指數運算電路

用集成運算放大器OP07和三極體8050構成對數放大電路和反對數放大電路。利用PN節的指數伏安特性實現對數反對數運算，同時用三極體代替PN節以增加集電極電流動態運用範圍。由對數和反對數放大電路最終實現指數運算。但是由於電晶體的相關參數是溫度函式，其運算精度受溫度影響較大，所以還要給對數和反對數電路加上溫度補償電路。

基本介紹

• 中文名：指數運算電路
• 外文名：Index operation circuit
• 定義：對數運算的逆運算
• 核心：指數運算
• 類別：物理

簡介

指數運算電路是對數運算的逆運算,將指數運算電路的二極體(三級管)與電阻R對換即可。電路圖如所示
它的輸入、輸出電壓的關係為：

利用對數和指數運算以及比例，和差運算電路，可組成乘法或除法運算電路和其它非線性運算電路。對數放大器和反對數放大器具有非常廣泛的套用，除了能構成指數運算電路外，通過配以加減運算電路還可實現模擬信號的乘，除，乘方，開方等運算。
以乘法電路為例：
設計思路如上，具體電路如下（未加入溫度補償電路）
利用二極體的PN結，可以實現對數運算。但是在實際套用的過程中，常把電晶體的基極與集電極短路，接成二極體的形式以增加集電極電流動態運用範圍。
輸出電壓幅度不能超過0.7V，且要Ui>0以保證電晶體處於導通狀態。
由於和都是溫度的函式，其運算的精度要受到溫度的影響大，所以需要加溫度補償電路。

運算電路

集成運放是一個已經裝配好的高增益直接耦合放大器，加接反饋網路以後，就組成了運算電路。

運算電路的輸入輸出關係，僅僅決定於反饋網路；因此只要選取適當的反饋網路，就可以實現所需要的運算功能，如比例、加減、乘除、微積分、對數等。

這樣的運算電路，被廣泛地套用於對模擬信號進行 各種數學處理，稱之為模擬運算電路。

模擬運算電路通常表現輸入/輸出電壓之間的函式關係。

相關研究

為擴大電渦流感測器的測量範圍，設計了基於恆定頻率載波調幅法測量電路，套用指數運算電路作為非線性補償環節。利用Matlab仿真軟體輔助設計了直徑60mm電渦流感測器探頭，結合測量電路進行實驗。實驗結果表明：該電渦流感測器能夠檢測的位移可達90 mm，驗證了該系統工作的穩定性，證明設計達到了預期效果。

運算電路模組是當代微處理器的關鍵組件。微處理器電路設計的驗證工作必須確保運算電路模組設計的正確性。當電路複雜度達到一定規模後，傳統的仿真驗證方法已無法覆蓋整個狀態空間，從而無法保證像微處理器運算電路這類複雜設計的正確性。因此，基於形式化方法的運算電路驗證方法，特別是完全自動化的模型檢驗方法，已經成為當前國內外科研機構以及EDA廠商所關注的熱點問題。

結合龍芯I號微處理器運算部件的設計和驗證工作，系統地研究了運算電路的規範語言、基於決策圖的模型檢驗方法以及基於可滿足性判定的模型檢驗方法。