对数放大器的作用是什么？

一、什么是对数放大器

对数放大器是一种非线性电路配置，其输出是所施加输入电压的对数值的K倍。

对数放大器在信号乘法和除法、幂和根计算、信号压缩和解压缩以及工业应用中的过程控制等计算中得到应用。

二、对数放大器原理

可以在运算放大器的反馈中使用双极结型晶体管构建对数放大器，因为 BJT 的集电极电流与其基极 - 发射极电压呈对数关系。

使用运算放大器的基本对数放大器电路如上图所示。

对数放大器工作的必要条件是输入电压必须始终为正。可见，Vout = – Vbe。由于晶体管的集电极端子保持在虚地并且基极端子也接地，因此电压 - 电流关系变为二极管的电压 - 电流关系并由下式给出：

IE = IS.[eq(Vbe)/kT – 1]

IS = 饱和电流，

k = 波尔兹曼常数

T = 绝 对温度(以 K 为单位)

由于 IE = IC 用于接地基极晶体管，

IC =IS.[eq(Vbe)/kT – 1]

(IC/IS) = [eq(Vbe)/kT – 1]

(IC/IS) + 1 = [eq(Vbe)/kT]

(IC+IS)/IS = eq(Vbe)/kT

eq(Vbe)/kT = (IC/IS) 因为 IC >> IS

对上式两边取自然对数，得Vbe = (kT/q) ln[IC/IS]

集电极电流 IC = Vin/R1 和 Vout = -Vbe

所以，Vout = -(kT/q) ln[Vin/R1.IS]

三、对数放大器的作用

对数放大器通常用于将信号的大幅度动态范围压缩到其他电路(例如 ADC)更易于管理的范围内

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