Seltsamer Analogmultiplizierer

[Nobbi (Gast)]

Hallo,
heute auf einer meiner Reise durchs Web habe ich die folgende seltsame 
Schaltung für einen indischen Analogmultiplizierer gefunden. Es werden 
nur drei Opamps verwendet. Zwei sind als invertierende Verstärke 
beschaltet. Der dritte ist in einer mir unbekannten Weise beschaltet. 
Interessant ist das anscheinend kein Logarithmus oder Mosfet verwendet 
wurde. Der Fehler ist mit 0,23% angegeben! Vor einigen Jahren hatte ich 
mal einen Analogmultiplizierer mit mehreren Opamps unter verwendung der 
e-Funktion gebaut, dieser war extrem ungenau.
Ich wollte die Schaltung einfach mal mit euch teilen und fragen wie sie 
funktioniert. Naja, vielleicht werde ich die Schaltung heute Abend mal 
aufbauen und euch davon berichten.

[Nobbi (Gast)]

Vor lauter Schreiben habe ich vergessen den Link zu posten:
http://nopr.niscair.res.in/bitstream/123456789/6896/1/IJPAP%2048%281%29%2067-70.pdf

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Nobbi schrieb:

> heute auf einer meiner Reise durchs Web habe ich die folgende seltsame
> Schaltung für einen indischen Analogmultiplizierer gefunden. Es werden
> nur drei Opamps verwendet. Zwei sind als invertierende Verstärke
> beschaltet. Der dritte ist in einer mir unbekannten Weise beschaltet.

Ähm ja. (Schaltplan) Lesen müßte man können. A1 ist ein (invertierender) 
Addierer. A2 und A3 sind Subtrahierer.

> Interessant ist das anscheinend kein Logarithmus oder Mosfet verwendet
> wurde.
> Ich wollte die Schaltung einfach mal mit euch teilen und fragen wie sie
> funktioniert.

Steht auch im Text. Anscheinend hängt die Stromaufnahme eines OPV 
quadratisch mit der Ausgangsspannung zusammen. R21 und R22 "messen" nun 
die Stromaufnahme von A1 und A2, die jeweils die Summe bzw. Differenz 
der Eingangsspannungen bilden:

U_R21 ~= (Ux+Uy)² = Ux² + Uy² + 2UxUy
U_R22 ~= (Ux-Uy)² = Ux² + Uy² - 2UxUy

wie man sieht, fallen bei Subtraktion die quadratischen Terme raus und 
es bleibt ein Term proportional Ux*Uy übrig.


XL

[Kai K. (klaas)]

Ich bin da sehr skeptisch. Der Knackpunkt der Schaltung dürfte im 
Gleichlauf der beiden OPamp liegen. Wahrscheinlich wurde erhebliche Zeit 
darauf verwendet, um zwei geeignete OPamps zu selektieren.

Dann würde mich mal interessieren, ob die Schaltung auch noch so gut 
funktioniert, wenn sich die Temperatur ändert.

Außerdem fällt auf, daß die Schaltung mit nur bis zu 1V Eingangsspannung 
eine sehr eingeschränkte Dynamik bietet.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Kai Klaas schrieb:

> Ich bin da sehr skeptisch. Der Knackpunkt der Schaltung dürfte im
> Gleichlauf der beiden OPamp liegen. Wahrscheinlich wurde erhebliche Zeit
> darauf verwendet, um zwei geeignete OPamps zu selektieren.

Seh ich ähnlich. Schick wären hier Doppel-OPV mit getrennten 
Versorgungsanschlüssen.

> Dann würde mich mal interessieren, ob die Schaltung auch noch so gut
> funktioniert, wenn sich die Temperatur ändert.

Yep. Wobei das bei Schaltungen mit Logarithmierern ja das gleiche 
Problem ist.

> Außerdem fällt auf, daß die Schaltung mit nur bis zu 1V Eingangsspannung
> eine sehr eingeschränkte Dynamik bietet.

Das halte ich nun wiederum nicht für wesentlich. Bei Multiplizierern 
muß man den Eingangsbereich einschränken, weil man sonst viel zu 
schnell mit dem Ausgang an den Rails anschlägt.


XL

[Alex (Gast)]

Die Autoren verwenden 0,1% Widerstände. Bei so vielen Widerständen wird 
es in der Summe warscheinlich teurer als ein spezieller Baustein von 
Analog Devices...

[Kai K. (klaas)]

>Die Autoren verwenden 0,1% Widerstände. Bei so vielen Widerständen wird
>es in der Summe warscheinlich teurer als ein spezieller Baustein von
>Analog Devices...

Ich kann mir nicht helfen: Wer mal die Ruhestromaufnahme von normalen 
OPamps untersucht hat und weiß, wie sehr die streuen, kann sich nicht 
vorstellen, daß die Schaltung auch nur halbwegs seriös ist. Da haben die 
doch ewig selektierert, bis die Zahlen einigermaßen gestimmt haben.

Bei einem LM741 kann die Ruhestromaufnahme zwischen 1,7mA (typisch) und 
2,8mA (maximal) streuen. Das sind 65%! Da ist die Verwendung von 
0,1%-igen Widerstände doch ein völliger Witz, oder? Dazu kommt noch der 
starke Temperaturgang der Ruhestromaufnahme eines OPamps. Außerdem teilt 
sich die Ruhestromaufnhame auch noch in unterschiedliche Terme auf, die 
in ihrer Zusammensetzung auch erheblich streuen dürften.