مدار آپ امپ لگاریتمی (Logarithmic Op-Amp Circuit)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit) را در آموزش زیر شرح دادیم :
مدار آپ امپ لگاریتمی (Logarithmic Op-Amp Circuit) :
مدار آپ امپ لگاریتمی (Logarithmic Amplifier یا Log Amp) مداری است که خروجی آن متناسب با لگاریتم سیگنال ورودی است. این مدار از خاصیت غیرخطی یک المان نیمه هادی، مانند دیود یا ترانزیستور، در مسیر فیدبک آپ امپ استفاده می کند. این مدارها برای فشرده سازی محدوده دینامیکی وسیع سیگنال ها به کار می روند.
ساختار با دیود: در یک تقویت کننده معکوس کننده، به جای مقاومت فیدبک، یک دیود قرار می دهیم. رابطه ولتاژ-جریان یک دیود به صورت
\[ I_D = I_S (e^{V_D / V_T} - 1) \]است که در آن
\[ V_T \]ولتاژ حرارتی (حدود ۲۶ میلی ولت در دمای اتاق) و
\[ I_S \]جریان اشباع معکوس است. برای ولتاژهای بیشتر از
\[ V_T \]، می توان تقریب زد
\[ I_D \approx I_S e^{V_D / V_T} \]. با توجه به زمین مجازی، جریان ورودی
\[ I_{in} = V_{in} / R \]است. این جریان برابر جریان دیود
\[ I_D \]است. همچنین
\[ V_{out} = -V_D \]. با جایگذاری:
\[ \frac{V_{in}}{R} = I_S e^{-V_{out} / V_T} \]با حل برای
\[ V_{out} \]:
\[ V_{out} = -V_T \ln\left(\frac{V_{in}}{I_S R}\right) \]که نشان می دهد
\[ V_{out} \]با لگاریتم طبیعی
\[ V_{in} \]رابطه دارد.
مشکلات و بهبود: این مدار ساده به دما بسیار حساس است (زیرا
\[ V_T \]و
\[ I_S \]به دما وابسته اند). برای جبران دما، معمولا از ترانزیستور به جای دیود استفاده می شود و مدارهای جبران ساز حرارتی اضافه می گردد.
کاربردها:
⭐ فشرده سازی محدوده دینامیکی (مانند نمایشگرهای سطح سیگنال صوتی - VU Meter).
⭐ ضرب و تقسیم آنالوگ (با ترکیب مدارهای لگاریتمی و نمایی).
⭐ اندازه گیری چگالی نوری در طیف سنجی.
