Extracción de la raíz cuadrada de un voltaje

Un enfoque fácil sería utilizar un multiplicador analógico ( MC1495 fue uno temprano, Analog Devices AD633 o Burr-Brown (¡Ups, Texas Instruments!) MPY534 son mejores nuevos) como un circuito de cuadratura, en el circuito de retroalimentación de un amplificador operacional .

Para usar un multiplicador para cuadrar un voltaje, simplemente conecte ese voltaje a ambas entradas. Conecte su voltaje de entrada a la entrada no inversora de opamp, la salida opamp a las entradas múltiples y la salida multiplicada a la entrada inversora de opamp.

Si \ $ V_ {out} ^ 2 = V_ {in} \ $ entonces \ $ V_ {out} = \ sqrt {V_ {in}} \ $.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Detalles como la desviación de DC dejada como un ejercicio ...

(Nota: los multiplicadores analógicos dependen en gran medida de los "pares combinados" de transistores. ¡Es relativamente fácil hacer coincidir 2 transistores si haces ambos a la vez en la misma área en el mismo chip!)

si tienes algunos BJT más un amplificador operacional, un rápido translinear la raíz cuadrada analógica de BJT es todo tuyo ! V (OUT) = SQRT (V (IN)) / 10 en este caso:

( Open y ejecute la simulación de barrido de CC en CircuitLab.)

En cuanto a "transistores emparejados", en este caso:

• la falta de coincidencia en Q1 / Q2 / Q3 / Q4 o en Q6 / Q7 producirá un ligero error de factor de escala (lo que ha dicho que no importa mucho)
• Q5 no es dependiente de la coincidencia
• la variación de temperatura entre diferentes transistores puede producir un error de escala
• puede simular la falta de coincidencia ajustando I_S de un transistor. Consulte este ejemplo de LED para ver algo similar en la caja del LED. (También puede tener una discrepancia B_F "beta", pero en este circuito en particular , es un factor menos importante).

He añadido algunas notas en el esquema. Estoy seguro de que otros pueden ayudar a simplificar o hacer que esto sea más sólido, ¡pero espero que sea un buen comienzo usando partes que probablemente ya tenga en su banco!

De nota de aplicación de TI 31 :

Puede funcionar con otros amplificadores operacionales. Consulte la nota de la aplicación para obtener detalles sobre cómo ejecutar el LM101A con un suministro de un solo extremo.

Recomendaría un amplificador de registro, seguido de un amplificador lineal de ganancia 0,5, seguido de un amplificador antilog. Es posible que pueda comprar los amplificadores de log y antilog como IC de un solo propósito. El Burr-Brown 4127 manejaría el registro y el antilog, pero está obsoleto. Puede que sea otro elección

Otro enfoque, dependiendo de sus requisitos de ancho de banda y algunas otras cosas, sería entregar el problema a un microcontrolador y un DAC.

Esto no pretende ser una respuesta o una solución explícita, sino una explicación por la cual no hay soluciones integradas de un solo chip. Quizás la demanda sea demasiado baja, cuando puede usar una solución digital ahora con cuantización usando 12 o 16 ADC con códecs de registro o algoritmos de registro y divida entre 2 en binario ya que el registro del exponente ^ (0.5) tiene un multiplicador de 0.5 en el resultado.

Los diseños de raíz cuadrada vienen en muchas variaciones analógicas de 1 a 16 partes integradas, con complejidades de precisión, espejos actuales, espejos sesgados para usar el comportamiento cuadrático no lineal de los FET. Han sido un tema de investigación perpetuo de los Profesores de EE con resultados controlados que abarcan de 3 a 7+ décadas. Los problemas resultan de variaciones en RgsON, umbral de Vgs y autocalentamiento.

Pocos de estos experimentos de investigación han llegado a la producción, tal vez debido a la dificultad de controlar el proceso de dopaje y fabricación para obtener la consistencia requerida, que son órdenes de magnitud más difíciles que la lógica CMOS. La referencia cero es la más crítica para los errores y una salida diferencial ofrece más linealidad en el resultado Sq Rt. Teniendo en cuenta que se utiliza la retroalimentación negativa, es académico que los amplificadores cuadrados tienden a tener una entrada negativa para dar una salida positiva, sin embargo, este no es un número mágico. Ha.

Diviértete.

Works in Spice, tardó aproximadamente un día en resolverlo. la red de resistencia de la segunda etapa elimina las compensaciones que causaron que la tercera sección del amplificador operacional saturara la precisión en 1db para el Detector de diodo Schottky RF / MW . .0005vdc - 1.000vdc