一類可編程的變阻器

出處：維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于：2025-02-12 14:04:51 | 413 次閱讀

　　如果在“合成不在目錄中的精確DPOT抗性”和“合成精密雙極DPOT變穩(wěn)定劑”中，最近公開(kāi)的解決方案從最近公開(kāi)的解決方案滿足（可編程）的“浮動(dòng)”的約束中釋放出來(lái)，則有一種令人信服的替代方法。是的，它稍微簡(jiǎn)單，因?yàn)樗梢员苊釳OSFET，并且數(shù)字電位計(jì)的 +5V供應(yīng)是唯一需要的電源（尤其是使用軌道軌道輸入和輸出運(yùn)算放大器。）但是更重要的是，它是獨(dú)特的因?yàn)楫?dāng)端子a和vs之間的交流信號(hào)符號(hào)發(fā)生變化時(shí)，它沒(méi)有表現(xiàn)出跨界失真。
　　如圖1所示，我無(wú)恥地使用了其他解決方案中使用的數(shù)字鍋。（請(qǐng)注意電位計(jì)U2的有限工作電壓范圍。）

　　圖1利用其他解決方案中使用的相同數(shù)字鍋的基本可編程結(jié)晶。

　　端子A和電壓源與末端A的電阻性之間的電阻是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時(shí)略低于統(tǒng)一，隨著頻率的增加，循環(huán)增益下降。 α2等于分子整數(shù)之一0、1、2…256除以256的分母，由U2的編程確定。
　　通過(guò)將分子從0更改為255，似乎可以實(shí)現(xiàn)1：256的電阻值比。不幸的是，U2的積分非線性（INL）被指定為±1 LSB。嚴(yán)格遵循此規(guī)范，用255的分子操作可以將RES的價(jià)值驅(qū)動(dòng)到DC處的無(wú)窮大附近，因此應(yīng)避免。但這不是唯一的問(wèn)題。對(duì)于α2分子值“ num”，由于±1 LSB的精度，可能會(huì)遇到大約±1/（256-num）的電阻誤差因子EF。為了最大程度地減少不確定性，應(yīng)將NUM保持在某些最大值的范圍（綜合目錄中不在目錄中的精度DPOT電阻”中的解決方案和“合成精度雙極DPOT RheoStats ”對(duì)于“ num”的小值也有類似的問(wèn)題）。這種限制的另一個(gè)原因是，電阻分辨率要好得多，而“ num”值較高。例如，分子為10和11的電阻值的比率為1.004。但是240和241的值產(chǎn)生的比例為1.07，而250至251、1.2的值。
　　增強(qiáng)的可編程變阻器

　　圖2電路中的U3和R2的簡(jiǎn)單添加通過(guò)降低“ NUM”所需的最大值來(lái)減輕這些問(wèn)題。對(duì)于大于R1的R2，R1和R2之間的電阻應(yīng)通過(guò)讓Analog Switch u3選擇R1而不是R2來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于較大的電阻，應(yīng)選擇R2。

　　圖2增強(qiáng)了可編程的變阻器，通過(guò)降低“ NUM”的最大最大值來(lái)減輕基本可編程變阻器的不確定性問(wèn)題。

　　要了解為什么圖2提供增強(qiáng)功能，請(qǐng)考慮在1K至16K范圍內(nèi)提供阻力的要求。在圖1和圖2電路中，R1為1K。要產(chǎn)生1K的值，“ NUM”為0。對(duì)于16K，圖1中的“ NUM”為240，最大EF為±1/（256 - 240）或約6.3％。但是在圖2中，通過(guò)將U3開(kāi)關(guān)R1代替4K R2來(lái)得出4K及以上的電阻值。 “ NUM”的最大要求值為192，EF將減少4％至1.6％。還可以看出，圖2電路顯著放寬了操作到AMP的性能要求，以限制有限的開(kāi)路增長(zhǎng)而導(dǎo)致的錯(cuò)誤。要看到這一點(diǎn)，有必要進(jìn)行一些分析。鑒于運(yùn)行AMP對(duì)引入的最大允許的分?jǐn)?shù)誤差（OA ERR ），可以看出：

　　因此，對(duì)于封閉循環(huán)操作放大器的增益：

　　在DC，OP AMP電壓自動(dòng)閉環(huán)增益α為1/（1-1/A 0L），其中0L是OP AMP開(kāi)放環(huán)DC增益。滿足DC的要求：

　　交流信號(hào)更為復(fù)雜。在頻率F Hz處，電壓跟隨器開(kāi)路增益H OLG（J·F）為1/（1/A 0 + J·F/GBW），其中GBW是該零件的增益帶寬產(chǎn)品，J =√-1 。
　　閉環(huán)增益H CLG（J·F）為1/（1 + 1/ H OLG（J·F））。在公式（1）中，將H Clg（J·F）替換為αA和αB ，由于H Clg的真實(shí)和假想術(shù)語(yǔ)（J·F），產(chǎn)生了第四階多項(xiàng)式。通過(guò)LTSpice中的模擬解決問(wèn)題要比通過(guò)代數(shù)求解更容易。

　　LTSpice提供了一個(gè)名為…的用戶指定運(yùn)算放大器，“ OPAMP”。它可以為0L和GBW的用戶選擇值配置。該工具的配置如圖3所示，以解決此問(wèn)題。

　　圖3 LTSpice可用于確定AC信號(hào)應(yīng)用程序的操作AMP要求。
　　交流信號(hào)所需的A 0L值將大于公式（3）中計(jì)算的A 0L值。建議從10000（100 dB）的A 0L默認(rèn)值開(kāi)始，然后嘗試不同的GBW值。使用結(jié)果為實(shí)際電路選擇一個(gè)OP放大器，并在模型存在或至少使用所選OP放大器0L和GBW的最小指定值更新模擬時(shí)進(jìn)行仿真。
　　表1顯示了具有不同理想化操作的電路行為的一些示例。顯然，對(duì)于幾乎任何操作機(jī)構(gòu)，這兩個(gè)電路中的DC性能都不是一個(gè)挑戰(zhàn)。但同樣明顯的是，在圖2電路中，給定運(yùn)算放大器的交流性能明顯好于圖1的AC性能，并且可以通過(guò)較低的性能來(lái)實(shí)現(xiàn)給定的錯(cuò)誤，而在圖中的成本較低，較低的op-amp可以實(shí)現(xiàn)。 2電路。
　　注意：兩個(gè)具有AC相移的兩個(gè)操作放大器的級(jí)聯(lián)反應(yīng)意味著與電路產(chǎn)生的電阻R并行有效電容。由于兩個(gè)運(yùn)算放大器會(huì)創(chuàng)建一個(gè)二階系統(tǒng)，因此沒(méi)有等效的寬帶電容。但是，可以在該頻率下從相移φRADIAN中計(jì)算出一個(gè)點(diǎn)頻率F Hz的電容C。 c = tan（φ）/（2·π·f·r）。模擬表明，在表中列出的示例的全部電阻和操作頻率上，相移的幅度小于70度。
　　圖2中采用的方法可以通過(guò)不僅支持兩個(gè)或更多不同的電阻來(lái)推廣。這樣做進(jìn)一步最大程度地減少了操作AMP的性能要求和最壞情況下的錯(cuò)誤，從而減少了“ NUM”的最大要求值。它還擴(kuò)展了給定誤差預(yù)算可實(shí)現(xiàn)的電阻值的范圍。

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