Аналоговый умножитель - Analog multiplier

В электроника, аналоговый умножитель это устройство, которое занимает два аналоговые сигналы и производит продукцию, которая является их продуктом. Такие схемы могут использоваться для реализации связанных функций, таких как квадраты (подать один и тот же сигнал на оба входа) и квадратные корни.

Электронный аналоговый умножитель может называться несколькими именами в зависимости от функции, для которой он используется (см. Приложения аналогового умножителя).

Усилитель с регулируемым напряжением в сравнении с аналоговым умножителем

Если на одном входе аналогового умножителя поддерживается постоянное напряжение, сигнал на втором входе масштабируется пропорционально уровню на фиксированном входе. В этом случае аналоговый умножитель можно рассматривать как усилитель, управляемый напряжением. Очевидные применения будут для электронного регулятора громкости и автоматическая регулировка усиления (AGC). Хотя аналоговые умножители часто используются для таких приложений, усилители, управляемые напряжением, не обязательно являются настоящими аналоговыми умножителями. Например, Интегральная схема предназначен для использования в качестве регулятора громкости, может иметь вход сигнала, рассчитанный на 1 В (размах), и вход управления, рассчитанный на 0-5 В постоянного тока; то есть два входа не симметричны, и управляющий вход будет иметь ограниченную полосу пропускания.

Напротив, в том, что обычно считается истинный аналоговый умножитель, два сигнальных входа имеют идентичные характеристики. Приложения, характерные для настоящего аналогового умножителя, - это те, в которых оба входа являются сигналами, например, в частотный смеситель или аналоговая схема для реализации дискретное преобразование Фурье. Из-за точности, необходимой для того, чтобы устройство было точным и линейным во всем диапазоне входных сигналов, настоящий аналоговый умножитель обычно является гораздо более дорогой частью, чем усилитель, управляемый напряжением.

Четырехквадрантный множитель - это умножитель, в котором входы и выходы могут быть положительными и отрицательными. Многие умножители работают только в двух квадрантах (один вход может иметь только одну полярность) или в одном квадранте (входы и выходы имеют только одну полярность, обычно все положительные).

Аналоговые умножители

Аналоговое умножение может быть выполнено с помощью Эффект Холла.

В Клетка Гилберта представляет собой схему, выходной ток которой является 4-х квадрантным умножением двух ее дифференциальных входов.

Аналоговые умножители на интегральных схемах используются во многих приложениях, таких как истинный преобразователь RMS, но ряд аналоговых умножителей общего назначения строительные блоки доступны такие как Линейный четырехквадрантный множитель.[1][2][3] Устройства общего назначения обычно включают аттенюаторы или усилители на входах или выходах, чтобы можно было масштабировать сигнал в пределах напряжения схемы.

Хотя схемы аналогового умножителя очень похожи на операционные усилители, они гораздо более восприимчивы к проблемам, связанным с шумом и напряжением смещения, поскольку эти ошибки могут многократно увеличиваться. При работе с высокочастотными сигналами проблемы, связанные с фазой, могут быть довольно сложными. По этой причине производство аналоговых умножителей широкого диапазона общего назначения намного сложнее, чем обычных операционных усилителей, и такие устройства обычно производятся с использованием специальных технологий и лазерная обрезка, как и те, которые используются для высокопроизводительных усилителей, таких как инструментальные усилители. Это означает, что они имеют относительно высокую стоимость и поэтому обычно используются только в тех схемах, где они необходимы.

Некоторые широко доступные на рынке ИС аналоговых умножителей - это MPY634 от Инструменты Техаса, AD534, AD632 и AD734 из Аналоговые устройства, HA-2556 из Интерсил и многое другое от других производителей ИС.

Аналоговый и цифровой компромисс в умножении

В большинстве случаев функции, выполняемые аналоговым умножителем, могут выполняться лучше и с меньшими затратами при использовании Цифровая обработка сигналов техники. На низких частотах цифровое решение дешевле и эффективнее, и позволяет модифицировать функцию схемы во встроенном ПО. По мере роста частот стоимость внедрения цифровых решений возрастает гораздо круче, чем аналоговых решений. По мере развития цифровых технологий использование аналоговых умножителей становится все более маргинальным в сторону высокочастотных схем или очень специализированных приложений.

Кроме того, большинство сигналы теперь предназначены для оцифровки рано или поздно на пути прохождения сигнала, и, если это вообще возможно, функции, требующие умножения, как правило, переносятся в цифровую сторону. Например, в начале цифровые мультиметры, истинные среднеквадратические функции были обеспечены схемами внешнего аналогового умножителя. В настоящее время (за исключением высокочастотных измерений) наблюдается тенденция к увеличению частоты дискретизации АЦП чтобы оцифровать входной сигнал, позволяя цифровому процессору выполнять RMS и целый ряд других функций. Однако слепая оцифровка сигнала как можно раньше на пути прохождения сигнала требует неоправданно больших затрат энергии из-за необходимости в высокоскоростных АЦП. Гораздо более эффективное решение включает предварительную аналоговую обработку для кондиционирования сигнала и уменьшения его полосы пропускания, так что энергия тратится на оцифровку только той полосы пропускания, которая содержит полезную информацию.

Кроме того, резисторы с цифровым управлением позволять микроконтроллеры для реализации многих функций, таких как регулировка тембра и AGC, без необходимости напрямую обрабатывать оцифрованный сигнал.

Приложения аналогового умножителя

дальнейшее чтение

Смотрите также

  • NE612, осциллятор и смеситель-умножитель с ячейкой Гильберта.

Рекомендации

  1. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2017-08-29. Получено 2010-02-23.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  2. ^ Аналоговые устройства AD834
  3. ^ http://www.freepatentsonline.com/5115409.html