的负输入端和第四放大器的输出端；通过上述电路实现输入信号的幂函数运算：y＝bx^a，y为输出信号，x为输入信号，b为系数，a为幂指数，其中幂指数a的值为第一级运放电路中第三电阻与第四电阻阻值的比值，当a>1时，实现信号的放大，当a<1时，实现信号的压缩。

基于上述技术方案的优选方案，在第一级对数运算电路的输入端增加电阻网络，从而调节输入信号的动态范围。

基于上述技术方案的优选方案，所述电阻网络包括第七电阻和第八电阻，第七电阻串联在输入信号与第一电阻之间，第七电阻与第一电阻的公共端经第八电阻接地。

基于上述技术方案的优选方案，幂函数的系数b的取值与第一二极管和第二二极管的参数以及第一电阻和第二电阻的阻值相关。

基于上述技术方案的优选方案，幂函数的系数b的取值与第五电阻和第六电阻的阻值相关。

采用上述技术方案带来的有益效果：

本发明只需调节电路中的电阻阻值就可以实现任意幂次方电路，还可以调节幂函数前的系数，能够快速有效地实现将较小电压范围的输入信号放大至较大范围电压或者将较大电压范围的输入信号压缩至较小电压范围，从而方便进行后续的模数转换，并且提高了模数转换的准确度。

附图说明