對數放大器的技術指標

這里我們有必要對對數放大器的相關指標做進一步的說明，因為他們與工程實踐密切相關。也是在使用對數放大器中必須考慮的問題。

噪聲

所有信號處理系統都受到隨機噪聲的限制，這便對最小信號設置了可被檢測或識別的門限。隨機噪聲和信號輸入端的帶寬密切相關，隨機噪聲常用“噪聲頻譜密度（SND）”來定義，總的噪聲功率與系統的噪聲帶寬BN（用Hz來表示）成正比。在線性系統中，輸出噪聲功率N與系統的帶寬有關，這里的帶寬通常是指 3dB帶寬，對于理想低通系統而言，3dB帶寬就是系統的等效噪聲帶寬。而在非線性系統中例如對數放大器，情況就不同了，即使輸入端很小的噪聲都會引起放大器末級的過載現象。因此對數放大器的主要缺點是會降低大信號的信噪比。所以對數放大器的前級一般的噪聲頻譜密度（NSD）設計的非常低。例如 AD8307的前級放大器SND為1.5nV/。

交調失真

兩個單一頻率的交調失真指標在射頻應用中特別重要。它是表征放大器的交調失真（IMD）的質量因數。諧波失真是由幅度傳遞函數特性中的非線性所致。交調失真由兩個或更多不同頻率的信號混頻而成。當輸入信號只含一種頻率時，放大器的輸出僅產生諧波失真，若輸入信號含兩中頻率，則輸出產生諧波失真和交調失真。此時，輸出包含了放大器的直流偏移、有用信號、二次諧波、二階交調失真、三次諧波、三階交調失真等等。大多數的交調失真可以被濾掉（包括二階交調失真），但輸入信號的兩個頻率靠的很近時，三階交調失真將和兩個基頻相近而不容易被濾掉。通常三階交調失真與窄帶應用有關，而二階交調失真與寬帶應用有關。如果放大器的非線性可以用冪級數展開的話，那么輸入信號每增加1dB，二階交調失真會增加 2dB，三階交調失真會增加3dB。輸入信號超過一定值后，放大器開始飽和，同時IMD分量明顯增加，理想輸出功率和二階交調，三階交調失真功率會會在某一點相交。這些交點在縱軸上的投影既對應的輸出功率通常為放大器輸出功率提供基準。交點功率越大，使
IMD增大的電平就越大。所以給定的信號電平下IMD就越低。（如圖4所示）。另一個值得關注的參數是1dB壓縮點（1dB compression point）,從這點開始，輸出信號已開始受到限制，并相對理想的輸入輸出曲線衰減1dB。

圖4 交調失真

動態(tài)范圍

系統的動態(tài)范圍的下端在能夠保證測量精度的范圍內受噪聲的限制，而信號范圍的上端受放大器非線性方面的影響。因此，在實際應用中規(guī)定系統動態(tài)范圍的一種方法是確定信號的大小使其總諧波失真（THD）在某種可接受的程度，比如1%?；蛞?guī)定使系統的輸出功率相對理想輸出功率下降1dB的信號電平（1dB壓縮點）。顯然，測定系統動態(tài)范圍依賴于信號的性質和采用的處理方法，沒有單一的標準可用來精確測定所有系統的動態(tài)范圍。事實上，信號處理系統設計的中心問題是對每一部分進行優(yōu)化，使其能恢復出最大可能的信息。

對數斜率和截距

斜率（slope）和截距(intercept)是表征對數放大器傳遞函數的兩項技術指標，如圖5所示，輸入很小的情況下，對數函數可以認為是線性，在對數坐標中輸入-輸出曲線比較平緩。隨著信號的增大對數曲線為一條直線，對數斜率定義為：輸出信號（V）/輸入信號（dBm）。若將傳遞函數的線性部分延長與坐標橫軸相交，其交點的橫坐標值被稱為截距，它反映了對數放大器對于小信號的增益，線性部分的斜率則表明了輸出信號相對于輸入信號的變化。成為對數斜率。它表明隨著信號的增大，對數增益的變化。一旦對數放大器的斜率和截距確定后，其信號的輸入和輸出就可用下面的公式計算UOUT=斜率×（UIN-截距）。由公式可以看出截距的增加會導致輸出電壓的下降。

對數一致性誤差

在消除了參考電流誤差和失調分量后，對數放大器輸出端呈現的實際電壓值與傳輸特性方程所算出的理想值的差值稱為對數一致性誤差。它與器件的動態(tài)范圍、頻率特性和溫度密切相關。一個成熟產品的對數放大器制造出來后其對數一致性誤差也就響應的定了下來。因此，定義在一個可接受的誤差范圍內（比如±3dB），相應的對數放大器的動態(tài)范圍也就確定。例如，AD8307的對數一致性在100Hz時為±0.3dB，500Hz為±1dB。