对数放大器电路中二极管是如何放置的?


一、对数放大器本质:
“把大数压成小数,让小变化看得更清”
(比如把1万倍的信号差异,压缩成眼睛能分辨的10倍变化)
二、二极管摆法实战指南
1. 最基础摆法:单二极管怼反馈环
怎么摆:
把二极管像串门一样塞进运放的反馈环路(阳极接运放输出,阴极接运放负输入端,接地端接正输入端)。作用:
利用二极管“电压小一点,电流大很多”的特性,把输入电压变化翻译成对数输出(输入差10倍,输出只差1倍)。坑点:
温度一变就飘:二极管像人一样怕冷怕热,输出会跟着温度跑。
每个二极管脾气不同:不同芯片的二极管参数有差异,需要校准。
2. 进阶摆法:双二极管“互掐”抵消温度
怎么摆:
主二极管:和单二极管一样怼进反馈环路。
副二极管:在地面单独接一个电阻,和主二极管“共享温度”。
作用:
两个二极管像双胞胎一样互相抵消温度影响(一个热了变“胖”,另一个就同步变“胖”,输出只算两者差异)。优势:
温度稳定性提升10倍,适合工业设备(比如测电流的万用表)。
3. 高端摆法:晶体管+二极管“混搭”
怎么摆:
用晶体管(三极管)的基极-发射极(BE结)代替二极管,摆法和单二极管一样(但需要加偏置电阻)。作用:
晶体管BE结比二极管更“听话”,线性度更好(输出更接近理想对数曲线)。场景:
高端仪表、精密医疗设备(比如ECG心电图机)。
三、二极管摆法对比表(人话版)
摆法 | 二极管/晶体管数量 | 温度稳定性 | 适用场景 | 缺点 |
---|---|---|---|---|
单二极管 | 1个 | 差(怕热怕冷) | 消费电子(比如手机音量调节) | 温度一变就飘,需要校准 |
双二极管 | 2个 | 好(10倍提升) | 工业仪表(比如测电流的万用表) | 需要匹配二极管,成本稍高 |
晶体管+二极管 | 1晶体管+1二极管 | 很好(专业级) | 医疗设备、高端仪器 | 电路复杂,需要专业调试 |
四、关键避坑指南(人话版)
温度是最大敌人:
单二极管电路必须恒温(比如加散热片),或用双二极管补偿。
汽车/户外设备必须选工业级芯片(耐温-40℃~+85℃)。
二极管/晶体管要“门当户对”:
双二极管电路必须用同一批次、同一型号的芯片,否则差异更大。
晶体管电路需要匹配偏置电阻(电阻值误差超过1%就可能影响精度)。
输入范围别超纲:
单二极管电路输入电压别超过0.5V(否则二极管“压不住”)。
高端电路需要加限流电阻,防止二极管/晶体管被烧穿。
五、一句话总结(人话版)
简单需求(比如手机音量调节):用单二极管怼反馈环路,但得忍受温度飘。
工业/医疗需求:用双二极管或晶体管混搭,牺牲一点成本换精度和温度稳定性。
极端环境(比如汽车/军工):直接选带温度补偿的专用对数放大器芯片(比如ADI的AD8307)。
责任编辑:Pan
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