信號究竟有多大？

問題:

我如何處理變化幅度很大的信號？

答案:

使用對數放大器。

世界上最小的哺乳動物當屬Etruscan pygmy shrew，其長度約為3厘米（不包括尾巴在內），重量不到1.5克 - 是老鼠的十分之一。最大的哺乳動物則是藍鯨，其長度超過30米，重量達150余噸，是大象體重的30倍。藍鯨的身長是Etruscan pygmy shrew的1000倍，重量是它的1億倍。

測量小的東西很容易，測量大的東西也不難；但是，如果必須同時測量這兩 種東西，事情就變得復雜起來。系統(tǒng)能夠處理的最小信號與最大信號的比值即為系統(tǒng)的“動態(tài)范圍”，通常用分貝（dB）來表示。如果系統(tǒng)的最大電壓或電流是最 小電壓或電流的1000倍，則其動態(tài)范圍就是60 dB；如果兩者的比值是10⁶，則其動態(tài)范圍就是120 dB。

如果最低有效位（LSB）小于最高有效位（MSB）的1/100,000,000，那么就需要28位的數字系統(tǒng)，因此，能夠處理這種變化的數字系統(tǒng)需要具有極高的分辯率或復雜的信號處理能力。

但是，有些模擬電路可以輕松地處理極寬的動態(tài)范圍，這就是“對數放大器”，或者更準確（但不常用）地說是“對數轉換器”。對數放大器的輸出與輸入呈對數關系，有些對數放大器能處理超過160 dB的動態(tài)范圍。

對數放大器的架構有很多種。有些對數放大器利用硅結的對數特性，能提供極寬的動態(tài)范圍，但速度較低；其它一些對數放大器（連續(xù)檢波式對數放大器）則利用級聯(lián)的檢波器/放大器生成對數響應，帶寬高達數GHz，在60 dB至90 dB的動態(tài)范圍內仍能提供精確的對數響應。

這兩類對數放大器均可做成集成電路。鏈接的文章詳細介紹了這兩類對數放大器的不同結構與特性。這些文章易于理解和運用，但在基本的教科書中很少討論，因此往往會被經驗不足的模擬設計師所忽視。

如果系統(tǒng)必須處理極寬的模擬信號范圍，工程師們就應當考慮使用對數放大器。對數放大器不僅簡單、價格合理，而且非常有用。

作者：James Bryant

James Bryant自1982年起擔任ADI公司的歐洲應用經理，直至2009年退休為止。至今仍從事撰寫和咨詢工作。他擁有英國利茲大學的物理學和哲學學位，同時還是注冊工程師(C.Eng.)、歐洲注冊工程師(EurEng.)、電機工程師協(xié)會會員(MIET)以及對外廣播新聞處(FBIS)會員。除了熱情鉆研工程學外，他還是一名無線電愛好者，他的呼叫代號是G4CLF。

2020年1月9日，來自ADI的工程師將與您一起探討各種類型的RF功率檢波器，如肖特基、對數、連續(xù)檢波對數視頻放大器(SDLVA)和均方根(rms)，并探討這些檢波器如何用于簡化系統(tǒng)設計，及其一些主要應用。

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