М.Х. Джонс - Электроника практический курс (1055364), страница 59
Текст из файла (страница 59)
В этом заключается принцип действия аналогового умножителя с меняющейся крутизной (ячейка Гилберта), которую можно приобрести в виде сравнительно недорогой ИС, например, МС14951. фирмы Моього1а или А(3834 фирмы Апа1о8 Реэ(сек В типичном случае интервал возможных значений сигнала на обоих вхо- Аналоговый умноггеитель 331 дах Хи У составляет х5 В при ошибке в произведении < 1%. На рис. 11.51 представлена практическая схема на умножителе 1495. ИС умножителя имеет дифференциальный выход; в действительности, на выходнььх клеммах присутствует в качестве синфазного сигнала большое по величине постоянное напряжение, и для получения выходного сигнала без смешения по постоянному току применен дифференциальный усилитель на ИС 741.
С помошью регулятора выходного смешения Яи можно производить подстройку в широких пределах и, в частности, установить нулевое напряжение на выходе при К„= 1гг= О. Необходимы также регуляторы смешения на входах, так как выходное напряжение должно равняться нулю также в том случае, когда только один из входных сигналов имеет нулевое значение, то есть н0=0 +нв -ав Рнс. 11,51. Аналоговый умножнтель на И С 1495.
Установку регуляторов смешения на входах удобно производить, подавая переменный входной сигнал. Синусоидальный сигнал с действуюшим значением порядка 2 В подается на вход Х, и ничего не подается на вход К Наблюдая выходной сигнал с помошью осциллографа или милливольтметра, устанавливают потенциометр Яма такое положение, при котором переменный сигнал на выходе равен нулю. Затем переменный сигнал подают на вход Упри Г = 0 и повторяют описанную процедуру начальной установки 332 ьОпроительные блоки» аналсеовой электроники на интегральньсс микросхемах с потенциометром Яэ, Теперь полезно проверить работу умножителя, подав синусоидальное колебание на оба входа сразу и наблюдая выходной сигнал.
Должно произойти умножение синусоидального сигнала самого на себя, то есть возведение его в квадрат. Так как 1 2 (У51пдк) = — (1 — со52ок) ' 2 сигнал на выходе должен оказаться синусоидой удвоенной частоты по сравнению с частотой сигнала, поданного на входы, но смешенной по вертикали так, чтобы касаться сверху уровня, соответствующего потенциалу земли. В том, что амплитуда возводится в квадрат, можно убедиться, удвоив амплитуду входного сигнала и проверив, увеличилась ли амплитуда выходного сигнала в четыре раза. Сигнал на выходе умножителя имеет вид У„= ЙУхУ„где lс — постоянная, равная в этой схеме примерно О,1; изменяя сопротивление резистора Ап, можно подогнать значение /с так, чтобы оно точно равнялось 0,1. Благодаря относительно небольшой величине сс выходное напряжение остается в допустимых пределах лаже при максимальных значениях Ух и У„равных +5 В, не выводя ИС 741 из линейного режима работы.
Как видим, схема будет работать как с переменными сигналами, так и с сигналами постоянного тока. Резисторы )с, и А, включены для того, чтобы осушествить привязку входов к земле на тот случай, когда применяются разделительные конденсаторы. Если же входные сигналы поступают от источников с малым сопротивлением (по постоянному току — Прим. перев.), то резисторы )с, и А, можно убрать; при этом следует замкнуть накоротко резисторы Я, и Ям чтобы обеспечить малые сопротивления источников на всех входах и уменьшить обусловленное ими смешение. Полезно заметить, что выводы 9 и 12 образуют один дифференциальный вход, а выводы 4 и 8 — другой дифференциальный вход; входы умножителя можно считать входами ОУ и принять во внимание тот факт, что у каждого из них начальный входной ток относительно велик (около 3 мкА), а входное сопротивление также имеет большое значение (порядка 20 МОм), Чтобы избежать нежелательного возбуждения на высоких частотах, полезно в качестве меры предосторожности включить между каждым из выводов 9 и 4 и землей фильтры для подавления паразитной генерации (рис.
11.52). В частности, это необходимо, когда используются длинные подводящие провода на входах; характеристика умножителя в области высоких частот падает всего лишь на 3 дБ на частоте 3 МГц, так что паразитные связи могут вызвать возбуждение. Применение последовательно включенных конденсатора и резистора уменьшит добротность (2 любого паразитного резонансного контура, который может образоваться на высоких частотах, и, таким образом, предотвратит генерацию. У аналогового умножителя есть несколько любопытных применений.
Иногда требуется схема, чтобы смоделировать то или иное уравнение, скажем, вила У= А (!т + ху), где 1, т, х и у — переменные, а сс — фиксированная постоянная. В данном случае аналоговые умножители можно применить для Аналоговый умножитель 333 Кп ашяу унн интспю 1О пФ УО Рнс. 1! .52. Фильтр, который необходимо включить между каждым нз входов н землей, чтобы уменьшить риск возникновения неустойчивости на высоких частотах. нахождения произведений (оу и ху .
Затем эти два произведения нужно сложить в аналоговом сумматоре, который можно сконструировать так, чтобы иметь подходящий коэффициент усиления, соответствующий постоянной к. Аналоювый умножитель применяется в качестве управляемого напряжением атгенюатора (рис. 11.53). Простым применением такой схемы является управление коэффициентом усиления в устройстве звукового диапазона на расстоянии: поскольку коэффициент усиления меняется путем изменения постоянного напряжения, нет необходимости в том, чтобы проводники со звуковым сигналом щли к удаленному регулятору; тем самым устраняется риск, что будут наводки фона. Путем выпрямленна и сглаживания самого сигнала и вычитания получающегося постоянного напряжения, определяе- Вя си см анси П ст янн с упрсатяюшсс О сю +5 В няпряиснис Рнс. 11,53.
Применение аналогового умножнтеля в качестве управляемого напряженнем аттенюатора. 334 Строительные блоки» аналоговой электроники на интегральных микросгемах мого уровнем сигнала, из постоянного управляюшего напряжения можно обеспечить автоматическую регулировку усиления (АРУ). В этом случае с ростом входного сигнала управляюшее напряжение уменьшается и выходной сигнал остается более или менее постоянным. По этому принципу можно построить устройство автоматического сжатия динамического диапазона (подавления громкости) и устройство автоматического расширения динамического диапазона.
Можно собрать, например, схему автоматического уменьшения громкости музыки на время того или иного объявления, в которой управляюшее напряжение будет формироваться из другого сигнала, а именно, из речевого сигнала, поступаюшего от микрофона. Таким устройством («бцс)цпд» бечсе) часто пользуются диск-жокеи. Стоит отметить, что в случае, когда от умножителя типа 1495 требуется только переменный сигнал на выходе, схему, приведенную на рис. 11.51, можно упростить, отказавшись от дифференциального усилителя на выходе Вместо этого постоянную составляющую выходного напряжения можно исключить, пропустив через разделительный конденсатор выходной сигнал непосредственно с вывода 14 или с вывода 2 ИС 1495. 11.20 Аналоговый делитель Деление осушествляется путем включения умножителя в цепь обратной связи, охватываюшей ОУ.
На рис. 11.54 показано, как это можно сделать, ис- О« ит«и -г Рис. ! !.54. Аналоговый делитель Аналаговыи делитель 335 пользуя умножитель, представленный на рис. 11.51, и еше один усилитель типа 741. Считая инвертирующий вход этого усилителя мнимой землей и принимая во внимание обычные предположения о свойствах ОУ, имеем: )г )г~ г)о (11.35) )~2 Я1 или, в результате преобразований, -я, ); )о= Ы, Таким образом, при )г = 0,1 и Я/ Я, = 0,1 при указанных сопротивлениях резисторов получаем: )о = (1!.36) Может возникнуть некоторая трудность с начальной установкой делителя, если принять во внимание, что при нуле в знаменателе результат равен бесконечности.
Другими словами необходимо до включения делителя установить конечное значение напряжения )г„скажем, 1 В. Делить на малые величины ()'„< 0,5 В) опасно, так как ОУ имеет большой коэффициент усиления, и в случае, когда необходимо обеспечить более высокую точность, чем 5%, требуется аккуратная подстройка регуляторов смещения. Лучше всего сначала установить нуль смешения на выходе умножителя, до его включения в петлю обратной связи. Конденсатор С применяется в качестве дополнительной коррекции на высоких частотах для того, чтобы обеспечить устойчивость, несмотря на дополнительный сдвиг по фазе в умножителе.
Включенные на выходе навстречу один другому стабилитроны предотвращают заи(елкивание, когда )г„ стремится к нулю. Если этих диодов нет, и ~; падает до нуля, то напряжение на выходе ИС 74! стремится к бесконечности, но его рост, по очевидным причинам, прекращается вблизи 15 В. Если при этом сигнал на входе Х будет больше 12 В, то этого окажется достаточным, чтобы временно перевести умножитель в нерабочее состояние, так что он не сможет надлежащим образом отреагировать, когда У; станет ненулевым. Схема будет оставаться в зашелкнутом состоянии, пока не будут выключены и вновь включены источники питания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
