Аналоговые перемножители сигналов
Перемножение (модуляция) аналоговых сигналов, как и усиление, является одной из основных операций при обработке электрических сигналов. Для осуществления операции перемножения были разработаны специализированные ИМС – перемножители аналоговых сигналов (ПАС), которые должны обеспечивать точное перемножение в широком динамическом диапазоне входных сигналов и в возможно более широком частотном диапазоне. Если ПАС позволяют перемножать сигналы любых полярностей, то их называют четырехквадрантными, если же один из сигналов может быть только одной полярности, то – двухквадрантными. Перемножители, умножающие однополярные сигналы, называются одноквадрантными. Известны разнообразные одно- и двухквадрантные ПАС на основе элементов с управляемым сопротивлением, переменной крутизной, использованием логарифматоров и антилогарифматоров. Например, регулятор с изменением режима работы элементов (рис. 3.1), можно использовать в качестве перемножителя, если на дифференциальный вход подать напряжение , а вместо подать . Под воздействием меняется крутизна передаточной характеристики транзисторов, на базы которых подается второе перемножаемое напряжение . Можно показать, что выходное напряжение , снимаемое между коллекторами транзисторов ДК, при определяется по формуле: , где – коэффициент усиления по току БТ, включенного по схеме с ОБ; – температурный потенциал . Если , то выражение для можно упростить: .
Недостатком рассмотренного простейшего перемножителя на одиночном ДК является весьма малый динамический диапазон входных сигналов, в котором обеспечивается приемлемая точность перемножения. Например, уже при погрешность перемножения достигает 10 %. Здесь ОУ и производят логарифмирование входных напряжений, а используется в качестве сумматора, на выходе которого напряжение составит . С помощью ОУ производят антилогарифмирование Следует заметить, что в данных выражениях используются напряжения, нормированные относительно одного вольта. Коэффициенты пропорциональности , , определяются резистивными элементами, включенными в цепи ООС используемых ОУ. Большим недостатком подобных ПАС является сильная зависимость диапазона рабочих частот от амплитуд входных сигналов. Так, если при входном напряжении 10 В верхняя частота перемножаемых напряжений может составлять 100 кГц, то при входном напряжении 1 В полоса рабочих частот сужается до 10 кГц.
В рассматриваемом устройстве связь между входными и выходными сигналами может быть представлена в виде отношения токов. Выходной ток перемножителя определяется соотношением: ,
где и – токи, протекающие через резисторы и ; и – рабочие токи в каналах X и Y. Выходное напряжение, снимаемое с одного из сопротивлений нагрузки, , где – масштабный коэффициент. Все приведенные на рис. 3.3 резисторы, кроме и , являются внешними. Их выбор зависит от конкретных требований к ПАС. Возможности реализации разнообразных устройств электронной аппаратуры на перемножителях иллюстрирует рис. 3.4. Принцип работы этих устройств ясен из приведенных схем (рис. 3.4) и расчетных соотношений; пояснения, пожалуй, требует лишь схема удвоителя частоты (рис. 3.4, в). Если на оба входа перемножителя подают напряжение одной и той же частоты, то на выходе ПАС напряжение подчиняется следующему тригонометрическому тождеству: . Из приведенного выражения видно, что любая входная частота f будет удваиваться при прохождении через устройство возведения в квадрат либо делиться на два при прохождении через извлекатель корня квадратного (рис. 3.4, г). Пассивные и активные фильтры. Активные RС-фильтры нижних и верхних частот. Полосовые фильтры. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|