在光纤通信体系中,为了确保体系总功能,需求进行光功率监督。对数信号处理技能能够在很宽的动态规模内坚持准确的丈量。宽动态规模信号通过紧缩之后,运用较低分辨率的丈量体系便可节约本钱。作为这种技能的一个实例,考虑用一只呼应度为 0.5A/W 的光电二极管来将光能量转换为 100 nA~1mA 的电流。假如动态规模为40倍,差错为1%,则所要求的丈量分辨率是 0.01%26;#215;10-4 ,即 1 ppm。这种丈量需求一个 20 位 ADC。作为一种代替办法,你能够选用对数比率放大器将这种输入紧缩到 0~4V 的规模内,然后运用一个 10 位 ADC,然后可大大下降体系本钱。对基准电流编程能够使输出电压改动至所需的电平。在涉及到将动态规模、输入信号(如电压或电流)、极性、份额或对数积和对数比率之类的运算等不寻常地组合在一起的运用场合,你能够定制和运用图 1 所示的电路。对数比率放大器运用于宽动态规模辐射丈量范畴,辐射丈量办法是对比一个可变电流基准来丈量不知道信号的。图 1 所示电路的传递函数为:
式中,K为输出份额因子,IIN为光电二极管发生的电流,VT 为一个与温度有关的电压项(在 25%26;#176;C 下典型值为 26 mV,并与绝对温度成正比),IREF 则为基准电流。当 IIN=IREF 时,VOUT=0。作业正常时,IIN/IREF 应该一直大于 0。这一对数比率电路的输出能够为正,能够为负,也能够是双极性的,视IIN/IREF比值而定。ADC 的 4V 满刻度输入规模可设定 4mA 的满刻度输入电流规模。对 IREF 可按 40“600 μA 之间的某一值编程,使输出坐落丈量规模的中心。
图1中的元件给出的输出份额因子为-1。该电路的输出界说掩盖的规模是,信号电流IIN 为4.5个十倍程,而基准电流IREF为1.5个十倍程(因为基准负载驱动才能的约束,只需 6 个十倍程的规模)。大多数运用体系只需求运用悉数 6 个十倍程规模的一部分。只需确认预期的输入信号规模并核算其比率,你就能够运用上述公式来猜测预期的输出电压规模。为了使器材功能与电流规模匹配,你能够指定IREF和IIN,但应该留意极性。
对数放大器一般取决于一只晶体管的非线性传递函数。对数放大器的一般传递函数与IS 和VT有关,而IS和VT则与温度有关。IS 是晶体管的集电极饱和电流,而 VT 是晶体管的“热电压”。为了战胜这种与温度的相关性,本规划选用了两只匹配的 MAT02 晶体管来消除 IS 的温度漂移,并运用一个对温度灵敏的电阻分压器来补偿 VT 的温度系数。IREF 发生器的核心部件是 REF191。你能够用AD5201数字电位器来调理REF191的输出。这样的改善就能使你按 33 级对40”600μA的基准电流进行编程设定。 REF191 和 AD5201 相组合而成为一个不随时刻和温度改变的电流源。为取得更高的分辨率,你能够运用 1024 个分度的 AD5231。AD8626 是一个双精细 JFET 输入放大器,由26V 单电源供电。它功耗低,具有满摆幅输出特性,因此具有很宽的动态规模。其输出不随大于500 pF 的容性负载改变而改变。图 2 和图 3 示出了 ADC 输入端的对数比率放大器的传递函数。对数放大器输出约束在 0~4V之内,以便与 AD7810 型ADC 的单极性输入电压规模匹配。
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