對數放大器電路中二極管是如何放置的?


一、對數放大器本質:
“把大數壓成小數,讓小變化看得更清”
(比如把1萬倍的信號差異,壓縮成眼睛能分辨的10倍變化)
二、二極管擺法實戰指南
1. 最基礎擺法:單二極管懟反饋環
怎么擺:
把二極管像串門一樣塞進運放的反饋環路(陽極接運放輸出,陰極接運放負輸入端,接地端接正輸入端)。作用:
利用二極管“電壓小一點,電流大很多”的特性,把輸入電壓變化翻譯成對數輸出(輸入差10倍,輸出只差1倍)。坑點:
溫度一變就飄:二極管像人一樣怕冷怕熱,輸出會跟著溫度跑。
每個二極管脾氣不同:不同芯片的二極管參數有差異,需要校準。
2. 進階擺法:雙二極管“互掐”抵消溫度
怎么擺:
主二極管:和單二極管一樣懟進反饋環路。
副二極管:在地面單獨接一個電阻,和主二極管“共享溫度”。
作用:
兩個二極管像雙胞胎一樣互相抵消溫度影響(一個熱了變“胖”,另一個就同步變“胖”,輸出只算兩者差異)。優勢:
溫度穩定性提升10倍,適合工業設備(比如測電流的萬用表)。
3. 高端擺法:晶體管+二極管“混搭”
怎么擺:
用晶體管(三極管)的基極-發射極(BE結)代替二極管,擺法和單二極管一樣(但需要加偏置電阻)。作用:
晶體管BE結比二極管更“聽話”,線性度更好(輸出更接近理想對數曲線)。場景:
高端儀表、精密醫療設備(比如ECG心電圖機)。
三、二極管擺法對比表(人話版)
擺法 | 二極管/晶體管數量 | 溫度穩定性 | 適用場景 | 缺點 |
---|---|---|---|---|
單二極管 | 1個 | 差(怕熱怕冷) | 消費電子(比如手機音量調節) | 溫度一變就飄,需要校準 |
雙二極管 | 2個 | 好(10倍提升) | 工業儀表(比如測電流的萬用表) | 需要匹配二極管,成本稍高 |
晶體管+二極管 | 1晶體管+1二極管 | 很好(專業級) | 醫療設備、高端儀器 | 電路復雜,需要專業調試 |
四、關鍵避坑指南(人話版)
溫度是最大敵人:
單二極管電路必須恒溫(比如加散熱片),或用雙二極管補償。
汽車/戶外設備必須選工業級芯片(耐溫-40℃~+85℃)。
二極管/晶體管要“門當戶對”:
雙二極管電路必須用同一批次、同一型號的芯片,否則差異更大。
晶體管電路需要匹配偏置電阻(電阻值誤差超過1%就可能影響精度)。
輸入范圍別超綱:
單二極管電路輸入電壓別超過0.5V(否則二極管“壓不住”)。
高端電路需要加限流電阻,防止二極管/晶體管被燒穿。
五、一句話總結(人話版)
簡單需求(比如手機音量調節):用單二極管懟反饋環路,但得忍受溫度飄。
工業/醫療需求:用雙二極管或晶體管混搭,犧牲一點成本換精度和溫度穩定性。
極端環境(比如汽車/軍工):直接選帶溫度補償的專用對數放大器芯片(比如ADI的AD8307)。
責任編輯:Pan
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