लॉग प्रवर्धक

एक लॉग एम्पलीफायर, जिसे लॉगरिदमिक एम्पलीफायर या लॉगरिदम एम्पलीफायर या लॉग amp के रूप में भी जाना जाता है, एक एम्पलीफायर है जिसके लिए आउटपुट वोल्टेज वी_out इनपुट वोल्टेज V के प्राकृतिक लॉग का K गुना है_in. इसे व्यक्त किया जा सकता है,

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

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

लॉग एम्पलीफायर एक आउटपुट वोल्टेज देता है जो लागू इनपुट वोल्टेज के लघुगणक के समानुपाती होता है। लॉग एम्पलीफायर सर्किट को डिजाइन करने के लिए, LM1458, LM771, LM714 जैसे उच्च प्रदर्शन वाले ऑप-एम्प्स का आमतौर पर उपयोग किया जाता है और एक मुआवजा लॉग एम्पलीफायर में एक से अधिक शामिल हो सकते हैं। कुछ स्थितियों में, विशेष रूप से RF डोमेन में, अखंड लॉग एम्पलीफायरों का उपयोग घटकों की संख्या और उपयोग किए गए स्थान को कम करने के साथ-साथ बैंडविड्थ और शोर के प्रदर्शन में सुधार के लिए भी किया जाता है।

लॉग एम्पलीफायर के ऑपरेशन को एक एक्सपोनेंटियेटर द्वारा उलटा किया जा सकता है, जैसे ऑपरेशनल एम्पलीफायर एप्लिकेशन#एक्सपोनेंशियल आउटपुट|op-amp एक्सपोनेंशियल आउटपुट के लिए कॉन्फ़िगर किया गया।

लॉग एम्पलीफायर अनुप्रयोग

लॉग एम्पलीफायरों का उपयोग कई तरह 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 एक स्लाइड नियम के संचालन के समान है, और इसका उपयोग एनालॉग कंप्यूटर, ऑडियो संश्लेषण विधियों और कुछ माप उपकरणों (यानी वर्तमान और वोल्टेज के गुणन के रूप में शक्ति) में किया जाता है।
• किसी दी गई मात्रा के dB मान की गणना करने के लिए।
• एक सही आरएमएस कनवर्टर के रूप में।
• अन्य सर्किटों की डायनेमिक रेंज का विस्तार करना, जैसे आरएफ सर्किट में ट्रांसमिट पावर का स्वत: लाभ नियंत्रण, या एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण

बुनियादी लॉग एम्पलीफायर कॉन्फ़िगरेशन की कमियां

डायोड के लिए रिवर्स संतृप्ति वर्तमान तापमान में हर दस डिग्री सेल्सियस की वृद्धि के लिए दोगुना हो जाता है। इसी तरह उत्सर्जक संतृप्ति धारा एक ट्रांजिस्टर से दूसरे में और तापमान के साथ भी काफी भिन्न होती है। इसलिए, सर्किट के लिए संदर्भ वोल्टेज सेट करना बहुत कठिन है।

बेसिक ऑप-एम्प डायोड सर्किट

बेसिक ऑप-एम्प डायोड लॉग कन्वर्टर

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

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

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

ट्रांसडायोड कॉन्फ़िगरेशन

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

लॉग एम्पलीफायर के सफल संचालन के लिए एक आवश्यक शर्त यह है कि इनपुट वोल्टेज, V_in, हमेशा सकारात्मक होता है। इसे लॉग एम्पलीफायर के इनपुट पर लागू करने से पहले इनपुट सिग्नल को कंडीशन करने के लिए एक सही करनेवाला और इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर का उपयोग करके सुनिश्चित किया जा सकता है। जैसा वी_in सकारात्मक है, वी_out नकारात्मक होने के लिए बाध्य है (चूंकि ऑप amp इन्वर्टिंग कॉन्फ़िगरेशन में है) और BJT के एमिटर-बेस जंक्शन को ऑपरेशन के सक्रिय मोड में रखते हुए अग्र अभिनति करने के लिए काफी बड़ा है। अब,

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

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

$I_{\text{C}}={\frac {V_{\text{in}}}{R}}$, 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 वर्तमान $I_{\text{S}}\,$ और थर्मल वोल्टेज $V_{\text{T}}\,$ तापमान निर्भर हैं, इसलिए तापमान क्षतिपूर्ति सर्किट की आवश्यकता हो सकती है।

यह भी देखें

• डायोड # करंट-वोल्टेज विशेषता
• ऑपरेशनल एम्पलीफायर एप्लिकेशन#लॉगरिदमिक आउटपुट|ऑपरेशनल एम्पलीफायर 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