在外表和丈量体系中广泛使用了平方根核算电路,例如:用于核算恣意波形rms (均方根)等使命。因而,规划师需求有一种高效的模仿平方根核算设备。因为制作商常选用MOS技能制作IC,选用根据MOSFET的模仿平方根核算设备应该是很适宜的。此规划实例就描绘了一个这样的电路。该电路只选用MOSFET来供给平方根功用(图1)。它规划简略,功用丰厚,能够供给两路电压差的平方根输出。
该电路将MOSFET Q1和Q2 嵌套衔接。二级管衔接的Q2在饱满区作业,强制Q1在线性区作业。一切其他MOSFET也作业在线性区。该电路的榜首部分电路由Q3、Q4、Q5和Q6构成,发生电流IO1。该部分根本上为一个MOS电阻电路。决议该电路作业的根本公式为:
其间K1和K2 别离表明晶体管Q1和Q2的纵横比(aspect ratio):KI=(μCOXW)/2LI,其间I=K1=K2。MOSFET构成MOS电阻电路并确保所发生的电流是相同的,所以这些MOSFET具有相同的纵横比和阈值电压。电流与输入 V1和V2有关,联系如公式所示:IO1=G(V1?V2),其间G=2K(VA?VB),表明MOS电阻电路的电导;k=(μCOXW)/2L,为构成 MOS电阻电路的几个相同晶体管的纵横比;VA和VB 为施加到线性区MOSFET栅极的操控电压。该办法的长处是输出电压可控性好,因而可用电压操控平方根功用。
输出电压按以下公式核算:
从该公式能够看出,输出电压VO为输入电压V1和V2之差的平方根。假如将V2接地,则输出电压与输入电压 V1平方根成正比。如公式所示,操控电压 VA和VB 能够改动份额常数。因而,这是一种新式的彻底根据MOSFET的电压操控模仿平方根核算设备。
能够选用许多市售MOSFET来测验该电路。例如,能够选用许多当地都能够购到的2SK1228;缓冲器能够是根据MOSFET的运放缓冲器,如 Texas Instruments公司的BUF04701。为了使电路作业契合输出电压公式,用于构成MOS电阻电路的4只MOSFET应该是相同的,并且应该作业在线性区,其输入V1和V2 应别离小于VA-VTH和VB-(–VTH)。镜像电流源中的MOSFET Q7和Q8应相同,并且二极管衔接的 MOSFET Q1和Q2应是不同的,并应具有不同的纵横比。能够用市售IC在板上测验该电路 ,或是用任何规范版别的Spice 在核算机上仿真它。供电电压有必要契合所选元件参数。
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