- 1. Priedų maišytuvai
- Paprasto priedų maišytuvo konstravimas
- 2. Dauginamieji maišytuvai
- Gilbert ląstelių maišytuvas
- „Arduino“ sinusinių bangų generatorius
- Išvada
Maišytuvas yra specialus elektroninės grandinės tipas, jungiantis du signalus (periodiškai kartojantis bangos formas). Maišytuvai daug naudoja garso ir RF sistemose ir retai naudojami kaip paprasti analoginiai „kompiuteriai“. Yra dviejų tipų analoginiai garso maišytuvai - priedų maišytuvai ir dauginamieji maišytuvai.
1. Priedų maišytuvai
Kaip rodo jų pavadinimas, priedų maišytuvai bet kuriuo momentu tiesiog sujungia dviejų signalų vertes, todėl išėjime gaunama ištisinė bangos forma, kuri yra atskirų bangos formų verčių suma.
Paprasčiausias priedų maišytuvas yra tiesiog du signalo šaltiniai, prijungti prie dviejų rezistorių taip:
Rezistoriai neleidžia signalo šaltiniams trukdyti vienas kitam, papildymas vyksta bendrame mazge, o ne pačiuose signalų šaltiniuose. Šio metodo grožis yra tas, kad galima svertinė suma , priklausanti nuo atskirų rezistorių verčių.
Matematiškai kalbant, z = kirvis + pagal
Kur „z“ yra išėjimo signalas, „x“ ir „y“ yra įvesties signalas, o „A“ ir „B“ yra ratiometriniai mastelio koeficientai, ty rezistoriaus vertės viena kitos atžvilgiu.
Pavyzdžiui, jei viena iš rezistoriaus reikšmių yra 10K, o kita - 5K, A ir B tampa atitinkamai 2 ir 1, nes 10K yra dvigubai 5K.
Žinoma, naudojant šį garso maišytuvą galima sujungti daugiau nei du signalus.
Paprasto priedų maišytuvo konstravimas
Reikalingos dalys:
1. 2x 10K rezistoriai
2. 1x 3,3K rezistorius
3. Dviejų kanalų signalų šaltinis
Grandinės schema:
Naudojant du 10K rezistorius, išvestis yra tiesiog įvesties signalų suma. A ir B yra vienybė, nes du mastelio rezistoriai yra vienodi.
Geltona ir mėlyna bangos yra įvestys, o rausva - išvestis.
Kai vieną iš 10K rezistorių pakeisime 3.3K rezistoriumi, mastelio koeficientai tampa 3 ir 1, o trečiasis vieno signalo pridedamas prie antrojo.
Matematinė lygtis yra:
z = x + 3y
Žemiau pateiktame paveiksle parodyta gaunama išėjimo bangos forma rausva, o įvestys geltonos ir mėlynos spalvos.
Priedų maišytuvų naudojimas
Ryškiausias mėgėjų mėgėjų naudojimas paprastuose maišytuvuose yra ausinių ekvalaizerio arba „mono į stereo“ keitiklio pavidalu, kuris kairiuosius ir dešinius kanalus iš 3,5 mm stereo lizdo paverčia vienu kanalu, naudodamas du (paprastai) 10K rezistoriai.
2. Dauginamieji maišytuvai
Daugkartiniai maišytuvai yra šiek tiek įdomesni - jie padaugina du (o gal ir daugiau, bet tai sunku) įvesties signalus ir produktas yra išvesties signalas.
Papildymas yra paprastas, bet kaip mes dauginame elektroniniu būdu ?
Yra dar vienas mažas matematinis triukas, kurį galime pritaikyti čia, vadinamas logaritmu.
Logaritmas iš esmės kelia klausimą - į kokią galią reikia pakelti tam tikrą bazę, kad būtų gautas rezultatas?
Kitaip tariant, 2 x = 8, x =?
Kalbant apie logaritmus, tai galima parašyti taip:
log 2 x = 8
Skaičių rašymas bendros bazės rodikliu leidžia mums naudoti kitą pagrindinę matematinę savybę:
a x xa y = a x + y
Dviejų eksponentų padauginimas iš bendros bazės yra lygiavertis eksponentų pridėjimui ir pagrindo padidinimui iki tos galios.
Tai reiškia, kad jei logaritmą pritaikysime dviem signalams, juos sujungdami ir tada „paėmę“ antilogą prilygstame jų padauginimui!
Grandinės įgyvendinimas gali būti šiek tiek sudėtingas.
Čia aptarsime gana paprastą grandinę, vadinamą „ Gilbert“ ląstelių maišytuvu .
Gilbert ląstelių maišytuvas
Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodyta Gilbert ląstelių maišytuvo grandinė.
Iš pradžių grandinė gali atrodyti labai bauginanti, tačiau, kaip ir visas sudėtingas grandines, šią galima suskaidyti į paprastesnius funkcinius blokus.
Transistorių poros Q8 / Q10, Q11 / Q9 ir Q12 / Q13 sudaro atskirus diferencialinius stiprintuvus.
Diferenciniai stiprintuvai tiesiog sustiprina dviejų tranzistorių įvesties įtampų skirtumus. Apsvarstykite paprastą grandinę, parodytą žemiau esančiame paveikslėlyje.
Įvestis yra skirtingos formos, tarp tranzistorių Q14 ir Q15 pagrindų. Bazinės įtampos yra vienodos, taigi kolektoriaus srovės ir R23 ir R24 įtampa yra vienodos, todėl išėjimo diferencialo įtampa lygi nuliui. Jei skiriasi bazinės įtampos, kolektoriaus srovės skiriasi, nustatant skirtingą įtampą abiejuose rezistoriuose. Transistoriaus veikimo dėka išėjimo svyravimai yra didesni nei įėjimo svyravimai.
Tai yra tai, kad stiprintuvo stiprinimas priklauso nuo uodegos srovės, kuri yra dviejų kolektorių srovių suma. Kuo didesnė uodegos srovė, tuo didesnis pelnas.
Aukščiau pateiktoje „Gilbert“ elementų maišytuvo grandinėje du viršutiniai diferenciniai stiprintuvai (suformuoti Q8 / Q10 ir Q11 / Q9) turi kryžminius sujungtus išėjimus ir bendrą apkrovų rinkinį.
Kai dviejų stiprintuvų uodegos srovės yra vienodos, o diferencinė įvestis A yra 0, rezistorių įtampa yra vienoda ir nėra išėjimo. Tai taip pat atsitinka, kai įėjimo A įtampa yra maža, nes uodegos srovės yra vienodos, kryžminis ryšys panaikina bendrą išėjimą.
Tik kai dvi uodegos srovės skiriasi, išėjimo įtampa priklauso nuo uodegos srovių skirtumo.
Priklausomai nuo to, kuri uodegos srovė yra didesnė ar mažesnė, padidėjimas gali būti teigiamas arba neigiamas (atsižvelgiant į įvesties signalą), ty invertuojantis ar neinvertuojantis.
Uodegos srovių skirtumas atsiranda naudojant kitą diferencialinį stiprintuvą, kurį sudaro tranzistoriai Q12 / Q13.
Bendras rezultatas yra tas, kad išėjimo diferencialo svyravimas yra proporcingas įėjimų A ir B diferencialinių svyravimų sandaugai.
„Gilbert Cell Mixer“ konstravimas
Reikalingos dalys:
1. 3x 3,3K rezistoriai
2. 6x NPN tranzistoriai (2N2222, BC547 ir kt.)
Dvi fazės pasislinkusios sinusinės bangos tiekiamos įvestims (jas rodo geltonos ir mėlynos spalvos pėdsakai), o išvestis žemiau esančiame paveikslėlyje rodoma rausva spalva, palyginti su srities matematinio dauginimo funkcija, kurios išvestis yra purpurinė pėdsakas.
Kadangi osciloskopas dauginasi „realiuoju laiku“, įėjimai turėjo būti prijungti prie kintamosios srovės, kad jis taip pat apskaičiuotų neigiamą smailę, nes faktinio maišytuvo įėjimai buvo susieti nuolatine srove ir jis galėjo valdyti abiejų poliškumų dauginimąsi.
Taip pat yra nedidelis fazių skirtumas tarp maišytuvo išvesties ir taikymo srities pėdsakų, nes realiame gyvenime reikia atsižvelgti į tokius dalykus kaip dauginimo vėlavimas.
Daugybinių maišytuvų programos
Dažniausiai dauginamieji maišytuvai naudojami RF grandinėse, siekiant demoduliuoti aukšto dažnio bangos formas, sumaišant jas su tarpinio dažnio bangos forma.
Tokia Gilberto ląstelė yra keturių kvadrantų daugiklis, o tai reiškia, kad galimas dauginimas abiejuose poliškumuose, laikantis paprastų taisyklių:
A x B = AB -A x B = -AB A x -B = -AB -A x -B = AB
„Arduino“ sinusinių bangų generatorius
Visos šiam projektui naudojamos bangos buvo sukurtos naudojant „Arduino“. Anksčiau mes išsamiai paaiškinome „Arduino“ funkcijų generatoriaus grandinę.
Grandinės schema:
Kodo paaiškinimas:
Sąrankos skyriuje sukuriamos dvi paieškos lentelės su sinuso funkcijos reikšmėmis, pakeistomis į sveikąjį skaičių nuo 0 iki 255 ir vieną fazę pasislinkus 90 laipsnių.
Ciklo skyriuje tiesiog įrašomos paieškos lentelėje saugomos vertės į PWM laikmatį. PWM kaiščių 11 ir 3 išvestis gali būti filtruojama žemo dažnio spinduliais, kad būtų gaunama beveik tobula sinusinė banga. Tai yra geras DDS arba tiesioginės skaitmeninės sintezės pavyzdys.
Susidariusi sinusinė banga turi labai žemą dažnį, kurį riboja PWM dažnis. Tai galima išspręsti taikant žemos registracijos magiją. Pilnas sinusinių bangų generatoriaus „ Arduino“ kodas pateikiamas žemiau:
„Arduino“ kodas:
#define pinOne 11 #define pinTwo 3 #define pi 3.14 plūduriuojanti fazė = 0; int rezultatas, rezultatasTwo, sineValuesOne, sineValuesTwo, i, n; negaliojanti sąranka () {pinMode (pinOne, OUTPUT); pinMode (pinTwo, INPUT); Serijos pradžia (115200); už (fazė = 0, i = 0; fazė <= (2 * pi); fazė = fazė + 0,1, i ++) {rezultatas = (50 * (2,5 + (2,5 * sin (fazė)))); sineValuesOne = rezultatas; rezultatasTv = = 50 * (2,5 + (2,5 * sin (fazė - (pi * 0,5))))); sineValuesTwo = rezultatasTwo; } n = i; } void loop () {for (i = 0; i <= n; i ++) {analogWrite (pinOne, sineValuesOne); analogWrite (pinTwo, sineValuesTwo); vėlavimas (5); }}
Išvada
Maišytuvai yra elektroninės grandinės, kurios prideda arba padaugina du įėjimus. Jie plačiai naudoja garso, radijo dažnio ir retkarčiais kaip analoginio kompiuterio elementus.