什么叫对数放大器?对数放大器原理
输出信号幅度与输入信号幅度呈对数函数关系的放大电路。实际的对数放大器总是兼具线性和对数放大功能,它的输入-输出幅度特性如图1。输入信号弱时,它是一个线性放大器,增益较大；输入信号强时,它变成对数放大器,增益随输入信号的增加而减小。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时间间隔内从几微伏变化到几伏，但输出信号应保持在几十毫伏到几伏范围内。采用对数放大器可以满足这种要求，它能使弱信号得到高增益放大，对于强信号则自动降低增益，避免饱和。
对数放大器的主要性能常用输入动态范围D1和输出动态范围D2来表示
式中分别是放大特性由线性变到对数形式和进入饱和状态时的输入电压，应的输出电压。设计良好的对数放大器能达到D1超过100分贝而D2在30分贝以下。除动态范围外，对数放大器的主要指标还包括对数关系的准确度和频率响应。
对数中频放大器和对数视频放大器，可用相同的方法获得对数特性。
晶体二极管的PN结电压（见固态电子器件）是结电流的对数函数，用它作为放大电路的负载或反馈元件可以使放大器具有对数幅度特性。使用这种方法虽然电路简单，但通常只能达到小于50分贝的输入动态范围，而且放大器的频带受PN结电容的限制，不能太宽。利用多级放大器串联或并联相加形成近似对数放大特性，可以获得较好的结果。图2是多级串联相加对数放大器的框图，其中每级都是一个线性-限幅放大器。当输入信号弱时,放大器各级均不饱和，总增益最高。随着输入信号幅度的增大，从末级起各级放大器依次进入饱和状态，总增益随之降低。实用的对数放大器常用 4～10级限幅放大器组成。若规定放大器的动态范围，较多的级数能达到的对数关系也较准确。
对数放大器在雷达设备中有特别重要的作用。它不仅可以保证雷达接收机有很宽的动态范围，而且可以限制接收机输出的杂波干扰电平，达到恒虚警的效果。对于单脉冲雷达（见跟踪雷达），还可归一化角误差信号；对于动目标显示雷达，还可抑制固定目标起伏。
对数放大器的主要应用(作用)
对数放大器的主要应用(作用)
宽动态范围放大器
对数放大器的特点是在提供大动态范围同时能突出成本优势。在移动通信系统中,CDMA 和GSM都需要调节基站的功率输出,以匹配目标手机和本地基站对通讯距离的要求。近可能的减少基站近处手机过载的可能性。同样,基站也需要调节接收信道的增益,从而加大信噪比,降低误码率。此类大量的对数放大器应用于RSSI（接收信号的强度指示）和发射功率控制场合。在某些无线电接收通道中的中频放大器设计,也可
采用对数放大器。例如单片 AD8307可完成信号接收解调功能,前端进行适当的频率比配后动态范围可达92dBm。若前端配合低噪声X-AMP(r)技术的放大器,动态范围更可高达120dBｍ,无须外部温度补偿,元件少,电路非常简洁。值得注意的是由于对数放大器的实质时完成输入输出信号的对数变换。并不强调其放大器的放大器能力,因此对数放大器的检波输出电压一般不能满足后续处理电路的门限电压要求,通常采用高带宽增益积的运放对经过对数变换后的信号做进一步的放大。对于标称的10%—90%电压上升时间是否可调的问题,应当说如果输出不带缓冲,则上升时间可通过外部电路来调节。若输出信号已经是经过缓冲以后的信号,则10%—90%电压上升时间是不可调的。如图5所示
图5 不带缓冲输出的对数放大器输出端
另外对数放大器输入输出呈对数关系,对于大信号而言无须类似AGC的外部控制电路,使得对数放大器在光光纤通信方面有着可喜的前景。例如光通信系统应用中的功率*,包括激光控制电路、光开关、衰减器、放大器等场合,传统解决方案要求采用成本较高的带切换增益互阻放大器前端的数字信号处理电路。如采用双对数变换器ADL5310则大大简化了掺铒光纤放大器(EDFA)、可变光衰减器(VOA)和光分插复用器(OADM)的控制环路的设计,ADL5310包含两个独立的信号通道以便与光电二极管相连,允许为每个通道独立配置传递函数常数(斜率和截距)。其对数变换能力允许对差分信号进行测量以便计算增益或吸收率。
数据压缩
对数放大器输入输出呈对数关系,输入信号的动态范围可以很大,这个特点非常适用数据压缩。假设输入信号范围从1V-10V,要求在1V时的分辨率为1%,为保证精度则在10V时分辨率就是0.1%。为保证分辨率,要求使用10位数模转器。如果分辨率不变,而输入范围为10Mv-10V,至少需要16位模数转换器。现在用对数放大器,其输入动态范围为3个数量级,信号的分辨率保持1%,则模数转换器用12位足矣。因此在数据压缩方面对数放大器有着很重要的作用,经常在数据采集的前端要经过对数放大器,然后将信号送入采集卡的模拟输入端,经电平转换后送入ADC进行转化。
宜兴技师学院 江苏城市职业学院宜兴办学点 江苏省宜兴中等专业学校 教 案 授课者：汤丽亚 授课学科：《电子线路》 授课课题：认识基本放大电路 授课课时间：2011月4月26日上午第4节课授课地点：电教楼304
【指导思想】 本教案内容选自中等职业学校国家规划教材《电子线路》第二版第三章单级低频小信号放大器§3.1-§3.4（P37-P50）。 单级低频小信号放大器是日常实用电路之一，它能够把微弱的电信号增强到所要求的值。常用于各种复杂电路的中间级起放大作用，在实际生活中广泛应用于扩音器、音响、助听器等音频放大设备中。本章主要的学习内容是基本放大电路的组成、静态分析和动态分析、非线性失真、稳定静态工作点原理，研究方法主要是图解法和估算法。本单元所介绍的知识是第四章多级放大器和负反馈放大器、第五章直接耦合放大器的基础，其估算法作为电路分析的重要手段，在今后电路的学习被普遍使用。 中职学生本身对于理论性较强的学科就缺乏兴趣，本书的设计比较注重理论知识的传授，从而影响学习效果；另外，中职学生知道自己的定位是工作，更加看重知识在今后工作中的实用性。 ⑴考虑到中职学生的学习特点和兴趣取向，选取和日常生活联系紧密的电子助听器电路作为项目背景将第三章的内容联系起来，形成一个有机的整体。既可以将零散的知识整合，又可以让学生看到实用性。 本单元的教学内容及课时安排如下： 任务一：认识基本放大电路1课时 任务二：静态工作点的测试和分析1课时 任务三：放大电路交流工作状态测试1课时 任务四：放大电路异常现象的测试1课时 任务五：Q点对输出波形影响的测试1课时 任务六：分析工作点稳定的放大电路1课时 任务七：组装电子助听器2课时 ⑵内容安排上从对三极管相关知识的复习，到放大器的定义、电路组成、放大倍数的测试计算和放大器作用的分析，层层递进，实现从理论到实践的飞跃。 ⑶教学手段上，增加幻灯片图片、FLASH动画、软件仿真等，来丰富课堂形式，调节气氛，提高课堂效率。 【教学目标】 1.能力目标：⑴能描述晶体管放大电路的结构
模拟电路基础知识大全 一、填空题:(每空1分共40分) 1、PN结正偏时(导通),反偏时(截止),所以PN结具有(单向)导电性。 2、漂移电流是(反向)电流,它由(少数)载流子形成,其大小与(温度)有关,而与外加电压(无关)。 3、所谓理想二极管,就是当其正偏时,结电阻为(零),等效成一条直线;当其反偏时,结电阻为(无穷大),等效成断开; 4、三极管是(电流)控制元件,场效应管是(电压)控制元件。 5、三极管具有放大作用外部电压条件是发射结(正偏),集电结(反偏)。 6、当温度升高时,晶体三极管集电极电流Ic(增大),发射结压降(减小)。 7、三极管放大电路共有三种组态分别是(共集电极)、(共发射极)、(共基极)放大电路。 8、为了稳定三极管放大电路的静态工作点,采用(直流)负反馈,为了稳定交流输出电流采用(交流)负反馈。 9、负反馈放大电路和放大倍数AF=(A/1+AF),对于深度负反馈放大电路的放大倍数AF= (1/F )。 10、带有负反馈放大电路的频带宽度BWF=(1+AF)BW,其中BW=(fh-fl ), (1+AF )称为反馈深度。
11、差分放大电路输入端加上大小相等、极性相同的两个信号,称为(共模)信号,而加上大小相等、极性相反的两个信号,称为(差模)信号。 12、为了消除乙类互补功率放大器输出波形的(交越)失真,而采用(甲乙)类互补功率放大器。 13、OCL电路是(双)电源互补功率放大电路; OTL电路是(单)电源互补功率放大电路。 14、共集电极放大电路具有电压放大倍数(近似于1 ),输入电阻(大),输出电阻(小)等特点,所以常用在输入级,输出级或缓冲级。 15、差分放大电路能够抑制(零点)漂移,也称(温度)漂移,所以它广泛应用于(集成)电路中。 16、用待传输的低频信号去改变高频信号的幅度称为(调波),未被调制的高频信号是运载信息的工具,称为(载流信号)。 17、模拟乘法器输出与输入的关系式是U0=(KUxUy ) 1、1、P型半导体中空穴为(多数)载流子,自由电子为(少数)载流子。 2、PN结正偏时(导通),反偏时(截止),所以PN结具有(单向)导电性。 3、反向电流是由(少数)载流子形成,其大小与(温度)有关,而与外加电压(无关)。 4、三极管是(电流)控制元件,场效应管是(电压)控制元件。 5、当温度升高时,三极管的等电极电流I(增大),发射结压降UBE(减小)。
电子电路基础知识点总结 1、 纯净的单晶半导体又称本征半导体，其内部载流子自由电子空 穴的数量相等的。 2、 射极输出器属共集电极放大电路，由于其电压放大位数约等于 1，且输出电压与输入电压同相位，故又称为电压跟随器 （ 射极跟随器 ）。 3、理想差动放大器其共模电压放大倍数为 0,其共模抑制比为乂。 般情况下，在模拟电器中，晶体三极管工作在放大状态，在 数字电器中晶体三极管工作在饱和、截止状态。 限幅电路是一种波形整形电路， 因它削去波形的部位不同分为 4、 5、 上限幅、 下限幅和双向限幅电路。 6、 主从 JK 触发器的功能有保持、计数、置 0、置 1 。 7、 多级放大器的级间耦合有阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。 8、 带有放大环节串联稳压电路由调整电路、基准电路、取样电路 和比较放大电路分组成。 9、 时序逻辑电路的特点是输出状态不仅取决于当时输入状态，还 与输出端的原状态有关。 10、 当PN 结外加反向电压时，空间电荷区将变宽。反向电流是由 少数载流子形成的。
11、 半导体具有热敏性、光敏性、力敏性和掺杂性等独特的导电 特性。 12、 利用二极管的单向导电性，可将交流电变成脉动的直流电。 13、 硅稳压管正常工作在反向击穿区。在此区内，当流过硅稳压 管的电流在较大范围变化时，硅稳压管两端的电压基本不变。 电容滤波只适用于电压较大，电流较小的情况，对半波整流 电路来说，电容滤波后，负载两端的直流电压为变压级次级电压的 倍，对全波整流电路而言较为倍。 15、处于放大状态的NPN 管，三个电极上的电位的分布必须符合 UC>UB>UE 而PNP 管处于放大状态时，三个电极上的电位分布须符合 UE>UE>UC 总之，使三极管起放大作用的条件是：集电结反偏，发射 结正偏。 16、 在 P 型半导体中，多数载流子是空穴，而 N 型半导体中，多 数载流子是自由电子。 晶体管放大器设置合适的静态工作点，以保证放大信号时， 三极管应始终工作在放大区。 般来说，硅晶体二极管的死区电压大于锗管的死区电压。 14、 17、 二极管在反向截止区的反向电流基本保持不变。 18、 当环境温度升高时，二极管的反向电流将增大。 19、 20、
一．差分信号的特点： 图1 差分信号 1.差分信号是一对幅度相同，相位相反的信号。差分信号会以一个共模信号 V ocm 为中心，如图1所示。差分信号包含差模信号和公模信号两个部分， 差模与公模的定义分别为：Vdiff=(V out+-V out- )/2，Vocm=(V out+ +V out- )/2。 2.差分信号的摆幅是单端信号的两倍。如图1，绿色表示的是单端信号的摆 幅，而蓝色表示的是差分信号的摆幅。所以在同样电源电压供电条件下，使用差分信号增大了系统的动态范围。 3.差分信号可以抑制共模噪声，提高系统的信噪比。In a differential system, keeping the transport wires as close as possible to one another makes the noise coupled into the conductors appear as a common-mode voltage. Noise that is common to the power supplies will also appear as a common-mode voltage. Since the differential amplifier rejects common-mode voltages, the system is more immune to external noise. 4.差分信号可以抑制偶次谐波，提高系统的总谐波失真性能。 Differential systems provide increased immunity to external noise, reduced even-order harmonics, and twice the dynamic range when compared to signal-ended system. 二．分析差分放大器电路 图2.差分放大器电路分析图
LOG100精密对数放大器 1. 概述 LOG100是美国BURR－BROWN公司生产的精密对数放大器，它可对两个电流或电压之比进行对数运算，也可对单个电流或电压进行对数运算。该放大器输入电流动态范围宽，可在1nA和 1mA之间变化。LOG100采用了先进的集成电路技术，其输入电流或两个输入电流之比在100dB(105)范围内变化时，都能保证总的输出误差在满度输出电压的0.37％以下，偏离理想对数关系不超过0.1％。由于该芯片将放大器、对数晶体管和低漂移薄膜电阻都集成在一起，因此使用时无须外部元件就可以改变增益，给用户带来极大方便。内部电阻经激光调整，用户无需调整就可达到参数规定的运算精度。LOG100还可使用户方便地改变增益，或对失调电压和偏置电流进行补偿，以获得更好的性能。 LOG的优良性能使它具有广泛的应用，除了进行对数和反对数运算外，还可进行数据的压缩和解压，在光学应用中，可进行光密度测量，也可测定物质对光波的吸收系数。 LOG100的电源电压为±15V，环境工作温度范围为0～70℃，采用14脚密封陶瓷双列直插式封装。图1是LOG100的原理电路。 2. 工作原理 现以图2简化的对数放大器来说明它的工作原理。双极型三极管的基－射电压为： V BE=V T ln(I C/I S) 式中，V T=kT/q， k=1.38×10－23焦耳/度(波尔兹曼常数),q为电子电荷量。T为绝对温度(开尔文)，I C为集电极电流， I S为反向饱和电流。 从图2电路可以得到 V OUT=V BE1－V BE2=V T1ln(I1/I S1)－V T2ln(I2/I S2) 如果两只晶体管性能一致、温度相同，则： V′OUT=V T[ln(I1/I S)－ln(I2/I S)]=V T ln(I1/I2) V OUT=V′OUT[(R1＋R2)/R1]=[(R1＋R2)/R1]V T ln(I1/I2) 由于lnX=2.3logX,所以， V OUT=Klog(I1/I2) 这里，K=2.3V T(R1＋R2)/R1。因为V T随温度上升而增加，所以R1用一个正温系数的热敏电阻进行温度补偿。 3. 应用提示 3.1 增益选择和调整 LOG100可以通过把适当的引脚连在一起进行增益选择，表1是增益与引脚连接的对应关系。
电子电路基础知识点总结 1、纯净的单晶半导体又称本征半导体，其内部载流子自由电子空穴的数量相等的。 2、射极输出器属共集电极放大电路，由于其电压放大位数约等于1，且输出电压与输入电压同相位，故又称为电压跟随器（射极跟随 器）。 3、理想差动放大器其共模电压放大倍数为0,其共模抑制比为 4、一般情况下，在模拟电器中，晶体三极管工作在放大状态，在数字电器中晶体三极管工作在饱和、截止状态。 5、限幅电路是一种波形整形电路，因它削去波形的部位不同分为上限幅、下限幅和双向限幅电路。 6、主从JK 触发器的功能有保持、计数、置0、置 1 。 7、多级放大器的级间耦合有阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。 8、带有放大环节串联稳压电路由调整电路、基准电路、取样电路和比较放大电路分组成。 9、时序逻辑电路的特点是输出状态不仅取决于当时输入状态，还与输出端的原状态有关。 10、当PN结外加反向电压时，空间电荷区将变宽。反向电流是由 少数载流子形成的
11、半导体具有热敏性、光敏性、力敏性和掺杂性等独特的导电 特性。 12、利用二极管的单向导电性，可将交流电变成脉动的直流电。 13、硅稳压管正常工作在反向击穿区。在此区内，当流过硅稳压管的电流在较大范围变化时，硅稳压管两端的电压基本不变。 14、电容滤波只适用于电压较大，电流较小的情况，对半波整流电路来说，电容滤波后，负载两端的直流电压为变压级次级电压的 1 倍，对全波整流电路而言较为 1.2 倍。 15、处于放大状态的NPN管，三个电极上的电位的分布必须符合UC>UB>UE而PNP管处于放大状态时，三个电极上的电位分布须符合 UE>UE>UC总之，使三极管起放大作用的条件是：集电结反偏，发射结正偏。 16、在P型半导体中，多数载流子是空穴，而N型半导体中，多数载流子是自由电子。 17、二极管在反向截止区的反向电流基本保持不变。 18、当环境温度升高时，二极管的反向电流将增大。 19、晶体管放大器设置合适的静态工作点，以保证放大信号时，三极管应始终工作在放大区。 20、一般来说，硅晶体二极管的死区电压大于锗管的死区电压。
里我们有必要对对数放大器的相关指标做进一步的说明，因为他们与工程实践密切相关。也是在使用对数放大器中必须考虑的问题。 噪声 所有信号处理系统都受到随机噪声的限制，这便对最小信号设置了可被检测或识别的门限。随机噪声和信号输入端的带宽密切相关，随机噪声常用“噪声频谱密度（SND）”来定义，总的噪声功率与系统的噪声带宽BN（用Hz来表示）成正比。在线性系统中，输出噪声功率N与系统的带宽有关，这里的带宽通常是指3dB带宽，对于理想低通系统而言，3dB带宽就是系统的等效噪声带宽。而在非线性系统中例如对数放大器，情况就不同了，即使输入端很小的噪声都会引起放大器末级的过载现象。因此对数放大器的主要缺点是会降低大信号的信噪比。所以对数放大器的前级一般的噪声频谱密度（NSD）设计的非常低。例如AD8307的前级放大器SND为1.5nV/。 交调失真 两个单一频率的交调失真指标在射频应用中特别重要。它是表征放大器的交调失真（IMD）的质量因数。谐波失真是由幅度传递函数特性中的非线性所致。交调失真由两个或更多不同频率的信号混频而成。当输入信号只含一种频率时，放大器的输出仅产生谐波失真，若输入信号含两中频率，则输出产生谐波失真和交调失真。此时，输出包含了放大器的直流偏移、有用信号、二次谐波、二阶交调失真、三次谐波、三阶交调失真等等。大多数的交调失真可以被滤掉（包括二阶交调失真），但输入信号的两个频率靠的很近时，三阶交调失真将和两个基频相近而不容易被滤掉。通常三阶交调失真与窄带应用有关，而二阶交调失真与宽带应用有关。如果放大器的非线性可以用幂级数展开的话，那么输入信号每增加1dB，二阶交调失真会增加2dB，三阶交调失真会增加3dB。输入信号超过一定值后，放大器开始饱和，同时IMD分量明显增加，理想输出功率和二阶交调，三阶交调失真功率会会在某一点相交。这些交点在纵轴上的投影既对应的输出功率通常为放大器输出功率提供基准。交点功率越大，使 IMD增大的电平就越大。所以给定的信号电平下IMD就越低。（如图4所示）。另一个值得关注的参数是1dB压缩点（1dB compression point）,从这点开始，输出信号已开始受到限制，并相对理想的输入输出曲线衰减1dB。
知识| 电子电路基础知识点总结 1、纯净的单晶半导体又称本征半导体，其内部载流子自由电子空穴的数量相等的。 2、射极输出器属共集电极放大电路，由于其电压放大位数约等于1，且输出电压与输入电压同相位，故又称为电压跟随器(射极跟随器)。 3、理想差动放大器其共模电压放大倍数为0，其共模抑制比为∞。 4、一般情况下，在模拟电器中，晶体三极管工作在放大状态，在数字电器中晶体三极管工作在饱和、截止状态。 5、限幅电路是一种波形整形电路，因它削去波形的部位不同分为上限幅、下限幅和双向限幅电路。 6、主从JK触发器的功能有保持、计数、置0、置1 。 7、多级放大器的级间耦合有阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。 8、带有放大环节串联稳压电路由调整电路、基准电路、取样电路和比较放大电路分组成。 9、时序逻辑电路的特点是输出状态不仅取决于当时输入状态，还与输出端的原状态有关。 10、当PN结外加反向电压时，空间电荷区将变宽。反向电流是由少数载流子形成的。 11、半导体具有热敏性、光敏性、力敏性和掺杂性等独特的导电特性。 12、利用二极管的单向导电性，可将交流电变成脉动的直流电。 13、硅稳压管正常工作在反向击穿区。在此区内，当流过硅稳压管的电流在较大范围变化时，硅稳压管两端的电压基本不变。 14、电容滤波只适用于电压较大，电流较小的情况，对半波整流电路来说，电容滤波后，负载两端的直流电压为变压级次级电压的1倍，对全波整流电路而言较为1.2倍。15、处于放大状态的NPN管，三个电极上的电位的分布必须符合UC>UB>UE，而PNP 管处于放大状态时，三个电极上的电位分布须符合UE>UE>UC。 总之，使三极管起放大作用的条件是：集电结反偏，发射结正偏。
1前言1 2二级运算放大器电路 1 2.1电路结构 1 2.2设计指标 2 3 Cadence仿真软件 3 3.1 schematic原理图绘制 3 3.2 生成测试电路 3 3.3 电路的仿真与分析 4 3.1.1直流仿真 4 3.1.2交流仿真 4 3.4 版图绘制 5 3.4.1差分对版图设计 6 3.4.2电流源版图设计 7 3.4.3负载MOS管版图设计 7 3.5 DRC & LVS版图验证 8 3.5.1 DRC验证 8 3.5.2 LVS验证 8 4结论 9 5参考文献 9
本文利用cadence软件简述了二级运算放大器的电路仿真和版图设计。以传统的二级运算放大器为例，在ADE电路仿真中实现0.16umCMOS工艺，输入直流电源为5v，直流电流源范围27~50uA,根据电路知识，设置各个MOS管合适的宽长比，调节弥勒电容的大小，进入stectre仿真使运放增益达到40db，截止带宽达到80MHz和相位裕度至少为60。。版图设计要求DRC验证0错误，LVS验证使电路图与提取的版图相匹配，观看输出报告，要求验证比对结果一一对应。 关键词：cadence仿真，设计指标，版图验证。 Abstract In this paper, the circuit simulation and layout design of two stage operational amplifier are briefly described by using cadence software. In the traditional two stage operational amplifier as an example, the realization of 0.16umCMOS technology in ADE circuit simulation, the input DC power supply 5V DC current source 27~50uA, according to the circuit knowledge, set up each MOS tube suitable ratio of width and length, the size of the capacitor into the regulation of Maitreya, the simulation of stectre amplifier gain reaches 40dB, the cut-off bandwidth reaches 80MHz and the phase margin of at least 60.. The layout design requires DRC to verify 0 errors, and LVS validation makes the circuit map matching the extracted layout, viewing the output report, and requiring verification to verify the comparison results one by one. Key words: cadence simulation, design index, layout verification.
简答题 第一章 1.何谓汽车检测、汽车诊断？ 2.汽车检测与诊断的目的是什么？ 3.汽车安全环保检测的目的是什么？ 4.对汽车进行故障诊断的目的是什么？ 5.汽车诊断参数标准分为哪几种？ 6.汽车检测系统的基本组成如何？ 7.汽车检测系统中传感器的作用是什么？ 8.什么叫人工经验诊断法？ 9.发动机技术状况变化的主要外观症状有哪些？ 10.什么叫工作过程参数？ 11.什么叫伴随过程参数？ 12.什么叫几何尺寸参数？ 13.诊断参数的选择原则是什么？ 14.什么是诊断参数的稳定性？ 15.什么是诊断参数的许用值？ 16.什么是诊断参数的极限值？ 17.什么叫诊断周期？ 18.制定最佳诊断周期应考虑哪些因素？ 19.汽车检测系统的基本组成如何？ 20.汽车检测系统中传感器的作用？ 21.智能检测系统的组成如何？ 第二章 22.什么是发动机的稳态测功？ 23.什么是发动机的动态测功？ 24.如何获得发动机单缸功率？ 25.气缸密封性的诊断参数有哪些？ 26.示波器可以显示发动机点火过程的哪几种波形？ 27.什么是点火系的重叠波？有什么作用？ 28.什么是点火系的高压波？ 29.检测点火正时的方法有哪几种？ 30.如何检测水温传感器电阻值？ 31.丰田翼片式空气流量计如何检测？ 32.电喷发动机冷车起动困难的原因有哪些？ 33.电喷发动机热车起动困难的原因有哪些？ 34.何谓柴油机全周期单缸波？ 35.何谓柴油机多缸平列被？ 36.何谓柴油机多缸并列波？ 37.何谓柴油机多缸重叠波？ 38.什么是通用型解码器？ 39.什么是专用型解码器？ 40.通用型国产431ME电眼睛解码器的组成如何？
噪声系数与对数放大器 [Leif博士的聪明才智—6*] 作者Barrie Gilbert [编者按：Leif博士在大约三十岁左右的时候加入了ADI公司，担任IC设计师。他具备了丰富的经验——其中既包括这项工作方面的经验，也包含由于年龄增长而不断丰富的阅历。他丰富的经验包括了在测量仪表和控制系统方面的大量知识，这可以追溯到他的青少年时代，那时，他利用通过邮购(telak)公司（这是今天使用的词语，源自该世纪的头十年间使用的“tele-acquisition”一词）买来的剩余元件，制成了无线电接收机、发射机和电视机。 Leif博士在讲授模拟电路原理方面花费的时间几乎与实际从事设计的时间一样多。早先，他写过无数的“纪要”(Memos)——属于扼要的专论，这些文献曾一度被他的设计师同事们广泛参阅，而且也是公司新成员所渴望阅读的。这些论文大部分都被转成了电子格式。可惜的是，这些电子格式的论文在被称为“信息时代”的那个时期内流失了，因为这些“文字”被存放在那些逐渐过时而被荒弃的存储介质上。曾几何时，人人都因为“数据”的泛滥而感到窒息，而同时又感到在模拟设计方面缺乏扎实的基础知识：“本原”，即物理现象的根本，而这正是Newton Leif喜欢用来称呼那些基本原理的词眼。 最近，当一位名叫Niku Chen的年轻工程师加入到了ADI公司位于Solna的设计中心的Leif团队中时，他激发起她的兴趣，将所有这些珍宝尽可能多的重新挖掘出来。这里就是她所发现的此类文章中的一篇，写于2008年，用传真的方式复制。我们相信文章几乎没有什么错误。他的散文体，用美国英语写成，要比我们所期盼的更加华丽。文章的标题表明那时的Leif（现在仍然在ADI位于Solna的机构中供职，而且在这一领域十分活跃）显然非常熟悉噪声的基本原理。但是，对这个奇异的小课题上，他也出现过迷惘。这样一些编者的评语偶尔也会被插入下面的文章中。] Leif 2698:060508 对数放大器中的噪声 偶尔会有人向我们咨询关于对数放大器噪声系数的问题。将对数放大器用作功率测量器件时，噪声系数是不是一个有意义的衡量指标，这个问题的答案应该由用户来确定。但是，只要对数限幅放大器应用在信号通路（在PM或FM应用）中，噪声系数显然就是重要的指标，因为它可以衡量系统从伴随有噪声的信号中提取信息的能力。因此，在供用户评估系统性能的电子数据手册，应该提供该参数。这篇纪要是为现场应用工程师及相应的客户而写的。 经过充分校准的单芯片对数放大器(log amp)，这项由ADI公司首创并在过去二十年间保持领先的技术，被作为惟一的R F 测量元件使用，它的最新产品可测量的频率范围从接近直流一直到12 GHz。这些产品特有的价值，一方面源自它们很宽的“动态范围”，而另一方面则源自它们直接以分贝数给出测量值的能力。这些产品具有良好的温度稳定性，而且严格符合“对数律”。这篇纪要的中心内容是讨论基本噪声机理所带来的各种限制。和大多数探究问题根源的过程一样，我们需要采取一些迂回措施。 对数放大器有三种基本的形式。但是，在这里，仅就RF功率测量器件的用途而言，我们主要考虑它们的前两种形式： 1.使用多级放大和逐级限幅的器件，它们以分段方式产生出一 个非常接近的近似对数特性。其中的有些器件还提供了最后的限幅放大级的输出，以便提取时间编码的信息（PM或FM，基带比特流）。这些器件包括AD608、AD640/AD641以及更多的AD8306、AD8307、AD8309、AD8310、AD8311、AD8312、AD8313、AD8314、AD8315、AD8316、AD8317、AD8318等器件，还有AD8319系列和匹配良好的双对数放大器，例如AD8302(该器件也可测量相位)和ADL5519，它们的测量范围达到了空前的 1 kHz～10 GHz。 这些逐级压缩对数放大器中，每5至10个低增益(8 dB至 12 dB)放大级就包括了一个整流器(检测器)，这些整流器的 输出相加起来，以产生一个经过滤波的电压，而这个电压是以分贝为单位的平均功率的测量值。对于那些也给出最后的硬限幅信号(比如，100 dB范围的产品AD8306/AD8309)的器件，对数测量则经常被视为一种辅助测量手段，而且被称为接收信号强度指示器(RSSI)。 2. 使用指数式增益放大器(X-AMP?architectute)2的器件，它 们具有60 dB的典型增益范围，后面跟随单一的检测器，而检测器经过滤波的输出与一个基准电平进行比较；误差信号经过积分后便产生一个电压，这个电压可以调节放大器的增益，从而把误差调节到零(见图6中的文字说明)。 由于器件具有精确的指数(有时叫做“以dB表示的线性”)增益函数特性，这个电压就是所施加信号的分贝值。使检测器具有平方率的响应，就可得到所施加的被测信号的功率等效值(rms，均方根值)。 这将被认为是自动增益控制(AGC)放大器的一般形式。相应的，我们可以把它们叫做AGC型对数放大器。AD8362、AD8363和AD8364就属于这种类型，其中的后两种器件可以对两路输入信号进行同时测量，并计算出它们之间的差值。在这一类型中，通常不提供对已放大信号的输出。但AD607(实际上是一个单片式超外差接收机)是一个例外，它的以分贝为单位的RSSI出覆盖了100 dB的范围，而它的输出信号是经过解调的IF的一对I/Q分量。
高功率放大器(HPA)基础知识 1、用途及特点 在无线通信系统，高功放（HPA）是发信电路重要组成部份。通常，它由多级放大器构成，其输出端是发射链路最高电平点，它经双工器与发射天线连接。 HPA在发信电路部位如图1所示。 高功放主要作用，是在发射频率上，将低电平信号放大到远距离传输所要求的高功率电平。因频段、传输距离、天线增益、信号调制方式等因素，不同发射机HPA输出功率差异甚大。在常用微波频段（800MHz~28GHz）可从几十瓦到几十毫瓦不等。 高功放电路特点： （1）在大容量（或多载波）数字通信系统，设计HPA电路尤其是末级电路，常发生大功率输出与线性要求之间矛盾。经常采用三种解决办法 * 采用平衡放大电路，其合成输出功率较单管增加一倍且保持单管线性。在常用微波频段经常用下图所示正交混合电路（或3dB桥）实现功率合成。 * 采用预失真补偿电路，设计一个预失真网络使它产生的三阶互调与HPA三阶互调在输出合路器中相互抵消。构成方式如下图所示，
予失真补偿电路设计复杂、带宽窄，使用不普遍。 *在HPA前级设置自动电平控制（ALC）电路，通过末级输出耦合检波直流，控制PIN衰耗，保持输出功率恒定。防止因前级输入电平过高因饱和失真。该方法只能予防失真而不能改善失真， （注：ALC与大容量长距离数字微波采用的ATPC不同，前者是以保持发射机输出功率恒定，防止失真为目的，采用的是开环控制方式。而自动发射功率控制（ATPC）是发射机功率受控于对端接收电平，当电波传播发生深度平衰落时，提高发射功率，最大可达到额定功率。在正常传输时间里使发射功率小于额定功率10dB。采用的是闭环控制方式。是以减轻干扰、抗平衰落为目的。） （2）HPA采用的大功率器件都呈现极低的输入、输出阻抗，其阻抗实部绝对值很小，都在1~3欧姆左右，而容抗和引线电感很大。对这样的大功率器件进行输入、输出和级间匹配非常困难。因单片微波集成电路（MMIC）技术的发展，许多厂家已制造出输入输出内匹配的大功率器件，大大地缓解设计难度。 （3）HPA输出级必须要考虑空载保护。若与输出负载间发生严重失配（如，连接天线馈线开路或短路）末级与输出负载电路之间将产生大驻波电压，驻波峰值电压一旦落在器件漏极，它与供电电压迭加将使器件击穿。 在微波频段常采取二种保护方法，在4GHz以上频段借助于输出隔离器中的反向吸收负载R吸收反射波，它如下图所示， 在低频段常用定向耦合器（Diectional coupler）检测反射波，超出定值时自动切断功放电源并发出告警。工作示意图如下
对数放大器的原理与应用 信号压缩 在现实世界中，一些信号往往具有很宽的动态范围。比如雷达、声 纳等无线电系统中，接收机前端信号动态范围可达 120dB 以上；光纤 接收器前端的电流也可从“pA”级到“mA”级。宽动态范围往往给 应用设计带来很多问题。一方面，线性放大器无法处理这样宽的动态 范围。另一方面， DA 变换中，在保证分辨率的情况下，模数转换器的 位数会随动态范围的增大而增大。因此，在处理宽动态范围的信号时，常常将其动态范围压缩到一个可以处理的程度。如果一个系统中阻抗 是线性的，信号的功率与电压的平方成正比，信号的动态范围既可 以用电压表示也可以用功率来表示。 在工程应用中，动态范围的压缩分为“线性压缩”和“非线性压缩”。线性压缩是指放大器的增益与信号的大小无关，输出基本保持 恒定。线性压缩的特点使谐波失真小，其本质是一种“压控放大器” （V CA ）。非线性压缩方面最好的例子就是对数放大器。它是输入输出信号成对数关系的器件，它对信号动态范围的压缩不需要像 AGC 系统那样提取输入信号的电平来控制增益，其增益与信号的大小成反比，在通信、雷达、电子对抗、电子测量中有着广泛的应用。 对数放大器的实质 多年来，人们对对数放大器本质的认识有一些模糊。通常人们把 它看作是一种放大器，反而淡化了其非线性的特性，把它们看作特殊
类型的放大器更是不对。尽管这些电路提供一些放大功能，如在RF 和IF 放大器中，它对小信号呈现出高增益等等，但它们真正的用途 是实现精确的对数变换，严格地说，这些电路应该叫做“对数变换器”。但多年来人们已经习惯了“对数放大器”的叫法。IC 厂商也不愿因为改名而使用户对他们的产品性质和用途造成误解。因此，本文也将沿用“对数放大器”这一名称。 对数放大器的分类 在许多文献中，对数放大器的分类也是相当混乱的，根据实现对数函数依据的不同 ,有的将其分为二极管、三极管对数放大器和级联对数放大器，有的将其分为真对数放大器和似对数放大器等等。但几十年来，随着半导体理论、工艺和模拟集成电路的发展，许多对数放大器实现的方法已经被淘汰，其分类方法也未尽科学。目前根据市场上现有的对数放大器结构和应用领域的不同，可将对数放大器分为三类：基本对数放大器、基带对数放大器和解调对数放大器。 基本对数放大器也称跨导线性（ Translinear）对数放大器，它基于双极性三极管（ BJT）的对数特性来实现信号的对数变换。这类对数放大器可以响应缓慢变化的输入信号，其特点是具有优良的直流精度和非常宽的动态范围（高达 180dB），缺点是交流特性差。 基带对数放大器也称视频对数放大器（虽然很少用于视频显示相关的应用），它克服了基本对数放大器的缺点，能够响应快速变化的
课题集成运放大器的基础知识所属章节第三章：集成运算放大器 教学目的1、了解集成运放的组成的符号 2、掌握理想运放的两个重要结论 教学重点1、运算放大器的组成 2、运算放大器的电路符号 3、运算放大器的主要参数 4、理想运算放大器 教学方法讲授法、多媒体课件教学 课题引入 集成运算放大器最早应用于模拟计算机中，如完成加法、减法等数学运算。而今主要有来完成信号的产生、转换、处理等，集成运算放大器已得到广泛应用。 授课内容 一、集成运算放大器的组成及符号 集成运算放大器实质上是一种双端输入、单端输出，具有高增益，高输入阻抗、低输出阻抗的多极直接耦合放大电路。 1、电路组成 集成运放内部组成框图如图所示。 ①输入级 输入级又称前置级，它往往是一个双端输入的高性能差分放大电路。一般要求其输入电阻高，差模放大倍数大，抑制共模信号的能力强，静态电流小。 ②中间级 中间级是整个放大电路的主要放大电路。其作用是使集成运放具有较强的放大能力，多采用共射（或共源）放大电路。而且为了提高电压放大倍数，经常采用复合管做放大管，以恒流源作集电极负载。其电压放大倍数可达千倍以上。 ③输出级 输出级具有输出电压线性范围宽，输出电阻小（即带负载能力强），非线性失真小等优点。多采用互补对称发射极输出电路。 ④偏置电路 偏置电路用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点。与分 授课内容立元件不同，集成运放多采用电流源电路为各级提供合适的集电
极（或发射极、漏极）静态工作电流，从而确定了合适的静态工作点。 2、电路符号 旧标准新标准 二、集成运放的主要参数 1、开环差模电压放大倍数Avd 在集成运放无外加反馈时的直流差模放大倍数称为开环差模电压放大倍数。 2、共模抑制比K CMR 共模抑制比等于差模放大倍数与共模放大倍数之比的绝对值， 3、差模输入电阻R id 集成运放在输入差模信号时的输入电阻。 4、输出电阻Ro 集成运放开环状态下的输出电阻。 5、输入失调电压v IO 理想集成运放，当输入为零时，输出也为零。但实际集成运放的差分输入级不易做到完全对称，在输入为零时，输出电压可能不为零。为使其输出为零，人为的在输入端加一补偿电压，称此补偿电压为输入失调电压，用v IO表示。 6、输入失调电流I IO 集成运放在常温下，当输出电压为零时，两输入端的静态电流之差，称为输入失调电流，用I IO表示， 三、理想集成运算放大器 理想运算放大器的条件： 1、开环差模增益（放大倍数）A vd=∞； 2、差模输入电阻R id =∞； 3、输出电阻Ro=0； 4、共模抑制比K CMR=∞； 两条重要结论： ①理想集成运放两输入端的净输入电压等于零。即 v i =v N -v P =0 v N =v P， 通常称为“虚短”。 ②理想集成运放的两输入端电流均为零。即 i N -i P =0,通常称为“虚断” 。 课堂练习1、集成运放电路是一种高增益的放大器，它的内部电
什么叫对数放大器?对数放大器原理 输出信号幅度与输入信号幅度呈对数函数关系的放大电路。实际的对数放大器总是兼具线性和对数放大功能,它的输入-输出幅度特性如图1。输入信号弱时,它是一个线性放大器,增益较大；输入信号强时,它变成对数放大器,增益随输入信号的增加而减小。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时间间隔内从几微伏变化到几伏，但输出信号应保持在几十毫伏到几伏范围内。采用对数放大器可以满足这种要求，它能使弱信号得到高增益放大，对于强信号则自动降低增益，避免饱和。 对数放大器的主要性能常用输入动态范围D1和输出动态范围D2来表示 式中分别是放大特性由线性变到对数形式和进入饱和状态时的输入电压，应的输出电压。设计良好的对数放大器能达到D1超过100分贝而D2在30分贝以下。除动态范围外，对数放大器的主要指标还包括对数关系的准确度和频率响应。 对数中频放大器和对数视频放大器，可用相同的方法获得对数特性。 晶体二极管的PN结电压（见固态电子器件）是结电流的对数函数，用它作为放大电路的负载或反馈元件可以使放大器具有对数幅度特性。使用这种方法虽然电路简单，但通常只能达到小于50分贝的输入动态范围，而且放大器的频带受PN结电容的限制，不能太宽。利用多级放大器串联或并联相加形成近似对数放大特性，可以获得较好的结果。图2是多级串联相加对数放大器的框图，其中每级都是一个线性-限幅放大器。当输入信号弱时,放大器各级均不饱和，总增益最高。随着输入信号幅度的增大，从末级起各级放大器依次进入饱和状态，总增益随之降低。实用的对数放大器常用 4～10级限幅放大器组成。若规定放大器的动态范围，较多的级数能达到的对数关系也较准确。
用对数放大器实现射频功率控制 几乎所有的射频发射机都含有测量和控制发射功率的电路。系统需求多种多样。功率控制电路可能是一个简单的低动态范围二极管检测器，它的目的用来检测诸如天线故障导致电压驻波比突然增大等突发事件。既然如此，只需要粗略测量反射功率。然而，对于一个功率在大动态范围内变化的系统来说（比如GSM基站发射机），这些设备则要求射频检测器测量的误差小于±1dB，输入功率范围至少60dB。本文将探讨控制射频功率的多种方法，并且主要 几乎所有的射频发射机都含有测量和控制发射功率的电路。系统需求多种多样。功率控制电路可能是一个简单的低动态范围二极管检测器，它的目的用来检测诸如天线故障导致电压驻波比突然增大等突发事件。既然如此，只需要粗略测量反射功率。然而，对于一个功率在大动态范围内变化的系统来说（比如GSM基站发射机），这些设备则要求射频检测器测量的误差小于 ±1dB，输入功率范围至少60dB。本文将探讨控制射频功率的多种方法，并且主要介绍对数射频功率检测。 功率测量要求 大多数严格的射频发射标准均要求发射功率不超过期望值的±1dB或±2dB。比如GSM系统，一个47dBm发射机（50W）满功率发射时传送的功率值在 45dBm~49dBm之间（极端情况下为44.5dBm ~ 49.5dBm之间）。 测量与控制功率的选择 图1示出一些通常使用的体系结构选择，它用于测量和控制发射功率。图1示出闭环模拟控制环路。从功率放大器到天线的输出功率以定向耦合的方式引入。定向耦合器的耦合因数典型值在10dB~30dB范围。为了减少检测器检测到的功率，通常要增加一些附加的衰减。这样测量所得的结果与设置点电压比较，其差值驱 动积分器（通常是称其为误差放大器）。 当功率放大器的输出功率与设置点电压相符合时，放大器输出误差将不再升高或降低。应当注意，误差放大器不必再驱动放大器的偏置控制。若放大器具有固定增益，并且误差放大器用于控制中频可变增益放大器，那么系统将有效的工作。 上述功率控制方法（我们指的是从检测器的角度作为控制器模式）在需要快速控制功率的应用中是非常有用的。最普通的例子莫过于时分多址（TDMA）系统，比如GSM（全球移动通讯系统），PDC（个人数字蜂窝）或PHS（个人手持电话系统）。在这些场合，功率以精确的同步短脉冲串方式发射出去。这种快速“本地”控制只能允许功率有一点上升或下降的变化。如果用对数检测器，功率则可控制在很大的动态范围内（典型值为40dB~60dB）。 图1b示出检测器输出经过数字化后的功率控制环路。DSP中的软件或微控制器
集成直流对数放大器 收藏此信息打印该信息添加：用户发布来源：未知 集成直流对数放大器 摘要：在对数放大器应用中，直流对数放大器在压缩传感器信号动态范围的应用中仍然占据主导地位，是一种高性价比的解决方案。本文推导了直流对数放大器的传输函数，从双极型晶体管的VBE到IC特性。讨论了目前集成直流对数放大器的电路结构以及各种误差对对数性能的影响，并给出了MAX4206设计范例。最后，还给出了通过校准改善对数放大器性能的方法以及设计细节。 半个多世纪以来，工程师一直采用对数放大器来压缩信号和进行计算。尽管在计算应用中，数字IC几乎全部取代了对数放大器，工程师还是采用对数放大器进行信号压缩。因此，对数放大器仍旧是许多视频、光纤、医疗、测试以及无线系统中的关键元件。 顾名思义，对数放大器的输出和输入之间为对数函数关系(由于对应不同的底，对数函数之间仅差一个常数系数，因此对数的底并不重要)。利用对数函数，您可以压缩系统信号的动态范围。将宽动态范围的信号进行压缩有多种优点。组合应用对数放大器和低分辨率ADC 通常可以节省电路板空间，并降低系统成本。否则，可能需要采用高分辨率ADC。而且，通常当前系统中已经包含低分辨率ADC，或者微控制器已内置这种ADC。转换成对数参数也有利于很多实际应用，例如以分贝表示测量结果的应用，或者转换特性为指数或近似指数的传感器应用。
上世纪90年代，光纤通信领域开始采用对数放大器电路来测量某些光学应用中的光信号强度。在这之前，精密对数放大器IC不但成本高，而且体积也较大；只有少数电子系统能承担这种高昂的成本。这些IC解决方案的唯一替代方案是采用分立元件构建对数放大器。由分立元件构建对数放大器不但电路板面积更大，而且通常对温度变化敏感，必须仔细进行设计和布板。还需要各构成元件之间高度匹配，以便在较宽的输入信号范围内保证良好的性能。从那以后，半导体制造商开发出了体积更小、价格更低的集成对数放大器产品，其温度特性较好并且也增加了更多功能。 对数放大器的分类 对数放大器主要分为3类。第一类是直流对数放大器，一般处理变化较慢的直流信号，带宽可达到1MHz。毫无疑问，最普遍的实现方法是利用pn结固有的对数I-V传输特性。这些直流对数放大器采用单极性输入(电流或者电压)，通常是指二极管、跨二级管、线性跨导和跨阻对数放大器等。由于采用电流输入，直流对数放大器通常用于监视宽动态范围的单极性光电二极管电流—值或者比例值。不但光纤通信设备需要光电二极管电流监视功能，化学和生物样品处理设备中也可以找到这种电路。也有其它类型的直流对数放大器，例如基于R C电路时间-电压对数关系的对数放大器。但是这种电路一般比较复杂，彼此差异较大，分辨率和转换时间与信号有关，并且对温度变化比较敏感。 第二类对数放大器是基带对数放大器。这类电路处理快速变化的基带信号，适用于需要对交流信号进行压缩的应用(通常是某些音频和视频电路)。放大器输出与瞬时输入信号的对数成正比。一种特殊的基带对数放大器是“真对数放大器”，其输入双极性信号，并输出与输入极性一致的压缩电压信号。真对数放大器可用于动态范围压缩，例如射频IF级和医疗超声波接收器电路等。