- 1. Mješalice aditiva
- Izrada jednostavne mješalice aditiva
- 2. Multiplikativne miješalice
- Gilbertova mješalica stanica
- Arduino sinusni generator
- Zaključak
Mješalica je posebna vrsta elektroničkog sklopa koji kombinira dva signala (periodično ponavljajući valni oblici). Mješalice nalaze veliku primjenu u audio i RF sustavima i rijetko se koriste kao jednostavna analogna 'računala'. Postoje dvije vrste analognih audio miksera - aditivne i multiplikativne.
1. Mješalice aditiva
Kao što im samo ime govori, aditivne miješalice jednostavno u bilo kojem trenutku zbrajaju vrijednosti dva signala, što rezultira kontinuiranim valnim oblikom na izlazu koji je zbroj vrijednosti pojedinačnih valnih oblika.
Najjednostavnija mješalica aditiva su jednostavno dva izvora signala povezana na dva otpora na sljedeći način:
Otpornici sprečavaju međusobno ometanje izvora signala, dodavanje se događa na zajedničkom čvoru, a ne na samim izvorima signala. Ljepota ove metode je u tome što je moguća ponderirana suma , ovisno o pojedinačnim vrijednostima otpora.
Matematički gledano, z = Ax + By
Tamo gdje je 'z' izlazni signal, 'x' i 'y' su ulazni signal, a 'A' i 'B' faktor omjernog mjerenja, tj. Vrijednosti otpora jedna prema drugoj.
Na primjer, ako je jedna od vrijednosti otpora 10K, a druga 5K, A i B postaju 2 odnosno 1, budući da je 10K dva puta 5K.
Naravno, više od dva signala mogu se kombinirati zajedno pomoću ovog audio miksera.
Izrada jednostavne mješalice aditiva
Potrebni dijelovi:
1. 2x 10K otpornici
2. 1x 3.3K otpornik
3. Dvokanalni izvor signala
Kružni dijagram:
S dva otpornika od 10K, izlaz je jednostavno zbroj ulaznih signala. Oboje A i B su jedinstvo, jer su dva skalacijska otpora ista.
Žuti i plavi valni oblici su ulazni podaci, a ružičasti valni oblik su izlazni.
Kada jedan od 10K otpora zamijenimo otpornikom od 3.3K, faktori skaliranja postaju 3 i 1, a trećina jednog signala dodaje se drugom.
Matematička jednadžba je:
z = x + 3g
Ispod slike prikazan je rezultirajući izlazni valni oblik u ružičastoj boji, a ulazi u žutoj i plavoj boji.
Primjena mješalica aditiva
Najupečatljivija upotreba jednostavnih miksera za hobiste dolazi u obliku ekvilajzera za slušalice ili pretvarača 'mono u stereo', koji pretvara lijevi i desni kanal iz 3,5 mm stereo priključka u jedan kanal pomoću dva (obično) 10K otpornici.
2. Multiplikativne miješalice
Multiplikativne miješalice malo su zanimljivije - množe dva (ili možda i više, ali to je teško) ulazna signala, a proizvod je izlazni signal.
Zbrajanje je jednostavno, ali kako se elektronički množimo ?
Postoji još jedan mali matematički trik koji ovdje možemo primijeniti, nazvan logaritam.
Logaritam u osnovi postavlja pitanje - do koje snage se mora podići zadana baza da bi se dobio rezultat?
Drugim riječima, 2 x = 8, x =?
U smislu logaritama, to se može zapisati kao:
log 2 x = 8
Zapisivanje brojeva kroz eksponent zajedničke baze omogućuje nam korištenje još jednog osnovnog matematičkog svojstva:
a x xa y = a x + y
Množenje dva eksponenta sa zajedničkom bazom ekvivalentno je dodavanju eksponenata i podizanju baze do te snage.
To implicira da je, ako primijenimo logaritam na dva signala, njihovo zbrajanje i potom 'uzimanje' antiloga , ekvivalentno umnožavanju!
Implementacija sklopa može se malo zakomplicirati.
Ovdje ćemo razgovarati o prilično jednostavnom krugu koji se naziva Gilbertova mješalica stanica .
Gilbertova mješalica stanica
Ispod slike prikazan je krug mješalice Gilbertovih stanica.
Krug u početku može izgledati vrlo zastrašujuće, ali kao i svi složeni sklopovi i ovaj se može rastaviti na jednostavnije funkcionalne blokove.
Tranzistorski parovi Q8 / Q10, Q11 / Q9 i Q12 / Q13 čine pojedinačna diferencijalna pojačala.
Diferencijalna pojačala jednostavno pojačavaju diferencijalne ulazne napone na dva tranzistora. Razmotrite jednostavni sklop prikazan na donjoj slici.
Ulaz je u diferencijalnom obliku, između baza tranzistora Q14 i Q15. Osnovni naponi su jednaki, pa su i kolektorske struje i napon na R23 i R24 jednaki, pa je izlazni diferencijalni napon jednak nuli. Ako postoji razlika u osnovnim naponima, kolektorske struje se razlikuju, postavljajući različite napone na dva otpora. Izlazni zamah je veći od ulaznog zamaha zahvaljujući djelovanju tranzistora.
Iz ovoga se oduzima da pojačanje pojačala ovisi o stražnjoj struji, što je zbroj dviju kolektorskih struja. Što je veća repna struja, to je veće pojačanje.
U gore prikazanom krugu mješalice Gilbertovih ćelija, gornja dva diferencijalna pojačala (formirana od Q8 / Q10 i Q11 / Q9) imaju međusobno povezane izlaze i zajednički skup opterećenja.
Kad su zaostale struje dva pojačala jednake i diferencijalni ulaz A 0, naponi na otpornicima su jednaki i nema izlaza. To je također slučaj kada ulaz A ima mali diferencijalni napon, budući da su repne struje iste, unakrsna veza poništava ukupni izlaz.
Samo kada su dvije repne struje različite, izlazni napon je funkcija razlike diferencijalnih struja.
Ovisno o tome koja je repna struja veća ili manja, pojačanje može biti pozitivno ili negativno (u odnosu na ulazni signal), tj. Invertirajuće ili neinvertirajuće.
Razlika u repnim strujama nastaje korištenjem drugog diferencijalnog pojačala formiranog tranzistorima Q12 / Q13.
Ukupni rezultat je da je zamah izlaznog diferencijala proporcionalan umnošku diferencijalnih zamaha ulaza A i B.
Izrada mješalice Gilbert stanica
Potrebni dijelovi:
1. 3x 3.3K otpornici
2. 6x NPN tranzistori (2N2222, BC547, itd.)
U ulaz se unose dva fazno pomaknuta sinusna vala (prikazani žutim i plavim tragovima), a izlaz je prikazan ružičasto na donjoj slici, u usporedbi s funkcijom množenja matematike opsega, čiji je izlaz ljubičasti trag.
Budući da osciloskop vrši umnožavanje 'u stvarnom vremenu', ulazi su morali biti povezani AC tako da izračunava i negativni vrh, jer su ulazi u stvarnu mješalicu bili istosmjerno povezani i mogao je podnijeti množenje oba polariteta.
Također postoji mala fazna razlika između izlaza miješalice i traga opsega, jer se stvari poput kašnjenja širenja moraju uzeti u obzir u stvarnom životu.
Primjene multiplikativnih miksera
Najveća upotreba multiplikativnih miješalica je u RF krugovima za demodulaciju visokofrekventnih valnih oblika miješanjem s srednjefrekventnim valnim oblikom.
Gilbertova ćelija poput ove množitelj je od četiri kvadranta , što znači da je moguće množenje u oba polariteta, slijedeći jednostavna pravila:
A x B = AB -A x B = -AB A x -B = -AB -A x -B = AB
Arduino sinusni generator
Svi valni oblici korišteni za ovaj projekt generirani su pomoću Arduina. Prethodno smo detaljno objasnili sklop generatora funkcije Arduino.
Kružni dijagram:
Objašnjenje koda:
Odjeljak za postavljanje stvara dvije tablice pretraživanja s vrijednostima sinusne funkcije, skalirane na cijeli broj od 0 do 255 i jednu fazu pomaknutu za 90 stupnjeva.
Odjeljak petlje jednostavno zapisuje vrijednosti pohranjene u tablici pretraživanja u PWM tajmer. Izlaz PWM pinova 11 i 3 može se filtrirati kroz niske prolaze da bi se dobio gotovo savršeni sinusni val. Ovo je dobar primjer DDS-a ili izravne digitalne sinteze.
Rezultirajući sinusni val ima vrlo nisku frekvenciju, ograničenu frekvencijom PWM. To se može popraviti nekom magijom registra niske razine. Kompletni Arduino kod za generator sinusnog vala dan je u nastavku:
Arduino kôd:
#define pinOne 11 #define pinTwo 3 #define pi 3.14 plutajuća faza = 0; int rezultat, rezultatDva, sineValuesOne, sineValuesTwo, i, n; void setup () {pinMode (pinOne, OUTPUT); pinMode (pinTwo, INPUT); Serial.begin (115200); za (faza = 0, i = 0; faza <= (2 * pi); faza = faza + 0,1, i ++) {rezultat = (50 * (2,5 + (2,5 * sin (faza)))); sineValuesOne = rezultat; resultTwo = (50 * (2,5 + (2,5 * sin (faza - (pi * 0,5))))); sineValuesTwo = resultTwo; } n = i; } void loop () {for (i = 0; i <= n; i ++) {analogWrite (pinOne, sineValuesOne); analogWrite (pinTwo, sineValuesTwo); kašnjenje (5); }}
Zaključak
Mješalice su elektronički sklopovi koji dodaju ili množe dva ulaza. Pronalaze opsežnu uporabu u audio, RF i povremeno kao elementi analognog računala.