特征

易于使用的完整核心功能

高精度：50年內0.01%FSO

寬輸入動態范圍：7.5年，100pA至3.5mA

低靜態電流：1mA

供電范圍廣：±4.5V至±18V

應用

對數，對數比計算：通信、分析、醫療、工業、，測試，通用儀器

光電二極管信號壓縮放大器

前端模擬信號壓縮

模數轉換器

說明

LOG104是一種通用集成電路輸入電流相對于輸入電流的對數或對數比參考電流。LOG104在很大的動態輸入范圍內進行了測試信號。在對數比應用中，信號電流會出現來自光電二極管，參考電流來自具有精密外部基準的系列。輸出信號在VOUT被修剪到0.5V每十年輸入電流，允許70年的輸入電流，動態范圍。低直流偏移電壓和溫度漂移允許精確寬環境下低電平信號的測量溫度范圍。LOG104的溫度范圍為-5°C至+75°C，工作溫度范圍為-40°C至+75°C+85攝氏度。

電氣特性

黑體限制適用于指定的溫度范圍，TA=–5°C到+75°C。

TA=+25°C，VS=±5V，ROUT=10kΩ時，除非另有說明。

電氣特性（續）

黑體限制適用于指定的溫度范圍，TA=–5°C到+75°C。

TA=+25°C，VS=±5V，RL=10kΩ時，除非另有說明。

注：（1）對數一致性誤差是指VOUT與對數（I1/I2）曲線最佳擬合直線的峰值偏差，用滿標度峰間百分比表示。

（2） 在全動態范圍內可能需要更高的電源。

（3） 輸出核心對數函數被調整為每十年輸入電流變化0.5V輸出。

（4） 當分別考慮I1和I2時，任何I1/I2比值的最壞情況總誤差是兩個誤差中最大的。

（5） 在±5V電源下，總I1+I2應保持在4.5mA以下。

（6） 帶寬（3dB）和瞬態響應是補償電容器和輸入電流水平的函數。

典型特征

TA=+25°C，VS=±5V，RL=10kΩ時，除非另有說明。

申請信息

LOG104是一個真正的對數放大器，它使用雙極晶體管基極發射極電壓關系計算對數比率或對數比率。圖1顯示了操作所需的基本連接日志104。為了減少鉛的影響電源線的電感，建議每一個電源都用一個10μF鉭電容器繞過與1000pF陶瓷電容器并聯，如中所示圖1。將電容器連接到靠近LOG104的位置盡可能減少噪音。

輸入電流范圍

為了保持規定的精度，輸入電流范圍LOG104應限制在100pA至3.5mA之間。輸入電流超出此范圍可能會影響LOG104的性能。輸入電流大于3.5mA會導致非線性。絕對最大輸入電流額定值包括±10mA，以防止過度功耗可能損壞測井晶體管。在±5V電源上，總輸入電流（I1+I2）限制為4.5毫安。由于LOG104內部的合規性問題適應較大的總輸入電流，電源應增加。小于100pA的電流會導致誤差增加運算放大器A1和A2的輸入偏置電流（通常為5pA）。可以對輸入偏置電流進行補償，如中所示圖2。放大器的輸入級有FET輸入，輸入偏置電流每10°C加倍，這使得調零技術僅在溫度相當穩定。

設定參考電流

當LOG104用于計算對數時，I1或I2可以保持恒定，并成為與另一個進行比較。VOUT表示為：

VOUT=（0.5V）•對數（I1/I2）（1）IREF可以從外部電流源（如如圖3所示），也可以從電壓帶有一個或多個電阻器的電源。當一個電阻使用時，該值可能很大，具體取決于IREF。如果IREF是使用10nA和+2.5V：RREF=2.5V/10nA=250M

分壓器可用于降低

電阻器（如圖4所示）。當使用這種方法時必須考慮放大器可能引起的誤差輸入偏移電壓。放大器A1的輸入偏置電壓最大值為1.5mV，建議使用VREF a值為100mV。

圖5顯示了一個使用系列的低電平電流源電阻器。低偏移運算放大器降低了LOG104的輸入偏移電壓。

頻率響應

典型特性曲線中的頻率響應曲線顯示了恒定直流I1和I2的頻率響應曲線一個輸入端的小信號交流電流。LOG104的3dB頻率響應是輸入電流電平的大小和頻率補償電容器。見典型特征曲線，3dB頻率響應詳細信息。LOG104的瞬態響應對于增大和減小的信號是不同的。這是因為對數放大器是一個非線性增益元件，具有不同的增益不同輸入電平的信號。輸入電流更小需要更大的增益來保持完整的動態范圍，并且減慢LOG104的頻率響應。

頻率補償

LOG104的頻率補償通過在插腳3和8之間連接電容器。的大小電容器是輸入電流的函數，如典型特性曲線（補償電容器的最小值）。對于任何給定的應用程序，最小的可使用的電容器值由I2的最大值和I1的最小值。更大的CC的值將使LOG104更加穩定，但是降低頻率響應。在應用程序中，可以獲得最高的總帶寬通過檢測VOUT的信號電平，然后接通補償電容器的適當值。負輸入電流LOG104只在輸入電流為正時工作（傳統電流流入針腳1和8）。在某些情況下當需要負輸入電流時，電路可以使用圖6、7和8

電壓輸入

LOG104在電流輸入下具有最佳性能。電壓輸入可以用串聯電阻直接處理，但是動態輸入范圍被限制在大約三個幾十年的輸入電壓由電壓噪聲和偏移引起。這個式（13）的傳遞函數適用于這種結構。

應用電路

對數比

對數比放大器的一個更常見的用途是測量吸光度。典型應用如所示圖9。樣品的吸光度為A=對數λ1′/λ1（3）如果D1和D2匹配，A∞（0.5V）logI1/I2（4）數據壓縮在許多應用中，對數傳遞函數的壓縮效應是有用的。例如，LOG104前12位a/D轉換器可以產生動態相當于20位轉換器的范圍。

單電源運行

許多應用程序沒有所需的雙電源操作LOG104。圖10顯示了在單個+5V電源下運行的LOG104配置。

利用基極發射極電壓匹配關系

雙極晶體管，LOG104建立了輸入電流比的對數函數。從基極發射極電壓定義為：

k=玻爾茲曼常數=1.381•10–23

T=絕對溫度，單位：開氏度

q=電子電荷=1.602•10–19庫侖

IC=集電極電流

IS=反向飽和電流

從圖11中的電路可以看出：

如果晶體管匹配并且等溫VTI=VT2，則（3）變為：

術語定義

傳遞函數

理想的傳遞函數為：電壓=0.5V•邏輯1/I2有關傳輸的圖形表示，請參見圖12超出LOG104的有效工作范圍。

準確度

對于某些放大器來說，精度比對數放大器更復雜。這是因為傳遞函數是非線性的輸入，每一個都可以在很大的動態范圍內變化。確定任何輸入組合的精度從總錯誤規范中。

總誤差

總誤差是

VOUT理想輸出的實際輸出=0.5V•log（I1/I2）。因此，VOUT（實際）=VOUT（理想）±總誤差。它代表了所有誤差分量的總和通常與對數放大器在電流輸入模式。任何給定比率的最壞情況誤差當I1和I2為單獨考慮。溫度會影響總誤差。錯誤RTO和RTI與任何傳遞函數一樣，函數本身產生的錯誤可以被稱為輸出（RTO）或輸入（RTI）。在這方面，對數放大器有一個獨特的特性：給定對數放大器輸出端的錯誤電壓對應于輸入的恒定百分比，而不管實際輸入電平。

雪崩光電二極管電流的測量

LOG104的寬動態范圍有助于測量雪崩光電二極管電流（APD），如圖13所示。

日志符合性

對于LOG104，對數一致性的計算方法與線性度，在半對數標度上繪制I1/I2。在許多方面應用方面，日志一致性是最重要的規范。這是真的，因為偏置電流誤差可以忽略不計（與100pA及以上的輸入電流相比為5pA）和比例因子和偏移誤差可修剪為零或已被系統校準刪除。這使得日志一致性錯誤的主要來源。對數符合性定義為與最佳值的峰值偏差擬合VOUT與log（I1/I2）曲線的直線。這是表示為理想滿標度輸出的百分比。因此用伏特表示的m年非線性誤差為：輸出電壓（NONLIN）=0.5V/dec•2Nm V其中N是日志一致性誤差，以百分比表示。

單個錯誤組件

電流輸入的理想傳遞函數為：

實際傳遞函數的主要組成部分是錯誤是：

誤差的單個組成部分是：∆K=增益精度（0.15%，典型值），如規格表。

IB1=A1的偏置電流（5pA，典型值）

IB2=A2的偏置電流（5pA，典型值）

N=對數一致性誤差（0.01%，0.06%，典型值）

n=5時為0.01%，n=7.5時為0.06%

VOSO=輸出偏移電壓（3mV，典型值）

m=指定N的數十年數：

示例：錯誤是什么

外部輸入電流源的電阻值。

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