什么是对数放大器

什么是对数放大器

输出信号幅度与输入信号幅度呈对数函数关系的放大电路。实际的对数放大器总是兼具线性和对数放大功能,它的输入-输出幅度特性如图1。输入信号弱时,它是一个线性放大器,增益较大；输入信号强时,它变成对数放大器,增益随输入信号的增加而减小。在雷达、通信和遥测等系统中，接收机输入信号的动态范围通常很宽，信号幅度常会在很短时间间隔内从几微伏变化到几伏，但输出信号应保持在几十毫伏到几伏范围内。采用对数放大器可以满足这种要求，它能使弱信号得到高增益放大，对于强信号则自动降低增益，避免饱和。

　　对数放大器的主要性能常用输入动态范围D₁和输出动态范围D₂来表示

式中分别是放大特性由线性变到对数形式和进入饱和状态时的输入电压，应的输出电压。设计良好的对数放大器能达到D₁超过100分贝而D₂在30分贝以下。除动态范围外，对数放大器的主要指标还包括对数关系的准确度和频率响应。
　　对数中频放大器和对数视频放大器，可用相同的方法获得对数特性。
　　晶体二极管的PN结电压（见固态电子器件）是结电流的对数函数，用它作为放大电路的负载或反馈元件可以使放大器具有对数幅度特性。使用这种方法虽然电路简单，但通常只能达到小于50分贝的输入动态范围，而且放大器的频带受PN结电容的限制，不能太宽。利用多级放大器串联或并联相加形成近似对数放大特性，可以获得较好的结果。图2是多级串联相加对数放大器的框图，其中每级都是一个线性-限幅放大器。当输入信号弱时,放大器各级均不饱和，总增益最高。随着输入信号幅度的增大，从末级起各级放大器依次进入饱和状态，总增益随之降低。实用的对数放大器常用 4～10级限幅放大器组成。若规定放大器的动态范围，较多的级数能达到的对数关系也较准确。

　　对数放大器在雷达设备中有特别重要的作用。它不仅可以保证雷达接收机有很宽的动态范围，而且可以限制接收机输出的杂波干扰电平，达到恒虚警的效果。对于单脉冲雷达（见跟踪雷达），还可归一化角误差信号；对于动目标显示雷达，还可抑制固定目标起伏。