運放對數電路

① 運放電路放大倍數的計算

在求分立元件多級放大電路的電壓放大倍數時有兩種處理方法。

一是將後一級的輸入電阻作為前一級的負載考慮，即將第二級的輸入電阻與第一級集電極負載電阻並聯，簡稱輸入電阻法。

二是將後一級與前一級開路，計算前一級的開路電壓放大倍數和輸出電阻，並將其作為信號源內阻加以考慮，共同作用到後一級的輸入端，簡稱開路電壓法。

(1)運放對數電路擴展閱讀：

對數放大器是指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。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，達到恆虛警的效果。

對於單脈沖雷達（見跟蹤雷達），還可歸一化角誤差信號；對於動目標顯示雷達，還可抑制固定目標起伏。

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。採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，對於強信號則自動降低增益，避免飽和。 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准確度和頻率響應。

對數中頻放大器和對數射頻放大器，可用相同的方法獲得對數特性。

晶體二極體的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，但通常只能達到小於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並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准確。

② 指數運算和對數運算電路

指數運算和對數運算電路通過二極體特性實現。

這些電路與微積分電路不同，它們基於二極體的正向曲線擬合，原理上不涉及微分方程，因此設計較為簡單。

二極體直流特性包括反向飽和電流I_S和溫度電壓U_T，數值范圍分別約為0.1nA~10nA和20mV~50mV，參考值約為26mV。

利用這些特性，可以設計出指數和對數運算電路。設計難點在於選擇合適的電阻和輸入電壓。

設計電路時，可以採用集成運放構建比例放大電路作為基礎，以實現運算功能。

具體設計包括微分運算電路，輸入信號可以為正弦波、方波或三角波。同時，差分放大器採用任意波形的雙路同相位輸出，利用兩個運放來搭建電路。

通過驗證電路功能，可以擬合得到參數I_S和U_T，並通過推導得出輸出電壓與輸入電壓的關系。輸出電流I_D通常在0.1mA~20mA范圍內。

在使用任意波形發生器時，需要注意負載電阻的大小或採用實測輸入信號，並確保高Z或50Ω設置。選擇合適的頻率進行濾波。

任意波形發生器的兩路輸出通常以交流形式出現。當設置相位相等時，兩路信號會相互增強或削弱，具體取決於信號頻率。

任意波形發生器的內阻與微分電路中的電容組成低通濾波器，其截止頻率取決於內阻和電容的組合。具體值可通過計算確定。

方波信號通過低通濾波後，高頻諧波被削弱，形成平滑的正弦波形，這是因為低通濾波器可以濾除高於截止頻率的高頻分量。

對於指數運算電路，正常工作范圍通常在輸入電壓U_D大約為0.299V~0.437V范圍內，具體取決於I_S和U_T參數。對數運算電路的輸入電壓范圍則通常在0.001V~2V之間，取決於電阻配置。

③ 運算放大器與一個二極體串聯的一個電路，作用是什麼如圖。手繪較粗糙，高手們將就看。

答：本圖所畫的電路是對數放大器。
1、用二極體作運算放大器的反饋元件，由於內二極體的正向伏—安特容性是對數的，所以放大器的輸出電壓與輸入電壓成對數關系。
2、圖所示的二極體方向，輸入電壓只能是正的。如果輸入負訊號，二極體處於反向，輸出與輸入不再遵從對數關系，而且由於二極體的反向電阻很大，放大器的負反饋很弱，輸出級將處於正向飽和狀態。