一类可编程的变阻器

出处:维库电子市场网时间:2025-02-12
  如果在“合成不在目录中的DPOT抗性”和“合成精密双极DPOT变稳定剂”中,近公开的解决方案从近公开的解决方案满足(可编程)的“浮动”的约束中释放出来,则有一种令人信服的替代方法。是的,它稍微简单,因为它可以避免MOSFET,并且数字电位计的 +5V供应是需要的电源(尤其是使用轨道轨道输入和输出运算放大器。)但是更重要的是,它是独特的因为当端子a和vs之间的交流信号符号发生变化时,它没有表现出跨界失真。
  如图1所示,我无耻地使用了其他解决方案中使用的数字锅。 (请注意电位计U2的有限工作电压范围。)

  图1利用其他解决方案中使用的相同数字锅的基本可编程结晶。

  端子A和电压源与末端A的电阻性之间的电阻是RES = R 1 /(1 - αA· A ·α2 · 2 · αb),其中α是U1A,U2和U1B的增益。 αA和αB在DC时略低于统一,随着频率的增加,循环增益下降。 α2等于分子整数之一0、1、2…256除以256的分母,由U2的编程确定。
  通过将分子从0更改为255,似乎可以实现1:256的电阻值比。不幸的是,U2的积分非线性(INL)被指定为±1 LSB。严格遵循此规范,用255的分子操作可以将RES的价值驱动到DC处的无穷大附近,因此应避免。但这不是的问题。对于α2分子值“ num”,由于±1 LSB的精度,可能会遇到大约±1/(256-num)的电阻误差因子EF。为了地减少不确定性,应将NUM保持在某些值的范围(综合目录中不在目录中的精度DPOT电阻”中的解决方案和“合成精度双极DPOT RheoStats ”对于“ num”的小值也有类似的问题)。这种限制的另一个原因是,电阻分辨率要好得多,而“ num”值较高。例如,分子为10和11的电阻值的比率为1.004。但是240和241的值产生的比例为1.07,而250至251、1.2的值。
  增强的可编程变阻器

  图2电路中的U3和R2的简单添加通过降低“ NUM”所需的值来减轻这些问题。对于大于R1的R2,R1和R2之间的电阻应通过让Analog Switch u3选择R1而不是R2来实现。对于较大的电阻,应选择R2。


  图2增强了可编程的变阻器,通过降低“ NUM”的值来减轻基本可编程变阻器的不确定性问题。

  要了解为什么图2提供增强功能,请考虑在1K至16K范围内提供阻力的要求。在图1和图2电路中,R1为1K。要产生1K的值,“ NUM”为0。对于16K,图1中的“ NUM”为240,EF为±1/(256 - 240)或约6.3%。但是在图2中,通过将U3开关R1代替4K R2来得出4K及以上的电阻值。 “ NUM”的要求值为192,EF将减少4%至1.6%。还可以看出,图2电路显着放宽了操作到AMP的性能要求,以限制有限的开路增长而导致的错误。要看到这一点,有必要进行一些分析。鉴于运行AMP对引入的允许的分数误差(OA ERR ),可以看出:


  因此,对于封闭循环操作放大器的增益:


  在DC,OP AMP电压自动闭环增益α为1/(1-1/A 0L),其中0L是OP AMP开放环DC增益。满足DC的要求:


  交流信号更为复杂。在频率F Hz处,电压跟随器开路增益H OLG(J·F)为1/(1/A 0 + J·F/GBW),其中GBW是该零件的增益带宽产品,J =√-1 。
  闭环增益H CLG(J·F)为1/(1 + 1/ H OLG(J·F))。在公式(1)中,将H Clg(J·F)替换为αA和αB ,由于H Clg的真实和假想术语(J·F),产生了第四阶多项式。通过LTSpice中的模拟解决问题要比通过代数求解更容易。

  LTSpice提供了一个名为…的用户指定运算放大器,“ OPAMP”。它可以为0L和GBW的用户选择值配置。该工具的配置如图3所示,以解决此问题。


  图3 LTSpice可用于确定AC信号应用程序的操作AMP要求。
  交流信号所需的A 0L值将大于公式(3)中计算的A 0L值。建议从10000(100 dB)的A 0L默认值开始,然后尝试不同的GBW值。使用结果为实际电路选择一个OP放大器,并在模型存在或至少使用所选OP放大器0L和GBW的指定值更新模拟时进行仿真。
  表1显示了具有不同理想化操作的电路行为的一些示例。显然,对于几乎任何操作机构,这两个电路中的DC性能都不是一个挑战。但同样明显的是,在图2电路中,给定运算放大器的交流性能明显好于图1的AC性能,并且可以通过较低的性能来实现给定的错误,而在图中的成本较低,较低的op-amp可以实现。 2电路。
  注意:两个具有AC相移的两个操作放大器的级联反应意味着与电路产生的电阻R并行有效电容。由于两个运算放大器会创建一个二阶系统,因此没有等效的宽带电容。但是,可以在该频率下从相移φRADIAN中计算出一个点频率F Hz的电容C。 c = tan(φ)/(2·π·f·r)。模拟表明,在表中列出的示例的全部电阻和操作频率上,相移的幅度小于70度。
  图2中采用的方法可以通过不仅支持两个或更多不同的电阻来推广。这样做进一步地减少了操作AMP的性能要求和坏情况下的错误,从而减少了“ NUM”的要求值。它还扩展了给定误差预算可实现的电阻值的范围。
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