对数放大器制造技术

一种对数放大器(200)包含对数电流前置放大器电路(202)及对数放大器电路(204)。所述对数电流前置放大器电路(202)包含反相输入端子(206A)、输出端子(206B)及第一二极管(210)。所述第一二极管(210)耦合于所述对数电流前置放大器电路(202)的所述反相输入端子(206A)与所述对数电流前置放大器电路(202)的所述输出端子(206B)之间。所述对数放大器电路(204)包含反相输入端子(212A)、输出端子(212B)及第二二极管(214)。所述对数放大器电路(204)的所述反相输入端子(212A)耦合到所述对数电流前置放大器电路(202)的所述输出端子(212B)。所述第二二极管(214)耦合于所述对数放大器电路(204)的所述反相输入端子(212A)与所述对数放大器电路(204)的所述输出端子(212B)之间。大器电路(204)的所述输出端子(212B)之间。大器电路(204)的所述输出端子(212B)之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对数放大器

技术介绍

[0001]对数放大器是产生具有与输入信号量值的对数成比例的量值的输出信号的电子电路。对数放大器用于其中可遇到大动态范围的信号以压缩宽动态范围输入信号的许多应用中。光电二极管、超声波接收器及雷达接收器的输出是有时使用对数放大器压缩的信号的实例。

技术实现思路

[0002]本文中公开一种具有高带宽及低稳定时间的对数放大器。在一个实例中，一种对数放大器包含对数电流前置放大器电路及对数放大器电路。所述对数电流前置放大器电路包含反相输入端子、输出端子及第一二极管。所述第一二极管耦合于所述对数电流前置放大器电路的所述反相输入端子与所述对数电流前置放大器电路的所述输出端子之间。所述对数放大器电路包含反相输入端子、输出端子及第二二极管。所述对数放大器电路的所述反相输入端子耦合到所述对数电流前置放大器电路的所述输出端子。所述第二二极管耦合于所述对数放大器电路的所述反相输入端子与所述对数放大器电路的所述输出端子之间。
[0003]在另一实例中，一种对数放大器包含对数电流前置放大器电路、对数放大器电路、电阻器及二极管。所述对数电流前置放大器电路包含输出端子。所述对数放大器电路包含反相输入端子。所述电阻器包含耦合到所述输出端子的第一端子及耦合到所述反相输入端子的第二端子。所述二极管包含耦合到所述输出端子的阳极端子及耦合到所述反相输入端子的阴极端子。
[0004]在进一步实例中，一种电路包含第一对数电流前置放大器电路、第二对数电流前置放大器电路及差分放大器电路。所述差分放大器电路包含非反相输入端子及反相输入端子。所述非反相输入端子耦合到所述第一对数电流前置放大器电路的输出端子。所述反相输入端子耦合到所述第二对数电流前置放大器电路的输出端子。
附图说明
[0005]为了详细描述各种实例，现将参考附图，其中：
[0006]图1展示实例对数放大器的示意图；
[0007]图2展示根据本公开的包含对数电流前置放大器电路的实例对数放大器的示意图；
[0008]图3A及3B展示根据本公开的包含对数放大器的电路；及
[0009]图4展示说明两个对数放大器的带宽的图表。
具体实施方式
[0010]在此描述中，术语“耦合(couple或couples)”意指间接或直接有线或无线连接。因此，如果第一装置耦合到第二装置，那么所述连接可为通过直接连接或通过经由其它装置及连接的间接连接。此外，在此描述中，叙述“基于”意指“至少部分基于”。因此，如果X基于
Y，那么X可依据Y及任何数目的其它因数而变化。
[0011]图1展示实例对数放大器100的示意图。对数放大器100包含放大器102及在放大器102的反馈路径中的二极管连接的晶体管104。将二极管连接的晶体管104的基极
‑
射极电压(V
BE
)表达为：
[0012][0013]其中：
[0014]I
IN
是输入电流；
[0015]I
S
是二极管连接的晶体管104的P
‑
N结的反向电流；
[0016]T是绝对温度；
[0017]K是玻尔兹曼(Boltzmann)常数；且
[0018]q是电子的电荷。
[0019]V
BE
对I
IN
的对数相依性跨越从皮安到毫安的5到6个数量级。
[0020]速度是对数放大器100的一个重要参数。在小输入电流下，速度受由二极管连接的晶体管104的基极
‑
射极电容(C
D
)及其等效电阻形成的时间常数限制。电容由射极大小定义。
[0021]二极管连接的晶体管104的等效电阻是：
[0022][0023]其中n是过程相依参数。
[0024]在100毫微安(nA)的输入电流(I
IN
)的情况下，R
E
在27
°
摄氏度下为约260千欧。在大多数任何现有IC工艺上的0.5到1皮法的C
D
的实际值的情况下，此R
E
C
D
极将放大器带宽限于1到2兆赫(MHz)的范围。此限制适用于任何半导体工艺且实际上独立于晶体管f
t
(晶体管的短路电流增益的单位增益频率)。
[0025]本公开的对数放大器通过使用对数电流前置放大器来驱动对数放大器电路而增加操作速度及带宽。图2展示根据本公开的包含对数电流前置放大器电路的实例对数放大器200的示意图。对数放大器200包含对数电流前置放大器电路202、对数放大器电路204、二极管216及电阻器218。对数电流前置放大器电路202包含放大器206、电阻器208及二极管210。放大器206包含耦合到电流源用于接收待转换成与输入电流成对数比例的输出电压的输入电流的反相输入端子206A。
[0026]放大器206的反相输入端子206A经由电阻器208及二极管210耦合到放大器206的输出端子206B。电阻器208的端子208A耦合到放大器206的反相输入端子206A，且电阻器208的端子208B耦合到放大器206的输出端子206B。二极管210的阴极端子210C耦合到放大器206的反相输入端子206A且二极管210的阳极端子210A耦合到放大器206的输出端子206B。在对数电流前置放大器电路202的一些实例中，二极管210被实施为二极管连接的晶体管。
[0027]对数放大器电路204包含放大器212及二极管214。放大器212包含耦合到放大器206的输出端子206B的反相输入端子212A。反相输入端子206A还经由二极管214耦合到放大
器212的输出端子212B。二极管214的阴极端子214C耦合到放大器212的输出端子212B，且二极管214的阳极端子214A耦合到放大器212的反相输入端子212A。在对数放大器电路204的一些实例中，二极管214被实施为二极管连接的晶体管。
[0028]输出端子206B经由二极管216及电阻器218耦合到反相输入端子212A。二极管216的阳极端子216A耦合到输出端子206B，且二极管216的阴极端子216C耦合到反相输入端子212A。电阻器218的端子218A耦合到放大器206的输出端子206B，且电阻器218的端子218B耦合到放大器212的反相输入端子212A。在对数放大器200的一些实施方案中，电阻器208的电阻比电阻器218的电阻大N倍，且二极管216的面积比二极管210的面积大数倍。
[0029]当I
IN
小且跨电阻器208的电压小于二极管210的电压降(I
IN
R0<V
BE
)时，I
IN
流动通过电阻器208且放大器206的输出端子206B处的电压是V1＝I
IN
R0。因此，当I
IN
小于跨电阻器208产生超过二极管2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种对数放大器，其包括：对数电流前置放大器电路，其包括：反相输入端子；输出端子；及第一二极管，其耦合于所述反相输入端子与所述输出端子之间；及对数放大器电路，其包括：反相输入端子，其耦合到所述对数电流前置放大器电路的所述输出端子；输出端子；及第二二极管，其耦合于所述对数放大器电路的所述反相输入端子与所述对数放大器电路的所述输出端子之间。2.根据权利要求1所述的对数放大器，其中：所述第一二极管的阴极端子耦合到所述对数电流前置放大器电路的所述反相输入端子；且所述第一二极管的阳极端子耦合到所述对数电流前置放大器电路的所述输出端子。3.根据权利要求1所述的对数放大器，其中：所述第二二极管的阳极端子耦合到所述对数放大器电路的所述反相输入端子；且所述第二二极管的阴极端子耦合到所述对数放大器电路的所述输出端子。4.根据权利要求1所述的对数放大器，其进一步包括：第三二极管，其包括：阳极端子，其耦合到所述对数电流前置放大器电路的所述输出端子；及阴极端子，其耦合到所述对数放大器电路的所述反相输入端子。5.根据权利要求1所述的对数放大器，其进一步包括：电阻器，其包括：第一端子，其耦合到所述对数电流前置放大器电路的所述输出端子；及第二端子，其耦合到所述对数放大器电路的所述反相输入端子。6.根据权利要求1所述的对数放大器，其中所述对数电流前置放大器电路包括：电阻器，其包括：第一端子，其耦合到所述对数电流前置放大器电路的所述输出端子；及第二端子，其耦合到所述对数电流前置放大器电路的所述反相输入端子。7.根据权利要求6所述的对数放大器，其中：第一电流基于所述第一电流小于阈值而从所述对数电流前置放大器电路的所述反相输入端子流动通过所述电阻器到所述对数电流前置放大器电路的所述输出端子；且第二电流基于所述第二电流大于所述阈值而从所述对数电流前置放大器电路的所述反相输入端子流动通过所述第一二极管到所述对数电流前置放大器电路的所述输出端子。8.一种对数放大器，其包括：对数电流前置放大器电路，其包括：输出端子；及对数放大器电路，其包括：反相输入端子；
电阻器，其包括：第一端子，其耦合到所述输出端子；及第二端子，其耦合到所述反相输入端子；及二极管，其包括：阳极端子，其耦合到所述输出端子；及阴极端子，其耦合到所述反相输入端子。9.根据权利要求8所述的对数放大器，其中：所述二极管是第一二极管；且所述对数放大器电路包括：输出端子；及第二二极管，其包括：阴极端子，其耦合到所述对数放大器电路的所述输出端子；及阳极端子，其耦合到所述对数放大器电路的所述反相输入端子。10.根据权利要求8所述的对数放大器，其中：所述二极管是第一二极管；且所述对数电流前置放大器电路包括：反相输入端子；及第二二极管，其包括：阳极端子，其耦合到所述输出端子；及阴极端子，其耦合到所述对数电...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦迪姆，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：