Логарифмический усилитель

Влогарифмическом усилителе выходное напряжение пропорционально логарифму входного. Для логарифмирования применяют операционный усилитель, охватываемые нелинейной обратной связью. В качестве нелинейного элемента используют диод, ток которого экспоненциально зависит от напряжения на нём:

где – тепловой ток запертого перехода, – температурный потенциал, .

Для открытого состояния диода при , :

или

Логарифмический усилитель на инвертирующей схеме (рис.7.6а) диод VD включается между выходом и инвертирующим входом.

Рисунок 2.34 Схема логарифмического усилителя

Полагая, что ОУ идеальный:

Реальная передаточная характеристика усилителя совпадает с идеальной лишь в диапазоне , которые определяют динамический диапазон (Д):

Для сжатия динамического диапазона знакопеременных входных сигналов применяют так называемый двусторонний логарифмический преобразователь (рис.7.6б).

Его передаточная характеристика симметрична относительно начала координат и состоит из двух логарифмических кривых. Наклон определяется отношением .Резистор оказывает влияние, чтобы скомпенсировать при слабых сигналах, когда сопротивление диодов велико. Недостаток этой схемы .

Логарифмирование осуществляется точнее и с большимД(по входу – несколько декад), если вместо диода используется транзисторc ОБ (рис.2.34в)

Ток через транзистор VT ( ) равен входному току схемы . В этой схеме . Для получения положительного выходного напряжения ( ) при отрицательном входном нужно использовать транзистор VT типа p-n-p. Для построения двустороннего логарифматора необходимо параллельно включить два транзистора: n-p-n и p-n-p. Коллекторная нагрузка транзистора VT равна и является высокоомной. Поэтому транзистор вносит большое усиление в сигнал ОС а входная ёмкость ОУ создаёт дополнительный полюс на характеристике петлевого усиления, увеличивая фазовый сдвиг => схема неустойчива. Для обеспечения устойчивости эмиттор транзистора VT соединяют с выводом ОУ через добавочный резистор R=1...5 кОм, что снижает усиление в цепи ОС, а выход ОУ соединяют с инвертирующим входом, конденсаторомС 100 пФ, что компенсирует сдвиг фазы цепи ОС.