로그 증폭기 – 알아야 할 모든 중요 정보

높은 동적 신호는 항상 설계자에게 문제를 제기합니다. 레이더 또는 소나 시스템과 같은 반향 범위 장치에 필요합니다. 그러나 이러한 시스템에서는 낮은 진폭 신호에 대해 높은 이득이 필요하고 높은 진폭 시스템에 대해서는 그 반대도 마찬가지입니다. 또한 표지판의 또 다른 문제는 스케일링이 필요하다는 것입니다. 이 프로세스는 진폭 범위의 양쪽 끝에서 입력 신호 손실 및 클리핑을 제한하는 데 필수적입니다. 로그 증폭기는 이 문제를 해결하는 데 적합합니다. 우리의 기사는 더 깊이 탐구할 것입니다. 시작하겠습니다!

로그 증폭기란 무엇입니까?

그림 1:기존 증폭기

대수 변환기로 작동하는 연산 증폭기입니다. 그럼에도 불구하고 다른 것과 달리 출력 전압은 실제 입력 전압의 자연 로그에 정비례합니다.

따라서 대수 증폭기에서 입력 전압 자연 로그를 일정한 값으로 곱하면 출력이 됩니다.

로그 증폭기의 작동 원리

그림 2:빈티지 앰프 노브 및 입력

다음 로그 함수는 로그 증폭기의 작동 원리를 설명합니다.

방정식에서 K는 상수를 나타냅니다. 한편, Vref는 정규화 상수를 나타낸다.

작동 중에 대수 증폭기는 하나 이상의 연산 증폭기가 필요합니다. 이러한 경우 추가 증폭기를 보상 로그 증폭기라고 합니다.

또한 LM771, LM714 및 LM1458과 같은 고성능 연산 증폭기와 같은 다른 외부 부품이 필요합니다.

로그 증폭기의 다이오드는 순방향 바이어스 모드에 있습니다. 따라서 증폭기의 다이오드 방정식은

포화 전류를 나타내고, VD는 다이오드의 전압 강하를 나타내고, VT는 열 전압을 나타냅니다. 높은 바이어싱 상태에서 다이오드 전류를 다시 쓰는 것도 가능합니다.

이 경우

또한 반전 단자의 전압은 가상 접지 상태에 있음을 유의하십시오. 따라서 출력 전압은 -V_{D와 같습니다.}

또한 i₁ i_D.와 같습니다.

따라서

로그 증폭기의 전압 출력(출력 신호)의 최종 방정식은

로그 증폭기 토폴로지

주로 두 가지 유형의 로그 앰프가 있습니다. 먼저 다단 로그 ​​증폭기와 DC 로그 증폭기가 있습니다.

다단계 로그 앰프

그림 3:레이더 화면

그 작동은 직렬 연결된 증폭기 세트의 순차 제한에 의존합니다. 고주파 신호에서 이러한 종류의 토폴로지를 찾을 수 있으므로 토폴로지는 통신 시스템 및 레이더 장치와 같은 광범위한 응용 프로그램에서 공유됩니다.

아래와 같이 다단 로그 ​​앰프를 연결하면 대수 진폭 응답을 얻을 수 있습니다. 또한 주목할만한 점은 일련의 증폭기가 과부하 제한 특성을 가지고 있다는 것입니다.

그림 4:다단계 로그 앰프 연결

이 토폴로지는 대수 응답을 생성하는 데 도움이 되지만 전파 지연에 영향을 받지 않으며 모든 증폭기 단계에 문제가 있습니다.

원인은 초기 단계의 신호 성분이 먼저 합산 회로에 도달하기 때문입니다. 이상적으로는 다른 위치의 신호가 먼저 도착해야 합니다. 결과는 출력 파형의 왜곡입니다.

증폭기 체인의 기본 로그 회로를 변경하면 이 문제가 해결됩니다. 단일 스테이지 증폭기 대신 증폭기 쌍으로 교체할 수 있습니다. 새로운 증폭기 구성에서는 이전 문제가 더 이상 존재하지 않습니다.

DC 로그 증폭기

그림 5:아이소메트릭 전자 부품 트랜지스터

위 유형의 대체 로그 앰프 토폴로지입니다. 이 증폭기 스트링의 연산 증폭기 피드백 경로에 다이오드가 있습니다. 일부에서는 다이오드 대신 다이오드 연결 트랜지스터를 찾을 수 있습니다.

트랜지스터 베이스-이미터 접합부의 연산 증폭기 출력은 입력 레벨의 로그 증폭기 전류에 비례합니다. 또한 이 구성의 출력 전압은 다음 비율의 로그와 같습니다. 입력 전류:이미 터 포화 전류.

다른 회로와 마찬가지로 이 역시 온도 의존적 ​​출력을 가지기 때문에 한계가 있다. 두 개의 증폭기를 차동 쌍으로 연결하여 온도 의존성 문제를 해결할 수 있습니다. 또한 추가 온도 모니터링 회로는 최대 응답을 크게 보장합니다.

로그 증폭기 회로

Opamp-다이오드 로그 증폭기

이 경우 연산 증폭기는 폐쇄 루프 반전 구성의 피드백 경로에 다이오드가 있습니다. 다이오드 양단의 전압은 통과하는 전류의 로그에 비례합니다.

반면에 연산 증폭기가 비반전 모드일 때 출력 전압은 입력 전류의 -log에 비례합니다. 또한 입력 전압은 입력 전류에 비례하므로 출력 전압은 입력 전압의 음의 로그에 비례합니다.

Opamp 트랜지스터 로그 증폭기

다음은 이러한 유형의 증폭기에 대한 회로도입니다.

이러한 종류의 증폭기의 경우 반전 모드에서 연산 증폭기의 피드백 경로에 바이폴라 접합 트랜지스터가 있습니다. 이러한 전자 회로에서는 트랜지스터의 컬렉터를 반전 입력에 연결해야 합니다.

또한 이미터를 출력에 연결하고 마지막으로 베이스를 접지합니다.

이 연산 증폭기가 작동하려면 입력 전압이 양수인지 확인해야 합니다.

대수 증폭기의 응용

로그 변환기는 다음과 같은 경우에 유용합니다.

그림 8:랙의 오디오 효과 프로세서

• 곱셈과 관련된 수학 연산에 유용합니다.
• 곱하기 연산 외에도 지수 함수와 나눗셈에 유용합니다.
• 아날로그 컴퓨터에서 오디오 효과를 합성하는 데 유용합니다.
• 아날로그-디지털 변환기에 유용합니다.
• 곱셈 연산이 필요한 계측기에도 필수입니다.
• 대수 증폭기는 데시벨(dB)을 계산하는 데 필수적입니다.
• 모놀리식 대수 증폭기는 무선 주파수 영역 작동에 필수적입니다.
• 아날로그-디지털 변환기 및 제곱 평균 제곱근 변환기와 같은 변환기에 유용합니다.
• 비교기 애플리케이션에 필수적입니다.
• 마지막으로 AC 및 DC 신호 증폭에 유용합니다.

결론

대부분의 전자 부품의 회로 설계에서 로그 증폭기가 유용합니다. 우리는 요소에 대해 알아야 할 모든 것을 강조했습니다. 또한 필요한 경우 기능 블록 다이어그램을 포함했습니다. 앰프와 관련된 연결을 이해하도록 안내하는 데 매우 중요합니다.

따라서 위의 통찰력은 최대 구성 요소 작동성을 달성하는 데 가장 중요합니다. 작업 및 교정 프로세스에 대해 추가 질문이 있는 경우 당사에 문의하십시오. 귀하의 질문에 신속하게 답변해 드리겠습니다.