對數放大器的技術(shù)指標

　　這里我們有必要對對數放大器的相關(guān)指標做進(jìn)一步的說(shuō)明，因為他們與工程實(shí)踐密切相關(guān)。也是在使用對數放大器中必須考慮的問(wèn)題。

噪聲

　　所有信號處理系統都受到隨機噪聲的限制，這便對最小信號設置了可被檢測或識別的門(mén)限。隨機噪聲和信號輸入端的帶寬密切相關(guān)，隨機噪聲常用“噪聲頻譜密度（SND）”來(lái)定義，總的噪聲功率與系統的噪聲帶寬BN（用Hz來(lái)表示）成正比。在線(xiàn)性系統中，輸出噪聲功率N與系統的帶寬有關(guān)，這里的帶寬通常是指 3dB帶寬，對于理想低通系統而言，3dB帶寬就是系統的等效噪聲帶寬。而在非線(xiàn)性系統中例如對數放大器，情況就不同了，即使輸入端很小的噪聲都會(huì )引起放大器末級的過(guò)載現象。因此對數放大器的主要缺點(diǎn)是會(huì )降低大信號的信噪比。所以對數放大器的前級一般的噪聲頻譜密度（NSD）設計的非常低。例如 AD8307的前級放大器SND為1.5nV/。

交調失真

　　兩個(gè)單一頻率的交調失真指標在射頻應用中特別重要。它是表征放大器的交調失真（IMD）的質(zhì)量因數。諧波失真是由幅度傳遞函數特性中的非線(xiàn)性所致。交調失真由兩個(gè)或更多不同頻率的信號混頻而成。當輸入信號只含一種頻率時(shí)，放大器的輸出僅產(chǎn)生諧波失真，若輸入信號含兩中頻率，則輸出產(chǎn)生諧波失真和交調失真。此時(shí)，輸出包含了放大器的直流偏移、有用信號、二次諧波、二階交調失真、三次諧波、三階交調失真等等。大多數的交調失真可以被濾掉（包括二階交調失真），但輸入信號的兩個(gè)頻率靠的很近時(shí)，三階交調失真將和兩個(gè)基頻相近而不容易被濾掉。通常三階交調失真與窄帶應用有關(guān)，而二階交調失真與寬帶應用有關(guān)。如果放大器的非線(xiàn)性可以用冪級數展開(kāi)的話(huà)，那么輸入信號每增加1dB，二階交調失真會(huì )增加 2dB，三階交調失真會(huì )增加3dB。輸入信號超過(guò)一定值后，放大器開(kāi)始飽和，同時(shí)IMD分量明顯增加，理想輸出功率和二階交調，三階交調失真功率會(huì )會(huì )在某一點(diǎn)相交。這些交點(diǎn)在縱軸上的投影既對應的輸出功率通常為放大器輸出功率提供基準。交點(diǎn)功率越大，使
IMD增大的電平就越大。所以給定的信號電平下IMD就越低。（如圖4所示）。另一個(gè)值得關(guān)注的參數是1dB壓縮點(diǎn)（1dB compression point）,從這點(diǎn)開(kāi)始，輸出信號已開(kāi)始受到限制，并相對理想的輸入輸出曲線(xiàn)衰減1dB。

圖4 交調失真

動(dòng)態(tài)范圍

　　系統的動(dòng)態(tài)范圍的下端在能夠保證測量精度的范圍內受噪聲的限制，而信號范圍的上端受放大器非線(xiàn)性方面的影響。因此，在實(shí)際應用中規定系統動(dòng)態(tài)范圍的一種方法是確定信號的大小使其總諧波失真（THD）在某種可接受的程度，比如1%?；蛞幎ㄊ瓜到y的輸出功率相對理想輸出功率下降1dB的信號電平（1dB壓縮點(diǎn)）。顯然，測定系統動(dòng)態(tài)范圍依賴(lài)于信號的性質(zhì)和采用的處理方法，沒(méi)有單一的標準可用來(lái)精確測定所有系統的動(dòng)態(tài)范圍。事實(shí)上，信號處理系統設計的中心問(wèn)題是對每一部分進(jìn)行優(yōu)化，使其能恢復出最大可能的信息。

對數斜率和截距

　　斜率（slope）和截距(intercept)是表征對數放大器傳遞函數的兩項技術(shù)指標，如圖5所示，輸入很小的情況下，對數函數可以認為是線(xiàn)性，在對數坐標中輸入-輸出曲線(xiàn)比較平緩。隨著(zhù)信號的增大對數曲線(xiàn)為一條直線(xiàn)，對數斜率定義為：輸出信號（V）/輸入信號（dBm）。若將傳遞函數的線(xiàn)性部分延長(cháng)與坐標橫軸相交，其交點(diǎn)的橫坐標值被稱(chēng)為截距，它反映了對數放大器對于小信號的增益，線(xiàn)性部分的斜率則表明了輸出信號相對于輸入信號的變化。成為對數斜率。它表明隨著(zhù)信號的增大，對數增益的變化。一旦對數放大器的斜率和截距確定后，其信號的輸入和輸出就可用下面的公式計算UOUT=斜率×（UIN-截距）。由公式可以看出截距的增加會(huì )導致輸出電壓的下降。

對數一致性誤差

　　在消除了參考電流誤差和失調分量后，對數放大器輸出端呈現的實(shí)際電壓值與傳輸特性方程所算出的理想值的差值稱(chēng)為對數一致性誤差。它與器件的動(dòng)態(tài)范圍、頻率特性和溫度密切相關(guān)。一個(gè)成熟產(chǎn)品的對數放大器制造出來(lái)后其對數一致性誤差也就響應的定了下來(lái)。因此，定義在一個(gè)可接受的誤差范圍內（比如±3dB），相應的對數放大器的動(dòng)態(tài)范圍也就確定。例如，AD8307的對數一致性在100Hz時(shí)為±0.3dB，500Hz為±1dB。