Логарифмические усилители.

Используя в цепях, подключаемых к операционному усилителю, нелинейные сопротивления, такие, как диоды и варисторы, можно получать нелинейные функции.

Вольт-амперная характеристика диода показывает (рис. 2.3), что при малых токах он имеет очень большое динамическое сопротивление, а с увеличением тока его сопротивление уменьшается. Эта характеристика довольно точно аппроксимирует экспоненциальную функцию при изменениях тока в диапазоне пяти декад.

Рисунок 2.3 – Вольт-амперная характеристика кремниевого диода

Если диод ввести в инвертирующий усилитель вместо резистора обратной связи (рис. 2.4), то получается схема, которая обладает большим коэффициентом усиления при малых уровнях входного напряжения и малым коэффициентом усиления при высоких уровнях.

Рисунок 2.4 – Логарифмический усилитель

Усилитель в таком включении аппроксимирует логарифмическую функцию

где – постоянная Больцмана;

Т – абсолютная температура;

q – заряд электрона;

– обратный ток насыщения.

Для оценок укажем, что при комнатной температуре mV. На рис. 2.5 показана характеристика логарифмического усилителя

Рисунок 2.5 – Характеристика логарифмического усилителя

Исключение входного резистора, приводит к созданию усилителя – преобразователя тока в напряжение с логарифмической характеристикой

Если поменять местами диод и резистор, как показано на рис. 2.6 получим схему антилогарифмического усилителя с характеристикой вход-выход в виде

Рисунок 2.6 – Антилогарифмический усилитель и его характеристика