- 1. Piedevu maisītāji
- Vienkārša piedevu maisītāja konstruēšana
- 2. Multiplikatīvie mikseri
- Gilberta šūnu maisītājs
- Arduino sinusa viļņu ģenerators
- Secinājums
Mikseris ir īpašs elektronisko shēmu veids, kas apvieno divus signālus (periodiski atkārtojas viļņu formas). Mikseri daudz izmanto audio un RF sistēmās, un tos reti izmanto kā vienkāršus analogos “datorus”. Ir divu veidu analogie audio maisītāji - piedevu maisītāji un multiplikatīvie maisītāji.
1. Piedevu maisītāji
Tāpat kā viņu vārds liecina, piedevu maisītāji jebkurā brīdī vienkārši saskaita divu signālu vērtības, kā rezultātā izejā ir nepārtraukta viļņu forma, kas ir atsevišķu viļņu formu vērtību summa.
Vienkāršākais piedevu maisītājs ir vienkārši divi signāla avoti, kas savienoti ar diviem rezistoriem šādā veidā:
Rezistori neļauj signāla avotiem traucēt viens otru, pievienošana notiek kopējā mezglā, nevis pašos signāla avotos. Šīs metodes skaistums ir tāds, ka ir iespējama svērtā summa , atkarībā no individuālajām rezistora vērtībām.
Matemātiski runājot, z = Cirvis + Ar
Kur 'z' ir izejas signāls, 'x' un 'y' ir ieejas signāls un 'A' un 'B' ir ratiometriskie mērogošanas faktori, ti, rezistora vērtības attiecībā pret otru.
Piemēram, ja viena no rezistora vērtībām ir 10K, bet otra - 5K, A un B attiecīgi kļūst par 2 un 1, jo 10K ir divreiz 5K.
Protams, izmantojot šo audio mikseri, var apvienot vairāk nekā divus signālus.
Vienkārša piedevu maisītāja konstruēšana
Nepieciešamās detaļas:
1. 2x 10K rezistori
2. 1x 3,3K rezistors
2. Divu kanālu signālu avots
Ķēdes shēma:
Izmantojot divus 10K rezistorus, izeja ir vienkārši ieejas signālu summa. A un B ir vienotība, jo abi mērogošanas rezistori ir vienādi.
Dzeltenā un zilā viļņu forma ir ieejas, un rozā viļņu forma ir izeja.
Kad mēs aizstājam vienu no 10K rezistoriem ar 3.3K rezistoru, mērogošanas faktori kļūst 3 un 1, un otrajam tiek pievienota viena trešdaļa viena signāla.
Matemātiskais vienādojums ir:
z = x + 3g
Zemāk redzamais rezultāts parāda izejas viļņu formu rozā krāsā, bet ievadi - dzeltenā un zilā krāsā.
Piedevu maisītāju pielietošana
Visuzkrītošākais vienkāršo mikseru izmantojums kā hobijs tiek izmantots kā austiņu ekvalaizers vai pārveidotājs “no mono uz stereo”, kas kreiso un labo kanālu no 3,5 mm stereo ligzdas pārveido par vienu kanālu, izmantojot divus (parasti) 10K rezistori.
2. Multiplikatīvie mikseri
Multiplikācijas maisītāji ir nedaudz interesantāki - tie reizina divus (vai varbūt vairāk, bet tas ir grūti) ieejas signālus, un produkts ir izejas signāls.
Pievienošana ir vienkārša, bet kā mēs vairojamies elektroniski ?
Ir vēl viens mazs matemātisks triks, ko mēs šeit varam pielietot, ko sauc par logaritmu.
Logaritms būtībā uzdod jautājumu - uz kādu spēku ir jāpaaugstina dotā bāze , lai iegūtu rezultātu?
Citiem vārdiem sakot, 2 x = 8, x =?
Logaritmu ziņā to var rakstīt šādi:
log 2 x = 8
Skaitļu rakstīšana kopējas bāzes eksponenta izteiksmē ļauj mums izmantot citu matemātisko pamatīpašību:
a x xa y = a x + y
Divu eksponentu reizināšana ar kopēju bāzi ir līdzvērtīga eksponentu pievienošanai un pēc tam bāzes palielināšanai līdz šai jaudai.
Tas nozīmē, ka, ja logaritmu lietojam diviem signāliem, tos saskaitot kopā un pēc tam antilogu “paņemot”, tas ir līdzvērtīgs to reizināšanai!
Ķēdes ieviešana var kļūt nedaudz sarežģīta.
Šeit mēs apspriedīsim diezgan vienkāršu shēmu, ko sauc par Gilbert šūnu maisītāju .
Gilberta šūnu maisītājs
Zemāk redzama Gilberta šūnu maisītāja shēma.
Sākumā ķēde var izskatīties ļoti biedējoša, taču tāpat kā visas sarežģītās shēmas, šo var sadalīt vienkāršākos funkcionālos blokos.
Transistoru pāri Q8 / Q10, Q11 / Q9 un Q12 / Q13 veido atsevišķus diferenciālos pastiprinātājus.
Diferenciālie pastiprinātāji vienkārši pastiprina diferenciālo ieejas spriegumu abiem tranzistoriem. Apsveriet vienkāršo shēmu, kas parādīta zemāk redzamajā attēlā.
Ieeja ir diferenciālā formā starp tranzistoru Q14 un Q15 pamatnēm. Bāzes spriegumi ir vienādi, tāpat kā kolektora strāvas un R23 un R24 spriegums ir vienādi, tāpēc izejas diferenciālais spriegums ir nulle. Ja ir atšķirība bāzes spriegumā, kolektora strāvas atšķiras, uzstādot dažādus spriegumus abos rezistoros. Pateicoties tranzistora darbībai, izejas svārstības ir lielākas nekā ieejas svārstības.
No tā izriet, ka pastiprinātāja pastiprinājums ir atkarīgs no astes strāvas, kas ir divu kolektoru strāvu summa. Jo lielāka astes strāva, jo lielāks ieguvums.
Iepriekš parādītajā Gilberta šūnu maisītāja ķēdē diviem augšējiem diff pastiprinātājiem (ko veido Q8 / Q10 un Q11 / Q9) ir savstarpēji savienotas izejas un kopīgs slodžu kopums.
Kad abu pastiprinātāju astes strāvas ir vienādas un diferenciālā ieeja A ir 0, spriegumi pāri rezistoriem ir vienādi un nav izejas. Tas notiek arī tad, ja ieejai A ir mazs diferenciālais spriegums, jo astes strāvas ir vienādas, šķērssavienojums atceļ kopējo jaudu.
Tikai tad, ja abas astes strāvas ir atšķirīgas, izejas spriegums ir atkarīgs no astes strāvu starpības.
Atkarībā no tā, kura astes strāva ir lielāka vai mazāka, pastiprinājums var būt pozitīvs vai negatīvs (attiecībā pret ieejas signālu), ti, apgriežot vai neinvertējot.
Astes strāvu atšķirība tiek panākta, izmantojot citu diferenciālo pastiprinātāju, ko veido tranzistori Q12 / Q13.
Kopējais rezultāts ir tāds, ka izejas diferenciālā svārstība ir proporcionāla A un B ieejas diferenciālo svārstību reizinājumam.
Gilberta šūnu maisītāja konstruēšana
Nepieciešamās daļas:
1. 3x 3,3K rezistori
2. 6x NPN tranzistori (2N2222, BC547 utt.)
Divi fāzē nobīdīti sinusa viļņi tiek ievadīti ievados (parādīti ar dzeltenām un zilām pēdām), un izeja ir redzama sārtā krāsā zemāk esošajā attēlā, salīdzinot ar darbības jomas matemātiskās reizināšanas funkciju, kuras izeja ir purpursarkana.
Tā kā osciloskops veic reāllaika reizināšanu, ievadiem bija jābūt savienotiem ar maiņstrāvu, lai arī tas aprēķinātu negatīvo maksimumu, jo faktiskā maisītāja ieejas bija saistītas ar līdzstrāvu un tas spēja tikt galā ar abu polaritāšu reizināšanu.
Starp maisītāja izvadi un tvēruma izsekošanu ir arī neliela fāžu atšķirība, jo tādas lietas kā pavairošanas aizkavēšanās ir jāņem vērā reālajā dzīvē.
Multiplikatīvo mikseru pielietojums
Vislabāk multiplikatīvajiem maisītājiem izmanto RF ķēdes, lai demodulētu augstas frekvences viļņu formas, sajaucot to ar starpfrekvences viļņu formu.
Šāda Gilberta šūna ir četru kvadrantu reizinātājs, kas nozīmē, ka ir iespējama reizināšana abās polaritātēs, ievērojot vienkāršus noteikumus:
A x B = AB -A x B = -AB A x -B = -AB -A x -B = AB
Arduino sinusa viļņu ģenerators
Visas šim projektam izmantotās viļņu formas tika ģenerētas, izmantojot Arduino. Iepriekš mēs esam detalizēti izskaidrojuši Arduino funkciju ģeneratora ķēdi.
Ķēdes shēma:
Koda skaidrojums:
Iestatīšanas sadaļā tiek izveidotas divas uzmeklēšanas tabulas ar sinusa funkcijas vērtībām, kas mērogotas līdz veselam skaitlim no 0 līdz 255 un vienā fāzē nobīdītas par 90 grādiem.
Cilpas sadaļa vienkārši uzraksta uzmeklēšanas tabulā saglabātās vērtības PWM taimeris. PWM tapu 11 un 3 izvadi var filtrēt ar zemu caurlaidību, lai iegūtu gandrīz perfektu sinusa vilni. Šis ir labs DDS jeb tiešās digitālās sintēzes piemērs.
Iegūtajam sinusoidālajam vilnim ir ļoti zema frekvence, kuru ierobežo PWM frekvence. To var novērst ar zema līmeņa reģistru maģiju. Pilns Arduino kods sinusa viļņu ģeneratoram ir norādīts zemāk:
Arduino kods:
#define pinOne 11 #define pinTwo 3 #define pi 3.14 pludiņa fāze = 0; int rezultāts, rezultātsTwo, sineValuesOne, sineValuesTwo, i, n; void setup () {pinMode (pinOne, OUTPUT); pinMode (pinTwo, INPUT); Sērijas sākums (115200); par (fāze = 0, i = 0; fāze <= (2 * pi); fāze = fāze + 0,1, i ++) {rezultāts = (50 * (2,5 + (2,5 * sin (fāze)))); sineValuesOne = rezultāts; rezultātsTwo = (50 * (2,5 + (2,5 * grēks (fāze - (pi * 0,5))))); sineValuesTwo = rezultātsTwo; } n = i; } void loop () {par (i = 0; i <= n; i ++) {analogWrite (pinOne, sineValuesOne); analogWrite (pinTwo, sineValuesTwo); kavēšanās (5); }}
Secinājums
Mikseri ir elektroniskas shēmas, kas pievieno vai reizina divas ieejas. Viņi plaši izmanto audio, RF un reizēm kā analogā datora elementus.