設(shè)計人員在處理寬動態(tài)范圍信號時會面臨一個大問題。如何才能將幅度變化超過 100 分貝 （dB） 的信號應用于典型動態(tài)范圍為 60 dB 至 100 dB 的線性放大器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 呢？此類信號會出現(xiàn)在像雷達和聲吶之類回波測距設(shè)備、通信系統(tǒng)和光纖系統(tǒng)中。在此類系統(tǒng)中，低振幅信號需要高增益，高振幅信號需要低增益。是否有一種方法可以動態(tài)調(diào)節(jié)這些信號，在振幅范圍的低端防止信號損失，在高端防止限幅或削波？對數(shù)放大器或?qū)?shù)轉(zhuǎn)換器可為低電平信號提供高增益，為高電平信號逐步降低增益，從而解決這個問題。本文將介紹幾種同時適合低頻率和高頻率應用的對數(shù)放大器。然后，本文將討論這些有用的非線性放大器的規(guī)格和典型應用。

　　對數(shù)放大器的作用

　　對數(shù)放大器是非線性的模擬放大器，可以產(chǎn)生與輸入信號或信號包絡(luò)呈對數(shù)函數(shù)關(guān)系的輸出。它們將具有很大動態(tài)范圍的輸入信號，壓縮為具有固定振幅范圍的輸出信號。實現(xiàn)方法是為低電平輸入信號提供高增益，并逐步降低高電平信號的增益（圖 1）。

　　輸入信號（頂部跡線）屬于調(diào)幅載波。調(diào)制信號為線性斜坡。對數(shù)放大器輸出（中間跡線）為低電平信號提供較高的增益，并在信號電平增加時逐步降低增益，從而產(chǎn)生對數(shù)加權(quán)的輸出信號。底部跡線是對數(shù)放大器輸出的包絡(luò)，是檢測器類型對數(shù)放大器的輸出選項。在 ADC 之前應用對數(shù)放大器，可以壓縮輸入信號，以適應 ADC 的固定輸入范圍。

　　對數(shù)放大器拓撲

　　對數(shù)放大器有兩種不同的拓撲：多級對數(shù)放大器和直流對數(shù)放大器。多級對數(shù)放大器依賴于一系列放大器的順序限幅。這種拓撲最常用于頻率高達數(shù) GHz 的高頻信號，通常用于雷達和通信應用。直流對數(shù)放大器在運算放大器的反饋環(huán)路中使用二極管或二極管接法晶體管。這種類型的對數(shù)放大器頻率限 20 兆赫 （MHz） 以下。采用這種技術(shù)的對數(shù)放大器通常在控制應用中結(jié)合傳感器使用。