(1)实时模拟乘法,除法和幂指数运算;
(2)在很宽的动态输入范围(1000:1)内可实现高精度模拟除法运算;
(3)电路中集成了2V或10V幅值参考电压;
(4)有电压和电流两种输入方式;
(5)单片结构,比用标准的元器件组成的电路所需成本低,而可靠性更高;
(6)误差低;
图4-7 AD538的引脚图
AD538的转换函数为: 。可以通过连接特定管脚来实现特定函数。单象限乘/除不需另外附加元件。双象限乘/除可以通过外接电平平移和比例电阻来实现。对于乘法和除法运算,可以利用集成芯片上的2V或10V参考电压选择合适的比例范围,也可以通过外接器件和电平来同时实现乘法运算。通过外接一至二个电阻可以实现不同的m值(0.2~5)的指数运算。利用芯片上的对数比例和输出部分可以直接实现对数比例运算。通过多重的算法连接增加AD538的灵活性,而且从±4.5到±18V的电源范围内允许选择±5V、±12V和±15V标准电压作为工作时的电源电压。
AD538的内部结构如图4-7所示:
图4-8 AD538的内部结构示意图
OP07芯片是一种低噪声,非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压(对于OP07A最大为25uV),所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低(OP07A为±2uA)和开环增益高(对于OP07A为300V/mV)的特点,这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放 大传感器的微弱信号等方面。
图4-9 OP07引脚图
OP07芯片引脚功能说明: 1和8为偏置平衡(调零端),2为反向输入端,3为正向输入端,4接地,5空脚 6为输出,7接电源。
该部分功能即2.2.2中公式(6):
电路如图4-8所示。
图4-10 非线性拟合电路
图中去耦电容C用在放大电路不需要交流的地方,用来消除自激,使放大器A1稳定工作,同时起到一个滤波的作用。运放A1对于热电偶的输出电压构成同向放大器,通过调节RP3使R3与(R4+RP3)的比例关系满足公式公式(6)中的一次项系数。
非线性拟合电路由集成单片实时模拟运算芯片AD538及反相相加法器实现。AD538的输出关系为
AD538的4引脚可以稳定提供10V的电压数值,将Vx引脚与4引脚相接,Vx的电压即变成10V与引脚4的电压值大小相等,根据AD538元器件介绍说明可知AD538的输出为
其中 与 的输出引脚2、10是相连的,它们的数值是相等的,两者电压相乘这样就可通过AD538得到公式中的平方项,具体的二次项系数值可以通过调节后端运算放大器A3实现。
同样公式(6)中的常数项可以由额定的电压经电阻分压得到,我们这里可以直接通过AD538第4引脚输出恒定电压10V来实现,通过非线性拟合得到常数项为0,则该部分可以不作考虑。
5.实验调试
5.1硬件电路调试
硬件电路最终焊接完成的实物图如图5-1所示。
图5-1 硬件电路焊接的实物图
调试步骤如下:
(1)检查电路
焊接电路完成后,在通电调试之前,必须认真检查电路连接线焊接是否有错误,是否有断焊、接点错焊、漏焊等情况出现,如果有则需及时改正。对照电路图,按一定的顺序逐级对应检查。
在前面检查无误后,可采用从左到右的方法,用精度较好的万用表,分段测量两两相邻焊接点间的阻值大小,如果出现期间两点阻值较大,或是无穷大时,对照电路看两点间是否有大电阻,如果有对照其电阻值看是否匹配,若不匹配再看其间有无元器件,如果有对照器件相关资料说明,看是否符合要求,如果不符合则需找出相关原因。
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