Под
перемножителем сигналов понимается устройство, имеющее два входа и один выход.
При этом напряжение на выходе равно произведению напряжений на входе,
помноженному на некоторую константу.
В зависимости от схемы построения, существуют перемножители, у которых входные напряжения могут принимать значения только одной полярности. В этом случае они называются одноквадрантными. Если один из входов допускает двуполярные сигналы, то перемножители называют двухквадрантными. И для 4-х квадрантных перемножителей оба входных сигнала могут быть обеих полярностей.
Перемножители характеризуются также полосой пропускания (временной задержкой передачи), а также точностными параметрами.
Перемножители широко используются в электронике. Они являются частью аналоговых решающих устройств, управляемых аттеньюаторов, используются в преобразователях высокочастотных сигналов: смесителях, балансных модуляторах, фазовых детекторах и т.д.
Если использовать перемножающий ЦАП и АЦП, то можно построить перемножитель:
Если используются обычные однополярные АЦП и ЦАП, то данный перемножитель работает в двух квадрантах. Задержка перемножителя определяются задержками преобразования ЦАП, АЦП, а точность – разрешением этих элементов.
В настоящее время широкое распространение получили аналоговые перемножители, использующие логарифмическую зависимость напряжения p-n перехода от тока. Сначала входные сигналы отдельно логарифмируются, полученные напряжения суммируются, а затем выполняется операция потенцирования. Все устройство выполняется в одном кристалле. Использование структур с одинаковыми параметрами, применение балансных схем, коррекции нелинейностей позволяется получить высокую точность преобразования в полосе частот до1 Ггц и выше.
Часто
используют условное обозначение для перемножителей, показанное на рисунке.
Здесь X, Y – входы
перемножителя, выходное напряжение Z = K∙ X∙Y.
Например, для отечественного перемножителя 525ПС2 задано:
. Входные
напряжения X и Y могут
изменяться в пределах для этой микросхемы от –10В до +10В. При этом выходное
напряжение Z тоже изменяется в тех же пределах. В
дальнейшем для определенности будем пользоваться этой микросхемой.
Дополняя перемножитель операционным усилителем, можно построить
схему
извлечения квадратного корня. Для идеального операционного усилители можно
написать:
, или
входное напряжение Vвх
может для этой схемы иметь только отрицательную полярность, Vвх.≤
0
Схема деления:
Аналогично рассматривая сумму
токов в узле, подключенном к инвертирующему входу операционного услилителя,
можно записать: ,
отсюда можно найти:
. Для этой схемы V2
должно быть всегда больше нуля.
Переменное сопротивление. Коэффициент усиления операционного усилителя – К. Входное напряжение Vвх равно сумме падения напряжения на сопротивлении VR и напряжения VX, т.е. можно записать:
.
Далее поделим обе части равенства на входной ток Iвх,
и , замечая, что VВХ/ Iвх
= Rвх, VR/
Iвх = R, получим:
,
т.е., изменяя величину Vупр, можно регулировать эквивалентное
входное сопротивление схемы. Это можно использовать при построении фильтров,
полоса пропускания которого регулируется напряжением Vyпр.
Фильтр с переменной полосой пропускания.
Для удобства анализа схемы введем напряжение на выходе ОУ, равное Vх. Далее по закону Кирхгоффа можно записать:
I1 +
I2 + I3 = 0, или
Кроме того, для перемножителя,
.
Решая совместно эти уравнения, получим
Это
коэффициент передачи простейшего фильтра низких частот – интегрирующей RC – цепочки. Постоянную времени этой цепочки можно менять,
изменяя напряжение VУПР.
Литература. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной радиоаппаратуре. В.Н. Тимонтеев и др. М., Радио и Связь, 1982 г.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.