可以满足RF功率测量的对数放大器的设计.doc
《可以满足RF功率测量的对数放大器的设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《可以满足RF功率测量的对数放大器的设计.doc(6页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、可以满足RF功率测量的对数放大器的设计对数放大器(通常称为对数放大器,有时称为对数检测器)是RF电路和电光接口中使用的模拟元件。其传递函数在概念上很简单:输出电压或电流与输入电压或电流的对数成正比(图1)。它在60到80分贝(通常)的输入范围内实现这种输入/输出关系,但在某些情况下它可以大到或宽到120分贝;一些对数放大器甚至达到160 dB的动态范围。虽然它被称为“放大器”,但它不是习惯意义上的“放大器”;它实际上是一个线性到对数转换器。图1:对数放大器或转换器产生输出电流或电压信号( Y轴),与输入电流的对数或电压信号(X轴)成正比;请注意,对于等于或低于零的输入,它是未定义的,尽管对数放
2、大器有这种限制的方法。考虑到所有对组件的重视,故意将非线性组件置于系统中可能会适得其反。电路线性度和在很宽的范围内产生的低失真。对数放大器是设计的一部分,但它通常不直接在信号链中。在RF电路中,它通常是闭环控制的一部分,它通过自动增益控制(AGC)调节接收通道增益,通过在宽范围内测量输入信号强度来维持通道中接近恒定的信号电平(RSSI) - 接收信号强度指示器),图2,以及控制发射功率。在光学电路中,它用于监视激光二极管的电流,并根据温度和其他操作因素调整变化。图2:正如此FM接收机框图所示,对数放大器通常用于接收机的AGC反馈环路,以维持信号电平尽管输入信号强度范围很广,但在很窄的范围内。尽
3、管对于等于或小于零的参数,对数函数未定义,但实际电路确实具有非正信号。因此,对数放大器设计人员使用各种技术来解决这一局限。对数放大器及其应用分为三大类:DC对数放大器(“DC”有点用词不当)用于缓慢变化的信号,最高可达1 MHz。它用于光路功率控制,以及医疗,化学和生物仪器。当需要某种信号压缩时,基带对数放大器用于音频和视频电路,以及接收器信号链的IF级和超声电路的信号处理路径。对于正输入信号或负输入信号,它具有对称输出,输出对于正输入为正,对于负输入为负。解调对数放大器既压缩和解调RF信号,其输出为整流信号包络的对数。该对数放大器用于RF收发器应用,其中接收的RF信号强度用于控制发射器输出功
4、率。输出基于输入的绝对值,无论输入是正还是负,都是正的。注意,对数放大器与另一个非线性模拟不同放大器,限幅放大器。该器件有时称为削波放大器,在其大部分范围内都是线性的。但是,当输入接近正或负最大值时,放大器增益开始下降和限制。因此,这个放大器“软限制”并且相对优雅地达到最大输出,而不是仅仅使输出硬饱和 - 这会导致严重失真并且放大器可能需要相对长的时间才能恢复。当输入返回正常范围时,输出也会快速返回线性模式。对数放大器设计对数放大器的核心是基于二极管PN结的电流通过和电压之间众所周知的对数关系(图3左),并与实际电路中的运算放大器结合使用,(图3右)。从这个基本的物理原理开始,对数放大器使用许
5、多拓扑和配置,每个拓扑和配置在精度和带宽要求的各种性能属性和优先级之间提供折衷。虽然内部细节可能与对数放大器用户没有直接关系,但它们确实会影响对数放大器和应用程序之间的匹配。提供高精度传递函数的对数放大器 - 某些应用所需的特性,但在其他应用中则不需要 - 通常称为“线性dB”对数放大器。图3:二极管众所周知的电流与电压关系是几乎所有对数放大器设计的基础(左图);为了利用这种二极管关系,它被放置在基本运算放大器设计的反馈环路中(右)。对于RF应用,连续压缩对数放大器使用多级放大和渐进限制以分段方式形成对数的近似值。它们包括一个整流器(探测器),每个都有5到10个低增益级(每个8 dB到12 d
6、B),其输出相加以产生滤波电压,这是一个分贝级的平均功率测量值,超过100 dB其他射频应用采用指数增益设计,增益范围缩小(约60 dB)但精度更高;它通常包括一个探测器,其滤波输出使探测器成为平方律器件,输出是所施加信号的功率等效(rms)值。光学应用的对数放大器通常是在“DC级”中,因为它们测量与光功率相关的相对缓慢变化的电流,以控制激光二极管中的电流或光模放大器的增益。他们可能需要在大约几皮安到几毫安的范围内完成这项工作,总共九十年(10 9 :1跨度)。对数放大器规格对数放大器的物理实现可以是集成电路(IC),也可以是由单个芯片和分立元件组成的模块,IC版本更小,更便宜,功耗更低,以及
7、其他优点,并且可以提供非常好的性能;它们通常是首选。当IC的单一工艺技术以及单个IC不能充分满足应用的所有必要参数(如噪声,带宽或温度范围)时,使用混合结构。对数放大器具有一些规格类似于传统的非对数放大器,以及一些由于设备的性质而独特的规格。此外,不同的供应商可能对这些参数中的某些参数具有合法的不同定义,因此检查数据表中的详细信息和测试条件至关重要。顶级因素包括:- 几十年的动态范围:通常以dB为单位,大多数情况下的范围为60 dB至120 dB(或更高)。在所有情况下可能都不需要宽范围,实现它可能会降低其他关键规格的折衷。- 带宽:对于今天的RF应用,这通常是一位数的GHz范围,但一些先进的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 可以 满足 RF 功率 测量 对数放大器 设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-3399908.html