CN116755655B - 一种乘除法运算器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乘除法运算器，涉及电路领域，电流源的输出电流的大小与第一输入电压的大小呈正相关，电压电阻转换模块将第一电阻等效模块的等效电阻转换为在第一输入电压和电流源的输出电流下的电阻值。第二电阻等效模块的等效电阻与第一电阻等效模块的电阻成比例。电压电流转换模块将第二输入电压转换为等效输入电流。基于欧姆定律根据第二电阻等效模块的等效电阻和等效输入电流便可确定第一输入电压和第二输入电压的乘积或商。乘除法运算器输入的第一输入电压不仅作为计算输出电压的输入值，还通过电流源参与到乘除法运算器自身输出增益的调节中，从而在第一输入电压和第二输入电压的取值范围受限的情况下提升输出电压的取值范围。

Description

一种乘除法运算器

技术领域

本发明涉及电路领域，特别是涉及一种乘除法运算器。

背景技术

相关技术中，乘法器或者除法器这类运算器的增益通常是固定的，运算器的输出电压的取值范围受到输入电压的取值范围的限制，想要得到较大或较小的输出电压时就需要相适应的增大或者减小输入电压。例如典型的运算器的输出电压Vout=Vin1*Vin2*K，其中，Vin1和Vin2为输入电压，K为运算器的增益，由于K值是固定的，因此Vin1和Vin2的取值范围就决定了Vout的取值范围。对于某些需要产生大输出电压的应用场景，只能通过增大两个输入电压实现上述需求，但是输入电压的取值也是有上限的，当输入电压的取值达到上限后，输出电压便无法再继续增大，不能满足需求，使运算器的运算受限。对于某些需要产生小输出电压的应用场景也是同理，输出电压的取值受到输入电压的取值下限的限制，使运算器的运算受限。

发明内容

本发明的目的是提供一种乘除法运算器，能够通过输入至乘除法运算器的第一输入电压的大小调节乘除法运算器的增益，从而在第一输入电压和第二输入电压的取值范围受限的情况下，还能够提升输出电压的取值范围。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种乘除法运算器，包括电流源、电压电阻转换模块、第一电阻等效模块、电压电流转换模块及第二电阻等效模块；

所述电压电阻转换模块用于将所述第一电阻等效模块的等效电阻调节为第一输入电压除以所述电流源的输出电流之商，且所述电流源的输出电流的大小与所述第一输入电压的大小呈负相关；

所述电压电流转换模块用于将第二输入电压转换为等效输入电流；

所述第二电阻等效模块的第一端与所述电压电流转换模块的电流输出端连接，所述第二电阻等效模块的第二端接地，且所述第二电阻等效模块的等效电阻与所述第一电阻等效模块的等效电阻成比例。

优选的，所述电流源包括固定电流源及增益补偿电流源；

所述固定电流源的固定电流输出端与所述增益补偿电流源的第一端以及所述第一电阻等效模块的第一端连接，所述第一电阻等效模块的第二端接地；

所述增益补偿电流源输出的增益补偿电流跟随所述第一输入电压变化，所述增益补偿电流的大小与所述第一输入电压的大小呈正相关，所述电流源的输出电流为所述固定电流源输出的固定电流减去所述增益补偿电流得到的差值电流。

优选的，所述增益补偿电流源包括第一比较器、第一可控开关以及第三电阻等效模块；

所述第一比较器的第一输入端用于输入所述第一输入电压，第二输入端与所述第三电阻等效模块的第一端连接，输出端与所述第一可控开关的控制端连接；

所述第一比较器的第二输入端与所述第一可控开关的输入端连接，所述第一可控开关的输出端与所述第三电阻等效模块的第一端连接，所述第三电阻等效模块的第二端接地，所述第三电阻等效模块的等效电阻与所述第一电阻等效模块的等效电阻成比例。

优选的，所述第一电阻等效模块、所述第二电阻等效模块及所述第三电阻等效模块均包括N个等效电阻以及与N个所述等效电阻一一对应的第二可控开关，N为不小于2的正整数；

N个所述等效电阻串联，串联后的电路的一端作为电阻等效模块的第一端，串联后的电路的第二端作为所述电阻等效模块的第二端，N个所述第二可控开关一一对应的并联于N个所述等效电阻的两端。

优选的，所述第一电阻等效模块、所述第二电阻等效模块及所述第三电阻等效模块中第i+1个等效电阻的阻值小于第i个等效电阻的阻值，1≤i≤N-1且i为整数。

优选的，所述电压电阻转换模块包括第二比较器和逐次逼近式数模转换器；

所述第二比较器的第一输入端用于输入所述第一输入电压，第二输入端与所述第一电阻等效模块的第一端连接，输出端用于输出根据所述第一输入电压和所述第一电阻等效模块的第一端的电压生成判断信号；

所述逐次逼近式数模转换器的振荡信号输入端用于输入周期振荡信号，判断信号输入端用于输入所述判断信号，输出端与所述第一电阻等效模块的控制端连接，以便通过根据所述周期震荡信号和所述判断信号生成的电阻调节信号调节所述第一电阻等效模块的等效电阻。

优选的，所述电压电流转换模块包括第一运算放大器、输入电阻以及第一电流镜像模块；

所述第一运算放大器的第一输入端用于输入所述第二输入电压，第二输入端与输出端连接且连接的公共端与所述输入电阻的第一端连接，所述输入电阻的第二端接地；

所述第一电流镜像模块的输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，输出端与所述第二电阻等效模块的第一端连接且连接的公共端作为所述乘除法运算器的输出端，以便将所述第一运算放大器的输出端的电流按比例复制到所述第二电阻等效模块。

优选的，所述第一电流镜像模块包括第一晶体管和第二晶体管；

所述第一晶体管的控制端与所述第一晶体管的输出端以及所述第二晶体管的控制端连接，所述第一晶体管的输入端和所述第二晶体管的输入端均连接电源，所述第一晶体管的输出端作为所述第一电流镜像模块的输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第二晶体管的输出端作为所述第一电流镜像模块的输出端与所述第二电阻等效模块的第一端连接。

优选的，所述电压电流转换模块包括第二运算放大器、第二电流镜像模块以及输出电阻；

所述第二运算放大器的第一输入端用于输入所述第二输入电压，第二输入端与输出端连接且连接的公共端与所述第二电阻等效模块的第一端连接；

所述第二电流镜像模块的输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，输出端与所述输出电阻的第一端连接且连接的公共端作为所述乘除法运算器的输出端，所述输出电阻的第二端接地。

优选的，所述第二电流镜像模块包括第三晶体管和第四晶体管；

所述第三晶体管的控制端和所述第四晶体管的控制端连接，所述第三晶体管的输入端和所述第四晶体管的输入端源极均连接电源，所述第三晶体管的输出端作为所述第二电流镜像模块的输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第四晶体管的输出端作为所述乘除法运算器的输出端与所述输出电阻的第一端连接。

本发明的有益效果在于提供了一种乘除法运算器，电流源的输出电流的大小与第一输入电压的大小呈正相关，电压电阻转换模块将第一电阻等效模块的等效电阻转换为在第一输入电压和电流源的输出电流下的电阻值。第二电阻等效模块的等效电阻与第一电阻等效模块的电阻成比例。电压电流转换模块将第二输入电压转换为等效输入电流。基于欧姆定律根据第二电阻等效模块的等效电阻和等效输入电流便可确定第一输入电压和第二输入电压的乘积或商。乘除法运算器输入的第一输入电压不仅作为计算输出电压的输入值，还通过电流源参与到乘除法运算器自身输出增益的调节中，从而在第一输入电压和第二输入电压的取值范围受限的情况下提升输出电压的取值范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的乘除法运算器的第一部分电路图；

图2为本发明提供的乘除法运算器的第一部分具体实现电路图；

图3为本发明提供的乘除法运算器的第二部分电路图；

图4为本发明提供的乘除法运算器的第三部分电路图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种乘除法运算器，能够通过输入至乘除法运算器的第一输入电压的大小调节乘除法运算器的增益，从而在第一输入电压和第二输入电压的取值范围受限的情况下，还能够提升输出电压的取值范围。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的乘除法运算器的第一部分电路图，该乘除法运算器包括电流源、电压电阻转换模块、第一电阻等效模块03、电压电流转换模块05及第二电阻等效模块04；

电压电阻转换模块用于将第一电阻等效模块03的等效电阻调节为第一输入电压除以电流源的输出电流之商，且电流源的输出电流的大小与第一输入电压的大小呈负相关；

电压电流转换模块05用于将第二输入电压转换为等效输入电流；

第二电阻等效模块04的第一端与电压电流转换模块05的电流输出端连接，第二电阻等效模块04的第二端接地，且第二电阻等效模块04的等效电阻与第一电阻等效模块03的等效电阻成比例。

为解决相关技术中的乘除法运算器的增益固定，导致乘除法运算器的输出电压受限于第一输入电压和第二输入电压的取值范围，无法满足计算需求的问题，本申请提供了一种乘除法运算器，能够利用电流源实现根据输入至乘除法运算器的第一输入电压的大小调节乘除法运算器的增益的目的，从而在第一输入电压和第二输入电压的取值范围受限的情况下，通过改变乘除法运算器的增益提升输出电压的取值范围。

本申请中的乘除法运算器包括电流源、电压电阻转换模块、第一电阻等效模块03、电压电流转换模块05以及第二电阻等效模块04。其中，电流源的输出电流并非固定不变，而是与第一输入电压的大小相关，电流源的输出电流的大小与第一输入电压的大小呈负相关。乘除法运算器基于第一输入电压和第二输入电压计算输出电压是基于欧姆定律实现，将第一输入电压转换为电阻，将第二输入电压转换为电流，最终基于转换后的电阻和电流得到输出电压。在本申请中，电压电阻转换模块将第一电阻等效模块03的等效电阻调节为第一输入电压除以电流源的输出电流之商，因此第一电阻等效模块03的等效电阻同样与第一输入电压相关。第一电阻等效模块03的等效电阻可以表示为：R=Vin1/Iout，R为第一电阻等效模块03的等效电阻，Vin1为第一输入电压，Iout为电流源的输出电流，并且Iout与Vin1呈正相关。

电压电流转换模块05将第二输入电压转换为等效输入电流，第二电阻等效模块04的第一端与电压电流转换模块05的电流输出端连接，因此流过第二电阻等效模块04的电流为第二输入电压转换得到的等效输入电流。第二电阻等效模块04的等效电阻与第一电阻等效模块03的等效电阻成比例，由于第一电阻等效模块03的等效电阻与第一输入电压相关，因此便可得到与第一输入电压和第二输入电压相关的输出电压。通过调整第二电阻等效模块04与电压电流转换模块05的连接结构便能够得到用第一输入电压与第二输入电压的乘积或商表示的输出电压。

综上，本申请提供的乘除法运算器中电流源的输出电流的大小与第一输入电压的大小呈负相关，电压电阻转换模块将第一电阻等效模块03的等效电阻转换为在第一输入电压和电流源的输出电流下的电阻值。第二电阻等效模块04的等效电阻与第一电阻等效模块03的电阻成比例。电压电流转换模块05将第二输入电压转换为等效输入电流。基于欧姆定律根据第二电阻等效模块04的等效电阻和等效输入电流便可确定第一输入电压和第二输入电压的乘积或商。乘除法运算器输入的第一输入电压不仅作为计算输出电压的输入值，第一输入电压还通过电流源参与到乘除法运算器自身输出增益的调节中，从而在第一输入电压和第二输入电压的取值范围受限的情况下提升输出电压的取值范围。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，电流源包括固定电流源11及增益补偿电流源12；

固定电流源11的固定电流输出端与增益补偿电流源12的第一端以及第一电阻等效模块03的第一端连接，第一电阻等效模块03的第二端接地；

增益补偿电流源12输出的增益补偿电流跟随第一输入电压变化，增益补偿电流的大小与第一输入电压的大小呈正相关，电流源的输出电流为固定电流源11输出的固定电流减去增益补偿电流得到的差值电流。

请参照图2，图2为本发明提供的乘除法运算器的第一部分具体实现电路图。在本实施例中电流源包括固定电流源11及增益补偿电流源12。在本实施例中流过第一电阻等效模块03的输出电流的大小与第一输入电压的大小呈负相关。具体的，固定电流源11输出大小固定不变的固定电流，且固定电流的方向为从第一电阻等效模块03的第一端流向地；增益补偿电流源12输出的增益补偿电流的大小随着第一输入电压的大小而变化，并且增益补偿电流的大小具体与第一输入电压的大小呈负相关，增益补偿电流的方向是从自身的第一端流向地。因此，最终流过第一电阻等效模块03的输出电流为固定电流减去增益补偿电流后得到的差值电流，由于增益补偿电流与第一输入电压呈正相关，因此流过第一电阻等效模块03的输出电流的大小与第一输入电压的大小呈负相关。

本实施例中在电流源中加入增益补偿电流源12，增益补偿电流源12输出的增益补偿电流可表示为K*Vin1，使得增益补偿电流与第一输入电压Vin1呈正比例。固定电流源11输出的固定电流可表示为Iref，则流过第一等效电阻模块的输出电流可表示为Iout=Iref-K*Vin1，流过第一电阻等效模块03的输出电流的大小与第一输入电压的大小呈负相关。第一电阻等效模块03的等效电阻则可以表示为R=Vin1/（Iref- K*Vin1）。

作为一种优选的实施例，增益补偿电流源12包括第一比较器、第一可控开关以及第三电阻等效模块；

第一比较器的第一输入端用于输入第一输入电压，第二输入端与第三电阻等效模块的第一端连接，输出端与第一可控开关的控制端连接；

第一比较器的第二输入端与第一可控开关的输入端连接，第一可控开关的输出端与第三电阻等效模块的第一端连接，第三电阻等效模块的第二端接地，第三电阻等效模块的等效电阻与第一电阻等效模块03的等效电阻成比例。

请参照图1，图1本发明提供的乘除法运算器的第一部分电路图。在本实施例中增益补偿电流源12具体包括第一比较器、第一可控开关以及第三电阻等效模块。第一比较器的两个输入端分别输入第一输入电压和第三电阻等效模块的第一端对应的电压，第一比较器基于两个电压的大小输出比较信号，比较信号输出至第一可控开关的控制端从而控制第一可控开关的导通或断开。在第一可控开关导通的情况下，流过第三电阻等效模块的电流为第一输入电压除以第三电阻等效模块的等效电阻，因此当第一输入电压变化时流过第三电阻等效模块的电流值也会随之变化，并且二者的大小呈正相关，从而实现增益补偿电流源12输出的增益补偿电流的大小与第一输入电压的大小呈正相关，由增益补偿电流源12和固定电流源11组成的电流源的输出电流与第一输入电压呈负相关的目的。

作为一种优选的实施例，第一电阻等效模块03、第二电阻等效模块04及第三电阻等效模块均包括N个等效电阻以及与N个等效电阻一一对应的第二可控开关，N为不小于2的正整数；

N个等效电阻串联，串联后的电路的一端作为电阻等效模块的第一端，串联后的电路的第二端作为电阻等效模块的第二端，N个第二可控开关一一对应的并联于N个等效电阻的两端。

请参照图1，图1本发明提供的乘除法运算器的第一部分电路图。在本实施例中第一电阻等效模块03、第二电阻等效模块04和第三电阻等效模块均是采用N个等效电阻串联，并在各个等效电阻两端并联第二可控开关的结构，通过控制第二可控开关的导通或者断开即可调节电阻等效模块的等效电阻。在图1中各个等效电阻表示为R1至Rn，各个第二可控开关表示为Q1至Qn。

需要说明的是，每个电阻等效模块中的各个等效电阻的阻值可以相同，也可以不同；第一电阻等效模块03、第二电阻等效模块04和第三电阻等效模块各自的第i个等效电阻彼此之间可以相同，也可以成一定的比例，例如第一电阻等效模块03、第二电阻等效模块04及第三电阻等效模块中第i+1个等效电阻的阻值小于第i个等效电阻的阻值，1≤i≤N-1且i为整数。

作为一种优选的实施例，电压电阻转换模块包括第二比较器21和逐次逼近式数模转换器22；

第二比较器21的第一输入端用于输入第一输入电压，第二输入端与第一电阻等效模块03的第一端连接，输出端用于输出根据第一输入电压和第一电阻等效模块03的第一端的电压生成判断信号；

逐次逼近式数模转换器22的振荡信号输入端用于输入周期振荡信号，判断信号输入端用于输入判断信号，输出端与第一电阻等效模块03的控制端连接，以便通过根据周期震荡信号和判断信号生成的电阻调节信号调节第一电阻等效模块03的等效电阻。

请参照图1，图1本发明提供的乘除法运算器的第一部分电路图，图1中Judge为判断信号，OSC为周期振荡信号，Q（1：n）为电阻调节信号，R1至Rn为第一电阻等效模块03中的各个电阻，Q1至Qn为第一电阻等效模块03中用于决定电阻是否串联到回路的第二可控开关。在本实施例中，第二比较器21、逐次逼近式数模转换器22以及第一电阻等效模块03构成反馈回路，通过第二比较器21和逐次逼近式数模转换器22不断调整第一电阻等效模块03的等效电阻，直至第一电阻等效模块03的第一端的电压达到第一输入电压。

具体的，第二比较器21的两个输入端分别输入第一电阻等效模块03的第一端的实际电压以及第一输入电压，第二比较器21的输出端基于上述两个电压的大小生成判断信号。第二比较器21将判断信号输出至逐次逼近式数模转换器22的判断信号输入端。逐次逼近式数模转换器22由周期振荡信号控制内部电路时序的翻转，从而输出不同的电阻调节信号至第一电阻等效模块03以调节第一电阻等效模块03的等效电阻，从而由第二比较器21产生不同的判断信号。第二比较器21再将比较产生的判断信号输入至逐次逼近式数模转换器22，逐次逼近式数模转换器22基于周期振荡信号和判断信号生成新的电阻调节信号，以不断调整第一电阻等效模块03的等效电阻直至第一电阻等效模块03的第一端的电压达到第一输入电压。

逐次逼近式数模转换器22可先控制阻值最大的第一电阻对应的第一可控开关断开，其余的第一电阻对应的第一可控开关均导通，利用此时第一电阻等效模块03的第一端的电压与第一输入电压的大小决定电阻调节信号中该信号的电平。若此时第一电阻等效模块03的第一端的电压小于第一输入电压，则可以继续控制断开下一个第一电阻对应的第一可控开关。在N足够大的情况下，第N个第一电阻叠加的电压值很小，第一电阻等效模块03的第一端的电压最大程度接近第一输入电压。提高运算器的运算精度。

作为一种优选的实施例，电压电流转换模块05包括第一运算放大器、输入电阻以及第一电流镜像模块；

第一运算放大器的第一输入端用于输入第二输入电压，第二输入端与输出端连接且连接的公共端与输入电阻的第一端连接，输入电阻的第二端接地；

第一电流镜像模块的输入端与第一运算放大器的输出端连接，输出端与第二电阻等效模块04的第一端连接且连接的公共端作为乘除法运算器的输出端，以便将第一运算放大器的输出端的电流按比例复制到第二电阻等效模块04。

请参照图3，图3本发明提供的乘除法运算器的第二部分电路图。当电压电流转换模块05的电路结构为图2所示的第一运算放大器、输入电阻以及第一电流镜像模块时，本申请中的乘除法运算器具体可实现对第一输入电压和第二输入电压的乘积的计算，并且第一输入电压参与乘法器的增益调节。

以图2所示的电路为例，第一电阻等效模块03的等效电阻可表示为R=Vin1/（Iref-K*Vin1），其中，Vin1为第一输入电压，Iref为固定电流源11输出的固定电流，K*Vin1为增益补偿电流源12输出的增益补偿电流。第一运算放大器的第一输入端输入第二输入电压Vin2，第一运算放大器将第二输入电压映射到第一运算放大器的第二输入端并将其叠加在输入电阻Rin上。第一电流镜像模块将运放第一运算放大器的输出端的电流按比例复制到第二电阻等效模块04上。若第一电流镜像模块的电流幅值比例为1，则第二电阻等效模块04上的电流Iin=Vin2/Rin。第二电阻等效模块04的等效电阻与第一电阻等效模块03的等效电阻成比例，为了便于计算可以将本实施例中第一电阻等效模块03的等效电阻和第二电阻等效模块04的等效电阻的比例假设为1。

第二电阻等效模块04与第一电流镜像模块连接的公共端作为乘法器的输出端，乘法器的输出端上的电压即为输出电压，该输出电压Vout=（Vin1/（Iref- K*Vin1）*（Vin2/Rin2）=（Vin1* Vin2）/（Iref*Rin-K*Vin1*Rin）。控制Iref*Rin的值为固定电压值V0。K*Vin1是与Vin1成正比关系的增益补偿电流，所以K*Vin1*Rin为一个与Vin1成正比关系的电压值，这个电压值可以控制为V0*K*Vin1。因此对Vout=（Vin1* Vin2）/（Iref*Rin-K*Vin1*Rin）进行整理即可得到Vout=Vin1*Vin2/（V0*(1-K*Vin1)），其中，K*Vin1<1。假设V0=1V，则Vout=Vin1*Vin2/ (1-K*Vin1)，这样即实现了输出电压Vin1与Vin2的乘法运算，同时运算器增益1/(1-K*Vin1)随着Vin1实时变化。当Vin1增大时，运算器输出增益1/(1-K*Vin1)也随着增大。当输出较大Vout时，Vin1可以保持在一个相对不太高的水平。当Vin1减小时，运算器输出增益1/(1-K*Vin1)也随着减小，当输出较小Vout时，Vin1可以保持在一个相对不太低的水平。这样就实现了固定范围内的Vin1可以得到更宽范围的Vout。或者也可以理解为固定范围的Vout输出只需要更小范围的Vin1，即实现了使用乘法器的环路系统应用范围的拓宽。

作为一种优选的实施例，第一电流镜像模块包括第一晶体管和第二晶体管；

第一晶体管的控制端与第一晶体管的输出端以及第二晶体管的控制端连接，第一晶体管的输入端和第二晶体管的输入端均连接电源，第一晶体管的输出端作为第一电流镜像模块的输入端与第一运算放大器的输出端连接，第二晶体管的输出端作为第一电流镜像模块的输出端与第二电阻等效模块04的第一端连接。

在本实施例中第一电流镜像模块可以为第一晶体管和第二晶体管构成的电流镜，第一晶体管和第二晶体管可以为MOS管或三极管，本申请对此不作特别限定。当第一晶体管的尺寸与第二晶体管的尺寸不同时，第一电流镜像模块的电流复制比例也不同，具体可根据实际情况进行选择。

作为一种优选的实施例，电压电流转换模块05包括第二运算放大器、第二电流镜像模块以及输出电阻；

第二运算放大器的第一输入端用于输入第二输入电压，第二输入端与输出端连接且连接的公共端与第二电阻等效模块04的第一端连接；

第二电流镜像模块的输入端与第二运算放大器的输出端连接，输出端与输出电阻的第一端连接且连接的公共端作为乘除法运算器的输出端，输出电阻的第二端接地。

请参照图4，图4本发明提供的乘除法运算器的第三部分电路图。当电压电流转换模块05的电路结构为图4所示的第二运算放大器、第二电流镜像模块以及输出电阻时，本申请中的乘除法运算器具体可实现对第一输入电压和第二输入电压的商的计算，并且第一输入电压参与除法器的增益调节。

具体的，第一电阻等效模块03的等效电阻可表示为R=Vin1/（Iref- K*Vin1），其中，Vin1为第一输入电压，Iref为固定电流源11输出的固定电流，K*Vin1为增益补偿电流源12输出的增益补偿电流。第二电阻等效模块04的等效电阻与第一电阻等效模块03的等效电阻成比例，本实施例以二者等效电阻的比例为1为例进行介绍。除法器的输出电压Vout=（Vin2/R）*Rout，可以将上式整理为Vout=（Vin2/Vin1）*（Iref-K*Vin1）*Rout。控制Iref*Rout的值为一固定电压值V0，这样输出电压可以记为（Vin2/Vin1）*V0*(1-Vin1*K）。这样实现了输入电压Vin1与输入电压Vin2的除法运算，并且当Vin2增大时，运算器输出增益1-K*Vin1随着减小。当输出较小Vout时，Vin1可以保持在一个相对不太高的水平。当Vin1减小时，运算器输出增益1-K*Vin1随着减大，当输出较大Vout时，Vin1可以保持在一个相对不太低的水平。这样就实现了固定范围内的Vin1可以得到更宽范围的Vout，或者固定范围的Vout输出只需要更小范围的Vin1，即实现了应用除法器的环路系统应用范围的拓宽。

作为一种优选的实施例，第二电流镜像模块包括第三晶体管和第四晶体管；

第三晶体管的控制端和第四晶体管的控制端连接，第三晶体管的输入端和第四晶体管的输入端源极均连接电源，第三晶体管的输出端作为第二电流镜像模块的输入端与第二运算放大器的输出端连接，第四晶体管的输出端作为乘除法运算器的输出端与输出电阻的第一端连接。

在本实施例中，第二电流镜像模块可以为第三晶体管和第四晶体管构成的电流镜，第三晶体管和第四晶体管可以为MOS管或三极管，本实施例对此不做特别限定。当第三晶体管的尺寸与第四晶体管的尺寸不同时，第二电流镜像模块的电流复制比例也不同，具体可根据实际情况进行选择。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种乘除法运算器，其特征在于，包括电流源、电压电阻转换模块、第一电阻等效模块、电压电流转换模块及第二电阻等效模块；

所述电压电阻转换模块用于将所述第一电阻等效模块的等效电阻调节为第一输入电压除以所述电流源的输出电流之商，且所述电流源的输出电流的大小与所述第一输入电压的大小呈负相关；

所述电压电流转换模块用于将第二输入电压转换为等效输入电流；

所述第二电阻等效模块的第一端与所述电压电流转换模块的电流输出端连接，所述第二电阻等效模块的第二端接地，且所述第二电阻等效模块的等效电阻与所述第一电阻等效模块的等效电阻成比例。

2.如权利要求1所述的乘除法运算器，其特征在于，所述电流源包括固定电流源及增益补偿电流源；

所述固定电流源的固定电流输出端与所述增益补偿电流源的第一端以及所述第一电阻等效模块的第一端连接，所述第一电阻等效模块的第二端接地；

所述增益补偿电流源输出的增益补偿电流跟随所述第一输入电压变化，所述增益补偿电流的大小与所述第一输入电压的大小呈正相关，所述电流源的输出电流为所述固定电流源输出的固定电流减去所述增益补偿电流得到的差值电流。

3.如权利要求2所述的乘除法运算器，其特征在于，所述增益补偿电流源包括第一比较器、第一可控开关以及第三电阻等效模块；

所述第一比较器的第一输入端用于输入所述第一输入电压，第二输入端与所述第三电阻等效模块的第一端连接，输出端与所述第一可控开关的控制端连接；

所述第一比较器的第二输入端与所述第一可控开关的输入端连接，所述第一可控开关的输出端与所述第三电阻等效模块的第一端连接，所述第三电阻等效模块的第二端接地，所述第三电阻等效模块的等效电阻与所述第一电阻等效模块的等效电阻成比例。

4.如权利要求3所述的乘除法运算器，其特征在于，所述第一电阻等效模块、所述第二电阻等效模块及所述第三电阻等效模块均包括N个等效电阻以及与N个所述等效电阻一一对应的第二可控开关，N为不小于2的正整数；

N个所述等效电阻串联，串联后的电路的一端作为电阻等效模块的第一端，串联后的电路的第二端作为所述电阻等效模块的第二端，N个所述第二可控开关一一对应的并联于N个所述等效电阻的两端。

5.如权利要求4所述的乘除法运算器，其特征在于，所述第一电阻等效模块、所述第二电阻等效模块及所述第三电阻等效模块中第i+1个等效电阻的阻值小于第i个等效电阻的阻值，且i为整数。

6.如权利要求1所述的乘除法运算器，其特征在于，所述电压电阻转换模块包括第二比较器和逐次逼近式数模转换器；

所述第二比较器的第一输入端用于输入所述第一输入电压，第二输入端与所述第一电阻等效模块的第一端连接，输出端用于输出根据所述第一输入电压和所述第一电阻等效模块的第一端的电压生成判断信号；

所述逐次逼近式数模转换器的振荡信号输入端用于输入周期振荡信号，判断信号输入端用于输入所述判断信号，输出端与所述第一电阻等效模块的控制端连接，以便通过根据所述周期震荡信号和所述判断信号生成的电阻调节信号调节所述第一电阻等效模块的等效电阻。

7.如权利要求1至6任一项所述的乘除法运算器，其特征在于，所述电压电流转换模块包括第一运算放大器、输入电阻以及第一电流镜像模块；

所述第一运算放大器的第一输入端用于输入所述第二输入电压，第二输入端与输出端连接且连接的公共端与所述输入电阻的第一端连接，所述输入电阻的第二端接地；

所述第一电流镜像模块的输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，输出端与所述第二电阻等效模块的第一端连接且连接的公共端作为所述乘除法运算器的输出端，以便将所述第一运算放大器的输出端的电流按比例复制到所述第二电阻等效模块。

8.如权利要求7所述的乘除法运算器，其特征在于，所述第一电流镜像模块包括第一晶体管和第二晶体管；

所述第一晶体管的控制端与所述第一晶体管的输出端以及所述第二晶体管的控制端连接，所述第一晶体管的输入端和所述第二晶体管的输入端均连接电源，所述第一晶体管的输出端作为所述第一电流镜像模块的输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第二晶体管的输出端作为所述第一电流镜像模块的输出端与所述第二电阻等效模块的第一端连接。

9.如权利要求1至6任一项所述的乘除法运算器，其特征在于，所述电压电流转换模块包括第二运算放大器、第二电流镜像模块以及输出电阻；

所述第二运算放大器的第一输入端用于输入所述第二输入电压，第二输入端与输出端连接且连接的公共端与所述第二电阻等效模块的第一端连接；

所述第二电流镜像模块的输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，输出端与所述输出电阻的第一端连接且连接的公共端作为所述乘除法运算器的输出端，所述输出电阻的第二端接地。

10.如权利要求9所述的乘除法运算器，其特征在于，所述第二电流镜像模块包括第三晶体管和第四晶体管；

所述第三晶体管的控制端和所述第四晶体管的控制端连接，所述第三晶体管的输入端和所述第四晶体管的输入端源极均连接电源，所述第三晶体管的输出端作为所述第二电流镜像模块的输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第四晶体管的输出端作为所述乘除法运算器的输出端与所述输出电阻的第一端连接。