对数放大器的原理与应用(下)

矣。 因此在数据压缩方面对数放 大 增益 。此 外高频应用 中 ，电路 的屏 集 中在脉冲 前沿 ，则差放视频 处理
器有着很重要 的作用 ，经常在 数据 蔽和接地 非常重 要 。敏感 电路可 以 电路可 以省略。如 图 ６所示 。
采集的前端要经过 对数放 大器 ，然 置于屏蔽盒 内。
的校正因子
宽动态范 围的对 数放大器 ，而 附近 下（有 电容存 在等 等），脉冲 没有立
正弦 波
方波 或直 流信号 三角波
ＧＳＭＩ＇￣道 （所有时隙均打开） ＣＤＭＡ正向信 道 （９个信道均打开） ＣＤＭＡ反 向信道 （９个信道均打开） （所有Ｐ时ＤＣ隙信均道打 开）
０ｄＢ 一３．０ｌｄＢ ＋０．９ｄＢ ＋０
２００５．５·量子座品ｔ暴Ｉ１３１
．
往大大超 出前 端 匹配 网络 的带 宽 ， 大器测量各 种波形信 号幅度有效值 解调 对数放大器动 态范 围大 ，频率
不能真 正反映对数放大器的频率特 时 需加的校正 因子 ，例 如测量方波 响应宽。适用于 系统 的脉冲信号 的
性 。所 以 ，应 当采用恒定输 出 ，将 的有效值时 ，就应该 从对数放大器 中频 放大 、频谱分析 、天线功率 测 输入 下降 ３ｄＢ时 的频率 间隔作为对 输出 电压 值 中减去表 中 ｄＢ值 等价 量 、功 率 指 示 等 等 。此 类 器 件 有
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北京航空工程技术研究中心 罗鹏 丁亚生
对数 放大器 的原理 与应 用（下）
对数放大器的典型应用
能力 ，因此对数放大器 的检波输 出
，
宽动态范围放 大器
电压 一般不能满足后续处理 电路 的
· ．
对数放大器 的特 点是在提供大 门限 电压要求 ，通常 采用高带宽增
器 ，随机噪声功率也与 输入带宽成 化也会对 输 出电压 产 ＡＤ８３６ｌ ＴｒｕＰｗｒ（ＲＭＳ）检波器 ２．５ＧＨｚ
ＡＤ８３６２ ＴｒｕＰｗｒ（ＲＭＳ）检波器 ２．７ＧＨｚ
正 比。在 复杂的 电磁环境 下 ，这 种 生明显 的影响 ，这 正 ＡＤＬ５３ｌ０ 双对数变换器
６０ ７０ ４５ ３０ ６０ ３ｎＡ～３ｍＡ
目标手机和本地基站对通讯距 离的 的 问题 ，应 当说 如 果 输 出不 带 缓 ｊ ０
要 求 。近可能 的减少基站近处手 机 冲 ，则上升 时间可通过外部 电路 来
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过载 的可能性 。同样 ，基站也 需要 调 节 。若输 出信号 已经是 经过 缓冲
路 的设 计 ，ＡＤＬ５３ｌ０ 输入信号范 围为 ｌＶ一１０Ｖ，要求在 ｌｖ
包含 两个 独立的信 号 时的分辨率 为 ｌ％，为保证精度 【ｌＩｌｊ在
通道 以便 与光 电二极 １０Ｖ时分辨率就 是 ０、ｌ％。为保证分
管相 连 ，允许为每 个 辨率 ，要求使 用 ｌ０位数模转换器 。如
通道 独立 配置传递 函 果 分 辨 率 不 变 ， 而 输 入 范 围 为
Ｉ ｒ Ｉ
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－Ｃ￣ｄｇ Ｈ
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动态 范围 同时能突 出成本优势 。在 益积 的运放对经过对数变换后 的信
一
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移动通信系统 中，ＣＤＭＡ和 ＧＳＭ都 号 做 进 一 步 的 放 大 。对 于 标 称 的
Ｉ
， ｔ
Ｉ
需 要调节基站 的功率 输出 ，以匹配 ｌ０％～９０％ 电压上升 时 间是否可调 （１
数常数（斜率和截距）。 １０ｍＶ—ｌ０Ｖ，至少需要 ｌ６位模数转
其 对数变 换能力 允许 换器 。现在用对数 放大器 ，其输入
１３０Ｉ．誊子矗品ｔ摹２００５．５
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｝ ，
表１解调对数放大器对各种输入波形 现象更常见 。假设 你正在使用一 个 是对数放大器 的特点 。在某些情 况
时 一
图 ６ 输出波形畸变
合低噪声Ｘ—ＡＭＰ技术 的放 大器 ，动 方案要求采用成 本较 高的带切换增 对差分信号进行 测量 以便计算增益
态 范 围更可高 达 ｌ２０ｄＢｍ，无须外 益互 阻放大器 前端的数字信号处理 或 吸收率 。
部温度补偿 ，元件 少 ，电路 非常简 电 路 。 如 采 用 双 对 数 变 换 器
５５ｄＢ
．
＋３
５５ｄＢ
、
＋０
５ｄＢ
．
＋０ ． ５８ｄＢ
的 一 个 移 动 电 话 可 能 会 带 来 一 即关断而 却降至某个低 电平 ，然后 ６０ｄＢｍ的噪声 ，这 就会把你 的动 态 按指数规律 衰减到０Ｖ，这 种输入型 范 围削｛￣２０ｄＢ。一种解决办法 是把 号 ｍＶ级 的变化很可能我 们用 肉眼 对 数 放 大器 的两 个 差 动 输入 端 接 是看 不到的。按指数 衰减的信号 的 地 。因为对数放大器通常都 是交流 对数 响应 是一 条直 线。如果输入信 耦合输 入 ，所以可 以在 输入端与地 号 是连串的脉冲 ，输出的后沿 很容 之 间接 耦合 电容 。另一 种有效的办 易和 下 一 个 脉 冲 的前 沿 重 叠 ，因 法 是使 用滤波 电路 ，也可 以在输入 此 ，一 个适 当的差放 视频处理 电路
高斯噪声
＋２、５ｌｄＢ 端 利用一个匹配网络 间接来实现滤 · 可 产生 与输 入脉冲 等宽 度 的输 出 ，
动态范围为３个数量级 ，信号 的分辨 波。窄带 匹配 网络 具有某种滤波特 从而解决脉冲 重叠现 象，如果 应用
率保 持 １％，则模 数转换器 用 ｌ２位 足 性 并能对待测信号提供一 定程度 的 中脉冲的 占空 比很大 ，而有用 信息
数放 大器 带宽的方法就不会 出现上 的 ｍＶ值 （在 ＡＤ８３０７中方 波 是 一 ＡＤ６４０、 ６４１、 ８３０７、 ８３０９、 ８３１０。
述 的情 况 。
３．０１ｄＢ对应 ７５．２５ｍＶ）。
其他类型的对 数放 大器参 见表２。圊
噪声干扰
波形畸变
表 ２ ＡＤＩ对数放大器，检波器选型
输入
，、 ｒ、 ｒ、 『、 ＼／ ＼Ｊ ＼Ｊ ＼ ＼Ｊ
某些无线 电接收通道 中的中频放大 ＡＧＣ的外部控 制 电路 ，使得对 数放
输 出
器设计 ，也可采用对数 放大器 。例 大器在光纤通信方面有 着可喜的前
Ｖ
、～ 、
如单 片 ＡＤ８３０７可完成信号接 收解 景 。例 如光通信系统应用 中的功率 调功能 ，前端 进行 适 当的频率 比配 监控 ，包括激 光控 制 电路 、光开关 、 后动态范 围可达 ９２ｄＢｍ。若 前端配 衰减器 、放大器 等场 合 ，传统 解决
有 些对数放大器 的输入带宽 非
对数 放大器 在 低
常宽 ，可高达 ２．５ＧＨｚ。宽的频率范 电平输 人情 况下 ，即 ＡＤ８３０２ 双通道检波器
ＡＤ８３ｌ３ 对数检波／控制器
围必 然导 致一 些无用信号进入放大 使 输入信 号的微小 变 ＡＤ８３ｌ４ 对数检波／控制器
２．７ＧＨｚ ２．５ＧＨｚ ２．７ＧＨｚ
数据压缩
洁 。值得注 意的是 由于对数 放大器 ＡＤＬ５３ ｌ０则大大简化 了掺铒光纤放
对 数放大器输 入输出呈对数 关
的实质是完成 输入 输出信号 的对数 大器（ＥＤＦＡ）、可变 光衰减器（ＶＯＡ） 系 ，输入信号的动态范 围可 以很大 ，
ห้องสมุดไป่ตู้
变换 。并 不强调 其放大器 的放 大器 和光 分插复用器（ＯＡＤＭ）的控 制环 这 个特 点非常 适用数据压缩 。假设
后将信号送人采集卡的模拟输入端 ，
波形对截距的影响
对数放大器的选型
经 电平转换后送人 ＡＤＣ进行转 化。
对于 交流耦合信号 ，不 同波形
我们 知道 基本对 数放大器 具有
的信号将影 响某些解调对 数放大器 优 良的直流精度 和非常宽的动态范
对数放大器应用的常见问题
的截距 ，使其有 效值上移或下移（如 围，适用于 光纤等直 流或低频信号
带宽
图５），但不 影响对数放大器 的斜率 。 的功率 测量 。这样 的模 拟集 成 电路
在对数放大器 中，系统 的带宽 这是 由于解调对 数放大器 在解调后 有 ＡＤ８３０４、ＡＤ８３０５。基带 对数放
不能 用 恒 定 输入 信 号 而 输 出下 降 低通滤波器 的信 号检波与平均特性 大器 交流特性好 ，能 响应瞬时变 化
图 ５波形对截距的影响
调节接收信道 的增 益 ，从而加 大信 以后的信号 ，则 １０％～９０％电压上 升
噪 比，降低误码率 。此类大量 的对 时 间是 不可调 的 。如 图 ４所示 。
数放 大器 应用于 ＲＳＳＩ（接收信号 的
另外对数 放大器输入 输出呈对
强度指示）和发射功率控 制场合 。在 数关系 ，对于 大信号而言 无须 类似
３ｄＢ的 频 率 问隔 来决 定 系统 的 带 引起 的后果 。而在基带对 数放大器 的输入信号 ，但动态范 围较 小 ，适
宽。 因为信号 经过 对数放 大器 后 ， 中不存 在依赖 于波 形的截 距 问题 。 用 于高速数据 Ｉ／０和蜂 窝基站等 场
其幅度会被压缩 ，这样 测定的值往 表 １是 具有正弦输 入特性 的对数放 合 的应用。相应 的器 件有 ＡＤ８３６４。