Како направити аналогни миксер

Мешалица је посебна врста електронског кола која комбинује два сигнала (периодично понављајући таласни облик). Миксери налазе велику употребу у аудио и РФ системима и ретко се користе као једноставни аналогни „рачунари“. Постоје две врсте аналогних аудио миксера - адитивни миксери и мултипликативни миксери.

1. Мешачи адитива

Као што им само име говори, адитивни миксери у сваком тренутку једноставно саберу вредности два сигнала, што резултира континуираним таласним обликом на излазу који је збир вредности појединачних таласних облика.

Најједноставнија мешалица адитива су једноставно два извора сигнала повезана на два отпорника на следећи начин:

Отпорници спречавају међусобно ометање извора сигнала, додавање се дешава на заједничком чвору, а не на самим изворима сигнала. Лепота ове методе је у томе што је могућа пондерисана сума , у зависности од појединачних вредности отпорника.

Математички гледано, з = Ак + Би

Где је 'з' излазни сигнал, 'к' и 'и' су улазни сигнал, а 'А' и 'Б' су фактор пропорционалног скалирања, тј. Вредности отпорника у односу једна на другу.

На пример, ако је једна од вредности отпорника 10К, а друга 5К, А и Б постају 2 односно 1, пошто је 10К два пута 5К.

Наравно, више од два сигнала могу се комбинирати заједно помоћу овог аудио миксера.

Конструисање једноставног мешача адитива

Потребни делови:

1. 2к 10К отпорници

2. 1к 3.3К отпорник

3. Двоканални извор сигнала

Кружни дијаграм:

Са два отпорника од 10К, излаз је једноставно збир улазних сигнала. А и Б су обојица јединство, будући да су два скалирајућа отпора иста.

Жути и плави таласни облици су улази, а ружичасти таласни облик је излаз.

Када заменимо један од 10К отпорника отпорником од 3.3К, фактори скалирања постају 3 и 1, а трећина једног сигнала се додаје другом.

Математичка једначина је:

з = к + 3г

Испод слике приказани су излазни таласни облик у ружичастој боји, а улази у жутој и плавој боји.

Примена мешача адитива

Најупечатљивији хобистички коришћење једноставних миксера попут овог долази у облику еквилајзера за слушалице или претварача „моно у стерео“, који претвара леви и десни канал из стерео прикључка од 3,5 мм у један канал помоћу два (обично) 10К отпорници.

2. Мултипликативни миксери

Мултипликативни миксери су мало занимљивији - множе два (или можда и више, али то је тешко) улазна сигнала, а производ је излазни сигнал.

Сабирање је једноставно, али како се електронски множимо ?

Постоји још један мали математички трик који овде можемо применити, а зове се логаритам.

Логаритам у основи поставља питање - до које снаге се мора подићи дата база да би се добио резултат?

Другим речима, 2 ^к = 8, к =?

У смислу логаритама, ово се може записати као:

лог ₂ к = 8

Писање бројева кроз експонент заједничке базе омогућава нам да користимо још једно основно математичко својство:

а ^к ка ^и = а ^{к + и}

Множење два експонента са заједничком базом еквивалентно је додавању експонената и подизању базе на ту степен.

То имплицира да је, ако применимо логаритам на два сигнала, њихово сабирање и затим „узимање“ антилога еквивалентно умножавању!

Имплементација кола може бити мало компликована.

Овде ћемо разговарати о прилично једноставном кругу који се назива Гилбертова мешалица ћелија .

Гилберт ћелијски миксер

Испод слике је приказан Гилберт круг миксера за ћелије.

Коло у почетку може изгледати врло застрашујуће, али као и сви компликовани кругови и овај се може раставити на једноставније функционалне блокове.

Транзисторски парови К8 / К10, К11 / К9 и К12 / К13 чине појединачна диференцијална појачала.

Диференцијална појачала једноставно појачавају диференцијалне улазне напоне на два транзистора. Размотрите једноставан склоп приказан на доњој слици.

Улаз је у диференцијалном облику, између база транзистора К14 и К15. Основни напони су исти, као и колекторске струје и напон на Р23 и Р24 су исти, па је излазни диференцијални напон нула. Ако постоји разлика у основним напонима, колекторске струје се разликују, постављајући различите напоне на два отпорника. Излазни замах је већи од улазног замаха захваљујући деловању транзистора.

Из овога се извлачи чињеница да појачање појачавача зависи од репне струје, која је збир две колекторске струје. Што је већа репна струја, то је веће појачање.

У горе приказаном кругу мешача Гилбертових ћелија, горња два диференцијална појачала (формирана од К8 / К10 и К11 / К9) имају међусобно повезане излазе и заједнички скуп оптерећења.

Када су репне струје два појачала једнаке и диференцијални улаз А је 0, напони на отпорницима су исти и нема излаза. То је такође случај када улаз А има мали диференцијални напон, пошто су репне струје исте, унакрсна веза поништава укупни излаз.

Тек када су две репне струје различите, излазни напон је функција разлике диференцијалних струја.

У зависности од тога која је репна струја већа или мања, појачање може бити позитивно или негативно (у односу на улазни сигнал), односно инвертујуће или неинвертујуће.

Разлика у задњим струјама настаје коришћењем другог диференцијалног појачала формираног од транзистора К12 / К13.

Укупни резултат је да је излазни диференцијални замах сразмеран производу диференцијалног замаха улаза А и Б.

Израда мешача Гилберт ћелија

Потребни делови:

1. 3к 3.3К отпорници

2. 6к НПН транзистори (2Н2222, БЦ547, итд.)

Двофазно померени синусни таласи улазе у улазе (приказани жутим и плавим траговима), а излаз је приказан ружичасто на слици испод, у поређењу са функцијом множења математике опсега, чији је излаз љубичасти траг.

Пошто осцилоскоп врши множење у „реалном времену“, улази су морали бити повезани наизменичном струјом, тако да је израчунао и негативни врх, јер су улази у стварни миксер били једносмерно повезани и могао је да поднесе множење оба поларитета.

Такође постоји мала фазна разлика између излаза миксера и трага опсега, јер се ствари попут кашњења ширења морају узети у обзир у стварном животу.

Примене мултипликативних миксера

Највећа употреба мултипликативних миксера је у РФ круговима за демодулацију високофреквентних таласних облика мешањем са таласним обликом средње фреквенције.

Гилбертова ћелија попут ове је множитељ од четири квадрата , што значи да је могуће множење у оба поларитета, поштујући једноставна правила:

А к Б = АБ -А к Б = -АБ А к -Б = -АБ -А к -Б = АБ

Ардуино синусни генератор

Сви таласни облици коришћени за овај пројекат генерисани су помоћу Ардуина. Претходно смо детаљно објаснили коло генератора функције Ардуино.

Кружни дијаграм:

Објашњење кода:

Одељак за подешавање креира две табеле претраживања са вредностима синусне функције, скалиране на цео број од 0 до 255 и једну фазу померену за 90 степени.

Одељак петље једноставно записује вредности сачуване у табели претраживања у ПВМ тајмер. Излаз ПВМ пинова 11 и 3 може се филтрирати кроз ниске пролазе да би се добио готово савршени синусни талас. Ово је добар пример ДДС-а или директне дигиталне синтезе.

Резултујући синусни талас има врло ниску фреквенцију, ограничену фреквенцијом ПВМ. Ово се може поправити неком магијом регистара ниског нивоа. Комплетни Ардуино код за генератор синусног таласа дат је у наставку:

Ардуино код:

#дефине пинОне 11 #дефине пинТво 3 #дефине пи 3.14 флоат пхасе = 0; инт резултат, резултатТво, синеВалуесОне, синеВалуесТво, и, н; воид сетуп () {пинМоде (пинОне, ОУТПУТ); пинМоде (пинТво, ИНПУТ); Сериал.бегин (115200); за (фаза = 0, и = 0; фаза <= (2 * пи); фаза = фаза + 0,1, и ++) {резултат = (50 * (2,5 + (2,5 * грех (фаза)))); синеВалуесОне = резултат; ресултТво = (50 * (2,5 + (2,5 * син (фаза - (пи * 0,5)))))); синеВалуесТво = ресултТво; } н = и; } воид лооп () {фор (и = 0; и <= н; и ++) {аналогВрите (пинОне, синеВалуесОне); аналогВрите (пинТво, синеВалуесТво); кашњење (5); }}

Закључак

Мешалице су електронски склопови који додају или множе два улаза. Налазе широку употребу у аудио, РФ и повремено као елементи аналогног рачунара.