Τι είναι ο ενισχυτής Log και antilog; | Δουλεύει; Κυκλώματα; Σημαντικές χρήσεις

Οι διαμορφώσεις λειτουργικού κυκλώματος ενισχυτή που μπορούν να εκτελέσουν μαθηματικές λειτουργίες όπως log και antilog (εκθετική), συμπεριλαμβανομένης μιας ενίσχυσης του σήματος εισόδου που παρέχεται στο κύκλωμα, είναι γνωστές ως λογαριθμικός ενισχυτής και αντιλογαριθμικός ενισχυτής αντίστοιχα. Σε αυτήν την ενότητα, θα μάθουμε λεπτομερώς για τον λογαριθμικό ενισχυτή και τον Antilog.

Περιεχόμενα:

  • Εισαγωγή
  • Ενισχυτής Logarithmic (Log)
  • Διαμόρφωση ενισχυτή καταγραφής
  • Διαμόρφωση ενισχυτή Log με βάση δίοδο
  • Διαμόρφωση ενισχυτή Log με βάση τρανζίστορ
  • Έξοδος και αρχή λειτουργίας του Log Amplifier
  • Εφαρμογές του ενισχυτή καταγραφής
  • Τι είναι το Antilog;
  • Ενισχυτής Antilog
  • Διαμόρφωση ενισχυτή καταγραφής
  • Διαμόρφωση ενισχυτή με βάση διόδους
  • Διαμόρφωση ενισχυτή με βάση τρανζίστορ
  • Έξοδος και αρχή λειτουργίας του Log Amplifier
  • Εφαρμογές του antilog ενισχυτή

Ενισχυτής Logarithm (Log)

Ένας λειτουργικός ενισχυτής στον οποίο η τάση εξόδου του ενισχυτή (V0) είναι άμεσα ανάλογη με τον φυσικό λογάριθμο της τάσης εισόδου (Vi) είναι γνωστός ως λογαριθμικός ενισχυτής. Βασικά, ο φυσικός λογάριθμος της τάσης εισόδου πολλαπλασιάζεται με μια σταθερή τιμή και παράγεται ως έξοδος.

Κύκλωμα ενισχυτή καταγραφής

Ενισχυτής καταγραφής με χρήση τρανζίστορ

Ενισχυτής καταγραφής
Ενισχυτής καταγραφής με χρήση τρανζίστορ

Ενισχυτής καταγραφής χρησιμοποιώντας Diode

Ενισχυτής καταγραφής
Ενισχυτής καταγραφής χρησιμοποιώντας Diode

Έξοδος και αρχή λειτουργίας του Log Amplifier

Αυτό μπορεί να εκφραστεί ως εξής:

Όπου K είναι ο σταθερός όρος, και Vσχ αναφέρεται σε μια σταθερά κανονικοποίησης, την οποία γνωρίζουμε σε αυτήν την ενότητα.

Γενικά, οι ενισχυτές λογάριθμου μπορεί να απαιτούν περισσότερους από έναν op-amp, οπότε είναι γνωστοί ως ενισχυτές λογαρίθμων. Απαιτούν ακόμη και υψηλής απόδοσης op-amp για την ορθή λειτουργία τους, όπως τα LM1458, LM771 και LM714, είναι μερικοί από τον ευρέως χρησιμοποιούμενο ενισχυτή λογάριθμου.

Η δίοδος συνδέεται με πόλωση προς τα εμπρός. Έτσι, το ρεύμα διόδου μπορεί να αναπαρασταθεί ως:

Όπου εγώs είναι το ρεύμα κορεσμού, VD είναι η πτώση τάσης για τη δίοδο. Το VT είναι η θερμική τάση. Το ρεύμα διόδου μπορεί να ξαναγραφεί με υψηλή κατάσταση πόλωσης,

Το i1 εκφράζεται από,

Δεδομένου ότι η τάση στον ακροδέκτη αναστροφής του op-amp είναι στην εικονική γείωση, ως εκ τούτου, η τάση εξόδου δίνεται από το V= -VD

Σημειώνοντας ότι εγώ= θD, μπορούμε να γράψουμε

Όμως, όπως προαναφέρθηκε, VD = -V0 και έτσι,

Λαμβάνοντας τον φυσικό λογάριθμο και στις δύο πλευρές αυτής της εξίσωσης, βρήκαμε

Ή,  

                       

Η εξίσωση της τάσης εξόδου (V0) του ενισχυτή λογάριθμου περιέχει ένα αρνητικό σύμβολο, το οποίο δείχνει ότι υπάρχει διαφορά φάσης 180 o. τώρα 

                                                                        

Ένα πιο προηγμένο χρησιμοποιεί διπολικό τρανζίστορ για να αφαιρέσω το Is στον λογαριθμικό όρο. Σε αυτόν τον τύπο διαμόρφωσης ενισχυτή λογάριθμου, η τάση εξόδου δίνεται ως:

Εφαρμογές του λογαριθμικού ενισχυτή

Ο ενισχυτής καταγραφής χρησιμοποιείται για μαθηματικές εφαρμογές και επίσης σε διαφορετικές συσκευές ανάλογα με τις ανάγκες τους. Ορισμένες από τις εφαρμογές του ενισχυτή καταγραφής έχουν ως εξής:

  • Οι ενισχυτές καταγραφής χρησιμοποιούνται για μαθηματικές εφαρμογές, κυρίως στον πολλαπλασιασμό. Χρησιμοποιείται επίσης στο τμήμα και σε άλλες εκθετικές λειτουργίες. Καθώς μπορεί να εκτελέσει λειτουργία πολλαπλασιασμού, ως εκ τούτου χρησιμοποιείται σε αναλογικούς υπολογιστές, για τη σύνθεση εφέ ήχου, όργανα μέτρησης που απαιτούν λειτουργία πολλαπλασιασμού, όπως στον υπολογισμό ισχύος (πολλαπλασιασμός ρεύματος και τάσης).
  • Όπως γνωρίζουμε ότι όταν πρέπει να υπολογίσουμε το ισοδύναμο ντεσιμπέλ μιας δεδομένης ποσότητας, απαιτούμε τη χρήση ενός λογαριθμικού τελεστή, και ως εκ τούτου, χρησιμοποιούνται ενισχυτές log για τον υπολογισμό της τιμής μιας ντεσιμπέλ (dB) μιας ποσότητας.
  • Οι μονολιθικοί λογαριθμικοί ενισχυτές χρησιμοποιούνται σε ορισμένες καταστάσεις, όπως στον τομέα ραδιοσυχνοτήτων, για αποτελεσματική απόσταση (μείωση στοιχείων και χώρο που χρειάζονται από αυτά) και επίσης για τη βελτίωση του εύρους ζώνης και της απόρριψης θορύβου.
  • Χρησιμοποιείται επίσης σε διαφορετικές περιοχές εφαρμογών, όπως μετατροπέας μέσης τετραγωνικής σήψης, μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό, κ.λπ.

Τι είναι το Antilog;

Ενισχυτής Antilog

Ένα Op-amp στο οποίο η τάση εξόδου του ενισχυτή (V0) είναι άμεσα ανάλογη με το anti-log της τάσης εισόδου (Vi) είναι γνωστός ως αντι-λογαριθμικός ενισχυτής ή anti-log ενισχυτής. Εδώ, πρόκειται να συζητήσουμε τη διαμόρφωση λειτουργικού ενισχυτή που σχηματίζει λεπτομερώς τον αντι-λογαριθμικό ενισχυτή.

Κύκλωμα ενισχυτή Antilog

Ενισχυτής Antilog με χρήση τρανζίστορ

Αντίλογος
Ενισχυτής Antilog χρησιμοποιώντας τρανζίστορ

Ενισχυτής Antilog χρησιμοποιώντας Diode

Στον ενισχυτή antilog, το σήμα εισόδου βρίσκεται στον αναστρέψιμο πείρο του λειτουργικού ενισχυτή, ο οποίος περνά μέσω μιας διόδου.

Αντίλογος
Ενισχυτής Antilog χρησιμοποιώντας Diode

Έξοδος και αρχή λειτουργίας του Antilog ενισχυτή

Όπως παρατηρήθηκε στο κύκλωμα που φαίνεται παραπάνω, η αρνητική ανάδραση επιτυγχάνεται συνδέοντας την έξοδο στον ακροδέκτη εισόδου αντιστροφής. Σύμφωνα με την έννοια της εικονικής γης μεταξύ των ακροδεκτών εισόδου ενός ενισχυτή, η τάση V1 στο τερματικό αναστροφής θα είναι μηδέν. Λόγω της ιδανικά άπειρης αντίστασης εισόδου, το ρεύμα που ρέει μέσω της διόδου λόγω της εφαρμοζόμενης τάσης εισόδου στον ακροδέκτη αντιστροφής δεν θα εισέλθει στο op-amp. Αντ 'αυτού, θα ρέει κατά μήκος της διαδρομής ανατροφοδότησης μέσω της αντίστασης R όπως φαίνεται στο σχήμα.

Το κομπλιμέντο ή η αντίστροφη λειτουργία του λογαριθμικού ενισχυτή είναι «εκθετική», αντι-λογαριθμική ή απλά γνωστή ως «αντιλόγο». Εξετάστε το κύκλωμα που δίνεται στο σχήμα. Το ρεύμα διόδου είναι

Πού, VD είναι η τάση διόδου. Σύμφωνα με την έννοια του εικονικού εδάφους, V1= 0 καθώς το μη αναστρέψιμο τερματικό είναι γειωμένο όπως φαίνεται στην εικόνα. Επομένως, η τάση σε όλη τη δίοδο μπορεί να εκφραστεί ως V= V- V1 ή VD = Vi Ως εκ τούτου, το ρεύμα μέσω της διόδου είναι

Λόγω των ιδανικών χαρακτηριστικών ενός op-amp (άπειρη αντίσταση εισόδου), το ρεύμα που ρέει μέσω της διόδου (iD) ρέει κατά μήκος της διαδρομής ανάδρασης μέσω της αντίστασης R, όπως μπορούμε να παρατηρήσουμε στο σχήμα.

Επομένως, εγώ= θ2

Και, V0 = -i2R = -iDR

Αντικατάσταση iD στην παραπάνω εξίσωση παίρνουμε 

Οι παράμετροι n, VT και εγώείναι σταθερές (εξαρτώνται μόνο από τα χαρακτηριστικά της διόδου που είναι πάντα σταθερά για μια συγκεκριμένη δίοδο). Επομένως, εάν η τιμή της αντίστασης ανάδρασης R είναι σταθερή, τότε η τάση εξόδου V0 είναι άμεσα ανάλογη με τον φυσικό αντι-λογάριθμο (εκθετική) της εφαρμοζόμενης τάσης εισόδου Vi. Η παραπάνω εξίσωση μπορεί τότε να αναπαρασταθεί απλά ως

 

Όπου K = - ISR και a =

Επομένως μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι το αντι-λογαριθμικό op-amp παράγει το σήμα εξόδου του ως εκθετική τιμή του εφαρμοζόμενου σήματος τάσης εισόδου.

Το κέρδος του ενισχυτή anti-log δίνεται από την τιμή του Κ που είναι ίση με -ISR.

Το σύμβολο –ve επισημαίνει ότι υπάρχει διαφορά φάσης 180 βαθμών μεταξύ των εφαρμοζόμενων εισόδων s και της εξόδου του ενισχυτή anti-log.

Για περισσότερα άρθρα σχετικά με την Ηλεκτρονική Κάνε κλικ εδώ

Σχετικά με τον Amrit Shaw

Συνδεθείτε στον πρώην συντάκτη μας: LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/amrit-shaw/)

Lambda Geeks