[其他]宽频带反对数放大器

说明书

反对数放大器是一种用于实现信号变换的模拟运算电路。通常的由运算放大器实现的反对数放大器，有两种：一种是由反相输入闭环应用的运算放大器、反馈电阻及三极管构成。它一般工作于直流或低频范围内。当输入信号较小，对输出信号的上升时间又要求不高时，这种方法是有效的。若放大器工作在大信号、高频率的情况下，则极易产生自激；另一种是由二极管和运算放大器串联构成，除工作频率不高外，它输入动态范围很小，实际应用时很不方便。

本实用新型提出了一种实现反对数运算的有效方法。其要点是用折线来逼近反对数函数，将一个非线性系统化为若干个线性系统来处理。这样，在保证一定的运算精度的条件下，可使该放大器工作在宽频带和大动态范围内而保持其稳定性。

附图1所示为宽频带反对数放大器的原理电路图

附图2所示为宽频带反对数放大器可优先采用的实施例

宽频带反对数放大器由反相输入闭环应用的运算放大器A〔1〕、反馈电阻R〔2〕及电阻——二极管网络〔3〕构成。电阻二极管网络接入运算放大器的反相输入端，同相输入端可接地。

在高速运放A的电阻－二极管网络由几个并联支路构成，各支路馈出的电流分别为 I₁，I₂，……I_n，它们都和输入电压V_in线性相关。经运放后将诸电流相加输出，这样即得到输入输出关系为逼近于反对数的折线。

电阻一二极管网络，由若干并联的支路组成，每一支路均包括一个用以决定对应的折线段斜率的电阻R_ai，用以决定折点电压的电阻R_bi，和起开关作用的二极管D_i组成，R_bi应联到相应的参考电源E₁（或E₂）上。为了使整个电路具有反对数特性，换句话说，为了使V_in无论为正或为负时，V_O均为负，我们必须同时设置两组极性相反的参考电源E₁和E₂。

上述电阻－二极管网络各支路，随着输入电压V_in的逐渐增加，依次导通。当V_in超过第一个转折点的电压V＝（R_a1／R_b1）E₁时，D₁导通，这时：

I₁＝1／R_a（V_in－V₁）

I_k＝1／R_ak（V_in－V_k） V_k＝（R_ak／R_bk）E₂

式中，V_k为第k个转折点电压。计算中，均略去了二极管正向压降。

由上式可见，选择适当的R_ak可使折线斜率达到预定要求，在确定R_ak后，折点的位置可由R_bk的大小决定。

在实施中，为了减少温度对电路性能的影响，我们可选用正向压降小且温度影响较小的二极管，并可用串接在偏置电源中的相同的二极管做温度补偿。

若我们取用6个电压折点，A₁选用高速运放FC－92等，我们可按上述方法综合出输入电压为0－1伏，输出电压为1－10伏的反对数放大器，误差可小于1.5％，频带带宽大于2MC；若取10个折点，动态范围可进一步扩大为输出100毫伏－10伏。

若把该反对数放大器中的电阻－二极管网络位置与反馈电阻位置互换，则可得到对数运算放大器，同样具有大动态范围和宽频带的特点，这是通常用运算放大器及三极管组成的对数放大器所不易实现的。