लॉग प्रवर्धक

लॉग प्रवर्धक (एम्पलीफायर), जिसे लॉगरिदमिक प्रवर्धक या लॉगरिदम प्रवर्धक या लॉग एम्प के रूप में भी जाना जाता है, प्रवर्धक जिसके लिए आउटपुट वोल्टेज V_out इनपुट वोल्टेज V_in के प्राकृतिक लॉग का K गुना है. इसे इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है,

$V_{\text{out}}=K\ln \left({\frac {V_{\text{in}}}{V_{\text{ref}}}}\right)$

जहां V_ref वोल्ट में सामान्यीकरण स्थिरांक है और K पैमाना कारक है।

लॉग प्रवर्धक आउटपुट वोल्टेज देता है जो प्रारम्भ इनपुट वोल्टेज के लघुगणक के समानुपाती होता है। लॉग प्रवर्धक परिपथ को डिजाइन करने के लिए, LM1458, LM771, LM714 जैसे उच्च प्रदर्शन वाले ऑप-एम्प्स का सामान्यतः उपयोग किया जाता है और क्षतिपूर्ति लॉग प्रवर्धक में अधिक सम्मिलित हो सकते हैं। कुछ स्थितियों में, विशेष रूप से आरएफ डोमेन में, मोनोलिथिक लॉग प्रवर्धकों का उपयोग घटकों और स्थान की संख्या को कम करने के साथ-साथ बैंड की चौड़ाईऔर शोर के प्रदर्शन में सुधार करने के लिए भी किया जाता है।

लॉग प्रवर्धक के संचालन को घातांककर्ता द्वारा विपरीत किया जा सकता है, जैसे घातीय आउटपुट के लिए ऑप-एम्प कॉन्फ़िगर किया गया।[1]

लॉग एम्प्लीफायर अनुप्रयोग

लॉग प्रवर्धकों का उपयोग कई प्रकार से किया जाता है, जैसे:

• गुणा, भाग और घातांक जैसे गणितीय कार्यों को करने के लिए गुणन को कभी-कभी मिश्रण भी कहा जाता है। यह स्लाइड नियम के संचालन के समान है, और इसका उपयोग एनालॉग कंप्यूटर, ऑडियो संश्लेषण विधियों और कुछ माप उपकरणों (अर्थात धारा और वोल्टेज के गुणन के रूप में शक्ति) में किया जाता है।
• किसी दी गई मात्रा के dB मान की गणना करने के लिए किया जाता है।
• ट्रू आरएमएस कनवर्टर के रूप में किया जाता है।
• अन्य परिपथों की गतिशील रेंज का विस्तार करना, जैसे आरएफ परिपथ में ट्रांसमिट शक्ति का स्वत: लाभ नियंत्रण, या एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण में किया जाता है।

मूलभूत लॉग प्रवर्धक कॉन्फ़िगरेशन के दोष

डायोड के लिए रिवर्स संतृप्ति धारा तापमान में सभी दस डिग्री सेल्सियस की वृद्धि के लिए दोगुना हो जाता है। इसी प्रकार उत्सर्जक संतृप्ति धारा ट्रांजिस्टर से दूसरे में और तापमान के साथ भी अधिक भिन्न होती है। इसलिए, परिपथ के लिए संदर्भ वोल्टेज सेट करना अधिक कठिन है।

बेसिक ऑप-एम्प डायोड परिपथ

बेसिक ऑप-एम्प डायोड लॉग कन्वर्टर

इनपुट वोल्टेज के मध्य संबंध $V_{\text{in}}$ और आउटपुट वोल्टेज $V_{\text{out}}$ द्वारा दिया गया है:

$V_{\text{out}}=-V_{\text{T}}\ln \left({\frac {V_{\text{in}}}{I_{\text{S}}\,R}}\right)$

जहाँ $I_{\text{S}}$ और $V_{\text{T}}$ क्रमशः डायोड की संतृप्ति धारा और तापीय वोल्टता हैं।

ट्रांसडायोड कॉन्फ़िगरेशन

ऋणात्मक फीडबैक लूप में जुड़े द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर के साथ ट्रांसडायोड कॉन्फ़िगरेशन।

लॉग प्रवर्धक के सफल संचालन के लिए आवश्यक नियम यह है कि इनपुट वोल्टेज, V_in, सदैव धनात्मक होता है। इसे लॉग प्रवर्धक के इनपुट पर प्रारम्भ करने से पहले इनपुट सिग्नल को कंडीशन करने के लिए रेक्टिफायर और इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर का उपयोग करके सुनिश्चित किया जा सकता है। जैसा V_in धनात्मक है, V_out ऋणात्मक होने के लिए बाध्य है (चूंकि ऑप एम्प इन्वर्टिंग कॉन्फ़िगरेशन में है) और बीजेटी के उत्सर्जक-बेस जंक्शन को ऑपरेशन के सक्रिय मोड में रखते हुए अग्र अभिनति करने के लिए अधिक बड़ा है। अब,

${\begin{aligned}V_{\text{BE}}&=-V_{\text{out}}\\I_{\text{C}}&=I_{\text{S}}\left(e^{\frac {V_{\text{BE}}}{V_{\text{T}}}}-1\right)\approx I_{\text{S}}e^{\frac {V_{\text{BE}}}{V_{\text{T}}}}\\\Rightarrow V_{\text{BE}}&=V_{\text{T}}\ln \left({\frac {I_{\text{C}}}{I_{\text{S}}}}\right)\end{aligned}}$

जहाँ $I_{\text{S}}\,$उत्सर्जक-बेस डायोड की संतृप्ति धारा है और $V_{\text{T}}\,$थर्मल वोल्टेज है। ऑप एम्प डिफरेंशियल इनपुट पर आभासी ग्राउंड के कारण है:

$I_{\text{C}}={\frac {V_{\text{in}}}{R}}$, और

$V_{\text{out}}=-V_{\text{T}}\ln \left({\frac {V_{\text{in}}}{I_{\text{S}}R}}\right)$

आउटपुट वोल्टेज को इनपुट वोल्टेज के प्राकृतिक लॉग के रूप में व्यक्त किया जाता है। दोनों संतृप्ति धारा $I_{\text{S}}\,$और थर्मल वोल्टेज $V_{\text{T}}\,$तापमान पर निर्भर हैं, इसलिए तापमान क्षतिपूर्ति परिपथ की आवश्यकता हो सकती है।

यह भी देखें

• डायोड धारा-वोल्टेज विशेषता
• ऑपरेशनल प्रवर्धक एप्लिकेशन लॉगरिदमिक आउटपुट

बाहरी संबंध

• Integrated DC logarithmic amplifiers from Maxim's AN 36211
• Analog electronics with Op Amps by A. J. Peyton, V. Walsh