在光纖通信系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)總性能，需要進行光功率監(jiān)視。對數信號處理技術可以在很寬的動態(tài)范圍內保持精確的測量。寬動態(tài)范圍信號經過壓縮之后，使用較低分辨率的測量系統(tǒng)便可節(jié)省成本。作為這種技術的一個實例，考慮用一只響應度為 0.5A/W 的光電二極管來將光能量轉換為 100 nA～1mA 的電流。如果動態(tài)范圍為40倍，誤差為1%，則所要求的測量分辨率是 0.01%26;#215;10-4 ，即 1 ppm。這種測量需要一個 20 位 ADC。作為一種替代方法，你可以采用對數比率放大器將這種輸入壓縮到 0～4V 的范圍內，然后使用一個 10 位 ADC，從而可大大降低系統(tǒng)成本。對基準電流編程可以使輸出電壓改變至所需的電平。在涉及到將動態(tài)范圍、輸入信號（如電壓或電流）、極性、比例或對數積和對數比率之類的運算等不尋常地組合在一起的應用場合，你可以定制和使用圖 1 所示的電路。對數比率放大器應用于寬動態(tài)范圍輻射測量領域，輻射測量方法是比照一個可變電流基準來測量未知信號的。圖 1 所示電路的傳遞函數為：

式中，K為輸出比例因子，IIN為光電二極管產生的電流，VT 為一個與溫度有關的電壓項（在 25%26;#176;C 下典型值為 26 mV，并與絕對溫度成正比），IREF 則為基準電流。當 IIN=IREF 時，VOUT=0。工作正常時，IIN/IREF 應該始終大于 0。這一對數比率電路的輸出可以為正，可以為負，也可以是雙極性的，視IIN/IREF比值而定。ADC 的 4V 滿刻度輸入范圍可設定 4mA 的滿刻度輸入電流范圍。對 IREF 可按 40“600 μA 之間的某一值編程，使輸出位于測量范圍的中間。

圖1中的元件給出的輸出比例因子為-1。該電路的輸出定義覆蓋的范圍是，信號電流IIN 為4.5個十倍程，而基準電流IREF為1.5個十倍程（由于基準負載驅動能力的限制，只有 6 個十倍程的范圍）。大多數應用系統(tǒng)只需要使用全部 6 個十倍程范圍的一部分。只要確定預期的輸入信號范圍并計算其比率，你就可以利用上述公式來預測預期的輸出電壓范圍。為了使器件性能與電流范圍匹配，你可以指定IREF和IIN，但應該注意極性。

對數放大器通常取決于一只晶體管的非線性傳遞函數。對數放大器的普通傳遞函數與IS 和VT有關，而IS和VT則與溫度有關。IS 是晶體管的集電極飽和電流，而 VT 是晶體管的“熱電壓”。為了克服這種與溫度的相關性，本設計采用了兩只匹配的 MAT02 晶體管來消除 IS 的溫度漂移，并使用一個對溫度敏感的電阻分壓器來補償 VT 的溫度系數。IREF 發(fā)生器的核心部件是 REF191。你可以用AD5201數字電位器來調節(jié)REF191的輸出。這樣的改進就能使你按 33 級對40”600μA的基準電流進行編程設定。 　　REF191 和 AD5201 相組合而成為一個不隨時間和溫度變化的電流源。為獲得更高的分辨率，你可以使用 1024 個分度的 AD5231。AD8626 是一個雙精密 JFET 輸入放大器，由26V 單電源供電。它功耗低，具有滿擺幅輸出特性，因而具有很寬的動態(tài)范圍。其輸出不隨大于500 pF 的容性負載變化而變化。圖 2 和圖 3 示出了 ADC 輸入端的對數比率放大器的傳遞函數。對數放大器輸出限制在 0～4V之內，以便與 AD7810 型ADC 的單極性輸入電壓范圍匹配。

責任編輯：gt