[發明專利]一種基于冪函數的信號縮放電路

在審

• 申請號: 201810560502.8
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108449059A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 萬發雨;王磊
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H03F3/68
• 分類號: H03F3/68
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發明公開了一種基于冪函數的信號縮放電路，包括依次級聯的第一級對數運算電路、第二級線性反向運放電路、第三級指數運算電路和第四級線性反向運放電路。通過該電路實現輸入信號的冪函數運算，能夠快速有效地實現將較小電壓范圍的輸入信號放大至較大范圍電壓或者將較大電壓范圍的輸入信號壓縮至較小電壓范圍，從而方便進行后續的模數轉換，并且提高了模數轉換的準確度。

技術領域

本發明屬于信號采樣技術領域，特別涉及了一種基于冪函數的信號縮放電路。

背景技術

隨著數字電子技術的不斷發展，電路中的模擬信號越來越多地需要被采集轉化為數字信號，通常設定數字邏輯“0”對應GND電平左右一定范圍，數字邏輯“1”對應某一高電壓左右一定范圍，然而模擬信號常常在一定范圍內連續瞬時變化。在一些系統測試中進行模擬信號采樣時，如果模擬電壓變化范圍較大時就會超過這個模數轉換測量范圍導致采樣失敗，如果模擬電壓信號變化范圍較小就會導致不能正確被采樣。因此，需要一種改進技術先將變化范圍較大模擬信號壓縮轉化為模數轉換可測量的范圍，或者將小范圍模擬信號放大為大范圍信號，然后再進行采樣，以便提高模數轉化的準確度。

發明內容

為了解決上述背景技術提出的技術問題，本發明旨在提供一種基于冪函數的信號縮放電路，通過對輸入模擬信號進行冪函數運算，實現對模擬信號的非線性放大或壓縮。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：

一種基于冪函數的信號縮放電路，包括依次級聯的第一級對數運算電路、第二級線性反向運放電路、第三級指數運算電路和第四級線性反向運放電路；所述第一級對數運算電路包括第一放大器、第一二極管和第一電阻，第一電阻的一端接收輸入信號，第一電阻的另一端連接第一放大器的負輸入端，第一放大器的正輸入端接地，第一二極管的陽極連接第一放大器的負輸入端，第一二極管的陰極連接第一放大器的輸出端；所述第二級線性反向運放電路包括第三放大器、第三電阻和第四電阻，第四電阻的兩端分別連接第一放大器的輸出端和第三放大器的負輸入端，第三放大器的正輸入端接地，第三電阻的兩端分別連接第三放大器的負輸入端和輸出端；所述第三級指數運算電路包括第二放大器、第二二極管和第二電阻，第二二極管的陽極連接第三放大器的輸出端，第二二極管的陰極連接第二放大器的負輸入端，第二放大器的正輸入端接地，第二電阻的兩端分別連接第二放大器的負輸入端和輸出端；所述第四級線性反向運放電路包括第四放大器、第五電阻和第六電阻，第六電阻的兩端分別連接第二放大器的輸出端和第四放大器的負輸入端，第四放大器的正輸入端接地，第五電阻的兩端分別連接第四放大器的負輸入端和第四放大器的輸出端；通過上述電路實現輸入信號的冪函數運算：y＝bx^a，y為輸出信號，x為輸入信號，b為系數，a為冪指數，其中冪指數a的值為第一級運放電路中第三電阻與第四電阻阻值的比值，當a>1時，實現信號的放大，當a<1時，實現信號的壓縮。

基于上述技術方案的優選方案，在第一級對數運算電路的輸入端增加電阻網絡，從而調節輸入信號的動態范圍。

基于上述技術方案的優選方案，所述電阻網絡包括第七電阻和第八電阻，第七電阻串聯在輸入信號與第一電阻之間，第七電阻與第一電阻的公共端經第八電阻接地。

基于上述技術方案的優選方案，冪函數的系數b的取值與第一二極管和第二二極管的參數以及第一電阻和第二電阻的阻值相關。

基于上述技術方案的優選方案，冪函數的系數b的取值與第五電阻和第六電阻的阻值相關。

采用上述技術方案帶來的有益效果：

本發明只需調節電路中的電阻阻值就可以實現任意冪次方電路，還可以調節冪函數前的系數，能夠快速有效地實現將較小電壓范圍的輸入信號放大至較大范圍電壓或者將較大電壓范圍的輸入信號壓縮至較小電壓范圍，從而方便進行后續的模數轉換，并且提高了模數轉換的準確度。

附圖說明