Trích xuất căn bậc hai của điện áp

Tôi đang cố gắng khám phá một mạch sẽ tạo ra một điện áp là một số yếu tố của căn bậc hai của điện áp đầu vào. Tức là . Yếu tố K không liên quan.$V_{out}(t) = K\sqrt{V_{in}(t)}$

Tôi nhìn vào mạch ở dưới cùng của trang này . Vấn đề là nó sử dụng một MOSFET và công thức dự đoán sản lượng đòi hỏi các thông số khác nhau (một số trong đó tôi tưởng tượng rất khác nhau thậm chí giữa các thiết bị của cùng một mô hình, và một số trong đó tôi sẽ không biết cách tìm từ các bảng dữ liệu)$\mu_n, C_{ox}, V_{th}$

Tôi muốn tìm một mạch thay thế có đầu ra phù hợp và có thể dự đoán được, trước khi tôi mua các thành phần cần thiết.

Khi tôi nói K không liên quan, tôi chỉ có nghĩa là sau này tôi có thể khuếch đại đầu ra bằng một yếu tố không đổi nếu cần. Nó cần phải được nhất quán và dự đoán mặc dù.

Một cách tiếp cận dễ dàng là sử dụng hệ số nhân tương tự ( MC1495 là một thiết bị đầu tiên, Thiết bị tương tự AD633 hoặc Burr-Brown (oops, Texas Cụ!) MPY534 là những thiết bị mới hơn tốt hơn) như một mạch vuông , trong vòng phản hồi của một op- amp.

Để sử dụng hệ số nhân để bình phương một điện áp, chỉ cần kết nối điện áp đó với cả hai đầu vào. Kết nối điện áp đầu vào của bạn với đầu vào không đảo của opamp, đầu ra opamp với đầu vào nhân và đầu ra nhân với đầu vào đảo ngược của opamp.

Nếu sau đó V o u t = $V_{out}^2 = V_{in}$ .$V_{out} = \sqrt{V_{in}}$

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Các chi tiết như thiên vị DC còn lại như một bài tập ...

(Lưu ý bên lề: hệ số nhân tương tự phụ thuộc rất nhiều vào "cặp bóng bán dẫn"; tương đối dễ dàng để ghép 2 bóng bán dẫn nếu bạn thực hiện cả hai cùng một lúc trên cùng một khu vực trên cùng một con chip!)

nếu bạn có một số BJTs cộng với một op-amp nằm xung quanh, một cách nhanh chóng translinear BJT analog căn bậc hai là tất cả các bạn! V (OUT) = SQRT (V (IN)) / 10 trong trường hợp này:

( Mở và chạy mô phỏng DC Sweep trong CircuitLab.)

Theo như "bóng bán dẫn phù hợp", trong trường hợp này:

• Sự không phù hợp trong Q1 / Q2 / Q3 / Q4 hoặc Q6 / Q7 sẽ tạo ra một lỗi hệ số tỷ lệ nhỏ (điều mà bạn đã nói rằng dù sao bạn cũng không quan tâm lắm)
• Q5 không phụ thuộc khớp
• sự thay đổi nhiệt độ giữa các bóng bán dẫn khác nhau có thể tạo ra lỗi tỷ lệ
• bạn có thể mô phỏng sự không phù hợp bằng cách điều chỉnh I_S của một bóng bán dẫn. Xem ví dụ LED này cho một cái gì đó tương tự trong trường hợp LED. (Bạn cũng có thể có sự không phù hợp B_F "beta", nhưng trong mạch cụ thể này , nó ít có yếu tố.)

Tôi đã thêm một số ghi chú trên sơ đồ. Tôi chắc rằng những người khác có thể giúp đơn giản hóa hoặc làm cho điều này mạnh mẽ hơn, nhưng tôi hy vọng đó là một khởi đầu tốt khi sử dụng các bộ phận mà bạn có thể đã có trên băng ghế dự bị của bạn!

Từ ứng dụng TI lưu ý 31 :

Có thể làm việc với các op-amps khác. Xem ghi chú ứng dụng để biết chi tiết về việc chạy LM101A khỏi nguồn cung cấp một đầu.

Đây không phải là một câu trả lời hoặc một giải pháp rõ ràng, mà là mở rộng lý do tại sao không có bất kỳ giải pháp tích hợp chip đơn lẻ nào. Có lẽ nhu cầu quá thấp, khi bạn có thể sử dụng một giải pháp kỹ thuật số bây giờ với lượng tử hóa bằng cách sử dụng 12 hoặc 16 ADC với các thuật toán nhật ký hoặc thuật toán nhật ký và chia cho 2 trong nhị phân là nhật ký của số mũ ^ (0,5) có hệ số nhân 0,5 kết quả.

Thiết kế căn bậc hai có nhiều biến thể tương tự từ 1 đến 16 phần tích hợp với độ phức tạp của khớp chính xác, gương hiện tại, gương thiên vị để sử dụng hành vi phi tuyến tính bậc hai của FET. Chúng là một chủ đề nghiên cứu vĩnh viễn của các Giáo sư EE với các kết quả được kiểm soát kéo dài từ 3 đến 7 thập kỷ. Các vấn đề xảy ra do các biến thể trong ngưỡng RssON, VSS và tự sưởi ấm.

Một vài trong số các thí nghiệm đề tài nghiên cứu này đã từng được đưa vào sản xuất, có lẽ do khó kiểm soát quá trình pha tạp và chế tạo để có được sự thống nhất cần thiết, là những đơn đặt hàng có độ lớn khó hơn logic CMOS. Tham chiếu zero là nghiêm trọng nhất đối với các lỗi và một đầu ra khác biệt cung cấp nhiều tuyến tính hơn trong kết quả Sq Rt. Xem xét phản hồi tiêu cực đang đảo ngược được sử dụng, có ý nghĩa học thuật rằng các ampe rt vuông có xu hướng lấy đầu vào tiêu cực để đưa ra một thông số tích cực, tuy nhiên đây không phải là một con số kỳ diệu. Hà.

Chúc vui vẻ.

Tôi muốn giới thiệu một bộ khuếch đại log, tiếp theo là bộ khuếch đại tuyến tính 0,5 gain, tiếp theo là bộ khuếch đại antimon. Bạn có thể có thể mua các ampe đăng nhập và antilog như các IC đơn mục đích. Burr-Brown 4127 sẽ xử lý log và antimon, nhưng đã lỗi thời. AD8307 có thể là một lựa chọn khác

Một cách tiếp cận khác, tùy thuộc vào yêu cầu băng thông của bạn và một số thứ khác, sẽ là xử lý vấn đề cho vi điều khiển và bộ xử lý.

Hoạt động trong Spice, mất khoảng một ngày để tìm ra. Mạng điện trở giai đoạn thứ hai loại bỏ các độ lệch khiến cho phần op amp thứ ba vượt quá Độ chính xác trong vòng 1db cho Bộ dò Diode Schottky RF / MW . .0005vdc - 1.000vdc