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對數放大器原理
來源:武華科技   發布時間:2012-08-20  瀏覽數:3122    【收藏本頁】

輸出信號幅度與輸入信號幅度呈對數函數關系的放大電路。實際的對數放大器總是兼具線性和對數放大功能,它的輸入-輸出幅度特性如圖1。輸入信號弱時,它是一個線性放大器,增益較大;輸入信號強時,它變成對數放大器,增益隨輸入信號的增加而減小。在雷達、通信和遙測等系統中,接收機輸入信號的動態范圍通常很寬,信號幅度常會在很短時間間隔內從幾微伏變化到幾伏,但輸出信號應保持在幾十毫伏到幾伏范圍內。采用對數放大器可以滿足這種要求,它能使弱信號得到高增益放大,對于強信號則自動降低增益,避免飽和。 

對數放大器的主要性能常用輸入動態范圍D1和輸出動態范圍D2來表示 

式中分別是放大特性由線性變到對數形式和進入飽和狀態時的輸入電壓,應的輸出電壓。設計良好的對數放大器能達到D1超過100分貝而D2在30分貝以下。除動態范圍外,對數放大器的主要指標還包括對數關系的準確度和頻率響應。 

對數中頻放大器和對數視頻放大器,可用相同的方法獲得對數特性。 

  晶體二極管的PN結電壓(見固態電子器件)是結電流的對數函數,用它作為放大電路的負載或反饋元件可以使放大器具有對數幅度特性。使用這種方法雖然電路簡單,但通常只能達到小于50分貝的輸入動態范圍,而且放大器的頻帶受PN結電容的限制,不能太寬。利用多級放大器串聯或并聯相加形成近似對數放大特性,可以獲得較好的結果。圖2是多級串聯相加對數放大器的框圖,其中每級都是一個線性-限幅放大器。當輸入信號弱時,放大器各級均不飽和,總增益最高。隨著輸入信號幅度的增大,從末級起各級放大器依次進入飽和狀態,總增益隨之降低。實用的對數放大器常用 4~10級限幅放大器組成。若規定放大器的動態范圍,較多的級數能達到的對數關系也較準確。 

  對數放大器在雷達設備中有特別重要的作用。它不僅可以保證雷達接收機有很寬的動態范圍,而且可以限制接收機輸出的雜波干擾電平,達到恒虛警的效果。對于單脈沖雷達(見跟蹤雷達),還可歸一化角誤差信號;對于動目標顯示雷達,還可抑制固定目標起伏。

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