¿Cómo funciona este multiplicador-divisor analógico Op-Amp?

En AN-31 hay un divisor multiplicador analógico de 4 amplificadores operacionales. ¡La cantidad y complejidad de las rutas de retroalimentación es asombrosa!

Multiplicador/Divisor

¿Cómo funciona esto? ¿Y cómo se diseñaría algo como esto, sin inspiración divina?

Hmm, dado que todas las entradas + están conectadas a tierra, la retroalimentación es bastante simple. Observe cómo todas las entradas se conectan mediante una resistencia a las entradas -. Dado que las entradas + están conectadas a tierra, las entradas - son conexiones virtuales . Ese tipo de construcción se utiliza para convertir con precisión un voltaje en una corriente. El diseño se trata de saber cómo funcionan los componentes, reconociendo ciertas estructuras. Casi cualquiera puede aprender, pero requiere esfuerzo y determinación y mirar (y estudiar) montones y montones de circuitos.
Los diodos tienen una relación logarítmica entre el voltaje y la corriente, y los transistores conectados a diodos tienen una relación más ideal. Piense en exp(ln(E1)+ln(E3)-ln(E2)), que es más o menos cómo funciona una regla de cálculo. Puede haber un toque de magia negra en la selección de los componentes de compensación (C4, C3, C6, C7).
Estoy familiarizado con el multiplicador log/log/exponent, pero para mi ojo cegado por el software, parece que funciona con un principio diferente.
@SpehroPefhany: la elección de las tapas de estabilización es un compromiso entre la inestabilidad a corrientes altas o una respuesta lenta a corrientes bajas. El arreglo translineal con un transistor de base común en la retroalimentación agrega una ganancia no deseada en el bucle que requiere más amortiguamiento pero evita que la corriente de base provoque un error.

Respuestas (1)

Este circuito realiza los cálculos utilizando logaritmos. Este circuito se vuelve más complejo y difícil de interpretar al compartir componentes para realizar la ecuación.

Se basa en la relación exponencial de la corriente en un diodo frente al voltaje a través de él.

A1, A2 y el transistor Q2 generan un voltaje en la salida de A1 que es el logaritmo del voltaje de entrada E1 (en realidad es un voltaje negativo cuya magnitud es el logaritmo). A2 y Q1 crean un voltaje que es el logaritmo de E2 que se resta del logaritmo de E1. Esto crea un registro (E1/E2).

A3 y Q3 forman el logaritmo de E3. Se suma al resultado anterior para crear log (E1*E3)/E2.

Q4 y A4 luego realizan el antilogaritmo del resultado A3 para crear la respuesta final (E1*E3)/E2.

Los amplificadores logarítmicos tienden a ser inestables con la temperatura, difíciles de estabilizar para evitar la oscilación. Los condensadores C1, C2 y C5 están ahí para estabilizar el circuito. Debido a que la retroalimentación efectiva a través de los transistores varía con el nivel de la señal, los capacitores deben elegirse para estabilizar el circuito para niveles de entrada grandes, pero luego los capacitores son mucho más grandes de lo necesario a niveles de entrada bajos, lo que resulta en tiempos de establecimiento prolongados.

Aquí hay una nota de aplicación que los describe con más detalle. Amplificadores logarítmicos .

Los transistores modernos no están optimizados para su uso en tales circuitos y los que estaban fuera de producción, en particular, se necesita una resistencia base muy baja para la precisión.

He usado amplificadores logarítmicos para amplificar las corrientes de los fotodetectores donde la señal puede variar de picoamperios a miliamperios, lo que pueden hacer en un solo rango. Los circuitos bien diseñados pueden funcionar en 7 u 8 órdenes de magnitud. Hay algunas implementaciones monolíticas para tales fines (por ejemplo, AD8304 )

La topología en AN-311 parece realmente familiar. Gran recurso. Notar la negación de ln(E2) también fue muy útil.
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