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使用少量元件的模擬除法器

作者:佚名    文章來源:網絡    點擊數:    更新時間:2008/11/3
   雖然微處理器能夠提供更精密的運算,但模擬計算技術在設計電路時仍能找到自己的位置。作為一個實例,圖1中的模擬除法器電路能夠在少量廉價元件的成本下,提供相當好的精度。電路輸入端的兩個電壓是VA和VB,提供的輸出是5V乘以VA與VB的比率。實際應用中采用常見的CMOS版555定時器,TLC555,用作自由運行的施密特觸發器RC振蕩器IC2。其第3腳的輸出信號驅動電阻器R1和電容器C1。C1 的電壓驅動 IC2 的觸發器(2 腳)和閾值(6 腳)輸入,關閉定時回路并建立振蕩。當 IC2 的輸出為低電平時,IC2 放電腳的低阻抗漏極開路 MOSFET 轉換為低電平。



  輸入電壓 VB 表示計算的分母,它通過由 R3 和 R4 組成的電阻分壓器驅動 IC2 的放電腳。無論 IC2 的振蕩頻率如何,IC2 第 7 腳的脈沖電壓占空比都與 IC2 第 3 腳輸出信號相同,波幅為 0V ~ VB/2 V。電壓跟隨器 IC1B緩沖IC2 的放電輸出,并驅動一個由R8和C3組成的低通濾波器,產生一個等于 Vb/2乘以IC2 占空比的電壓。R6和R7組成的第二個電阻分壓器將計算器的輸入電壓VA減半,將信號與R8和C3組成的低通濾波器的輸出一起加在積分器IC1A 上。積分器的輸出電壓通過R2向C1驅動電流,建立一個偏置電壓,反過來控制IC2的輸出脈沖寬度,并構成一個反饋回路。

  工作時,反饋回路迫使IC2的占空比使 IC1A 第 2 腳和第 3 腳的電壓相等,如 VB 乘以占空比等于 VA,或占空比等于 VA 與 VB 之比率。IC2第 3 腳的輸出包含一個 0V ~ 5V 的脈沖波形。反饋電路控制這個波形,并驅動 R5 和 C4 構成的低通濾波器,產生一個直流輸出電壓,其值等于 5V 乘以脈沖寬度,即 VA×5V/VB。

  除了分壓器網絡 R3、R4 和 R6、R7 各電阻的公差以外,影響電路精度的主要原因是 IC2 放電開關的非零導通電阻,以及放電開關電壓跟隨器 IC1A 的輸出不能達到 0V。使電路的電阻值保持高電平可以減少這一影響。本電路的 Spice 仿真表明,除了電阻公差的影響外,電路在最差情況下的精度為 0.5%。(編輯注:為獲得最高的精度,應使用穩壓的 5V 電源。)
Tags:模擬器,模擬除法器,制作  
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