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具有6个十倍程动态范围的对数比率放大器

具有6个十倍程动态范围的对数比率放大器

号处理技术可以在很宽的动态范围内保持精确的测量。宽动态范围信号经过压缩之后,使用较低分辨率的测量系统便可节省成本。作为这种技术的一个实例,考虑用一只响应度为 0.5A/W 的光电二极管来将光能量转换为 100 nA~1mA 的电流。如果动态范围为40倍,误差为1%,则所要求的测量分辨率是 0.01×10-4
,即 1 ppm。这种测量需要一个 20 位 ADC。作为一种替代方法,你可以采用对数比率放大器将这种输入压缩到 0~4V 的范围内,然后使用一个 10 位 ADC,从而可大大降低系统成本。对基准电流编程可以使输出电压改变至所需的电平。在涉及到将动态范围、输入信号(如电压或电流)、极性、比例或对数积和对数比率之类的运算等不寻常地组合在一起的应用场合,你可以定制和使用图 1 所示的电路。对数比率放大器应用于宽动态范围辐射测量领域,辐射测量方法是比照一个可变电流基准来测量未知信号的。图 1 所示电路的传递函数为:

 式中,K为输出比例因子,IIN为光电二极管产生的电流,VT
为一个与温度有关的电压项(在 25°C 下典型值为 26 mV,并与绝对温度成正比),I
REF
则为基准电流。当 I
IN=IREF
时,V
OUT=0。工作正常时,IIN/IREF应该始终大于 0。这一对数比率电路的输出可以为正,可以为负,也可以是双极性的,视IIN/IREF比值而定。ADC 的 4V 满刻度输入范围可设定 4mA 的满刻度输入电流范围。对 IREF
可按 40~600 μA 之间的某一值编程,使输出位于测量范围的中间。

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