實時模擬計算器件AD538的原理及應(yīng)用

　　1、概 述

　　AD538是美國ADI公司出品的實時模擬計算器件，能提供精確的模擬乘、除和冪運算功能。

　　AD538結(jié)構(gòu)獨特、工藝精良。低輸入/輸出偏移電壓和優(yōu)異的線性性能的結(jié)合，使其可在一個非常寬的輸入動態(tài)范圍內(nèi)進行精確的運算。激光調(diào)整技術(shù)可使乘/除運算誤差控制在輸入幅值的0.25%的范圍之內(nèi)。通常輸出偏移小于或等于100μV。由于器件具有400kHz帶寬，進一步加強了實時模擬信號的處理能力。因此，AD538具有其它同類產(chǎn)品所不具備的特殊優(yōu)點，主要有：

　　●實時模擬乘法、除法和冪指數(shù)運算;

　　●在很寬的動態(tài)輸入范圍(1000∶1)內(nèi)可實現(xiàn)高精度模擬除法運算;

　　●電路中集成了2V或10V幅值參考電壓;

　　●有電壓和電流兩種輸入方式;

　　●單片結(jié)構(gòu)，比用標準的元器件組成的電路所需成本低，而可靠性更高;

　　●誤差低;

　　AD538的轉(zhuǎn)換函數(shù)為：VOUT=VY·(VZ/VX)m。可以通過連接特定管腳來實現(xiàn)特定函數(shù)。單象限乘/除不需另外附加元件。雙象限乘/除可以通過外接電平平移和比例電阻來實現(xiàn)。對于乘法和除法運算，可以利用集成芯片上的2V或10V參考電壓選擇合適的比例范圍，也可以通過外接器件和電平來同時實現(xiàn)乘法運算。通過外接一至二個電阻可以實現(xiàn)不同的m值(0.2～5)的指數(shù)運算。利用芯片上的對數(shù)比例和輸出部分可以直接實現(xiàn)對數(shù)比例運算。通過多重的算法連接增加了AD538的靈活性，而且從±4.5到±18V的電源范圍內(nèi)允許選擇±5V、±12V和±15V標準電壓作為工作時的電源電壓。

　　AD538在-25～+85℃工作溫度范圍內(nèi)應(yīng)用時，有A和B兩種精度等級;在軍工溫度范圍內(nèi)(-55～+125℃)應(yīng)用時，精度等級為S。AD538采用18腳DIP封裝，其管腳圖如圖1所示。

　　2、AD538的工作原理

　　2.1 精 度

　　習(xí)慣上，模擬乘法器和除法器的“精度”(實際為誤差)都用滿刻度量程的百分數(shù)來衡量。因此規(guī)定輸出滿刻度值為10V的乘法器，1%的誤差就意味著在設(shè)計的輸出范圍之內(nèi)的任意輸出幅值最大誤差為100mV，雖然誤差的這種表示方法便于測試，、估計和說明，但當(dāng)乘法器的輸出電壓很低，近似于規(guī)定的誤差界限100mV時，就會使用戶為乘法器的精度是否合適感到為難。

　　AD538的誤差表示不是簡單地把滿刻度的百分數(shù)近似為誤差參數(shù)，因此，它更適合滿足在非常寬的動態(tài)范圍應(yīng)用的需要，可以達到最適合的狀態(tài)。當(dāng)用作乘法器和除法器，且輸入范圍為100∶1(100mV～10V)時，AD538的誤差不是滿量程的一個百分數(shù)，而是被分成兩種誤差的和：即理想的讀數(shù)的百分數(shù)加上一個固定的輸出偏移誤差。根據(jù)這個公式，AD538作為一個乘法器或除法器時在輸入低于100mV時，最大誤差為讀入幅值的±500μV±1%。在輸入范圍為100∶1時，兩種精度等級的芯片總誤差的一些經(jīng)驗計算值如表1所列，誤差的這種定義公式對于那些數(shù)字式伏特表的設(shè)計者用戶來說是更易于理解的(其誤差定義為讀入值的百分數(shù)加、減一定的數(shù)值)。

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