根据X、Y座标求θ角的反正切运算电路
电路的功能
反正切运算电路采用了多功能转换器。本电路根据X、Y座标的ER、EY值计算向量√E2X+E2Y及角度θ。θ=0~90度对应的电压为0~9V。
电路工作原理
4302的传递特性为E0=Y(Z/Y)M,可由外接元件自由选定M值。如果M=1,则可进行乘法或除法运算。X、Z输入端的输入电阻均为100K,Y端为90K,在Y输入端外接了20K的可变电阻,根据公式M=+R2/R1计算M值,反正切可根据进行近似计算,若R1=100欧,R2=(M-1)R1可算出R2为21.25欧,OP放大器A1的正相输入端须用4.5V置偏,由+VCC分压获得,+VCC为稳定的电源,OP放大器A2把输出的0~9V转换成双极性的信号,可获得正负4.5V电压。
元件的选择
多功能转换器采用了混合IC。
本电路的精度取决于所用电阻的阻值误差和计算值的调整,如电阻R2其计算阻值为21.35欧,可在22欧的电阻上并联大电阻以达到计算值。
OP放大器A1正相输入端的输入电压必须正好是4.5V,也可用准确的9V电压,采用R4+R5=10K再进行分压获得。
使用说明
反正切运算只有EX=正、EY=正一个象限。所以各输入端要求输入正信号。在有可能输入负信号的情况下,须加可获得正输出的绝对值电路。
OP放大器A1因有反馈环路而容易造成不稳定,于是在反馈电阻R7上并联了电容C1,如果对响应速度有要求,应在保证稳定的前提下尽量采用小容量电容。
本电路可用作实时运算,输出为X、Y轴上各输入电压合成的相位角。如不需要实时输出,也可进行稳定性良好的高精度数字运算。具体方法是:准备一个12位的A-D转换器,对X、Y输入进行连续的交替转换。再对转换后的X、Y数据进行比较,如X﹥Y,θ小于45度。X﹤Y,θ在45~90度之间,X=Y,θ恰好为45度。当X﹤Y时,参照0~45度的数据表,把X、Y数据互换,然后再用90度减去参照角度,即可求得45~90度的数据。
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