Penguat Log Dan Anti Log

Sirkuit elektronik yang melakukan operasi matematika seperti logaritma dan anti-logaritma (eksponensial) dengan amplifikasi disebut sebagai Logarithmic amplifier dan Anti-Logarithmic amplifier masing-masing.

Bab ini membahas tentang Logarithmic amplifier dan Anti-Logarithmic amplifiersecara terperinci. Harap dicatat bahwa amplifier ini termasuk dalam aplikasi non-linier.

Penguat Logaritmik

SEBUAH logarithmic amplifier, atau a log amplifier, Merupakan rangkaian elektronik yang menghasilkan keluaran yang sebanding dengan logaritma dari masukan yang diterapkan. Bagian ini membahas tentang penguat logaritmik berbasis op-amp secara rinci.

Penguat logaritmik berbasis op-amp menghasilkan tegangan pada keluaran, yang sebanding dengan logaritma tegangan yang diterapkan ke resistor yang terhubung ke terminal pembalik. Itucircuit diagram penguat logaritmik berbasis op-amp ditunjukkan pada gambar berikut -

Pada rangkaian di atas, terminal input non-pembalik dari op-amp dihubungkan ke ground. Itu berarti nol volt diterapkan pada terminal input non-pembalik dari op-amp.

Menurut virtual short concept, tegangan pada terminal masukan pembalik op-amp akan sama dengan tegangan pada terminal masukan non-pembalik. Jadi, tegangan pada terminal input pembalik akan menjadi nol volt.

Itu nodal equation di node terminal input pembalik adalah -

$$ \ frac {0-V_i} {R_1} + I_ {f} = 0 $$

$$ => I_ {f} = \ frac {V_i} {R_1} ...... Persamaan 1 $$

Berikut ini adalah equation for current mengalir melalui dioda, ketika berada dalam bias maju -

$$ I_ {f} = I_ {s} e ^ {(\ frac {V_f} {nV_T})} ...... Persamaan 2 $$

dimana,

$ I_ {s} $ adalah arus saturasi dioda,

$ V_ {f} $ adalah penurunan tegangan dioda, ketika berada dalam bias maju,

$ V_ {T} $ adalah tegangan ekuivalen termal dioda.

Itu KVL equation di sekitar loop umpan balik op amp akan -

$$ 0-V_ {f} -V_ {0} = 0 $$

$$ => V_ {f} = - V_ {0} $$

Mengganti nilai $ V_ {f} $ dalam Persamaan 2, kita mendapatkan -

$$ I_ {f} = I_ {s} e ^ {\ left (\ frac {-V_0} {nV_T} \ right)} ...... Persamaan 3 $$

Perhatikan bahwa suku sisi kiri dari persamaan 1 dan persamaan 3 adalah sama. Maka, samakan suku sisi kanan dari kedua persamaan tersebut seperti yang ditunjukkan di bawah ini -

$$ \ frac {V_i} {R_1} = I_ {s} e ^ {\ kiri (\ frac {-V_0} {nV_T} \ kanan)} $$

$$ \ frac {V_i} {R_1I_s} = e ^ {\ kiri (\ frac {-V_0} {nV_T} \ kanan)} $$

Menerapkan natural logarithm di kedua sisi, kami mendapatkan -

$$ Dalam \ kiri (\ frac {V_i} {R_1I_s} \ kanan) = \ frac {-V_0} {nV_T} $$

$$ V_ {0} = - {nV_T} Di \ kiri (\ frac {V_i} {R_1I_s} \ kanan) $$

Perhatikan bahwa dalam persamaan di atas, parameter n, $ {V_T} $ dan $ I_ {s} $ adalah konstanta. Jadi, tegangan keluaran $ V_ {0} $ akan sebanding dengannatural logarithm dari tegangan input $ V_ {i} $ untuk nilai tetap resistansi $ R_ {1} $.

Oleh karena itu, rangkaian penguat logaritmik berbasis op-amp yang dibahas di atas akan menghasilkan keluaran, yang sebanding dengan logaritma natural dari tegangan masukan $ {V_T} $, bila $ {R_1I_s} = 1V $.

Perhatikan bahwa tegangan keluaran $ V_ {0} $ memiliki a negative sign, yang menunjukkan bahwa terdapat perbedaan fasa 180 ⁰ antara masukan dan keluaran.

Penguat Anti-Logaritmik

Sebuah anti-logarithmic amplifier, atau anti-log amplifier, Merupakan rangkaian elektronik yang menghasilkan keluaran yang sebanding dengan anti logaritma dari masukan yang diterapkan. Bagian ini membahas tentang penguat anti-logaritmik berbasis op-amp secara detail.

Penguat anti-logaritmik berbasis op-amp menghasilkan tegangan pada keluaran, yang sebanding dengan anti-logaritma dari tegangan yang diterapkan ke dioda yang terhubung ke terminal pembalik.

Itu circuit diagram penguat anti-logaritmik berbasis op-amp ditunjukkan pada gambar berikut -

Pada rangkaian yang ditunjukkan di atas, terminal input non-pembalik dari op-amp dihubungkan ke ground. Ini berarti nol volt diterapkan ke terminal input non-pembalik.

Menurut virtual short concept, tegangan pada terminal masukan pembalik op-amp akan sama dengan tegangan yang ada pada terminal masukan non-pembalik. Jadi, tegangan pada terminal input pembalik akan menjadi nol volt.

Itu nodal equation di node terminal input pembalik adalah -

$$ - I_ {f} + \ frac {0-V_0} {R_f} = 0 $$

$$ => - \ frac {V_0} {R_f} = I_ {f} $$

$$ => V_ {0} = - R_ {f} I_ {f} ......... Persamaan 4 $$

Kita tahu bahwa persamaan arus yang mengalir melalui dioda, ketika berada dalam bias maju, adalah sebagai berikut -

$$ I_ {f} = I_ {s} e ^ {\ kiri (\ frac {V_f} {nV_T} \ kanan)} $$

Mengganti nilai $ I_ {f} $ dalam Persamaan 4, kita dapatkan

$$ V_ {0} = - R_ {f} \ kiri \ {{I_ {s} e ^ {\ kiri (\ frac {V_f} {nV_T} \ kanan)}} \ kanan \} $$

$$ V_ {0} = - R_ {f} {I_ {s} e ^ {\ left (\ frac {V_f} {nV_T} \ right)}} ...... Persamaan 5 $$

Persamaan KVL di sisi masukan dari terminal pembalik op amp adalah

$$ V_ {i} -V_ {f} = 0 $$

$$ V_ {f} = V_ {i} $$

Mengganti, nilai dalam Persamaan 5, kita dapatkan -

$$ V_ {0} = - R_ {f} {I_ {s} e ^ {\ kiri (\ frac {V_i} {nV_T} \ kanan)}} $$

Perhatikan bahwa, dalam persamaan di atas, parameter n, $ {V_T} $ dan $ I_ {s} $ adalah konstanta. Jadi, tegangan keluaran $ {V_0} $ akan sebanding dengananti-natural logarithm (eksponensial) dari tegangan masukan $ {V_i} $, untuk nilai tetap resistansi umpan balik $ {R_f} $.

Oleh karena itu, rangkaian penguat anti-logaritmik berbasis op-amp yang dibahas di atas akan menghasilkan keluaran, yang sebanding dengan logaritma anti natural (eksponensial) dari tegangan masukan $ {V_i} $ when, $ {R_fI_s} = 1V $. Perhatikan bahwa tegangan keluaran $ {V_0} $ bertegangannegative sign, yang menunjukkan bahwa terdapat perbedaan fasa 180 ⁰ antara masukan dan keluaran.