Amplificador de registro:toda la información importante que debe saber

Las señales dinámicas altas siempre supondrán un problema para los diseñadores. Son necesarios para dispositivos de detección de ecos, como sistemas de radar o sonar. Pero en tales sistemas, necesitamos una alta ganancia para las señales de baja amplitud y viceversa para los sistemas de alta amplitud. Además, otro problema con los letreros es que requieren escala. El proceso es imperativo para limitar la pérdida de señal de entrada y el recorte en cualquiera de los extremos del rango de amplitud. Un amplificador logarítmico es pertinente para resolver este problema. Nuestro artículo explorará más profundamente. ¡Empecemos!

¿Qué es un amplificador de registro?

Figura 1:un amplificador convencional

Es un amplificador operacional que opera como un convertidor logarítmico. Sin embargo, a diferencia de otros, su voltaje de salida es directamente proporcional al logaritmo natural del voltaje de entrada real.

Por lo tanto, en los amplificadores logarítmicos, multiplicar el logaritmo natural del voltaje de entrada con un valor constante da como resultado una salida.

El principio de funcionamiento del amplificador de registro

Figura 2:Botones y entrada de amplificador vintage

La siguiente función logarítmica describe el principio de funcionamiento de los amplificadores logarítmicos:

En la ecuación, K representa la constante. Por otro lado, Vref representa la constante de normalización.

Durante el funcionamiento, los amplificadores logarítmicos requieren más de un solo amplificador operacional. En tal caso, los amplificadores adicionales se denominan amplificadores logarítmicos compensados.

Además, requieren otros componentes externos, como amplificadores operacionales de alto rendimiento como LM771, LM714 y LM1458.

El diodo en el amplificador logarítmico está en un modo de polarización directa. Por lo tanto, la ecuación del diodo del amplificador es

Representa la corriente de saturación, VD representa la caída de voltaje del diodo y VT es el voltaje térmico. También es posible reescribir la corriente del diodo en un estado de alta polarización.

En este caso,

Además, tenga en cuenta que el voltaje en el terminal inversor está en un estado de tierra virtual. Por lo tanto, el voltaje de salida es igual a -V_D.

Además, tenga en cuenta que i₁ es igual a i_D.

Por lo tanto,

La ecuación final de la salida de voltaje (señal de salida) del amplificador logarítmico es

Topologías de amplificador de registro

Principalmente, existen dos tipos de amplificadores de registro. Primero, hay un amplificador logarítmico multietapa y un amplificador logarítmico de CC.

El amplificador de registro de varias etapas

Figura 3:Una pantalla de radar

Su funcionamiento se basa en la limitación secuencial en un conjunto de amplificadores conectados en serie. Encontrará este tipo de topología en señales de alta frecuencia y, por lo tanto, la topología se comparte en una amplia gama de aplicaciones, como sistemas de comunicación y dispositivos de radar.

Cuando conecta amplificadores de registro de etapas múltiples, como se muestra a continuación, obtendrá una respuesta de amplitud logarítmica. También cabe destacar que la serie de amplificadores presenta características de limitación de sobrecarga.

Figura 4:Una conexión de amplificador de registro de etapas múltiples.

Si bien esta topología ayuda a generar una respuesta logarítmica, no es inmune al retraso de propagación y el problema está presente en cada etapa del amplificador.

La causa es que un componente de señal de la etapa inicial llegará primero al circuito sumador. Idealmente, las señales de las otras ubicaciones deberían llegar primero. El resultado es una distorsión de la forma de onda de salida.

La alteración del circuito de registro primario de la cadena del amplificador resolverá este problema. En lugar de los amplificadores de una sola etapa, puede reemplazarlos con pares de amplificadores. En la nueva configuración del amplificador, el problema anterior ya no está presente.

El amplificador de registro de CC

Figura 5:Transistores de componentes electrónicos isométricos

Es la topología de amplificador de registro alternativa del tipo anterior. Hay un diodo en la ruta de retroalimentación del amplificador operacional en esta cadena de amplificador. Encontrará un transistor conectado a un diodo en lugar de un diodo en algunos.

La salida del amplificador operacional en la unión base-emisor del transistor será proporcional a la corriente del amplificador logarítmico en el nivel de entrada. Además, el voltaje de salida en esta configuración es igual al logaritmo de la siguiente relación corriente de entrada:corriente de saturación del emisor.

Al igual que el otro circuito, este también tiene una limitación porque tiene una salida dependiente de la temperatura. Puede resolver el problema de la dependencia de la temperatura conectando dos amplificadores como un par diferencial. Además, un circuito de monitoreo de temperatura adicional garantizará significativamente una respuesta máxima.

Circuito amplificador de registro

Amplificador de registro de diodo opamp

El amplificador operacional, en este caso, presenta un diodo en la ruta de retroalimentación en una configuración inversora de circuito cerrado. Tenga en cuenta que el voltaje a través del diodo será proporcional al logaritmo de la corriente que lo atraviesa.

Por otro lado, cuando el amplificador operacional está en modo no inversor, el voltaje de salida es proporcional al -log de la corriente de entrada. Además, tenga en cuenta que el voltaje de entrada es proporcional a la corriente de entrada y, por lo tanto, el voltaje de salida es proporcional al logaritmo negativo del voltaje de entrada.

Amplificador de registro de transistor opamp

Aquí hay un diagrama de circuito para este tipo de amplificador.

Para este tipo de amplificador, hay un transistor de unión bipolar en la ruta de retroalimentación del amplificador operacional en modo inversor. Tenga en cuenta que en tales circuitos electrónicos, deberá conectar el colector del transistor a la entrada inversora.

Además, conecte el emisor a la salida y finalmente conecte a tierra la base.

Para que este amplificador operacional funcione, debe asegurarse de que el voltaje de entrada sea positivo.

Aplicaciones del amplificador logarítmico

Un convertidor logarítmico es útil en lo siguiente:

Figura 8:Procesadores de efectos de audio en un rack.

• Útil en operaciones matemáticas que implican multiplicaciones.
• Además de operaciones de multiplicación, es útil en funciones exponenciales y división.
• Son útiles en computadoras analógicas para sintetizar efectos de audio.
• Útil en un convertidor de analógico a digital.
• También es esencial en instrumentos de medición que requieren una operación de multiplicación.
• Los amplificadores logarítmicos son esenciales para calcular los decibelios (dB).
• Los amplificadores logarítmicos monolíticos son esenciales en las operaciones de dominio de radiofrecuencia.
• Útil en convertidores como convertidores de analógico a digital y convertidores de raíz cuadrática media.
• Esencial en aplicaciones de comparación.
• Por último, son útiles en la amplificación de señales de CA y CC.

Conclusión

En el diseño de circuitos de la mayoría de los componentes electrónicos, los amplificadores logarítmicos son útiles. Hemos resaltado todo lo que hay que saber sobre el elemento. Además, en los casos necesarios, hemos incluido un diagrama de bloques funcional. Son vitales para guiarlo a comprender las conexiones que involucran a los amplificadores.

Por lo tanto, los conocimientos anteriores deberían ser primordiales para permitirle lograr la máxima operatividad de los componentes. Si tiene más preguntas sobre su proceso de trabajo y calibración, hable con nosotros y responderemos a la brevedad a sus consultas.