Le configurazioni circuitali dell'amplificatore operazionale che possono eseguire operazioni matematiche come log e antilog (esponenziale), inclusa un'amplificazione del segnale di ingresso fornito al circuito, sono note rispettivamente come amplificatore logaritmico e amplificatore antilogaritmico. In questa sezione, impareremo in dettaglio l'amplificatore logaritmico e Antilog.
Contenuto:
- Introduzione
- Amplificatore logaritmico (logaritmico)
- Configurazione dell'amplificatore di registro
- Configurazione dell'amplificatore Log basato su diodi
- Amplificatore Log basato su transistor configurazione
- Uscita e principio di funzionamento dell'amplificatore log
- Applicazioni dell'amplificatore log
- Cos'è Antilog?
- Amplificatore Antilog
- Configurazione dell'amplificatore di registro
- Configurazione dell'amplificatore antilogrammo basato su diodi
- Configurazione dell'amplificatore antilog a transistor
- Uscita e principio di funzionamento dell'amplificatore log
- Applicazioni dell'amplificatore antilog
Amplificatore logaritmo (log)
Un amplificatore operazionale in cui la tensione di uscita dell'amplificatore (V0) è direttamente proporzionale al logaritmo naturale della tensione di ingresso (Vi) è noto come amplificatore logaritmico. Fondamentalmente, il logaritmo naturale della tensione di ingresso viene moltiplicato per un valore costante e prodotto come output.
Circuito amplificatore log Log
Amplificatore di registro mediante transistor
Log Amplifier utilizzando Diode
Uscita e principio di funzionamento dell'amplificatore log
Questo può essere espresso come segue:
Dove K è il termine costante e Vref si riferisce a una costante di normalizzazione, che impareremo in questa sezione.
In generale, gli amplificatori logaritmici possono richiedere più di un amplificatore operazionale, nel qual caso sono noti come amplificatori logaritmici compensati. Richiedono persino amplificatori operazionali ad alte prestazioni per il loro corretto funzionamento, come LM1458, LM771 e LM714, che sono alcuni degli amplificatori logaritmici ampiamente utilizzati.
Il diodo è collegato in polarizzazione diretta. Quindi, la corrente del diodo può essere rappresentata come:
Dove ios è la corrente di saturazione, VD Europe è caduta di tensione per il diodo. La VT è la tensione termica. La corrente del diodo può essere riscritta con condizioni di polarizzazione elevata,
L'i1 espresso da,
Poiché la tensione al terminale invertente dell'amplificatore operazionale è a massa virtuale, quindi, la tensione di uscita è data da V0 = -VD
Notando che i1 = ioD, possiamo scrivere
Ma, come notato in precedenza, VD = -V0 e così,
Prendendo il logaritmo naturale su entrambi i lati di questa equazione, abbiamo trovato
oro,
L'equazione della tensione di uscita (V0) dell'amplificatore logaritmo contiene un segno negativo, che indica che c'è una differenza di fase di 180 o. ora
Uno più avanzato utilizza il bipolare transistor rimuovere Is nel termine logaritmico. In questo tipo di configurazione dell'amplificatore logaritmico, la tensione di uscita è data come:
Applicazioni dell'amplificatore logaritmico
L'amplificatore log viene utilizzato per applicazioni matematiche e anche in diversi dispositivi secondo le loro necessità. Alcune delle applicazioni dell'amplificatore log sono le seguenti:
- Gli amplificatori logaritmici vengono utilizzati per applicazioni matematiche, principalmente nella moltiplicazione. Viene utilizzato anche nella divisione e in altre operazioni esponenziali. Poiché può eseguire operazioni di moltiplicazione, viene quindi utilizzato nei computer analogici, nella sintesi di effetti audio, negli strumenti di misura che richiedono operazioni di moltiplicazione come nel calcolo della potenza (moltiplicazione di corrente e tensione).
- Come sappiamo che quando abbiamo bisogno di calcolare l'equivalente in decibel di una data quantità, richiediamo l'uso di un operatore logaritmico e, quindi, gli amplificatori logaritmici vengono utilizzati per calcolare il valore in decibel (dB) di una quantità.
- Gli amplificatori logaritmici monolitici vengono utilizzati in determinate situazioni, come nel dominio delle radiofrequenze, per una spaziatura efficiente (riducendo i componenti e lo spazio necessari) e anche per migliorare la larghezza di banda e la reiezione del rumore.
- Viene anche utilizzato in diverse gamme di applicazioni come il convertitore rot mean square, un convertitore analogico-digitale, ecc.
Cos'è Antilog?
Amplificatore Antilog
Un amplificatore operazionale in cui la tensione di uscita dell'amplificatore (V0) è direttamente proporzionale all'anti-log della tensione di ingresso (Vi) è noto come amplificatore anti-logaritmico o amplificatore anti-log. Qui, discuteremo in dettaglio la configurazione dell'amplificatore operazionale che forma l'amplificatore anti-logaritmico.
Circuito amplificatore antiloglog
Amplificatore Antilog con transistor
Amplificatore Antilog con diodo
Nell'amplificatore antilog, il segnale di ingresso si trova sul pin invertente dell'amplificatore operazionale, che passa attraverso un diodo.
Uscita e principio di funzionamento dell'amplificatore Antilog
Come osservato nel circuito mostrato sopra, il feedback negativo si ottiene collegando l'uscita al terminale di ingresso invertente. Secondo il concetto di massa virtuale tra i terminali di ingresso di un amplificatore, la tensione V1 al terminale invertente sarà zero. A causa dell'impedenza di ingresso idealmente infinita, la corrente che scorre attraverso il diodo a causa della tensione di ingresso applicata nel terminale invertente non entrerà nell'amplificatore operazionale; invece, scorrerà lungo il percorso di feedback attraverso il resistore R come mostrato in figura.
La funzione complementare o inversa dell'amplificatore logaritmico è "esponenziale", anti-logaritmica o semplicemente nota come "antilog". Considera il circuito mostrato nella figura. La corrente del diodo è
Dove, VD è la tensione del diodo. Secondo il concetto di terreno virtuale, V1= 0 in quanto il terminale non invertente è messo a terra come mostrato in figura. Pertanto la tensione ai capi del diodo può essere espressa come VD = Vi - V1 o VD = Vi Quindi, la corrente attraverso il diodo è
A causa delle caratteristiche ideali di un amplificatore operazionale (impedenza di ingresso infinita), la corrente che scorre attraverso il diodo (iD) scorre lungo il percorso di retroazione attraverso il resistore R, come possiamo osservare in figura.
Pertanto ioD = io2
E, V0 = -i2R = -iDR
Sostituzione di iD nell'equazione precedente otteniamo
I parametri n, VT e ioS sono costanti (dipendono solo dalle caratteristiche del diodo che sono sempre costanti per un particolare diodo). Pertanto, se il valore della resistenza di retroazione R è fisso, la tensione di uscita V0 è direttamente proporzionale all'antilogaritmo naturale (esponenziale) della tensione di ingresso applicata Vi. L'equazione di cui sopra può quindi essere semplicemente rappresentata come
Dove K = - ISR e a = 
Pertanto possiamo notare che l'amplificatore operazionale anti-logaritmico produce il suo segnale di uscita come valore esponenziale del segnale di tensione di ingresso applicato.
Il guadagno dell'amplificatore anti-log è dato dal valore di K che è uguale a -ISR.
Il segno –ve indica che c'è una differenza di fase di 180 gradi tra l'ingresso s applicato e l'uscita dell'amplificatore anti-logaritmo.
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