对数放大器特性研究与应用分析杨法红,章小梅,栾宝宽(海军航空工程学院青岛分院山东青岛266041摘要:从分析连续检波式对数放大器的特性参数入手,对其传输函数进行了数学推导,重点讨论了影响其传输特性的主要因素,通过Matlab和MatrixX仿真,研究了输入动态范围与级联级数、单级增益和对数精度的相互关系,得出了两点结论:一是在限定动态范围的前提下采用的级数越多其单级增益越小而精度就会越高,二是采用双放大链结构可以提高对数起点,从而提高其稳定性。最后将结论应用于塔康信标接收机实际电路的分析中。关键词:对数放大器;连续检波;塔康信标;对数精度中图分类号:TN72215文献标识码:A文章编号:1004373X(20080318203CharacteristicStudyandSimulationAnalysisoftheLogarithmicAmplifierYANGFahong,ZHANGXiaomei,LUANBaokuan(QingdaoBranch,NavalAeronauticalEngineeringAcademy,Qingdao,266041,ChinaAbstract:Startedwiththeanalysisofcharacteristicparameterofthesuccessivedetectionlogarithmicamplifier,mainlydis-cussesthemainfactoraffectingitstransfercharacteristicbymathematicsreasoningtoitstransferfunction,studiesthecorrela-tiverelationsofthesinglestaircsplus,theserieswiththedynamicrangeandthelogarithmicprecisionbymatlabandMatrixXsimulation.Sotwopiecesofconclusionhavebeenreached:oneisonconditionthatthedynamicrangeislimited,themoretheseriesthatisusedandthesinglestaircsplusisless,thehigherthelogarithmicprecisionis.Theotheristhatusingthedoubleamplifierchaincanenhancethelogarithmstartingpoint,soitsstabilityisimproved.AndtheconclusionhasbeenappliedtothepracticalcircuitcsanalysisoftheTacanbeaconingreceiver.Keywords:logarithmicamplifier;successivedetection;Tacanbeaconing;logarithmicprecision收稿日期:20070820对数放大器是一种输入输出信号成对数关系的瞬时压缩动态范围的放大器。在雷达、通信和遥测等系统中,接收机输入信号的动态范围通常很宽,信号幅度常会在很短的时间间隔内变化70~120dB,但输出信号应保持在20~40dB范围内,对数放大器正好可以满足这种要求。军用塔康信标接收机在中频放大级采用了对数放大器,他能使弱信号得到高增益放大,对于强信号则自动降低增益,从而使输出信号幅度相对稳定,保证了后续电路对询问脉冲的精确定时。1功能与结构对数放大器有多种形式,常用的有连续检波式对数放大器(SDLA和双增益对数放大器(TLA。连续检波式对数放大器输出视频信号,而双增益对数放大器输出中频信号。塔康信标接收机采用的是连续检波式对数放大器,其工作原理如图1所示。由图1可见,塔康信标接收机整个对数中放由主辅放大器链组成。主放大器链由七级限幅放大器串联组成,辅放大器链由两级组成,随着输入信号由小逐渐增大先是主放大链由末级向前级逐渐饱和,接着是辅放大链中的两级由后往前依次饱和。两个放大器链中的各级检波输出并联馈送至加法器将各级检波信号进行幅度相加,其输出脉冲幅度是随输入信号幅度的变化而按对数规律压缩的放大输出。图1塔康信标接收机对数放大器原理图2特性分析与仿真2.1振幅特性连续检波式对数放大器的对数振幅特性是用电压连续相加法得到的,其单级振幅特性如图2(a所示。当输入电压较小时放大器工作于线性区,其增益为182电子技术杨法红等:对数放大器特性研究与应用分析K,当输入电压较大时放大器工作于限幅区,其限幅电平为uL。可以证明:利用这种电压连续相加法得到的振幅特性只能是近似的对数关系,所以连续检波式对数放大器也称为似对数放大器。其特性曲线如图2(b所示。图2对数放大器的振幅特性图2(b所示的近似对数特性曲线可以看作是由多段折线所组成的。当放大器的输入电压ui从0逐渐增大时,最初各级均未进入限幅状态,这时的输出电压波形如图2(b中的OP1段,其表达式为:uo=KD(Kui+Ku2i+,+Kn-1ui+Knui式中,KD为检波器的电压传输系数。当输入电压增大到ui1时,末级正好达到限幅电平uL,图2(b中点P1的坐标值为:ui1=uLKnuo1=KDuL+KDuL1Kn-1+1Kn-2+,+1K2+1K当输入电压增大到ui2时,末前级正好达到限幅电平uL...