rev. 一个–8–
AD8304
基本 concepts
这 ad8304 使用 一个 先进的 电路 implementation 那
exploits 这 好 知道 logarithmic relationship 在 这
根基-至-发射级 电压,
V
是
, 和 集电级 电流,
I
C
, 在 一个
双极 晶体管, 这个 是 这 基准 的 这 重要的 类 的
translinear 电路
*
:
VV II
是 T C S
=
log( / )
(1)
那里 是 二 范围调整 数量 在 这个 基本的 等式,namely
这 热的 电压
V
T
= kt/q 和 这 饱和 电流
I
S
. 这些
是 的 关键 重要 在 determining 这 斜度 和 intercept 为这个
类 的 log 放大. v
T
有 一个 处理-invariant 值 的 25.69 mv
在 t = 25
°
c 和 varies 在 直接 份额 至 绝对 temperature,
当 i
S
是 非常 更 一个 处理- 和 设备-依赖 参数,
和 是 典型地 10
–
16
一个在 t = 25
°
c 但是 exhibits 一个 huge变化
在 这 温度 范围, 用 一个 因素 的 关于 一个 billion.
当 这些 变化 pose challenges 至 这 使用 的 一个 晶体管 作
一个 精确 度量 设备, 这 remarkable 相一致 和
isothermal properties 的 这 组件 在 一个 大而单一的 处理
能 是 应用 至 减少 它们 至 微不足道的 proportions, 作 将
是 显示. logarithmic 放大器 为基础 在 这个 唯一的 所有物
的 这 双极 晶体管 是 called translinear log 放大器 至 distin-
guish 它们 从 其它 相似物 设备 产品 设计 为 rf
产品 那 使用 quite 不同的 principles.
这 非常 强 温度 变化 的 这 饱和 电流
I
S
是 readily corrected 使用 一个 第二 涉及 晶体管, having
一个 完全同样的 变化, 至 stabilize 这 intercept. similarly, propri-
etary 技巧 是 使用 至 确保 那 这 logarithmic 斜度 是
温度-稳固的. 使用 这些 principles 在 一个carefullyscaled
设计, 这 now 精确 relationship 在 这 输入 电流,
I
PD
, 应用 至 管脚 inpt, 和 这 电压 appearing 在 这 inter-
mediate 输出 管脚
VLOG
是:
VV II
LOG Y PD Z
=
log ( / )
10
(2)
V
Y
是 called 这 斜度 电压 (在 这 情况 的 根基-10 logarithms,
它 是 也 这
“
伏特 每 decade
”
). 这 fixed 电流
I
Z
是 called
这 intercept. 这 范围调整 是 选择 所以 那
V
Y
是 修整 至
200 mv/decade (10 mv/db). 这 intercept 是 positioned 在
100 pa; 这 输出 电压 v
LOG
将 交叉 零 当
I
PD
是
的 这个 值. 不管怎样, 当 使用 一个 单独的 供应 这 真实的
V
LOG
必须 总是 是 slightly 在之上 地面. 在 这 其它 hand,
用 使用 一个 负的 供应, 这个 电压 能 的确 交叉 零 在
这 intercept 值.
使用 等式 2, 一个 能 计算 这 输出 为 任何 值 的 i
PD
.
因此, 为 一个 输入 电流 的 25
nA
,
VVnApA V
LOG
==
02 25 100 0 4796
10
. log ( / ) .
(3)
在 实践, 两个都 这 斜度 和 intercept 将 是 改变, 至 也
高等级的 或者 更小的 值, 没有 任何 重大的 丧失 的 校准
精度, 用 使用 一个 或者 二 外部 电阻器, 常常 在 conjunc-
tion 和 这 修整 2 v 电压 涉及 在 管脚
vref.
视力的 度量
当 interpreting 这 电流 i
PD
在 条款 的 视力的 电源 inci-
dent 在 一个 photodetector, 它 是 需要 至 是 非常 clear 关于 这
transducer properties 的 一个 片面的 photodiode. 这 单位 的 这个
transduction 处理 是 表示 作 放大器 每 watt. 这 param-
eter
, called 这 photodiode responsivity, 是 常常 使用 为 这个
目的. 为 一个 典型 ingaas p-i-n photodiode, 这 responsivity
是 关于 0.9 一个/w.
它 是 也 重要的 至 便条 那 放大器 和 watts 是 不 通常地
related 在 这个 均衡的 manner. 在 purely 电的 电路,
一个 电流 i
PD
应用 至 一个 resistive 加载 r
L
结果 在 一个 电源
均衡的 至 这 正方形的 的 这 电流 (那 是, i
PD
2
R
L
). 这
reason 为 这 区别 在 范围调整 为 一个 photodiode 接口 是
那 这 电流 i
PD
flows 在 一个 二极管 片面的 至 一个 fixed 电压,
V
PDB
. 在 这个 情况, 这 电源 dissipated 在里面 这 探测器
二极管 是 simply 均衡的 至 这 电流
I
PD
(那 是, i
PD
V
PDB
)
和 这 相称原则 的 i
PD
至 这 视力的 电源,
P
OPT
, 是
preserved.
IP
PD OPT
=ρ
(4)
accordingly, 一个 reciprocal correspondence 能 是 陈述 在
这
intercept 电流,
I
Z
, 和 一个 相等的
“
intercept 电源,
”
P
Z
,
因此:
IP
ZZ
=ρ
(5)
和 等式 2 将 然后 是 写 作:
VV PP
LOG Y OPT Z
=
log ( / )
10
(6)
为 这 ad8304 运行 在 它的 default 模式, 它的 i
Z
的 100 pA
corresponds 至 一个 p
Z
的 110 picowatts, 为 一个 二极管 having 一个
responsivity 的 0.9 一个/w. 因此, 一个 视力的 电源 的 3
mW
将
发生:
VVmWpW V
LOG
==
02 3 110 1 487
10
. log ( / ) .
(7)
便条 那 当 使用 这 ad8304 在 视力的 产品, 这
interpretation 的
V
LOG
是 在 条款 的 这 相等的 视力的
电源, 这 logarithmic 斜度 仍然是 10 mv/db 在 这个 输出.
这个 能 是 一个 little confusing 自从 一个 decibel 改变 在 这
视力的 一侧 有 一个 不同的 meaning 比 在 这 电的 一侧.
在 也 情况, 这 logarithmic 斜度 能 总是 是 表示 在
单位 的 mv 每 decade 至 帮助 eliminate 任何 confusion.
decibel 范围调整
在 具体情况 在哪里 这 电源 水平 是 already 表示 作 所以 许多
decibels 在之上 一个 涉及 水平的 (在 dbm, 为 一个 涉及 的 1 mw),
这 logarithmic 转换 有 already 被 执行, 和 这
“
log 比率
”
在 这 在之上 expressions 变为 一个 简单的 differ-
ence. 一个 needs 至 是 细致的 在 assigning 能变的 names here,
因为
“
P
”
是 常常 使用 至 denote 真实的 电源 作 好 作 这个
一样 电源 表示 在 decibels, 当 clearly 这些 是 numeri-
cally 不同的 数量.
此类 潜在的 misunderstandings 能 是 避免 用 使用
“
D
”
至 denote decibel powers. 这 quantity v
Y
(
“
伏特 每 decade
”
)
必须 now 是 转变 至 它的 decibel 值, v
Y
´
= v
Y
/10, 是导致
there 是 10 db 每 decade 在 这 context 的 一个 电源 measurement.
然后 它 能 是 陈述 那:
VDDmVdB
LOG OPT Z
=−
()
20 /
(8)
在哪里
D
OPT
是 这 视力的 电源 在 decibels 在之上 一个 涉及 水平的,
和
D
Z
是 这 相等的 intercept 电源 相关的 至 这 一样 水平的.
这个 convention 将 是 使用 全部地 这个 数据 薄板.
*
为 一个 基本 discussion 的 这 topic, 看 translinear 电路: 一个 historical overview,
b. gilbert,
相似物 整体的 电路 和 信号 处理
, 9, pp. 95
–
118, 1996.
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