一类可编程的变阻器
出处：维库电子市场网 发布于：2025-02-12 14:04:51 | 342 次阅读
如图1所示，我无耻地使用了其他解决方案中使用的数字锅。 （请注意电位计U2的有限工作电压范围。）
图1利用其他解决方案中使用的相同数字锅的基本可编程结晶。
通过将分子从0更改为255，似乎可以实现1：256的电阻值比。不幸的是，U2的积分非线性（INL）被指定为±1 LSB。严格遵循此规范，用255的分子操作可以将RES的价值驱动到DC处的无穷大附近，因此应避免。但这不是唯一的问题。对于α2分子值“ num”，由于±1 LSB的精度，可能会遇到大约±1/（256-num）的电阻误差因子EF。为了最大程度地减少不确定性，应将NUM保持在某些最大值的范围（综合目录中不在目录中的精度DPOT电阻”中的解决方案和“合成精度双极DPOT RheoStats ”对于“ num”的小值也有类似的问题）。这种限制的另一个原因是，电阻分辨率要好得多，而“ num”值较高。例如，分子为10和11的电阻值的比率为1.004。但是240和241的值产生的比例为1.07，而250至251、1.2的值。
增强的可编程变阻器
图2电路中的U3和R2的简单添加通过降低“ NUM”所需的最大值来减轻这些问题。对于大于R1的R2，R1和R2之间的电阻应通过让Analog Switch u3选择R1而不是R2来实现。对于较大的电阻，应选择R2。
要了解为什么图2提供增强功能，请考虑在1K至16K范围内提供阻力的要求。在图1和图2电路中，R1为1K。要产生1K的值，“ NUM”为0。对于16K，图1中的“ NUM”为240，最大EF为±1/（256 - 240）或约6.3％。但是在图2中，通过将U3R1代替4K R2来得出4K及以上的电阻值。 “ NUM”的最大要求值为192，EF将减少4％至1.6％。还可以看出，图2电路显着放宽了操作到AMP的性能要求，以限制有限的开路增长而导致的错误。要看到这一点，有必要进行一些分析。鉴于运行AMP对引入的最大允许的分数误差（OA ERR ），可以看出：
因此，对于封闭循环操作的增益：
在DC，OP AMP电压自动闭环增益α为1/（1-1/A 0L），其中0L是OP AMP开放环DC增益。满足DC的要求：
闭环增益H CLG（J·F）为1/（1 + 1/ H OLG（J·F））。在公式（1）中，将H Clg（J·F）替换为αA和αB ，由于H Clg的真实和假想术语（J·F），产生了第四阶多项式。通过LTSpice中的模拟解决问题要比通过代数求解更容易。
LTSpice提供了一个名为…的用户指定运算放大器，“ OPAMP”。它可以为0L和GBW的用户选择值配置。该工具的配置如图3所示，以解决此问题。
交流信号所需的A 0L值将大于公式（3）中计算的A 0L值。建议从10000（100 dB）的A 0L默认值开始，然后尝试不同的GBW值。使用结果为实际电路选择一个OP放大器，并在模型存在或至少使用所选OP放大器0L和GBW的最小指定值更新模拟时进行仿真。
表1显示了具有不同理想化操作的电路行为的一些示例。显然，对于几乎任何操作机构，这两个电路中的DC性能都不是一个挑战。但同样明显的是，在图2电路中，给定运算放大器的交流性能明显好于图1的AC性能，并且可以通过较低的性能来实现给定的错误，而在图中的成本较低，较低的op-amp可以实现。 2电路。
注意：两个具有AC相移的两个操作放大器的级联反应意味着与电路产生的电阻R并行有效电容。由于两个运算放大器会创建一个二阶系统，因此没有等效的宽带电容。但是，可以在该频率下从相移φRADIAN中计算出一个点频率F Hz的电容C。 c = tan（φ）/（2·π·f·r）。模拟表明，在表中列出的示例的全部电阻和操作频率上，相移的幅度小于70度。
图2中采用的方法可以通过不仅支持两个或更多不同的电阻来推广。这样做进一步最大程度地减少了操作AMP的性能要求和最坏情况下的错误，从而减少了“ NUM”的最大要求值。它还扩展了给定误差预算可实现的电阻值的范围。
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