[发明专利]双斜率对数放大器电路结构

说明书

技术领域

本发明涉及电路结构技术领域，特别涉及放大器电路结构技术领域，具体是指一种双斜率对数放大器电路结构。

背景技术

在具有信号生成和输出的电子设备中，为了保证输出信号功率的准确度，通常会利用ALC（自动电平控制）技术。信号功率一般用dBm为单位。在ALC环路中采用检波二极管作为检波器，检波器输出的检波电压与以dBm为单位的功率不成线性关系。为了得到最佳的软硬件补偿效果，提高功率准确度和线性度指标，通常要先对检波电压进行对数放大，从而使经过对数放大以后的检波电压与功率（以dBm为单位）成线性关系，然后进行软硬件补偿。

二极管检波特性有两种工作方式：在小功率电平时，检波二极管工作在“平方律区域”，输出电压正比于输入电压的平方，即正比于输入功率（以mW为单位）；在大功率电平时，检波二极管工作在“线性区域”，输出电压正比于输入电压，即正比于输入功率的平方根。检波二极管的检波特性曲线如图1所示。

传统单斜率对数放大器电路框图如图2所示。I_in与输入电压V_in成线性关系，三极管Q₁的be结电压V_be1与I_in成对数关系，三极管Q₂的be结电压V_be2与I_o成对数关系，V_out=V_be2-V_be1。可以求出V_out与V_in的关系：V_out=-V_Tln（V_in/I_o/R_in）。式中V_T为温度电压当量，在常温300K时，V_T≈26mV。根据差分电路的原理，利用特性相同的两个三极管进行补偿，消去三极管发射结反向饱和电流I_s对运算关系的影响。当检波二极管工作在不同特性区域时，单斜率放大器无法实现对数放大后的输出电压与输入信号功率的比例关系保持一致的特性。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种在检波二极管工作在平方律区域和线性区域时，都能实现对数放大后输出电压与检波输入信号功率的线性关系，从而大幅提高输出功率的准确度和线性度，且结构简单，成本低廉，应用范围广泛的双斜率对数放大器电路结构。

为了实现上述的目的，本发明的双斜率对数放大器电路结构具有如下构成：

该双斜率对数放大器电路结构包括运算放大器和两组三极管对，所述的两组三极管对分别接入所述的运算放大器的反馈回路和输出回路，所述的运算放大器的输入电压为检波器的输出电压，第一恒流源电流和第二恒流源电流分别接入所述的两组三极管对，当检波器工作在平方律区域和线性区域时，该双斜率对数放大器电路结构的输出电压均与从所述的检波器的输出电压的信号功率成正比。

该双斜率对数放大器电路结构中，所述的当检波器工作在平方律区域时，所述的输入电压小于等于所述的第一恒流源电流，所述的当检波器工作在线性区域时，所述的输入电压大于等于所述的第一恒流源电流时。

该双斜率对数放大器电路结构中，所述的两组三极管对包括反馈回路三极管对和输出回路三极管对，所述的反馈三极管对包括NPN三极管A和PNP三极管A；所述的输出回路三极管对包括和PNP三极管B和NPN三极管B；所述的运算放大器的输入电压通过输入电阻连接于该运算放大器的反相输入端，该运算放大器的正相输入端接地，所述的NPN三极管A的集电极连接于所述的运算放大器的反相输入端，该NPN三极管A的发射极连接所述的PNP三极管A的发射极；该PNP三极管A的集电极连接于所述的PNP三极管B集电极，该PNP三极管B的发射极连接所述的NPN三极管B的发射极，所述的NPN三极管B的集电极为该双斜率对数放大器电路结构的输出端，第一恒流源电流接入所述的NPN三极管A的发射极和所述的PNP三极管A的发射极间的节点，第二恒流源电流Ib2接入所述的PNP三极管B的发射极和所述的NPN三极管B的发射极间的节点，第一恒流源电流等于第二恒流源电流，所述的NPN三极管A的基极接地，所述的PNP三极管A、PNP三极管B和NPN三极管B的基极均连接各自的集电极，所述的运算放大器的输出端连接于所述的PNP三极管A的集电极与所述的PNP三极管B集电极之间的节点。