- 1. Pengadun Aditif
- Membina Pengadun Aditif Mudah
- 2. Pengadun berganda
- Pengadun sel Gilbert
- Penjana Gelombang Sinus Arduino
- Kesimpulannya
Pengadun adalah jenis litar elektronik khas yang menggabungkan dua isyarat (bentuk gelombang berulang secara berkala). Pengadun mendapati banyak penggunaan dalam sistem audio dan RF dan jarang digunakan sebagai 'komputer' analog sederhana. Terdapat dua jenis Pengadun Audio Analog - Pengadun Aditif dan Pengadun Berganda.
1. Pengadun Aditif
Seperti namanya, pengadun aditif hanya menambahkan nilai dua isyarat pada bila-bila masa, yang menghasilkan bentuk gelombang berterusan pada output yang merupakan jumlah nilai bentuk gelombang individu.
Pengadun aditif paling mudah hanyalah dua sumber isyarat yang dihubungkan dengan dua perintang dengan cara berikut:
Perintang menghalang sumber isyarat daripada saling mengganggu, penambahan berlaku pada simpul biasa, bukan pada sumber isyarat itu sendiri. Keindahan kaedah ini adalah bahawa jumlah berwajaran mungkin, bergantung pada nilai perintang individu.
Bercakap secara matematik, z = Ax + Oleh
Di mana 'z' adalah isyarat output, 'x' dan 'y' adalah isyarat input dan 'A' dan 'B' adalah faktor penskalaan rasiometrik iaitu nilai perintang yang saling berkaitan antara satu sama lain.
Contohnya jika salah satu nilai perintang adalah 10K dan yang lain adalah 5K, A dan B masing-masing menjadi 2 dan 1, kerana 10K dua kali 5K.
Sudah tentu, lebih daripada dua isyarat dapat digabungkan bersama menggunakan pengadun audio ini.
Membina Pengadun Aditif Mudah
Bahagian yang diperlukan:
1. Perintang 2x 10K
2. Perintang 1x 3.3K
3. Sumber isyarat dua saluran
Rajah Litar:
Dengan dua perintang 10K, outputnya hanyalah jumlah isyarat input. A dan B keduanya adalah kesatuan, kerana kedua-dua perintang penskalaan adalah sama.
Bentuk gelombang kuning dan biru adalah input, dan bentuk gelombang merah jambu adalah keluarannya.
Apabila kita mengganti salah satu perintang 10K dengan perintang 3.3K, faktor penskalaan menjadi 3 dan 1 dan satu pertiga daripada satu isyarat ditambahkan ke yang kedua.
Persamaan matematik adalah:
z = x + 3y
Gambar di bawah menunjukkan bentuk gelombang keluaran yang dihasilkan berwarna merah jambu, dan inputnya berwarna kuning dan biru.
Aplikasi Pengadun Aditif
Penggunaan pengadun sederhana yang paling mencolok seperti ini terdapat dalam bentuk penyamaan fon kepala atau penukar 'mono ke stereo', yang menukar saluran kiri dan kanan dari bicu stereo 3.5mm ke saluran tunggal menggunakan dua (biasanya) 10K perintang.
2. Pengadun berganda
Pengadun berganda sedikit lebih menarik - mereka mengalikan dua (atau mungkin lebih, tetapi sukar) isyarat input dan produknya adalah isyarat output.
Tambahan itu mudah, tetapi bagaimana kita membiak secara elektronik ?
Ada satu lagi tipu daya matematik yang boleh kita terapkan di sini, yang disebut logaritma.
Logaritma pada asasnya mengajukan soalan - untuk kekuatan apa yang mesti dibangkitkan asas tertentu untuk memberikan hasilnya?
Dalam kata lain, 2 x = 8, x =?
Dari segi logaritma, ini boleh ditulis sebagai:
log 2 x = 8
Menulis nombor dalam bentuk eksponen pangkalan yang sama membolehkan kita menggunakan sifat asas matematik lain:
a x xa y = a x + y
Mendarabkan dua eksponen dengan pangkalan yang sama adalah sama dengan menambahkan eksponen dan kemudian menaikkan pangkalan ke kekuatan itu.
Ini mempunyai implikasi bahawa, jika kita menerapkan logaritma pada dua isyarat, menambahkannya bersama-sama dan kemudian 'mengambil' antilog sama dengan mengalikannya!
Pelaksanaan litar boleh menjadi sedikit rumit.
Di sini, kita akan membincangkan litar yang agak sederhana yang disebut pengadun sel Gilbert .
Pengadun sel Gilbert
Gambar di bawah menunjukkan litar pengadun sel Gilbert.
Litar mungkin kelihatan sangat menakutkan pada mulanya, tetapi seperti semua litar yang rumit, rangkaian ini boleh dipecah menjadi blok fungsi yang lebih sederhana.
Pasangan transistor Q8 / Q10, Q11 / Q9 dan Q12 / Q13 membentuk penguat pembezaan individu.
Penguat pembezaan hanya menguatkan voltan input pembezaan ke dua transistor. Pertimbangkan litar sederhana yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.
Inputnya dalam bentuk pembezaan, antara asas transistor Q14 dan Q15. Voltan asas sama, arus pengumpul dan voltan merentasi R23 dan R24 adalah sama, jadi voltan pembezaan output adalah sifar. Sekiranya terdapat perbezaan voltan asas, arus pengumpul berbeza, menetapkan voltan yang berlainan di kedua-dua perintang. Ayunan output lebih besar daripada swing input, berkat tindakan transistor.
Hasil dari ini adalah bahawa keuntungan penguat bergantung pada arus ekor, yang merupakan jumlah dari dua arus pemungut. Semakin besar arus ekor, semakin besar keuntungannya.
Dalam litar pengadun sel Gilbert yang ditunjukkan di atas, dua amp amp teratas (dibentuk oleh Q8 / Q10 dan Q11 / Q9) mempunyai output bersilang silang dan sekumpulan beban yang sama.
Apabila arus ekor kedua penguat sama dan input pembezaan A adalah 0, voltan merintangi perintang adalah sama dan tidak ada output. Ini juga berlaku apabila input A mempunyai voltan pembezaan yang kecil, kerana arus ekor adalah sama, sambungan silang membatalkan keseluruhan output.
Hanya apabila kedua arus ekor berbeza, voltan output adalah fungsi dari perbezaan arus ekor.
Bergantung pada arus ekor mana yang lebih besar atau lebih kecil, keuntungannya dapat positif atau negatif (relatif terhadap isyarat input), yaitu membalikkan atau tidak membalikkan.
Perbezaan arus ekor berlaku dengan menggunakan penguat pembezaan lain yang dibentuk oleh transistor Q12 / Q13.
Hasil keseluruhan adalah bahawa ayunan pembezaan output sebanding dengan produk ayunan pembeza input A dan B.
Membina Pengadun Sel Gilbert
Bahagian yang Diperlukan:
1. Perintang 3x 3.3K
2. 6x transistor NPN (2N2222, BC547, dll.)
Gelombang sinus dua fasa beralih dimasukkan ke input (ditunjukkan oleh jejak kuning dan biru), dan output ditunjukkan dalam warna merah jambu pada gambar di bawah, dibandingkan dengan fungsi matematik darab skop, yang outputnya adalah jejak ungu.
Oleh kerana osiloskop melakukan pendaraban 'masa nyata', input harus digabungkan AC sehingga menghitung puncak negatif juga, kerana input ke pengadun sebenarnya digabungkan DC dan dapat menangani pendaraban kedua-dua polariti.
Terdapat juga sedikit perbezaan fasa antara keluaran pengadun dan jejak ruang lingkup, kerana perkara seperti kelewatan penyebaran harus dipertimbangkan dalam kehidupan nyata.
Aplikasi Pengadun Berganda
Penggunaan terbesar untuk pengadun multiplatif adalah dalam rangkaian RF, untuk mendodulasi bentuk gelombang frekuensi tinggi dengan mencampurkannya dengan bentuk gelombang frekuensi perantaraan.
Sel Gilbert seperti ini adalah pengganda empat kuadran , yang bermaksud pendaraban dalam kedua-dua polariti adalah mungkin, mengikuti peraturan mudah:
A x B = AB -A x B = -AB A x -B = -AB -A x -B = AB
Penjana Gelombang Sinus Arduino
Semua bentuk gelombang yang digunakan untuk projek ini dihasilkan menggunakan Arduino. Kami sebelum ini telah menjelaskan secara terperinci litar penjana fungsi Arduino.
Rajah Litar:
Penjelasan kod:
Bahagian persediaan membuat dua jadual pencarian dengan nilai-nilai fungsi sinus, skala ke bilangan bulat dari 0 hingga 255 dan satu fasa beralih sebanyak 90 darjah.
Bahagian gelung hanya menuliskan nilai-nilai yang disimpan dalam jadual carian ke pemasa PWM. Output pin PWM 11 dan 3 dapat disaring lulus rendah untuk mendapatkan gelombang sinus yang hampir sempurna. Ini adalah contoh baik DDS, atau sintesis digital langsung.
Gelombang sinus yang dihasilkan mempunyai frekuensi yang sangat rendah, dibatasi oleh frekuensi PWM. Ini boleh diperbaiki dengan beberapa sihir daftar rendah. Kod Arduino lengkap untuk penjana gelombang sinus diberikan di bawah:
Kod Arduino:
#define pinOne 11 #define pinTwo 3 #define pi 3.14 float phase = 0; hasil int, resultTwo, sineValuesOne, sineValuesTwo, i, n; batal persediaan () {pinMode (pinOne, OUTPUT); pinMode (pinTwo, INPUT); Serial.begin (115200); untuk (fasa = 0, i = 0; fasa <= (2 * pi); fasa = fasa + 0.1, i ++) {hasil = (50 * (2.5 + (2.5 * sin (fasa)))); sineValuesOne = hasil; resultTwo = (50 * (2.5 + (2.5 * sin (fasa - (pi * 0.5))))); sineValuesTwo = resultTwo; } n = i; } gelung void () {untuk (i = 0; i <= n; i ++) {analogWrite (pinOne, sineValuesOne); analogWrite (pinTwo, sineValuesTwo); kelewatan (5); }}
Kesimpulannya
Pengadun adalah litar elektronik yang menambah atau menggandakan dua input. Mereka banyak menggunakan audio, RF dan kadang-kadang sebagai elemen komputer analog.