對數放大器應用的常見問題

帶寬
　　
　　在對數放大器中，系統的帶寬不能用恒定輸入信號而輸出下降3dB的頻率間隔來決定系統的帶寬。因為信號經過對數放大器后，其幅度會被壓縮，這樣測定的值往往大大超出前端匹配網絡的帶寬，不能真正反映對數放大器的頻率特性。所以，應當采用恒定輸出，將輸入下降3Db時的頻率間隔作為對數放大器帶寬的方法就不會出現上述的情況。

　　噪聲干擾
　　
　　有些對數放大器的輸入帶寬非常寬，可高達2.5GHz。寬的頻率范圍必然導致一些無用信號的進入放大器，隨機噪聲功率也與隨輸入帶寬成正比。在復雜的電磁環境下，這種現象更常見。假設你正在使用一個寬動態范圍的對數放大器，而附近的一個移動電話可能會帶來-60dBm的噪聲，這就會把你的動態范圍削低 20dB。一種解決辦法是把對數放大器的兩個差動輸入端接地。因為對數放大器通常都是交流耦合輸入，所以可以在輸入端與地之間接耦合電容。另一種有效的辦法是使用濾波電路，也可以在輸入端利用一個匹配網絡間接來實現濾波。窄帶匹配網絡具有某種濾波特性并能對帶測信號提供一定程度的增益。此外高頻應用中，電路的屏蔽和接地非常重要。敏感電路可以置于屏蔽盒內。

　　波形對截距的影響
　　
　　對于交流耦合信號，不同波形的信號將影響某些解調對數放大器的截距，使其有效值上移或下移（如圖7），但不影響對數放大器的斜率。這是由于解調對數放大器在解調后低通濾波器的信號檢波與平均特性引起的后果。而在基帶對數放大器中不存在依賴于波形的截距問題。AD8307用未調制的正弦波及與正弦波具有相同功率有效值的CMDA信號（9個通道全部打開）分別驅動時的傳遞函數圖象。 可以看出，在器件的整個動態范圍之內，它們的輸出電壓相差3.55dB（88.7mV），具有正弦輸入特性的對數放大器測量各種波形信號幅度有效值時需加的校正因子，例如測量方波的有效值時，就應該從對數放大器輸出電壓值中減去表中dB值等價的mV值（在AD8307中方波是-3.01dB對應75.25mV）。



圖6 波形對截距的影響

表1 解調對數放大器對各種輸入波形的校正因子



　　波形畸變
　　
　　對數放大器在低電平輸入情況下，即使輸入信號的微小變化也會對輸出電壓產生明顯的影響，這正是對數放大器的特點。在某些情況下（有電容存在等），脈沖沒有立即關斷而卻降至某個低電平，然后按指數規律衰減到0V，這種輸入型號mV級的變化很可能我們用肉眼是看不到的。按指數衰減的信號的對數響應是一條直線。如果輸入信號是連串的脈沖，輸出的后沿很容易和下一個脈沖的前沿重疊，因此，一個適當的差放視頻處理電路可產生與輸入脈沖等寬度的輸出，從而解決脈沖重疊現象，如果應用中脈沖的占空比很大，而有用信息集中在脈沖前沿，則差放視頻處理電路可以省略。如圖7所示


　　對數放大器的選型
　　
　　我們知道基本對數放大器具有優良的直流精度和非常寬的動態范圍，適用于光纖等直流或低頻信號的功率測量。這樣的模擬集成電路有AD8304、 AD8305。基帶對數放大器交流特性好，能響應瞬時變化的輸入信號，但動態范圍較小，適用于高速數據I/O和蜂窩基站等場合的應用。相應的器件有 AD8364。解調對數放大器動態范圍大，頻率響應寬。適用于系統的脈沖信號的中頻放大、頻譜分析、天線功率測量、功率指示等等。此類器件有AD640、 641、8307、8309、8310。