對數(shù)放大器應(yīng)用的常見問題

帶寬

在對數(shù)放大器中，系統(tǒng)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(tǒng)的帶寬。因為信號經(jīng)過對數(shù)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(wǎng)絡(luò)的帶寬，不能真正反映對數(shù)放大器的頻率特性。所以，應(yīng)當(dāng)采用恒定輸出，將輸入下降3Db時的頻率間隔作為對數(shù)放大器帶寬的方法就不會出現(xiàn)上述的情況。

噪聲干擾

有些對數(shù)放大器的輸入帶寬非常寬，可高達(dá)2.5GHz。寬的頻率范圍必然導(dǎo)致一些無用信號的進(jìn)入放大器，隨機(jī)噪聲功率也與隨輸入帶寬成正比。在復(fù)雜的電磁環(huán)境下，這種現(xiàn)象更常見。假設(shè)你正在使用一個寬動態(tài)范圍的對數(shù)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(tài)范圍削低 20dB。一種解決辦法是把對數(shù)放大器的兩個差動輸入端接地。因為對數(shù)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(wǎng)絡(luò)間接來實現(xiàn)濾波。窄帶匹配網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(nèi)。

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(diào)對數(shù)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(shù)放大器的斜率。這是由于解調(diào)對數(shù)放大器在解調(diào)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(shù)放大器中不存在依賴于波形的截距問題。AD8307用未調(diào)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(qū)動時的傳遞函數(shù)圖象。 可以看出，在器件的整個動態(tài)范圍之內(nèi)，它們的輸出電壓相差3.55dB（88.7mV），具有正弦輸入特性的對數(shù)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(yīng)該從對數(shù)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(yīng)75.25mV）。

圖6 波形對截距的影響

表1 解調(diào)對數(shù)放大器對各種輸入波形的校正因子
信號類型校正因子（加到輸出中）正弦波0Db方波或直流信號-3.01Db三角波+0.9DbGSM信道（所有時隙均打開）+0.55DbCDMA正向信道（9個信道均打開）+3.55Db
CDMA反向信道（9個信道均打開）+0.5 DbPDC信道（所有時隙均打開）+0.58 Db高斯噪聲

+2.51Db

波形畸變

對數(shù)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(chǎn)生明顯的影響，這正是對數(shù)放大器的特點(diǎn)。在某些情況下（有電容存在等
等），脈沖沒有立即關(guān)斷而卻降至某個低電平，然后按指數(shù)規(guī)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(shù)衰減的信號的對數(shù)響應(yīng)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(dāng)?shù)牟罘乓曨l處理電路可產(chǎn)生與輸入脈沖等寬度的輸出，從而解決脈沖重疊現(xiàn)象，如果應(yīng)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

圖7 輸出波形畸變

對數(shù)放大器的選型

我們知道基本對數(shù)放大器具有優(yōu)良的直流精度和非常寬的動態(tài)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?；鶐?shù)放大器交流特性好，能響應(yīng)瞬時變化的輸入信號，但動態(tài)范圍較小，適用于高速數(shù)據(jù)I/O和蜂窩基站等場合的應(yīng)用。相應(yīng)的器件有 AD8364。解調(diào)對數(shù)放大器動態(tài)范圍大，頻率響應(yīng)寬。適用于系統(tǒng)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。