En AN-31 hay un divisor multiplicador analógico de 4 opamp. La cantidad y complejidad de los caminos de retroalimentación es asombrosa.
¿Cómo funciona esto? ¿Y cómo se diseñaría algo así, sin la inspiración divina?
Este circuito realiza los cálculos utilizando logaritmos. Este circuito se hace 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 a la tensión a través de él.
A1, A2 y el transistor Q2 generan una tensión a la salida de A1 que es el logaritmo de la tensión de entrada E1 (en realidad es una tensión negativa 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 el logaritmo (E1/E2).
A3 y Q3 forman el logaritmo de E3. Se suma al resultado anterior para crear el logaritmo (E1*E3)/E2.
Q4 y A4 realizan entonces el antilog del resultado de 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 realimentación efectiva a través de los transistores varía con el nivel de la señal, los condensadores tienen que ser elegidos para estabilizar el circuito para grandes niveles de entrada, pero entonces los condensadores son mucho más grandes de lo necesario a bajos niveles de entrada, lo que resulta en largos tiempos de estabilización.
Aquí tiene una nota de aplicación que los describe con más detalle Amplificadores logarítmicos .
Los transistores modernos no están optimizados para su uso en este tipo de circuitos y los que lo estaban están fuera de producción, en particular se necesita una resistencia de base muy baja para la precisión.
He utilizado amplificadores logarítmicos para amplificar corrientes de fotodetectores en los que la señal podía oscilar entre picoamperios y miliamperios, lo que pueden hacer en un solo rango. Circuitos bien diseñados pueden trabajar sobre 7 u 8 órdenes de magnitud. Existen algunas implementaciones monolíticas para tales fines (por ejemplo AD8304 )
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Como todas las entradas + están conectadas a tierra, la realimentación es bastante sencilla. Observe cómo todas las entradas se conectan a través de una resistencia a las entradas -. Dado que las entradas + están conectadas a tierra, las entradas - son terrenos virtuales . Este tipo de construcción se utiliza para convertir con precisión una tensión en una corriente. El diseño consiste en saber cómo funcionan los componentes y reconocer determinadas estructuras. Casi todo el mundo puede aprender, pero se necesita esfuerzo y determinación y mirar (y estudiar). montones y montones de circuitos.
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Los diodos tienen una relación logarítmica entre tensión y corriente, y los transistores conectados a diodos tienen una relación más ideal. Piensa en exp(ln(E1)+ln(E3)-ln(E2)), que es más o menos como funciona una regla de cálculo. Puede que haya un poco de magia negra en la selección de los componentes de compensación (C4, C3, C6, C7).
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Estoy familiarizado con el multiplicador logarítmico/logarítmico/exponente, pero para mi ojo cegado por el software esto parece que funciona según un principio diferente.
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@SpehroPefhany - la elección de las tapas de estabilización es un compromiso entre inestabilidad a altas corrientes o lentitud de respuesta a bajas corrientes. La disposición translineal con un transistor de base común en la retroalimentación que añade ganancia no deseada en el bucle que requiere más amortiguación, pero evita la corriente de base causando un error.