Amplificador Logarítmico y Exponencial

Nombre: Carlos A. Aguilar Antelo

El Amplificador Logarítmico Mediante la inclusión de elementos no lineales en la red de retroalimentación, los amplificadores operacionales se utilizan para llevar a cabo operaciones no lineales en las señales analógicas.

El amplificador logarítmico

El amplificador logarítmico que se muestra en la figura, es un ejemplo de esta aplicación, se usa extensamente en sistemas de instrumentación, detecta y registra señales dentro de un amplio rango. La operación de éste circuito sufre las mismas restricciones que un circuito sumador, debido a su alta impedancia de entrada, el voltaje de entrada del amplificador operacional es cero, el resistor R sirve para convertir el voltaje de entrada en una corriente, el circuito en las terminales de salida genera voltaje proporcional a la corriente de retroalimentación que en su región activa se relaciona de manera logarítmica, se produce así una característica de transferencia logarítmica, en términos de ecuaciones se tiene:  VKTD q  I D  I S  e  1   Ecuación del diodo Is; Corriente de fuga con polarización inversa. Q; Carga del electrón, 1.6X10-19 Coulumbs. Vd: Voltaje del diodo K; Constante de Boltzman, 1.38X10-23 Jule/oK T; Temperatura absoluta en oK.

ID  ISe Vs e RsIs

VD q KT

; VD q KT

ID  IR 

Vs Rs

; VD  Vsal

qVsal  Vs  ln   KT  RsIs 

KT  Vs  ln   q  Is Rs  La ecuación indica que en este circuito el voltaje de salida es proporcional al logaritmo del voltaje de entrada, una desventaja de este circuito es que la corriente de saturación en polarización inversa del diodo Is depende de la temperatura y varía sustancialmente de un diodo a otro, aunque sean del mismo lote de fabricación. Vsal  

El amplificador exponencial El complemento o función inversa del amplificador antilogaritmico es el amplificador antilogaritmico o exponencial que se muestra en la figura siguiente, el análisis para este circuito es similar al del amplificador logarítmico.

Amplificador exponencial

Vsal  R f I f

 I D  I S  e 

VD q KT

;

I D  I f

ID  

;

Vsal Rf

;

  1  ; Ecuación del diodo V q



D Vsal  I S e KT Rf

Vsal   R f I S e

VD q KT

El voltaje de salida es una función exponencial del voltaje de entrada, una característica de éste circuito es que la pendiente de salida es negativa, es posible aplicar la salida a un amplificador inversor para cambiar la pendiente y ajustar a un valor predeterminado para un valor de voltaje de entrada en particular. Nuevamente la desventaja es por causa de la presencia del diodo, la corriente de saturación con polarización inversa está en función de la temperatura, es muy inestable esta configuración se tiene que compensar contra las variaciones de temperatura con un circuito complementario.