對數放大器

對數放大器產生與其輸入的對數成正比的輸出，把極大範圍的輸入，比方說從 1 mV 到 10 V，壓縮進一個小而好處理的輸出範圍。它做到這點，靠的是物理學的一個深刻事實：二極體或電晶體接面上的電壓，與流過它的電流呈對數關係。

把一顆二極體，或更好的是一顆電晶體，放進反相放大器的回授路徑。PN 接面遵守 I 約等於 Is 乘以（e 的 V 除以 VT 次方減 1），重排後是 V 約等於 VT 乘以 I 除以 Is 的自然對數。輸入電壓 Vin 推動 Vin 除以 R 的電流流過接面，所以輸出約為負 VT 乘以 Vin 除以（R 乘以 Is）的自然對數。實際效果是：輸入每增加十倍，輸出就加上一個固定的步階，大約是每十倍 60 mV 乘上一個縮放係數。

對數放大器壓縮像光或音訊這類寬動態範圍的訊號，也讓你能透過取對數、相加、再取反對數來計算乘積與比值。誠實的提醒是溫度：VT 隨溫度上升，飽和電流 Is 大約每升高 10 攝氏度就加倍，所以未經處理的對數放大器漂移嚴重。可用的設計會加上一顆匹配的參考電晶體與溫度補償，而且只對單一輸入極性有效。