Amplificador Logarítmico: Características Clave y Aplicaciones Procesamiento Señal

Señales alta dinámica siempre plantean problema a diseñadores. Necesarias en dispositivos eco-ranging: radar, sonar. Pero en tales sistemas, necesitamos alta ganancia señales baja amplitud y viceversa para alta amplitud. Otro problema: requieren escalado. Proceso imperativo limitando pérdida señal entrada y recorte (clipping) en cualquiera extremo rango amplitud. Amplificador logarítmico pertinente resolviendo esto. Nuestro artículo explora más. ¡Empecemos!

¿Qué es Amplificador Logarítmico?

Es amplificador operacional que opera como convertidor logarítmico. A diferencia otros, su voltaje salida directamente proporcional al logaritmo natural del voltaje entrada real.

En amplificadores logarítmicos, multiplicar logaritmo natural voltaje entrada por valor constante da salida.

Principio Funcionamiento Amplificador Logarítmico

Función logarítmica describe principio:

Vout = K × ln(Vin/Vref)

K = constante. Vref = constante normalización.

Durante operación, amplificadores logarítmicos requieren más de un amplificador operacional. Amplificadores adicionales = amplificadores logarítmicos compensados.

Requieren componentes externos: op-amps alto rendimiento como LM771, LM714, LM1458.

Diodo en amplificador log en polarización directa. Ecuación diodo amplificador:

Id = Is × (e^(VD/VT) - 1)

Is = corriente saturación, VD = caída voltaje diodo, VT = voltaje térmico. Posible reescribir corriente diodo estado polarización alta.

Voltaje terminal inversor en tierra virtual. Por tanto, voltaje salida = -VD.

i₁ = iD.

Ecuación final voltaje salida (señal salida) amplificador log:

Vout = -VT × ln(Vin/(Is×R))

Topologías Amplificador Logarítmico

Principalmente dos tipos log amps: multietapa y DC.

Amplificador Log Multietapa (Multistage Log Amp)

Funcionamiento basa en limitación secuencial en conjunto amplificadores conexión serie. Topología en señales alta frecuencia, compartida amplia gama aplicaciones: sistemas comunicación, dispositivos radar.

Conectando multistage log amps como se muestra, obtienes respuesta amplitud logarítmica. Serie amplificadores tiene características limitación sobrecarga.

Topología genera respuesta logarítmica pero no inmune retardo propagación, presente cada etapa amplificador.

Causa: componente señal etapa inicial llega circuito suma primero. Idealmente, señales otras etapas deberían llegar primero. Resultado: distorsión forma onda salida.

Alterar circuito log primario cadena amplificador soluciona. Reemplazar amplificadores etapa única por pares amplificadores. Nueva configuración: problema anterior ya no presente.

Amplificador Log DC

Topología alternativa tipo anterior. Diodo en camino realimentación op-amp. En algunos, transistor diodo-conectado en lugar diodo.

Salida op-amp en unión base-emisor transistor proporcional a corriente entrada nivel amplificador log. Voltaje salida configuración = log ratio: corriente entrada / corriente saturación emisor.

Como otro circuito, limitación: salida dependiente temperatura. Solucionar dependencia temperatura conectando dos amplificadores par diferencial. Circuito monitorización temperatura adicional garantiza respuesta maximal.

Circuito Amplificador Logarítmico

Amplificador Log Opamp-Diodo

Op-amp con diodo camino realimentación configuración inversor lazo cerrado. Voltaje a través diodo proporcional a log corriente que pasa.

Op-amp modo no inversor: voltaje salida proporcional a -log corriente entrada. Voltaje entrada proporcional corriente entrada → voltaje salida proporcional a -log voltaje entrada.

Amplificador Log Opamp-Transistor

Diagrama circuito este tipo amplificador.

Transistor bipolar unión en camino realimentación op-amp modo inversor. En tales circuitos electrónicos: conectar colector transistor a entrada inversora. Emisor a salida. Base a tierra.

Para operar op-amp: asegurar voltaje entrada positivo.

Aplicaciones Amplificador Logarítmico

Convertidor logarítmico útil en:

• Operaciones matemáticas multiplicación
• Funciones exponenciales y división
• Computadoras analógicas sintetizando efectos audio
• Convertidor analógico-digital
• Instrumentos medición requieren multiplicación
• Cálculo decibelios (dB) – esencial
• Amplificadores logarítmicos monolíticos esenciales operaciones dominio radiofrecuencia
• Convertidores: analógico-digital, raíz media cuadrática
• Aplicaciones comparador
• Amplificación señales CA y CC

Conclusión

En diseño circuitos mayoría componentes electrónicos, amplificadores logarítmicos útiles. Destacado todo sobre elemento. Donde necesario, diagrama bloques funcional incluido. Vitales guiar comprensión conexiones involucrando amplificadores.

Insights arriba paramount habilitar máxima operabilidad componente. Preguntas adicionales funcionamiento y calibración, háblanos, responderemos promptamente.