基于AD8304对数放大器的开放型数字式光功率计【摘要】介绍了基于ad8304对数放大器的数字光功率计的设计原理及方法，提出了提高测试精度的硬件及软件的实现方法，针对高校实验教学环节，设计了开放型电路以供学生学习和实验，该光功率计具有软件设计简单，电路设计简洁，易于校准，测量精度高等优点，非常适合学生对光测量设备电路的掌握，满足高校实验教学对综合性和设计性实验的要求，同时本光功率计的设计方法和思路同样适用于该类设备的设计，具有较高的理论参考意义和实际应用价值。
【关键词】光功率计；对数放大器；实验教学
0 引言
用来测量光功率的仪表称为光功率计[1]，它可以用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。用光功率计与稳定光源组合使用，能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路传输质量。常用于测量光纤、光缆和各种无源光器件的光损耗，应用广泛。
一般的光功率计原理是pin光电管作为接收端接收光输入，并产生与输入光功率成正比的电流信号，经i/v变换和程控放大等线性放大电路放大到一定的电压，经a/d转换器转换成数字信号送单片机进行数据处理与校准，用软件完成对数转换计算，最后得到被测光功率的对数值，并将结果显示出来。采用这种设计的光功率计动态范围小，要求使用高精密电阻作为增益放大，存在换档误差，
光功率计的具体说明 深圳中视同创光钎通信 光功率计使用说明书 概述 本仪器测量精度高，稳定可靠。是一种智能化的、高性能的通用光功率计。采用了精确的软件校准技术，可测量不同波长的光功率，具有好的性价比。是光电器件、光无源器件、光纤、光缆、光纤通信设备的测量，以及光纤通信系统工程建設和维护的必备测量工具。技术条件 性能指标： a．光波长范围：850 ～1550 nm ，b．光功率测量范围：－70 ～＋10 dBm，c．显示分辨率：0.01 dB，d．准确度： ±5％（－70 ～＋3 dBm ），非线性：≤ 4％（－70 ～＋3 dBm ）e．环境条件:工作温度 0 ～55℃,工作湿度≤ 85％,f．电源： AC 220伏／50Hz ±10％ 基本功能: a．显示方式：线性（mw/μw/ nw），对数（dBm）、相对測量（dB）; b．自动功能：自动量程，自动调零，量程保持，平均处理，相对测量处理, 波长校 准; 操作 将后面板上电源线连接好，电源开关置“ON” 。仪器开始自检，点亮所有的发光器件，然后进入初始状态。仪器的初始状态如下： a．測量方式：dBm；b．測量波长：1310 nm；c．量程（RH）：自动方式；d．调零（Z ERO）：关；e．平均（AVG）：关。 测量准备 1)．开机后预热半小时。若对測量要求不高，预热几分钟就行了； 2)．调零 调零主要是消除光探测器的残余暗电流及弱背景光等噪声功率的影响。调零时，输入口必须完全遮光（注意：塑料保护盖不能完全遮光）。也可以在弱背景光下调零，但是，背景光功率值不能超过最小量程值的一半； 调零时，只需按一下“ZERO”键便可自动进行。调零过程中，“ZERO”和“RH”鍵上方指示器发光，面板上除波长设定键“λ SET”及测量键“MEAS”外，其余控制键不起作用，直到调零结束，指示器不发光，各控制键恢复常态。 3)．设定波长 开机后，仪器自动设定为1310(nm) 波长。要改变测量波长，按“λ SET”键，其上方指示器发光，此时，“数码显示窗”（10）显示其对应的波长数（nm），每按一次该键，改变一个选定波长，同时在“数码显示窗”（10）显示出来，其值可以在850、980、1300、1310、1 480和1550（nm）之间循环，按“MEAS”键后便选定了最后显示的波长，同时转入测量状态。 4)．将FC-PC型測试光缆连接线接好。 测量 1)．一般测量 仪器在测量状态下，可以根据使用者的习惯和测试特点选择测量数据的显示方式为“dBm”
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。
ON/OFF 为关闭或接通电源入/Select 按键一次则显示另一个设置波长,设置波长可往复顺序循环。 W/dBm 主机开机后以dBm为单位显示,按键后在W和dBm 之间转换。 Ref 按Ref键,将测量值转换成相对差值以dB为单位显示。 ... 光功率计的使用要和光源配合使用，要想知道光源发出的光是多少个DB,就用一条尾纤的A端链接光源B端连接光功率计计，显示在光功率计的数值，就是光源发出的光是多少个DB，一般光源发出的光是7个DB左右。 值得注意的是光源和光功率计要选择同样的波长测试，例如：光源选择的是1310nm,光功率计要选择同样的。 但若要光缆发生故障时，因设备还在发光，一般不要用OTDR测试，需要注意设备与OTDR发出的同样的光，有可能把设备或者OTDR毁坏，要用光功率计测试，OTDR一般测试备用纤芯，因为主要还要看在用纤芯的好坏，就需要先把一条尾纤连接光功率计与在用纤芯，看是否能受到光，收到光是多少个DB。 一般基站小于36DB或者更小，就达到最大值了，若是一般的直放站就要10个DB左右。 若是监控、光纤上网等一般需要数据的，还要更小，因为怕丢数据。 如果购买光源光功率计的话，建议购买3M的。 光功率计使用说明书 一、概述 本仪器测量精度高，稳定可靠。是一种智能化的、高性能的通用光功率计。采用了精确的软件校准 技术，可测量不同波长的光功率，具有好的性价比。是光电器件、光无源器件、光纤、光缆、光纤通 信设备的测量，以及光纤通信系统工程建設和维护的必备测量工具。 二．技术条件 2．1 性能指标 a．光波长范围： 850 ～1550 nm b．光功率测量范围：－70 ～＋10 dBm c．显示分辨率： 0.01 dB d．准确度： ±5％（－70 ～＋3 dBm ） 非线性：≤ 4％（－70 ～＋3 dBm ） e．环境条件： 工作温度 0 ～55℃ 工作湿度≤ 85％ f．电源： AC 220伏／50Hz ±10％ 2．基本功能 a．显示方式：线性（mw/μw/ nw），对数（dBm）、相对測量（dB）; b．自动功能：自动量程，自动调零，量程保持，平均处理，相对测量 处理, 波长校准; 三．原理
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。
光功率计使用说明
ON/OFF 为关闭或接通电源入/Select 按键一次则显示另一个设置波长,设置波长可往复顺序循环。 W/dBm 主机开机后以dBm为单位显示,按键后在W和dBm 之间转换。 Ref 按Ref键,将测量值转换成相对差值以dB为单位显示。 ... 光功率计的使用要和光源配合使用，要想知道光源发出的光是多少个DB,就用一条尾纤的A端链接光源B端连接光功率计计，显示在光功率计的数值，就是光源发出的光是多少个DB，一般光源发出的光是7个DB左右。 值得注意的是光源和光功率计要选择同样的波长测试，例如：光源选择的是1310nm,光功率计要选择同样的。 但若要光缆发生故障时，因设备还在发光，一般不要用OTDR测试，需要注意设备与OTDR发出的同样的光，有可能把设备或者OTDR毁坏，要用光功率计测试，OTDR一般测试备用纤芯，因为主要还要看在用纤芯的好坏，就需要先把一条尾纤连接光功率计与在用纤芯，看是否能受到光，收到光是多少个DB。 一般基站小于36DB或者更小，就达到最大值了，若是一般的直放站就要10个DB左右。 若是监控、光纤上网等一般需要数据的，还要更小，因为怕丢数据。 如果购买光源光功率计的话，建议购买3M的。 光功率计使用说明书 一、概述 本仪器测量精度高，稳定可靠。是一种智能化的、高性能的通用光功率计。采用了精确的软件校准 技术，可测量不同波长的光功率，具有好的性价比。是光电器件、光无源器件、光纤、光缆、光纤通 信设备的测量，以及光纤通信系统工程建設和维护的必备测量工具。 二．技术条件 2．1 性能指标 a．光波长范围： 850 ～1550 nm b．光功率测量范围：－70 ～＋10 dBm c．显示分辨率： 0.01 dB d．准确度： ±5％（－70 ～＋3 dBm ） 非线性：≤ 4％（－70 ～＋3 dBm ） e．环境条件： 工作温度 0 ～55℃ 工作湿度≤ 85％ f．电源： AC 220伏／50Hz ±10％ 2．基本功能 a．显示方式：线性（mw/μw/ nw），对数（dBm）、相对測量（dB）; b．自动功能：自动量程，自动调零，量程保持，平均处理，相对测量 处理, 波长校准;
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？
光功率计使用说明书 一、概述 本仪器测量精度高，稳定可靠。是一种智能化的、高性能的通用光功率计。采用了精确的软件校准技术，可测量不同波长的光功率，具有好的性价比。是光电器件、光无源器件、光纤、光缆、光纤通信设备的测量，以及光纤通信系统工程建設和维护的必备测量工具。 二．技术条件 2．1 性能指标 a．光波长范围：850 ～1550 nm b．光功率测量范围：－70 ～＋10 dBm c．显示分辨率：0.01 dB d．准确度：±5％（－70 ～＋3 dBm ）非线性：≤4％（－70 ～＋3 dBm ）e．环境条件： 工作温度0 ～55℃ 工作湿度≤85％ f．电源：AC 220伏／50Hz ±10％ 2．基本功能
a．显示方式：线性（mw/μw/ nw），对数（dBm）、相对測量（dB）; b．自动功能：自动量程，自动调零，量程保持，平均处理，相对测量处理, 波长校准; 三．原理 光功率计由五部分组成, 即光探測器、程控放大器和程控滤波器、A/D转换器、微处理器以及控制面板与数码显示器。 A／D变换器 P I N I／V 程控放大器和滤波器 C P U 控制面板和显示器 被測光由PIN光探测器检测转换为光电流，由后续斩波稳定程控放大器将电流信号转换成电压信号，即实现I／V转换并放大，经程控滤波器滤除斩波附加分量及干扰信号后，送至A／D 转换器，变成相应于输入光功率电平的数字信号，由微处理器（CPU）进行数据处理，再由数码显示器显示其数据。CPU可根据注入光功率的大小自动设置量程状态和滤波器状态，同时，可由面板输入指令（通过CPU）控制各部分完成指定工作。不注入光的情况下，可指令仪器自动调零。 四．使用
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
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。
光功率计 用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。在光纤系统中，测量光功率是最基本的，非常像电子学中的万用表。在光纤测量中，光功率计是重负荷常用表。，通过测量发射端机或光网络的绝对功率，一台光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定光源组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路传输质量。 针对用户的具体应用，要选择适合的光功率计，应该关注以下各点： １、选择最优的探头类型和接口类型 ２、评价校准精度和制造校准程序，与你的光纤和接头要求范围相匹配。 ３、确定这些型号与你的测量范围和显示分辨率相一致。 ４、具备直接插入损耗测量的 dB功能。 光功率的单位是dbm,在光纤收发器或交换机的说明书中有它的发光和接收光功率,通常发光小于0dbm,接收端能够接收的最小光功率称为灵敏度,能接收的最大光功率减去灵敏度的值的单位是db(dbm-dbm=db),称为动态 范围,发光功率减去接收灵敏度是允许的光纤衰耗值.测试时实际的发光功率减去实际接收到的光功率的值就是光纤衰耗(db).接收端接收到的光功 率最佳值是能接收的最大光功率-(动态范围/2),但一般不会这样好.由于每种光收发器和光模块的动态范围不一样,所以光纤具体能够允许衰耗多 少要看实际情形.一般来说允许的衰耗为15-30db左右. 有的说明书会只有发光功率和传输距离两个参数,有时会说明以每公 里光纤衰耗多少算出的传输距离,大多是0.5db/km.用最小传输距离除以0. 5,就是能接收的最大光功率,如果接收的光功率高于这个值,光收发器可能会被烧坏.用最大传输距离除以0.5,就是灵敏度,如果接收的光功率低于这个值,链路可能会不通. 光纤的连接有两种方式,一种是固定连接一种是活动连接,固定连接就是熔接,是用专用设备通过放电,将光纤熔化使两段光纤连接在一起,优点 是衰耗小,缺点是*作复杂灵活性差.活动连接是通过连接器,通常在ODF上连接尾纤,优点是*作简单灵活性好缺点是衰耗大,一般说来一个活动连接 的衰耗相当于一公里光纤.光纤的衰耗可以这样估算:包括固定和活动连接,每公里光纤衰耗0.5db,如果活动连接相当少,这个值可以为0.4db,单纯光纤不包括活动连接,可以减少至0.3db,理论值纯光纤为0.2db/km;为保险计大多数情况下以0.5为好. 光纤测试TX与RX必须分别测试,在单纤情况下由于仅使用一纤所以当然只需测试一次.单纤的实现原理据生产公司讲是波分复用,但本人认为使用光纤耦合器的可能性更高
对数放大器的技术指标 这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
光功率计操作及注意事项 一、用途 用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。是最基本的光纤设备，非常像电子学中的万用表。在光纤测量中，光功率计是重负荷常用表。通过测量发射端机或光网络的绝对功率，一台光功率计就能够判断光端设备的性能。用光功率计与稳定光源组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤线路传输质量。 二、操作方法 针对用户的具体应用，要选择适合的光功率计，应该关注以下各点： 1、选择最优的探头类型和接口类型 2、比价校准精度和制造校准程序，与你的光纤和接头要求范围相匹配。 3、确定这些型号与你的测量范围和显示分辨率相一致。 4、具备直接插入损耗测量的dB功能。 三、注意事项 光功率的单位是dbm,在光纤收发器或交换机的说明书中有它的发光和接收光功率，通常发光小于0dbm，接收端能够接收的最小光功率称为灵敏度，能接收的最大光功率减去灵敏度的值的单位是db(dbm-dbm=db)，为动态范围，光功率减去接收灵敏度是允许的光纤衰耗值。测试时实际的发光功率减去实际接收到的光功率的值就是光纤衰耗(db)。端接收到的光功率最佳值是能接收的最大光功率-(动态
范围/2)，每种光收发器和光模块的动态范围不一样，为15-30db左右。 有的说明书会只有发光功率和传输距离两个参数，出的传输距离，大多是0.5db/km。用最小传输距离除以0.5，就是能接收的最大光功率，如果接收的光功率高于这个值，光收发器可能会被烧坏。用最大传输距离除以0.5，就是灵敏度，如果接收的光功率低于这个值，链路可能会不通。 光纤的连接有两种方式，一种是固定连接一种是活动连接，固定连接就是熔接，是用专用设备通过放电，将光纤熔化使两段光纤连接在一起，优点是衰耗小，缺点是操作复杂灵活性差。活动连接是通过连接器，通常在ODF上连接尾纤，优点是操作简单灵活性好，缺点是衰耗大，一般说来一个活动连接的衰耗相当于一公里光纤。光纤的衰耗可以这样估算:包括固定和活动连接，每公里光纤衰耗0.5db，如果活动连接相当少，这个值可以为0.4db，单纯光纤不包括活动连接，可以减少至0.3db，理论值纯光纤为0.2db/km；为保险计大多数情况下以0.5为好。 光纤测试TX与RX必须分别测试,在单纤情况下由于仅使用一纤，所以只需测试一次.
对数放大器（LOGARITHMIC AMPLIFIER）精解 作者：■ Eamon Nash 问：我才刚阅读完ADI近期所发表的对数放大器相关技术手册，不过我对于对数放大器究竟是什么仍然感到有些困惑。 答：你并不是唯一感到困惑的人。许多年来，我已经处理过许多的询问，都是有关于对数放大器所执行功能的重点差异，以及在本质上完全不同的设计概念。就让我们这样子开始好了，你希望在对数放大器的输出中看到什么？ 问：我想我希望看到与输入电压或是电流的对数成比例的输出，就如同你曾经在非线性电路手册（Nonlinear Circuits Handbook| ）以及线性设计研讨会记要 （Linear Design Seminar Notes| < https://www.doczj.com/doc/9d7060105.html,/ publications/ press/ misc/ press_123094.html>）中所提到过的。 答：这是一个不错的开始，不过我们需要更明确一点。正如同在一般的通信技术中所理解的意义，对数放大器这个术语乃是指一个能够针对输入信号的包络（envelope）将其对数计算出来的组件。然而实际上其意义为何？我们先看看下图。图中所展示的是利用100 kHz三角形波与AD8307(一个具有500 MHz 90 dB的对数放大器)的总对数响应予以调变的10 MHz正弦波。注意到在图中的输入信号里包含有许多10 MHz信号的周期，它们是利用示波器的time / div旋钮将其压缩在一起的。之所以这么做，是为了要将具有100 kHz之较慢重复频率的信号包络显现出来。当信号包络以线性方式增加时，我们就可以在对数放大器的输出响应中看到其具有特色的“log(x)”形式。相反的，假如我们使用的量测组件是线性包络侦测器（经过滤波与校正的输出），那么所看到的输出就将会是三角形波图1。 问：所以我并没有看过实时信号的对数？ 答：正确，而且这也是大多数困惑之所以会产生的原因。当输入连结在一组具有恒定振幅的正弦波上，同时伴随着任何对于振幅的调整时，对数放大器能够使用与设定在ac伏特上的数字电压计，提供稳定（线性）读数的相同方式，针对对数区域中信号包络的最实时低频率变化或是振幅，给定一个读数。用来计算输入信号之实时对数的组件是极为不同的，特别是针对双极信号 （bipolar signals）。针对这点，我们稍微离题一下，先来看看这类型的组件。试想当ac输入信号通过零极并且往负极方向前进时会发生什么状况。请记得，对于x实数来说，数学函数 log x尚未被定义并且小于或等于零，或是-x大于或等于零（参照图2）。然而，就如图2所示，以对称形式通过原点的反双曲线正弦sinh-1 x，就是log 2x以及负的log (-2x) 之组合的良好近似值，特别是针对较大的 |x| 值。想要制作出这样的对数放大器是有可能的；事实上，ADI在许多年前所生产贩售的Model 752 N & P温度补偿对数二极管模块（temperature-compensated log diode modules），以互补反馈配对的形式就能够执行这样的功能。这种能够计算输入信号之实时对数的组件，被称为基频对数放大器（baseband log amp）（也有人称为”真实对数放大器（true log amp）”）。然而，此处所讨论的焦点是包络侦测对数放大器（envelope-detecting log amp），也可以称为解调变对数放大器（demodulating log amp），它们在通讯用的RF与IF电路中有着一些有趣的应用。 问：但是就你刚才所说的，我会以为对数放大器通常是不会被拿来当做信号解调变之用的？ 答：是的，完全正确。解调变这个术语被应用在该类型的组件上，是因为对数放大器能够使一个程序当中的信号包络之对数复原，这就有点像是AM信号的解调变。 通常，对数放大器的主要应用领域是在于量测信号的强度，而非信号内容的侦测。对数放大器的输出信号可以藉由相对较窄的范围来代表数十个高频率输入信号振幅之动态范围，通常都是被用来做为校准增益之用。关于这点的最典型范例，就是在自动增益控制回路（automatic gain control loop）中使用对数放大器来校准可变增益放大器之增益。举例来说，基地台的接收器可以使用来自于对数放大器的信号，以校准接收器的增益。在发射器上也可以使用对数放大器来对发射功率进行量测与校准。 然而，有一些应用领域是以对数放大器来作为信号解调变之用的。图3中所示为已经使用振幅位移键（ASK）予以调变过的接收信
光功率计使用说明 设置按键一次则显示另一个设置波长,ON/OFF 为关闭或接通电源入/Select dBm和dBm波长可往复顺序循环。 W/dBm 主机开机后以为单位显示,按键后在W ... 为单位显示。 Ref 按Ref键,将测量值转换成相对差值以dB之间转换。 就用一DB,光功率计的使用要和光源配合使用，要想知道光源发出的光是多少个
端连接光功率计计，显示在光功率计的数值，就是光端链接光源B条尾纤的A DB 左右。源发出的光是多少个DB，一般光源发出的光是7个值得注意的是光源和光功率计要选择同样的波长测试，例如：光源选择的是 1310nm,光功率计要选择同样的。测试，需要注意设发生故障时，因设备还在发光，一般不要用OTDR但若要光缆毁坏，要用光功率计测试，OTDR发出的同样的光，有可能把设备或者OTDR备与一般测试备用纤芯，因为主要还要看在用纤芯的好坏，就需要先把一条尾OTDR 纤连接光功率计与在用纤芯，看是否能受到光，收到光是多少个DB。个就要10直放站一般基站小于36DB或者更小，就达到最大值了，若是一般的左右。DB 上网等一般需要数据的，还要更小，因为怕丢数据。若是监控、光纤如果购买光源光功率计的话，建议购买3M的。 光功率计使用说明书 一、概述 本仪器测量精度高，稳定可靠。是一种智能化的、高性能的通用光功率计。采用了精确的软件校准技术，可测量不同波长的光功率，具有好的性价比。是光电器件、光无源器件、光纤、光缆、光纤通信设备的测量，以及光纤通信系统工程建設和维护的必备测量工具。 二．技术条件
2．1 性能指标 a．光波长范围：850 ～1550 nm b．光功率测量范围：－70 ～＋10 dBm c．显示分辨率：0.01 dB d．准确度：±5％（－70 ～＋3 dBm ） 非线性：≤4％（－70 ～＋3 dBm ） e．环境条件： 工作温度0 ～55℃ 工作湿度≤85％ f．电源：AC 220伏／50Hz ±10％ 2．基本功能 a．显示方式：线性（mw/μw/ nw），对数（dBm）、相对測量（dB）; b．自动功能：自动量程，自动调零，量程保持，平均处理，相对测量 ; 波长校准, 处理 三．原理转换器、微处理器以及控, 即光探測器、程控放大器和程控滤波器、A/D 光功率计由五部分组成1）：制面板与数码显示器。其原理方框图如下（图／D变换器AP I N V 程控放大器和滤波器I／C P U
PON 光功率计使用说明 PON 光功率计 操作前请仔细阅读本手册 妥善保存本手册
目录 1、概述-------------------------2 2、组成-------------------------2 3、技术指标---------------------3 4、功能说明---------------------4 5、使用说明---------------------6 6、维护及保养-------------------9 7、质量保证--------------------10 1．概述 YW-H660i PON光功率计是专门针对FTTX网络设计、业务以及
维护的一款测试仪表，可以同时测试语音、数据和视频信号的光功率值，是您FTTX网络工程、施工和维护的理想选择。 2．组成 1.YW-B660i PON光功率计---------------------1只 2.FC/SC/ST适配器接口------------------------1套 3.操作说明书-------------------------------------1本 4. 1.5V AA电池-----------------------------------4节 5.电源适配器-------------------------------------1只 https://www.doczj.com/doc/9d7060105.html,B数据线--------------------------------------1根 7.CD光盘-------------------------------------------1张 8.清洁棉签----------------------------------------1包3.技术指标
集成直流对数放大器 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。