Amplificateur Log – Toutes les informations importantes à connaître

Les signaux dynamiques élevés poseront toujours un problème aux concepteurs. Ils sont nécessaires pour les dispositifs de mesure de l'écho tels que les systèmes radar ou sonar. Mais dans de tels systèmes, nous avons besoin d'un gain élevé pour les signaux de faible amplitude et vice versa pour les systèmes de forte amplitude. En outre, un autre problème avec les panneaux est qu'ils nécessitent une mise à l'échelle. Le processus est impératif pour limiter la perte de signal d'entrée et l'écrêtage à chaque extrémité de la plage d'amplitude. Un amplificateur logarithmique est pertinent pour résoudre ce problème. Notre article explorera plus en profondeur. Commençons !

Qu'est-ce qu'un amplificateur logarithmique ?

Figure 1 :Un amplificateur conventionnel

C'est un amplificateur opérationnel qui fonctionne comme un convertisseur logarithmique. Néanmoins, contrairement à d'autres, sa tension de sortie est directement proportionnelle au logarithme naturel de la tension d'entrée réelle.

Par conséquent, dans les amplificateurs logarithmiques, la multiplication du logarithme naturel de la tension d'entrée par une valeur constante donne une sortie.

Le principe de fonctionnement de l'amplificateur logarithmique

Figure 2 :Boutons et entrée de l'amplificateur Vintage

La fonction logarithmique suivante décrit le principe de fonctionnement des amplificateurs logarithmiques :

Dans l'équation, K représente la constante. D'autre part, Vref représente la constante de normalisation.

Pendant le fonctionnement, les amplificateurs logarithmiques nécessitent plus d'un seul amplificateur opérationnel. Dans un tel cas, les amplificateurs supplémentaires sont appelés amplificateurs logarithmiques compensés.

De plus, ils nécessitent d'autres composants externes tels que des amplificateurs opérationnels hautes performances tels que LM771, LM714 et LM1458.

La diode de l'amplificateur logarithmique est en mode de polarisation directe. Par conséquent, l'équation de diode de l'amplificateur est

Il représente le courant de saturation, VD représente la chute de tension de la diode et VT est la tension thermique. Il est également possible de réécrire le courant de diode dans un état de polarisation élevé.

Dans ce cas,

Notez également que la tension à la borne inverseuse est à un état de terre virtuel. Par conséquent, la tension de sortie est égale à -V_D.

De plus, notez que i₁ est égal à i_D.

Par conséquent,

L'équation finale de la tension de sortie (signal de sortie) de l'amplificateur logarithmique est

Topologies d'amplificateur de journal

Principalement, il existe deux types d'amplis logarithmiques. Premièrement, il y a un amplificateur logarithmique à plusieurs étages et un amplificateur logarithmique CC.

L'ampli log multi-étages

Figure 3 :Un écran radar

Son fonctionnement repose sur la limitation séquentielle dans un ensemble d'amplificateurs connectés en série. Vous trouverez ce type de topologie dans les signaux haute fréquence, et par conséquent la topologie est partagée dans un large éventail d'applications telles que les systèmes de communication et les dispositifs radar.

Lorsque vous connectez des amplificateurs logarithmiques à plusieurs étages, comme indiqué ci-dessous, vous obtiendrez une réponse d'amplitude logarithmique. Il convient également de noter que la série d'amplificateurs présente des caractéristiques de limitation de surcharge.

Figure 4 :Connexion d'un amplificateur logarithmique à plusieurs étages.

Bien que cette topologie aide à générer une réponse logarithmique, elle n'est pas à l'abri du retard de propagation et le problème est présent à chaque étage de l'amplificateur.

La cause est qu'une composante du signal de l'étage initial arrivera en premier au circuit de sommation. Idéalement, les signaux des autres emplacements devraient arriver en premier. Le résultat est une distorsion de la forme d'onde de sortie.

La modification du circuit logarithmique primaire de la chaîne d'amplification résoudra ce problème. Au lieu des amplificateurs à un étage, vous pouvez les remplacer par des paires d'amplificateurs. Dans la nouvelle configuration d'amplificateur, l'ancien problème n'est plus présent.

L'amplificateur logarithmique DC

Figure 5 :Composants électroniques isométriques Transistors

Il s'agit de la topologie alternative d'ampli logarithmique du type ci-dessus. Il y a une diode dans le chemin de rétroaction de l'ampli-op dans cette chaîne d'amplificateur. Vous trouverez un transistor connecté en diode à la place d'une diode dans certains.

La sortie de l'amplificateur opérationnel à la jonction base-émetteur du transistor sera proportionnelle au courant de l'amplificateur logarithmique au niveau d'entrée. De plus, la tension de sortie dans cette configuration est égale au logarithme du rapport suivant courant d'entrée :courant de saturation de l'émetteur.

Comme l'autre circuit, celui-ci a également une limitation car il a une sortie dépendant de la température. Vous pouvez résoudre le problème de dépendance à la température en connectant deux amplificateurs en tant que paire différentielle. De plus, un circuit de surveillance de la température supplémentaire garantira de manière significative une réponse maximale.

Circuit amplificateur logarithmique

Amplificateur logarithmique à diode opamp

L'ampli-op, dans ce cas, comporte une diode dans le chemin de rétroaction dans une configuration inverseuse en boucle fermée. Notez que la tension aux bornes de la diode sera proportionnelle au logarithme du courant qui la traverse.

D'autre part, lorsque l'ampli-op est en mode non inverseur, la tension de sortie est proportionnelle au -log du courant d'entrée. Notez également que la tension d'entrée est proportionnelle au courant d'entrée et que, par conséquent, la tension de sortie est proportionnelle au logarithme négatif de la tension d'entrée.

Amplificateur logarithmique à transistor op

Voici un schéma de circuit pour ce type d'amplificateur.

Pour ce type d'amplificateur, il y a un transistor à jonction bipolaire sur le chemin de rétroaction de l'ampli-op en mode inverseur. Notez que dans de tels circuits électroniques, vous devrez connecter le collecteur du transistor à l'entrée inverseuse.

Connectez également l'émetteur à la sortie et enfin mettez la base à la terre.

Pour que cet ampli-op fonctionne, vous devez vous assurer que la tension d'entrée est positive.

Applications de l'amplificateur logarithmique

Un convertisseur logarithmique est utile dans les cas suivants :

Figure 8 :Processeurs d'effets audio dans un rack.

• Utile dans les opérations mathématiques qui impliquent une multiplication.
• En plus des opérations de multiplication, il est utile dans les fonctions exponentielles et la division.
• Ils sont utiles dans les ordinateurs analogiques pour synthétiser des effets audio.
• Utile dans un convertisseur analogique-numérique.
• Également indispensable dans les instruments de mesure qui nécessitent une opération de multiplication.
• Les amplificateurs logarithmiques sont essentiels au calcul des décibels (dB).
• Les amplificateurs logarithmiques monolithiques sont essentiels dans les opérations dans le domaine des radiofréquences.
• Utile dans les convertisseurs tels que les convertisseurs analogique-numérique et les convertisseurs quadratiques moyens.
• Essentiel dans les applications de comparaison.
• Enfin, ils sont utiles dans l'amplification des signaux AC et DC.

Conclusion

Dans la conception de circuits de la plupart des composants électroniques, les amplificateurs logarithmiques sont utiles. Nous avons mis en évidence tout ce qu'il y a à savoir sur l'élément. De plus, si nécessaire, nous avons inclus un schéma fonctionnel. Ils sont essentiels pour vous guider dans la compréhension des connexions impliquant les amplificateurs.

Ainsi, les informations ci-dessus doivent être primordiales pour vous permettre d'atteindre une opérabilité maximale des composants. Si vous avez d'autres questions sur son processus de fonctionnement et d'étalonnage, contactez-nous et nous répondrons rapidement à vos questions.