實(shí)時(shí)模擬計(jì)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(shí)時(shí)模擬計(jì)算器件，能提供精確的模擬乘、除和冪運(yùn)算功能。

　　AD538結(jié)構(gòu)獨(dú)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(gè)非常寬的輸入動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)進(jìn)行精確的運(yùn)算。激光調(diào)整技術(shù)可使乘/除運(yùn)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(jìn)一步加強(qiáng)了實(shí)時(shí)模擬信號(hào)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(diǎn)，主要有：

　　●實(shí)時(shí)模擬乘法、除法和冪指數(shù)運(yùn)算;

　　●在很寬的動(dòng)態(tài)輸入范圍(1000∶1)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)高精度模擬除法運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)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?？梢酝ㄟ^連接特定管腳來實(shí)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(shí)現(xiàn)。對(duì)于乘法和除法運(yùn)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(shí)實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算。通過外接一至二個(gè)電阻可以實(shí)現(xiàn)不同的m值(0.2～5)的指數(shù)運(yùn)算。利用芯片上的對(duì)數(shù)比例和輸出部分可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)比例運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)電壓作為工作時(shí)的電源電壓。

　　AD538在-25～+85℃工作溫度范圍內(nèi)應(yīng)用時(shí)，有A和B兩種精度等級(jí);在軍工溫度范圍內(nèi)(-55～+125℃)應(yīng)用時(shí)，精度等級(jí)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(shí)際為誤差)都用滿刻度量程的百分?jǐn)?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(jì)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(jì)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(shí)，就會(huì)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?jǐn)?shù)近似為誤差參數(shù)，因此，它更適合滿足在非常寬的動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)用的需要，可以達(dá)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(shí)，AD538的誤差不是滿量程的一個(gè)百分?jǐn)?shù)，而是被分成兩種誤差的和：即理想的讀數(shù)的百分?jǐn)?shù)加上一個(gè)固定的輸出偏移誤差。根據(jù)這個(gè)公式，AD538作為一個(gè)乘法器或除法器時(shí)在輸入低于100mV時(shí)，最大誤差為讀入幅值的±500μV±1%。在輸入范圍為100∶1時(shí)，兩種精度等級(jí)的芯片總誤差的一些經(jīng)驗(yàn)計(jì)算值如表1所列，誤差的這種定義公式對(duì)于那些數(shù)字式伏特表的設(shè)計(jì)者用戶來說是更易于理解的(其誤差定義為讀入值的百分?jǐn)?shù)加、減一定的數(shù)值)。

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