一類可編程的變阻器
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2025-02-12 14:04:51 | 430 次閱讀
如圖1所示,我無恥地使用了其他解決方案中使用的數(shù)字鍋。 (請注意電位計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。

通過將分子從0更改為255,似乎可以實現(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。嚴格遵循此規(guī)范,用255的分子操作可以將RES的價值驅(qū)動到DC處的無窮大附近,因此應(yīng)避免。但這不是唯一的問題。對于α2分子值“ num”,由于±1 LSB的精度,可能會遇到大約±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 ”對于“ num”的小值也有類似的問題)。這種限制的另一個原因是,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。
增強的可編程變阻器
圖2電路中的U3和R2的簡單添加通過降低“ NUM”所需的最大值來減輕這些問題。對于大于R1的R2,R1和R2之間的電阻應(yīng)通過讓Analog Switch u3選擇R1而不是R2來實現(xiàn)。對于較大的電阻,應(yīng)選擇R2。

要了解為什么圖2提供增強功能,請考慮在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,通過將U3開關(guān)R1代替4K R2來得出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,以限制有限的開路增長而導(dǎo)致的錯誤。要看到這一點,有必要進行一些分析。鑒于運行AMP對引入的最大允許的分數(shù)誤差(OA ERR ),可以看出:

因此,對于封閉循環(huán)操作放大器的增益:

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

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的真實和假想術(shù)語(J·F),產(chǎn)生了第四階多項式。通過LTSpice中的模擬解決問題要比通過代數(shù)求解更容易。
LTSpice提供了一個名為…的用戶指定運算放大器,“ 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,以解決此問題。

交流信號所需的A 0L值將大于公式(3)中計算的A 0L值。建議從10000(100 dB)的A 0L默認值開始,然后嘗試不同的GBW值。使用結(jié)果為實際電路選擇一個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進行仿真。
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,對于幾乎任何操作機構(gòu),這兩個電路中的DC性能都不是一個挑戰(zhàn)。但同樣明顯的是,在圖2電路中,給定運算放大器的交流性能明顯好于圖1的AC性能,并且可以通過較低的性能來實現(xiàn)給定的錯誤,而在圖中的成本較低,較低的op-amp可以實現(xiàn)。 2電路。
注意:兩個具有AC相移的兩個操作放大器的級聯(lián)反應(yīng)意味著與電路產(chǎn)生的電阻R并行有效電容。由于兩個運算放大器會創(chuàng)建一個二階系統(tǒng),因此沒有等效的寬帶電容。但是,可以在該頻率下從相移φRADIAN中計算出一個點頻率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不僅支持兩個或更多不同的電阻來推廣。這樣做進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誤,從而減少了“ NUM”的最大要求值。它還擴展了給定誤差預(yù)算可實現(xiàn)的電阻值的范圍。
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