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16 DESIGN&ELEKTRONIK 09 2020 Bild homonstock stock adobe com alle anderen Bilder Texas Instruments Messund Prüftechnik Logarithmischer Verstärker Ultraschallsignale aufbereiten Ultraschallsensoren nutzen oft logarithmische Verstärker in ihrem analogen Frontend AFE Doch wie funktionieren solche Verstärker? Und welche Vorund Nachteile haben sie gegenüber linearen Verstärkern mit zeitlich veränderlicher Verstärkung? Akeem Whitehead Position Sensing Applications Engineer und Kemal Demirci Analog Design Engineer Texas Instruments Ein logarithmischer Verstärker englisch Log Amp berechnet die Logarithmusfunktion der Hüllkurve eines Eingangssignals Wenn die Amplitude der Hüllkurve linear zunimmt gibt das Bauteil am Ausgang die Logarithmusfunktion des Eingangs aus Die logarithmische Skalierung dient dazu relative Änderungen am Eingang zu quantifizieren anstatt die absolute Differenz wiederzugeben denn der Logarithmus von Xzeigt keine großen Änderungen mehr wenn sich Xgrößeren Amplitudenwerten annähert Aus Bild 1 geht die Beziehung zwischen dem Eingangsschwarz und Ausgangssignal rot eines solchen Bauteils hervor In einer elektronischen Signalkette und im Fall eines demodulierenden logarithmischen Verstärkers lässt sich die Implementierung einer logarithmischen Funktion als eine Art Datenkompression betrachten da der Verstärker demodulierend wirkt und der Logarithmus der Hüllkurve des Eingangssignals ausgegeben wird Bild 2 Ein logarithmischer Verstärker unterstützt AC-Eingangssignale mit einem weiten Dynamikbereich um in Kombination mit einem Bandpassfilter die Verstärkung bei einer bestimmten Frequenz zu regulieren Somit gleicht ein solcher Baustein einem Verstärker mit automatischer Verstärkungsregelung Automatic Gain Control AGC und variiert die Verstärkung in Abhängigkeit von der Eingangsamplitude ähnlich wie bei einem Variable-Gain Amplifier VGA ohne dass jedoch eine manuelle Eingabe durch den Anwender nötig ist Auf diese Weise wird beispielsweise ein großer Dynamikbereich vom unteren Mikrovoltbis in den oberen Millivoltbereich auf einen sinnvoll nutzbawww designelektronik de