AD538的原理及應用實(shí)例介紹

　　利用AD538可以進(jìn)行許多模擬計算，如單象限乘法器、除法器、雙象限除法運算和比例對數的運算，并可進(jìn)行模擬乘方和開(kāi)方運算以及正切值的近似運算。以下以比例對數的運算和反正切值的近似運算為例來(lái)說(shuō)明其應用。

　　3.1 比例對數運算

　　圖4給出了利用AD538用來(lái)計算兩個(gè)輸入電壓(或電流)比例對數的電路結構。B端 的輸出信號通過(guò)兩個(gè)串聯(lián)電阻與輸出放大器的相加節點(diǎn)相連。90.9Ω金屬膜電阻使溫度系數為3500ppm/℃的熱敏電阻的溫度系數降低，等效成溫度系數為3300ppm/℃、1.09kΩ的電阻。為了把VY從轉換函數中消除，在電路中VY應與小于零的電壓相連(本例中為-1.2V)。

　　電路中5kΩ的電位器用于比例因子的調整，以得到每10倍程輸出1V的比例。輸出偏移電位器應被設置成在Vx=Vz=1V時(shí)輸出為零。調整電路在VZ=1mV、VX=1V時(shí)，輸出為3V。

　　圖4所示的比例對數電路在輸入電壓落在3個(gè)量級的輸入范圍(10mV～10V)內時(shí)，在對數域能夠獲得±0.5%的精度。這個(gè)誤差不是依據滿(mǎn)刻度輸出的百分比來(lái)衡量的，而是被定義為輸入值的百分比。例如，一個(gè)1V/10量程的比例因子，比例對數放大器的輸入有正極方向的1%的誤差，這樣，輸出與理想輸出之間就會(huì )有4.3mV的偏移(即1V/Log10(1.01)=4.3214mV)。負極方向的1%的輸入誤差有輕微的不同，會(huì )產(chǎn)生4.3648mV的輸出偏移。

　　3.2 反正切近似

　　圖5所示的電路是利用AD538取Vz/Vx值的指數大于1的冪的典型應用：用AD538精確地計算出用X和Y(這里由輸入電壓VZ和Vx代替)定義的角度。精度要求在1°的范圍內(輸入范圍在100μV～10V之間)，則AD538的反正切電路比傳統的模擬電路更精確，比大多數數字電路更快。直接的反正切運算只需少量外加元件。圖5所示電路實(shí)現的傳遞函數如下：

　　Vθ=(Vrθf-Vθ)[(VZ)/(Vx)]1.21

　　用來(lái)代替：

　　θ=Tan-1(Z/X)

　　該電路中，(Vrθf-Vθ)函數是把AD538的輸出Vθ和另外采用的參考電壓Vrθf通過(guò)一個(gè)外加的運算放大器AD547相加得到的。和AD547的100kΩ反饋相連的1μF電容作為網(wǎng)絡(luò )(由Vθ和VY間的放大器形成)的頻率補償。電阻RA(一般為931Ω)用來(lái)調節指數因子m。

　　為了得到更高的反正切精度，外加的電阻R1和R2應該匹配。但是，因為非線(xiàn)性影響在這里是主要的誤差來(lái)源，所以在其他電路中的偏移調整電路就不再需要。另外，還需要注意的是在輸出接近90°時(shí)會(huì )產(chǎn)生不穩定性，這是因為這時(shí)的反正切函數值無(wú)窮大，于是AD538的 增益將會(huì )特別高的緣故。