特征

易于使用的完整核心功能

高精度：50年內(nèi)0.01%FSO

寬輸入動(dòng)態(tài)范圍：7.5年，100pA至3.5mA

低靜態(tài)電流：1mA

供電范圍廣：±4.5V至±18V

應(yīng)用

對(duì)數(shù)，對(duì)數(shù)比計(jì)算：通信、分析、醫(yī)療、工業(yè)、，測(cè)試，通用儀器

光電二極管信號(hào)壓縮放大器

前端模擬信號(hào)壓縮

模數(shù)轉(zhuǎn)換器

說(shuō)明

LOG104是一種通用集成電路輸入電流相對(duì)于輸入電流的對(duì)數(shù)或?qū)?shù)比參考電流。LOG104在很大的動(dòng)態(tài)輸入范圍內(nèi)進(jìn)行了測(cè)試信號(hào)。在對(duì)數(shù)比應(yīng)用中，信號(hào)電流會(huì)出現(xiàn)來(lái)自光電二極管，參考電流來(lái)自具有精密外部基準(zhǔn)的系列。輸出信號(hào)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(dòng)態(tài)范圍。低直流偏移電壓和溫度漂移允許精確寬環(huán)境下低電平信號(hào)的測(cè)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(shí)，除非另有說(shuō)明。

電氣特性（續(xù)）

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(shí)，除非另有說(shuō)明。

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

（2） 在全動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)可能需要更高的電源。

（3） 輸出核心對(duì)數(shù)函數(shù)被調(diào)整為每十年輸入電流變化0.5V輸出。

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

（5） 在±5V電源下，總I1+I2應(yīng)保持在4.5mA以下。

（6） 帶寬（3dB）和瞬態(tài)響應(yīng)是補(bǔ)償電容器和輸入電流水平的函數(shù)。

典型特征

TA=+25°C，VS=±5V，RL=10kΩ時(shí)，除非另有說(shuō)明。

申請(qǐng)信息

LOG104是一個(gè)真正的對(duì)數(shù)放大器，它使用雙極晶體管基極發(fā)射極電壓關(guān)系計(jì)算對(duì)數(shù)比率或?qū)?shù)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(gè)電源都用一個(gè)10μF鉭電容器繞過(guò)與1000pF陶瓷電容器并聯(lián)，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(guī)定的精度，輸入電流范圍LOG104應(yīng)限制在100pA至3.5mA之間。輸入電流超出此范圍可能會(huì)影響LOG104的性能。輸入電流大于3.5mA會(huì)導(dǎo)致非線性。絕對(duì)最大輸入電流額定值包括±10mA，以防止過(guò)度功耗可能損壞測(cè)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(nèi)部的合規(guī)性問(wèn)題適應(yīng)較大的總輸入電流，電源應(yīng)增加。小于100pA的電流會(huì)導(dǎo)致誤差增加運(yùn)算放大器A1和A2的輸入偏置電流（通常為5pA）。可以對(duì)輸入偏置電流進(jìn)行補(bǔ)償，如中所示圖2。放大器的輸入級(jí)有FET輸入，輸入偏置電流每10°C加倍，這使得調(diào)零技術(shù)僅在溫度相當(dāng)穩(wěn)定。

設(shè)定參考電流

當(dāng)LOG104用于計(jì)算對(duì)數(shù)時(shí)，I1或I2可以保持恒定，并成為與另一個(gè)進(jìn)行比較。VOUT表示為：

VOUT=（0.5V）•對(duì)數(shù)（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(gè)或多個(gè)電阻器的電源。當(dāng)一個(gè)電阻使用時(shí)，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(dāng)使用這種方法時(shí)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(gè)使用系列的低電平電流源電阻器。低偏移運(yùn)算放大器降低了LOG104的輸入偏移電壓。

頻率響應(yīng)

典型特性曲線中的頻率響應(yīng)曲線顯示了恒定直流I1和I2的頻率響應(yīng)曲線一個(gè)輸入端的小信號(hào)交流電流。LOG104的3dB頻率響應(yīng)是輸入電流電平的大小和頻率補(bǔ)償電容器。見(jiàn)典型特征曲線，3dB頻率響應(yīng)詳細(xì)信息。LOG104的瞬態(tài)響應(yīng)對(duì)于增大和減小的信號(hào)是不同的。這是因?yàn)閷?duì)數(shù)放大器是一個(gè)非線性增益元件，具有不同的增益不同輸入電平的信號(hào)。輸入電流更小需要更大的增益來(lái)保持完整的動(dòng)態(tài)范圍，并且減慢LOG104的頻率響應(yīng)。

頻率補(bǔ)償

LOG104的頻率補(bǔ)償通過(guò)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(shù)，如典型特性曲線（補(bǔ)償電容器的最小值）。對(duì)于任何給定的應(yīng)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(wěn)定，但是降低頻率響應(yīng)。在應(yīng)用程序中，可以獲得最高的總帶寬通過(guò)檢測(cè)VOUT的信號(hào)電平，然后接通補(bǔ)償電容器的適當(dāng)值。負(fù)輸入電流LOG104只在輸入電流為正時(shí)工作（傳統(tǒng)電流流入針腳1和8）。在某些情況下當(dāng)需要負(fù)輸入電流時(shí)，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(lián)電阻直接處理，但是動(dòng)態(tài)輸入范圍被限制在大約三個(gè)幾十年的輸入電壓由電壓噪聲和偏移引起。這個(gè)式（13）的傳遞函數(shù)適用于這種結(jié)構(gòu)。

應(yīng)用電路

對(duì)數(shù)比

對(duì)數(shù)比放大器的一個(gè)更常見(jiàn)的用途是測(cè)量吸光度。典型應(yīng)用如所示圖9。樣品的吸光度為A=對(duì)數(shù)λ1′/λ1（3）如果D1和D2匹配，A∞（0.5V）logI1/I2（4）數(shù)據(jù)壓縮在許多應(yīng)用中，對(duì)數(shù)傳遞函數(shù)的壓縮效應(yīng)是有用的。例如，LOG104前12位a/D轉(zhuǎn)換器可以產(chǎn)生動(dòng)態(tài)相當(dāng)于20位轉(zhuǎn)換器的范圍。

單電源運(yùn)行

許多應(yīng)用程序沒(méi)有所需的雙電源操作LOG104。圖10顯示了在單個(gè)+5V電源下運(yùn)行的LOG104配置。

利用基極發(fā)射極電壓匹配關(guān)系

雙極晶體管，LOG104建立了輸入電流比的對(duì)數(shù)函數(shù)。從基極發(fā)射極電壓定義為：

k=玻爾茲曼常數(shù)=1.381•10–23

T=絕對(duì)溫度，單位：開(kāi)氏度

q=電子電荷=1.602•10–19庫(kù)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?yōu)椋?img src="https://uploadfile.ic37.com/uploadfile/mynews/2020-07-13/18454a8c-a074-4a60-840e-1ea75a19e30e.png" title="QQ圖片20200713131251.png" />

術(shù)語(yǔ)定義

傳遞函數(shù)

理想的傳遞函數(shù)為：電壓=0.5V•邏輯1/I2有關(guān)傳輸?shù)膱D形表示，請(qǐng)參見(jiàn)圖12超出LOG104的有效工作范圍。

準(zhǔn)確度

對(duì)于某些放大器來(lái)說(shuō)，精度比對(duì)數(shù)放大器更復(fù)雜。這是因?yàn)閭鬟f函數(shù)是非線性的輸入，每一個(gè)都可以在很大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)變化。確定任何輸入組合的精度從總錯(cuò)誤規(guī)范中。

總誤差

總誤差是

VOUT理想輸出的實(shí)際輸出=0.5V•log（I1/I2）。因此，VOUT（實(shí)際）=VOUT（理想）±總誤差。它代表了所有誤差分量的總和通常與對(duì)數(shù)放大器在電流輸入模式。任何給定比率的最壞情況誤差當(dāng)I1和I2為單獨(dú)考慮。溫度會(huì)影響總誤差。錯(cuò)誤RTO和RTI與任何傳遞函數(shù)一樣，函數(shù)本身產(chǎn)生的錯(cuò)誤可以被稱為輸出（RTO）或輸入（RTI）。在這方面，對(duì)數(shù)放大器有一個(gè)獨(dú)特的特性：給定對(duì)數(shù)放大器輸出端的錯(cuò)誤電壓對(duì)應(yīng)于輸入的恒定百分比，而不管實(shí)際輸入電平。

雪崩光電二極管電流的測(cè)量

LOG104的寬動(dòng)態(tài)范圍有助于測(cè)量雪崩光電二極管電流（APD），如圖13所示。

日志符合性

對(duì)于LOG104，對(duì)數(shù)一致性的計(jì)算方法與線性度，在半對(duì)數(shù)標(biāo)度上繪制I1/I2。在許多方面應(yīng)用方面，日志一致性是最重要的規(guī)范。這是真的，因?yàn)槠秒娏髡`差可以忽略不計(jì)（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(tǒng)校準(zhǔn)刪除。這使得日志一致性錯(cuò)誤的主要來(lái)源。對(duì)數(shù)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(biāo)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(gè)錯(cuò)誤組件

電流輸入的理想傳遞函數(shù)為：

實(shí)際傳遞函數(shù)的主要組成部分是錯(cuò)誤是：

誤差的單個(gè)組成部分是：∆K=增益精度（0.15%，典型值），如規(guī)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(duì)數(shù)一致性誤差（0.01%，0.06%，典型值）

n=5時(shí)為0.01%，n=7.5時(shí)為0.06%

VOSO=輸出偏移電壓（3mV，典型值）

m=指定N的數(shù)十年數(shù)：

示例：錯(cuò)誤是什么

外部輸入電流源的電阻值。

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