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設計人員在處理寬動態范圍信號時會面臨一個大問題。如何才能將幅度變化超過 100 分貝 （dB） 的信號應用于典型動態范圍為 60 dB 至 100 dB 的線性放大器或模數轉換器 （ADC） 呢？此類信號會出現在像雷達和聲吶之類回波測距設備、通信系統和光纖系統中。在此類系統中，低振幅信號需要高增益，高振幅信號需要低增益。是否有一種方法可以動態調節這些信號，在振幅范圍的低端防止信號損失，在高端防止限幅或削波？對數放大器或對數轉換器可為低電平信號提供高增益，為高電平信號逐步降低增益，從而解決這個問題。本文將介紹幾種同時適合低頻率和高頻率應用的對數放大器。然后，本文將討論這些有用的非線性放大器的規格和典型應用。
對數放大器的作用
對數放大器是非線性的模擬放大器，可以產生與輸入信號或信號包絡呈對數函數關系的輸出。它們將具有很大動態范圍的輸入信號，壓縮為具有固定振幅范圍的輸出信號。實現方法是為低電平輸入信號提供高增益，并逐步降低高電平信號的增益（圖 1）。
輸入信號（頂部跡線）屬于調幅載波。調制信號為線性斜坡。對數放大器輸出（中間跡線）為低電平信號提供較高的增益，并在信號電平增加時逐步降低增益，從而產生對數加權的輸出信號。底部跡線是對數放大器輸出的包絡，是檢測器類型對數放大器的輸出選項。在 ADC 之前應用對數放大器，可以壓縮輸入信號，以適應 ADC 的固定輸入范圍。
對數放大器拓撲
對數放大器有兩種不同的拓撲：多級對數放大器和直流對數放大器。多級對數放大器依賴于一系列放大器的順序限幅。這種拓撲最常用于頻率高達數 GHz 的高頻信號，通常用于雷達和通信應用。直流對數放大器在運算放大器的反饋環路中使用二極管或二極管接法晶體管。這種類型的對數放大器頻率限 20 兆赫 （MHz） 以下。采用這種技術的對數放大器通常在控制應用中結合傳感器使用。
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