对数运算电路受温度影响较大，请教改进方法

qq14140231 · 发表于 2018-9-26 09:22:31

输入三角波，输出对数波形，这个电路能用，但不稳定，受温度影响较明显，还有受U1的2脚电阻影响，Q2的分压比例电阻影响也很明显。
请教各位有什么改进方法？

让小猪飞 · 发表于 2018-9-26 09:31:57

以前也用过对数运放，也是容易受到温度影响，折腾了很久没能很好地解决问题，最后放弃了

EMC菜鸟 · 发表于 2018-9-26 09:34:09

模拟电路数字化吧，，，把两路电压用AD采后，由单片机进行对数运算！

howmoney · 发表于 2018-9-26 09:36:17

找个专门的对放评估一下。以前用过ad8304

dykwai1 · 发表于 2018-9-26 09:46:07

电路上加温度补偿，或者整体加温控

qq14140231 · 发表于 2018-9-26 10:07:27

EMC菜鸟发表于 2018-9-26 09:34
模拟电路数字化吧，，，把两路电压用AD采后，由单片机进行对数运算！

用AD采样线性波形，然后DA输出对数波形，是否会引入数字噪声？

老徐 · 发表于 2018-9-26 15:12:10

qq14140231 发表于 2018-9-26 10:07
用AD采样线性波形，然后DA输出对数波形，是否会引入数字噪声？

字长效应？

20061002838 · 发表于 2018-9-26 15:57:39

受温度影响正常，BE结管压降本身就受温度影响
另外你如果没用匹配晶体管的话，两个BJT受温度的影响还不一样，问题更严重
R1是用来设置参考电流的，如果变化的话，也会影响输出结果

对数放大器主要优点是非常宽的动态范围，如果信号频率不高的话，精密ADC也能达到这么高的动态范围
假设使用24位ADC，做到20位的有效位数，对应的6位数的动态范围，你用分立元件搭出来的对数放大器很难做到这个动态范围
如果ADC的速度不够，推荐用集成的对数放大器，温度补偿内部都做好了，电流输入有7位的动态范围，电压输入也有5位，比分立的好太多

另外楼主用的电路跟匹配晶体管MAT12规格书里面推荐的电路以及对数放大器LOG104里面的电路略有不同，楼主可以研究一下

luybpotter · 发表于 2018-9-26 16:19:45

20061002838 发表于 2018-9-26 15:57
受温度影响正常，BE结管压降本身就受温度影响
另外你如果没用匹配晶体管的话，两个BJT受温度的影响还不一样 ...

LOG104这价格真感人
正好我也需要，感谢大神推荐。
估计楼主是音频类的应用。

20061002838 · 发表于 2018-9-26 17:21:18

luybpotter 发表于 2018-9-26 16:19
LOG104这价格真感人
正好我也需要，感谢大神推荐。
估计楼主是音频类的应用。 ...

那这个举例是因为这个有内部框图，和原理说明
新的LOG114比这个便宜一倍啊

编辑说明：举例拼成了距离

qq14140231 · 发表于 2018-9-27 10:53:18

20061002838 发表于 2018-9-26 15:57
受温度影响正常，BE结管压降本身就受温度影响
另外你如果没用匹配晶体管的话，两个BJT受温度的影响还不一样 ...

我按照MAT12的应用电路仿真了一下，对比我原本的电路，发现产生的对数波形的形状有一些区别。
另外，这个叫做对数运算应该不太确切吧，感觉像是指数函数（反对数函数）的波形。
MAT12的价格实在用不起，查了下要100多吧。

qq14140231 · 发表于 2018-9-27 11:05:05

老徐发表于 2018-9-26 15:12
字长效应？

用DAC输出的对数或指数波形，因其非线性，有一段平、有一段陡，DAC需要精度比较高才能描出对数波形吧，否则波形拉开看会不会出现“折线”？

老徐 · 发表于 2018-9-27 11:35:47

qq14140231 发表于 2018-9-27 11:05
用DAC输出的对数或指数波形，因其非线性，有一段平、有一段陡，DAC需要精度比较高才能描出对数波形吧，否 ...

DAC字长再长一些，比如24位会不会好一些啊？

20061002838 · 发表于 2018-9-27 11:49:25

qq14140231 发表于 2018-9-27 10:53
我按照MAT12的应用电路仿真了一下，对比我原本的电路，发现产生的对数波形的形状有一些区别。
另外，这个 ...

这个电路两个输入的实际信号都是电流，因此运放需要使用低偏置电流的型号，OP07 是BJT工艺的，偏执电流是nA级的，不合适
2N5551放大倍数太小，导致基极电流偏大，也有影响，要换成高放大倍数的
另外我仿真还发现运放的失调电压也有影响，最后我选择了LTC1150 ，零漂的，pA级的偏置电流，你可以试下

qq14140231 · 发表于 2018-9-27 15:32:38

20061002838 发表于 2018-9-27 11:49
这个电路两个输入的实际信号都是电流，因此运放需要使用低偏置电流的型号，OP07 是BJT工艺的，偏执电流 ...

感谢指点！
用模拟电路实现对数运算，看来后期调试会受器件选型影响、温度影响，用MAT12价格也比较高。
想了一下用DAC的方案。频率比较低，2Hz以下，即0.5秒完成一次升-降。DAC直接输出对数波形的方案我也想了一下，找了找24位DAC，速度比较慢。16位DAC的建立时间一般几个us，不知道16位DAC能不能用？

qq14140231 · 发表于 2018-9-27 15:37:16

老徐发表于 2018-9-27 11:35
DAC字长再长一些，比如24位会不会好一些啊？

谢谢！我想了一下DAC方案，24位DAC精度是好一些，但是速度慢一些。对数波形因为是条曲线，平坦的部分要求DAC分辨率高；陡峭的部分又要求DAC速度快，速度和精度兼顾。有什么型号可以推荐一下吗？

20061002838 · 发表于 2018-9-27 18:18:41

qq14140231 发表于 2018-9-27 15:32
感谢指点！
用模拟电路实现对数运算，看来后期调试会受器件选型影响、温度影响，用MAT12价格也比较高。
...

还有集成的对数放大器可以选择，LOG114，大约4个美金
你这种ADC+DAC+MCU的方式，一套下来的成本也不便宜

20061002838 · 发表于 2018-9-27 18:19:48

用DAC输出，是准备在示波器上面显示出来一对咪咪吗

qq14140231 · 发表于 2018-10-16 11:07:02

20061002838 发表于 2018-9-27 11:49
这个电路两个输入的实际信号都是电流，因此运放需要使用低偏置电流的型号，OP07 是BJT工艺的，偏执电流 ...

根据LOG114的公式：Vo = 0.375 × k × log (I1 / I2)，我用EXCEL生成波形图，形状和你的仿真结果基本相似。
但是用楼主位的电路图，实测波形的形状和LOG114不同，一个底部尖一些，一个底部平一些。
我调节LOG114的基准电压、输入电阻等，都调不出这种效果，似乎波形的形状是不会变化的。原因可能是电路结构不同。
实测波峰上的斜率也不像想象中那么陡峭，频率也不高，用16位1Msps的DAC描点应该勉强可行。但怎么得到DAC的数据呢，能否根据电路图或波形图反推出函数公式呢？

makesoft · 发表于 2018-10-16 16:37:52

20061002838 发表于 2018-9-27 11:49
这个电路两个输入的实际信号都是电流，因此运放需要使用低偏置电流的型号，OP07 是BJT工艺的，偏执电流 ...

常用的小信号三极管哪些放大倍数大些，推荐下，5551的倍数确实不够，有的时候做个恒流源明显基极电流影响觉得误差大了。

20061002838 · 发表于 2018-10-16 21:24:27

qq14140231 发表于 2018-10-16 11:07
根据LOG114的公式：Vo = 0.375 × k × log (I1 / I2)，我用EXCEL生成波形图，形状和你的仿真结果基本相 ...

你用的是LOG114？
电路是怎么样的，I1和I2设置的是多少

20061002838 · 发表于 2018-10-16 21:27:47

makesoft 发表于 2018-10-16 16:37
常用的小信号三极管哪些放大倍数大些，推荐下，5551的倍数确实不够，有的时候做个恒流源明显基极电流影响 ...

不太了解，用的比较少
仿真用的MMBT6429是我在安森美官网找到的，另外几家飞兆，NXP或者digikey这些也能筛选出来

qq14140231 · 发表于 2018-10-16 22:30:37

20061002838 发表于 2018-10-16 21:24
你用的是LOG114？
电路是怎么样的，I1和I2设置的是多少

电路是参考LOG114手册上：I1 ＝ 2.5V / 10k ＝ 0.25 mA， I2 = DAC Code / 65536 * 2.5 / 10k
根据LOG114公式Vo = 0.375 × k × log (I1 / I2)，我用EXCEL生成波形图，感觉曲线的形状和楼主位电路不一致。

考虑了一下直接用快速DAC模拟曲线，对数波形的周期是大约是0.5s，如果发挥16位DAC的性能就要1us出一个点，最终的表格数据量好大，都要外扩存储器了。。。

20061002838 · 发表于 2018-10-16 22:48:40

qq14140231 发表于 2018-10-16 22:30
电路是参考LOG114手册上：I1 ＝ 2.5V / 10k ＝ 0.25 mA， I2 = DAC Code / 65536 * 2.5 / 10k
根据LOG11 ...

你是不是把I1和I2弄反了
DAC查表的话，不需要针对每一个点，可以分段查表，几千个点足够做到很低的误差了
另外直接极端对数值也是可行的

qq14140231 · 发表于 2018-10-17 12:12:53

本帖最后由 qq14140231 于 2018-10-17 12:15 编辑

20061002838 发表于 2018-10-16 22:48
你是不是把I1和I2弄反了
DAC查表的话，不需要针对每一个点，可以分段查表，几千个点足够做到很低的误差了 ...

I1和I2没有弄反，Vo = 0.375 × k × log (I1 / I2)，I1是固定值，I2是随DAC值增大而增大。我试了一下把I2和I1交换，出来的波形是关于X轴镜像的（曲线是用Excel生成的）。
楼主位的电路仿真结果和板子实测波形基本一致（主要是曲线底部比较平）。但是用LOG114不管怎样改变参数，曲线形状都调不出和楼主位这样的波形。
楼主位的电路温漂不好，对数放大器又实现不了波形，看来只能试试用DAC直接合成。

yfwuh · 发表于 2018-10-17 12:44:55

TI的对数放大器TL441x, LOG10x, LOG11x, LOG2112

大白 · 发表于 2018-10-17 13:25:58

常见的问题，MARK

20061002838 · 发表于 2018-10-17 19:02:44

qq14140231 发表于 2018-10-17 12:12
I1和I2没有弄反，Vo = 0.375 × k × log (I1 / I2)，I1是固定值，I2是随DAC值增大而增大。我试了一下把I ...

按照你上面的电路图，参考电流是0.25mA，输入电流是在0-0.25mA之间，所以输出波形，只有大于0的部分，显得会平缓一些
还有你这个DAC速度比较慢，12us的建立时间，输出运放的压摆率也只有1.8V/us，导致你输入的三角波不够尖锐，也会导致输出平缓

尖峰不够陡峭，一是你的DAC输出运放是轨至轨输出，无法真正输出0V；二是LOG114输出的运放压摆率只有5V/us，不会像excel计算出来的那么理想

建议你用波形发生器代替你的DAC输出给LOG114测试一下

20061002838 · 发表于 2018-10-17 19:04:14

LOG114的输出幅度怎么有接近10V这么大？

qq14140231 · 发表于 2018-10-18 10:37:48

20061002838 发表于 2018-10-17 19:02
按照你上面的电路图，参考电流是0.25mA，输入电流是在0-0.25mA之间，所以输出波形，只有大于0的部分，显 ...

打算用DAC直接用数据表格合成对数波形，DAC选了一款DAC8830，同样是16位，性能比DAC8551好一些。
LOG104价太高，MAT12好像价格高还不好买。EXCEL绘图确实不能反应真实波形的形状，LOG114我等板子到了再实测一下。

对数运算电路受温度影响较大，请教改进方法

本帖子中包含更多资源

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

本帖子中包含更多资源

本帖子中包含更多资源

本帖子中包含更多资源

本帖子中包含更多资源

本帖子中包含更多资源

本帖子中包含更多资源