[發明專利]雙斜率對數放大器電路結構

無效

• 申請號: 201310007134.1
• 申請日: 2013-01-08
• 公開（公告）號: CN103095232A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 于磊
• 申請（專利權）人: 上海創遠儀器技術股份有限公司
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔;鄭暄

技術領域

本發明涉及電路結構技術領域，特別涉及放大器電路結構技術領域，具體是指一種雙斜率對數放大器電路結構。

背景技術

在具有信號生成和輸出的電子設備中，為了保證輸出信號功率的準確度，通常會利用ALC（自動電平控制）技術。信號功率一般用dBm為單位。在ALC環路中采用檢波二極管作為檢波器，檢波器輸出的檢波電壓與以dBm為單位的功率不成線性關系。為了得到最佳的軟硬件補償效果，提高功率準確度和線性度指標，通常要先對檢波電壓進行對數放大，從而使經過對數放大以后的檢波電壓與功率（以dBm為單位）成線性關系，然后進行軟硬件補償。

二極管檢波特性有兩種工作方式：在小功率電平時，檢波二極管工作在“平方律區域”，輸出電壓正比于輸入電壓的平方，即正比于輸入功率（以mW為單位）；在大功率電平時，檢波二極管工作在“線性區域”，輸出電壓正比于輸入電壓，即正比于輸入功率的平方根。檢波二極管的檢波特性曲線如圖1所示。

傳統單斜率對數放大器電路框圖如圖2所示。I_in與輸入電壓V_in成線性關系，三極管Q₁的be結電壓V_be1與I_in成對數關系，三極管Q₂的be結電壓V_be2與I_o成對數關系，V_out=V_be2-V_be1。可以求出V_out與V_in的關系：V_out=-V_Tln（V_in/I_o/R_in）。式中V_T為溫度電壓當量，在常溫300K時，V_T≈26mV。根據差分電路的原理，利用特性相同的兩個三極管進行補償，消去三極管發射結反向飽和電流I_s對運算關系的影響。當檢波二極管工作在不同特性區域時，單斜率放大器無法實現對數放大后的輸出電壓與輸入信號功率的比例關系保持一致的特性。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種在檢波二極管工作在平方律區域和線性區域時，都能實現對數放大后輸出電壓與檢波輸入信號功率的線性關系，從而大幅提高輸出功率的準確度和線性度，且結構簡單，成本低廉，應用范圍廣泛的雙斜率對數放大器電路結構。

為了實現上述的目的，本發明的雙斜率對數放大器電路結構具有如下構成：

該雙斜率對數放大器電路結構包括運算放大器和兩組三極管對，所述的兩組三極管對分別接入所述的運算放大器的反饋回路和輸出回路，所述的運算放大器的輸入電壓為檢波器的輸出電壓，第一恒流源電流和第二恒流源電流分別接入所述的兩組三極管對，當檢波器工作在平方律區域和線性區域時，該雙斜率對數放大器電路結構的輸出電壓均與從所述的檢波器的輸出電壓的信號功率成正比。

該雙斜率對數放大器電路結構中，所述的當檢波器工作在平方律區域時，所述的輸入電壓小于等于所述的第一恒流源電流，所述的當檢波器工作在線性區域時，所述的輸入電壓大于等于所述的第一恒流源電流時。

該雙斜率對數放大器電路結構中，所述的兩組三極管對包括反饋回路三極管對和輸出回路三極管對，所述的反饋三極管對包括NPN三極管A和PNP三極管A；所述的輸出回路三極管對包括和PNP三極管B和NPN三極管B；所述的運算放大器的輸入電壓通過輸入電阻連接于該運算放大器的反相輸入端，該運算放大器的正相輸入端接地，所述的NPN三極管A的集電極連接于所述的運算放大器的反相輸入端，該NPN三極管A的發射極連接所述的PNP三極管A的發射極；該PNP三極管A的集電極連接于所述的PNP三極管B集電極，該PNP三極管B的發射極連接所述的NPN三極管B的發射極，所述的NPN三極管B的集電極為該雙斜率對數放大器電路結構的輸出端，第一恒流源電流接入所述的NPN三極管A的發射極和所述的PNP三極管A的發射極間的節點，第二恒流源電流Ib2接入所述的PNP三極管B的發射極和所述的NPN三極管B的發射極間的節點，第一恒流源電流等于第二恒流源電流，所述的NPN三極管A的基極接地，所述的PNP三極管A、PNP三極管B和NPN三極管B的基極均連接各自的集電極，所述的運算放大器的輸出端連接于所述的PNP三極管A的集電極與所述的PNP三極管B集電極之間的節點。