对数放大器应用的常见问题

带宽

在对数放大器中，系统的带宽不能用恒定输入信号而输出下降3dB的频率间隔来决定系统的带宽。因为信号经过对数放大器后，其幅度会被压缩，这样测定的值往往大大超出前端匹配网络的带宽，不能真正反映对数放大器的频率特性。所以，应当采用恒定输出，将输入下降3Db时的频率间隔作为对数放大器带宽的方法就不会出现上述的情况。

噪声干扰

有些对数放大器的输入带宽非常宽，可高达2.5GHz。宽的频率范围必然导致一些无用信号的进入放大器，随机噪声功率也与随输入带宽成正比。在复杂的电磁环境下，这种现象更常见。假设你正在使用一个宽动态范围的对数放大器，而附近的一个移动电话可能会带来-60dBm的噪声，这就会把你的动态范围削低 20dB。一种解决办法是把对数放大器的两个差动输入端接地。因为对数放大器通常都是交流耦合输入，所以可以在输入端与地之间接耦合电容。另一种有效的办法是使用滤波电路，也可以在输入端利用一个匹配网络间接来实现滤波。窄带匹配网络具有某种滤波特性并能对带测信号提供一定程度的增益。此外高频应用中，电路的屏蔽和接地非常重要。敏感电路可以置于屏蔽盒内。

波形对截距的影响

对于交流耦合信号，不同波形的信号将影响某些解调对数放大器的截距，使其有效值上移或下移（如图7），但不影响对数放大器的斜率。这是由于解调对数放大器在解调后低通滤波器的信号检波与平均特性引起的后果。而在基带对数放大器中不存在依赖于波形的截距问题。AD8307用未调制的正弦波及与正弦波具有相同功率有效值的CMDA信号（9个通道全部打开）分别驱动时的传递函数图象。 可以看出，在器件的整个动态范围之内，它们的输出电压相差3.55dB（88.7mV），具有正弦输入特性的对数放大器测量各种波形信号幅度有效值时需加的校正因子，例如测量方波的有效值时，就应该从对数放大器输出电压值中减去表中dB值等价的mV值（在AD8307中方波是-3.01dB对应75.25mV）。

图6 波形对截距的影响

表1 解调对数放大器对各种输入波形的校正因子
信号类型校正因子（加到输出中）正弦波0Db方波或直流信号-3.01Db三角波+0.9DbGSM信道（所有时隙均打开）+0.55DbCDMA正向信道（9个信道均打开）+3.55Db
CDMA反向信道（9个信道均打开）+0.5 DbPDC信道（所有时隙均打开）+0.58 Db高斯噪声

+2.51Db

波形畸变

对数放大器在低电平输入情况下，即使输入信号的微小变化也会对输出电压产生明显的影响，这正是对数放大器的特点。在某些情况下（有电容存在等
等），脉冲没有立即关断而却降至某个低电平，然后按指数规律衰减到0V，这种输入型号mV级的变化很可能我们用肉眼是看不到的。按指数衰减的信号的对数响应是一条直线。如果输入信号是连串的脉冲，输出的后沿很容易和下一个脉冲的前沿重叠，因此，一个适当的差放视频处理电路可产生与输入脉冲等宽度的输出，从而解决脉冲重叠现象，如果应用中脉冲的占空比很大，而有用信息集中在脉冲前沿，则差放视频处理电路可以省略。如图7所示

图7 输出波形畸变

对数放大器的选型

我们知道基本对数放大器具有优良的直流精度和非常宽的动态范围，适用于光纤等直流或低频信号的功率测量。这样的模拟集成电路有AD8304、 AD8305。基带对数放大器交流特性好，能响应瞬时变化的输入信号，但动态范围较小，适用于高速数据I/O和蜂窝基站等场合的应用。相应的器件有 AD8364。解调对数放大器动态范围大，频率响应宽。适用于系统的脉冲信号的中频放大、频谱分析、天线功率测量、功率指示等等。此类器件有AD640、 641、8307、8309、8310。