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运算电路设计
运算电路设计
对数和指数运算电路
一.对数运算电路
1.基本电路及函数关系
条件:
二极管导通,
有
分析:
1.
和
是温度的函数,故运算精度受影响
2.小信号时
和1相差小,故误差大
3.极管在电流较大时其伏安特性与PN结方程差别相大,故适用于一定的电流范围。
2.改进电路
a.用三极管代替二极管以获得较大的工作范围。
见下图:
条件:
b.利用参数相同的对管抵消温度对
的影响。
具有
由
c.利用热敏电阻补偿温度对
的应响上图中的电阻和(或和)为热敏电阻,只要参数合适,原则上可消除因
受温度影响而引起的误差。
若
则
保持不变
d.实用的对数运算电路
考虑
实际上是三极管
的
和
的
之差,故把
的发射极改接至
的发射极,而将
的基极与地断开,经分压电阻接到运放
的输出,由此
而
二.指数运算电路
1.基本电路及函数关系
设
由
分析:
基本指数运算电路也存在温度影响问题
2.实用的指数运算电路
a.思路:
将反相比例电路的输出电压
作为指数运算电路的输入电压,而使指数运算电路的输出与反相比例电路的输入电压
成正比,那么将
与
成指数关系。
电路如下:
b.条件:
而
这说明参考电压
为正值条件下,
必须为负值。
c.函数关系:
而
上两式相对照
为指数关系
5.5乘除运算电路
一.乘法运算电路
输出电压与两个模拟输入电压之乘积成正比,简称模拟乘法器。
从输出电压与输入电压函数关系来看,有
同相模拟乘法器
反相模拟乘法器
从输入电压来看,有
四象限乘法器:
两个输入电压可为正,也可为负
两象限乘法器:
只有一个输入电压可为负,另一个固定极性
单象限乘法器:
两个输入电压均为单一极性
1.对数式乘法器:
思路:
为两个对数运算电路的输入电压,其输出电压经反像求和送给指数运算电路,则
函数关系推导:
其中令
由于对数和指数运算电路一般要求输入电压是单一极性,所以上述电路是单象限乘法器。
2.变跨导式乘法运算电路
函数关系推导:
式中
令
为A
若
必须
可见
两象限乘法器(
只能为正)
改进电路:
当
幅度小时误差很大,且
只能为正值,故
改进如下:
双平衡式模拟乘法电路
函数关系:
由于输入电压
和
均可正可负,故这是一种四象限模拟乘法器。
3.功能符号和应用举例
如果无特殊说明,通常认为是四象限模拟乘法器。
a.平方运算:
b.正弦波倍频
若
如果平方运算电路的输出端加一个隔直电容,便可得到频率是正弦输入信号频率两倍的正弦波。
c.调制
若
和
分别接载波信号和调制信号,则
将是调幅波。
d.控增益
若
接直流控制电压,
接信号输入电压,
则
说明可用电压的大小控制放大倍数的大小。
E.测量电功率
若
与被测电路的电压成正比,
与被测电路的电流成正比,则
与被测电路的功率成正比。
二.除法运算电路
输出电压与两个模拟输入电压之商成正比。
也有单象限,两象限和四象限三种。
1.对数式除法电路。
(单象限)
从电路可看出,除法电路和对数式乘法电路相似,只是将求和电路改为减法电路。
2.反函数式除法运算电路(两象限)
函数关系推导:
工作条件:
综上:
可正可负,
必须改为负值。
思考:
若希望上述电路为四象限,采用什么方法
答:
在x点接如一个绝对值电路,即全波夸流电路。
3.应用举例:
使
则
即
由于
故必须用同相乘法器才能不改变
极性,
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