Logarithmische Verstärker zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine logarithmische Kennlinie haben und ihre Verstärkung logarithmisch ist. Bedingt durch die logarithmische Kennlinie werden Signale mit geringen Pegelwerten stärker verstärkt als Signale mit hohen Amplituden. Sie komprimieren Signale mit hohen Amplituden und verstärken solche mit kleinen und kleinsten Amplituden.
Der Dynamikbereich von logarithmischen Verstärkern kann über viele Dekaden reichen, über acht oder mehr. Das bedeutet, dass logarithmische Verstärker Eingangsspannungen zwischen Nanovolt (nV) und Volt (V) verarbeiten können. Die logarithmische Kennlinie von diesen Verstärkern wird durch elektronische Bauelemente mit logarithmischem Kennlinienverlauf bestimmt. Der gekrümmte Kennlinienbereich von Dioden oder Transistoren kann einer logarithmischen Funktion folgen und als Arbeitskennlinie genutzt werden. Je nach Verstärkerkonzept bestimmen diese Bauelemente in der Rückkopplung von Operationsverstärkern die pegelabhängige Verstärkung.
Andere Konzepte arbeiten ähnlich Analogrechnern mit mehreren hintereinander geschalteten Verstärkerstufen, die jeder für sich einen Teil der logarithmischen Funktion übernehmen. Dabei bestimmt die Anzahl der Verstärkerstufen die Dynamik des Verstärkers. Dieses Konzepte wird vorwiegend in der HF-Technik und bei ZF-Verstärkern eingesetzt.
Logarithmische Verstärker werden überall dort eingesetzt, wo kleinste Pegel überproportional, große Pegelwerte hingegen nur gering oder gar nicht verstärkt werden müssen. So in der HF-Technik und der Optoelektronik bei der Detektion kleinster Spannungen