Аналоговые перемножители

Аналоговые перемножители применяются при реализации различных математических операций над сигналами, при построении модуляторов, демодуляторов, преобразователей частоты, автоматических регуляторов усиления, измерительных устройств. Выходное напряжение перемножителя пропорционально произведению двух входных напряжений, т.е. , где k – коэффициент пропорциональности, имеющий размерность 1/B. Перемножители позволяют перемножить напряжения одного или разных знаков. В зависимости от знаков перемножители работают в различных квадрантах плоскости входных напряжений. Если оба входных напряжения могут менять свои знаки, то перемножитель называется четырехквадрантным, Если только одно напряжение может менять знак. то перемножитель – двухквадрантный. Если оба напряжения одного знака, то перемножитель – одноквадрантный.

Параметры перемножителей идентичны параметрам операционных усилителей. Однако есть и ряд специфических параметров:

1. Относительная погрешность

перемножения:

,

где – фактическое, – теоретическое напряжение на выходе перемножителя, U2макс=10 В-максимально возможное напряжение.

2. Нелинейность

перемножения

, ,

где Ux, Uyпредставляют собой синусоиды. При измерении нелинейных искажений на другой вход подается постоянное напряжение порядка 10 В.

3. Остаточное напряжение – напряжение на выходе, когда на один вход подается 10 В, на другой – 0. У серийных перемножителей не превышает 150 мВ, регулируется ручной настройкой – балансировкой нуля.

Рассмотрим различные типы перемножителей.

1) Логарифмический

перемножитель

.

;.

Если вместо суммирования использовать вычитание, получим делитель.

К недостаткам данного типа перемножителей относится их узкополосность (из-за узкополосности логарифмирующих каскадов) и то, что этот перемножитель – одноквадрантный (Ux, Uy>0).

2) Перемножитель по методу амплитудно-широтно-импульсноймодуляции. Одно напряжение (Ux) управляет амплитудой, другое (Uy) – длительностью импульсов. При постоянной частоте следования импульсов постоянное выходное напряжение пропорционально произведению входных: .

Данные перемножители обладают самой высокой точностью (погрешность менее 0,1%). Недостаток – узкая полоса пропускания (десятки герц).

3) Параболический

перемножитель

. Перемножение осуществляется согласно выражению . Таким образом, для выполнения операции перемножения необходимы сумматор, два вычитателя и два квадратора (обычно выполняются на диодах на основе кусочно-линейной аппроксимации). Точное возведение в квадрат возможно лишь при больших амплитудах сигнала, при малых амплитудах будет значительная погрешность, что является недостатком данного метода.

4) Перемножители на основе управляемого сопротивления

. Согласно закону Ома U=IR. Одно напряжение управляет током, другое – сопротивлением. Выполняется на основе полевого транзистора. В районе нуля характеристики полевого транзистора прямолинейны. Напряжение Uзи меняет наклон характеристик, т.е. сопротивление канала. Сопротивление меняется в больших пределах (от сотен Ом до единиц МОм. Напряжение Uси управляет током. Недостаток данного способа – характеристики транзистора линейны при напряжениях, не превышающих +-0,1 В.

5) Перемножители на дифференциальных каскадах с управляемым усилением

.

Принцип действия основан на электронном управлении дифференциальным каскадом. Такой перемножитель является четырех-квадрантным и выпускается в виде интегральных микросхем (525ПС2).

При нулевых сигналах на входе (Ux=Uy=0) токи первого дифференциального каскада ДК1 I1=I2=I0/2, токи ДК2 и ДК3 I3=I4=I5=I6=I0/4, выходное напряжение U2=0.

Перейти на страницу: 1 2

Советуем почитать:

Разработка технологического процесса сборки измерителя H21э транзисторов
При современном конструировании радиоэлектронных аппаратов необходимо в первую очередь учитывать конструктивно-технологические особенности РЭА, включают функционально-узловой принцип ко ...

Усилительный каскад с общим эмиттером
Полупроводниковые электронные устройства делятся на два больших класса: аналоговые и цифровые (дискретные). В основе классификации лежит возможность изменения в устройстве электрического ...

Разработка микропроцессорной системы Автомобильные часы-термометр-вольтметр на базе микроконтроллера
Современную микроэлектронику трудно представить без такой важной составляющей, как микроконтроллеры. Микроконтроллеры незаметно завоевали весь мир. Микроконтроллерные технологии очень эф ...

Меню



© 2015 TechExternal