Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
умножителя с меняющейся крутизной (ячейка Гилберта), которую можно
приобрести в виде сравнительно недорогой ИС, например, MC1495L фирмы
Motorola или AD834 фирмы Analog Devices.
В типичном случае интервал возможных значений сигнала на обоих вхо-
Аналоговый умножитель 331
дах X и Y составляет ±5 В при ошибке в произведении < 1%. На рис. 11.51
представлена практическая схема на умножителе 1495. ИС умножителя имеет
дифференциальный выход; в действительности, на выходных клеммах
присутствует в качестве синфазного сигнала большое по величине постоянное
напряжение, и для получения выходного сигнала без смещения по постоянному
току применен дифференциальный усилитель на ИС 741. С помощью регулятора
выходного смещения Л19 можно производить подстройку в широких пределах и,
в частности, установить нулевое напряжение на выходе при Vx = VY = 0.
Необходимы также регуляторы смешения на входах, так как выходное
напряжение должно равняться нулю также в том случае, когда только один из
входных сигналов имеет нулевое значение, то есть
Vx х0 = 0
и
VY х 0 = 0.
+ 15 В
-15В
Рис. 11.51. Аналоговый умножитель на ИС 1495.
Установку регуляторов смещения на входах удобно производить, подавая
переменный входной сигнал. Синусоидальный сигнал с действующим значением
порядка 2 В подается на вход X, и ничего не подается на вход Y. Наблюдая
выходной сигнал с помощью осциллографа или милливольтметра, устанавливают
потенциометр R}0 в такое положение, при котором переменный сигнал на
выходе равен нулю. Затем переменный сигнал подают на вход Y при Vx = 0 и
повторяют описанную процедуру начальной установки
332 "Строительные блоки" аналоговой электроники на интегральных
микросхемах
с потенциометром Д, . Теперь полезно проверить работу умножителя, подав
синусоидальное колебание на оба входа сразу и наблюдая выходной сигнал.
Должно произойти умножение синусоидального сигнала самого на себя, то
есть возведение его в квадрат.
Так как
у2
(Fsincot)2 = -^-(l - cos2&>/) >
сигнал на выходе должен оказаться синусоидой удвоенной частоты по
сравнению с частотой сигнала, поданного на входы, но смещенной по
вертикали так, чтобы касаться сверху уровня, соответствующего потенциалу
земли. В том, что амплитуда возводится в квадрат, можно убедиться, удвоив
амплитуду входного сигнала и проверив, увеличилась ли амплитуда выходного
сигнала в четыре раза.
Сигнал на выходе умножителя имеет вид V0 = kVxVr где к - постоянная,
равная в этой схеме примерно 0,1; изменяя сопротивление резистора Л13,
можно подогнать значение к так, чтобы оно точно равнялось 0,1. Благодаря
относительно небольшой величине к выходное напряжение остается в
допустимых пределах даже при максимальных значениях Vx и Vr равных ±5 В,
не выводя ИС 741 из линейного режима работы.
Как видим, схема будет работать как с переменными сигналами, так и с
сигналами постоянного тока. Резисторы Л, и Я2 включены для того, чтобы
осуществить привязку входов к земле на тот случай, когда применяются
разделительные конденсаторы. Если же входные сигналы поступают от
источников с малым сопротивлением (по постоянному току - Прим. перев.),
то резисторы Ях и R2 можно убрать; при этом следует замкнуть накоротко
резисторы Яг и /?4, чтобы обеспечить малые сопротивления источников на
всех входах и уменьшить обусловленное ими смещение. Полезно заметить, что
выводы 9 и 12 образуют один дифференциальный вход, а выводы 4 и 8
- другой дифференциальный вход; входы умножителя можно считать
входами ОУ и принять во внимание тот факт, что у каждого из них начальный
входной ток относительно велик (около 3 мкА), а входное сопротивление
также имеет большое значение (порядка 20 МОм).
Чтобы избежать нежелательного возбуждения на высоких частотах, полезно в
качестве меры предосторожности включить между каждым из выводов 9 и 4 и
землей фильтры для подавления паразитной генерации (рис. 11.52). В
частности, это необходимо, когда используются длинные подводящие провода
на входах; характеристика умножителя в области высоких частот падает
всего лишь на 3 дБ на частоте 3 МГц, так что паразитные связи могут
вызвать возбуждение. Применение последовательно включенных конденсатора и
резистора уменьшит добротность Q любого паразитного резонансного контура,
который может образоваться на высоких частотах, и, таким образом,
предотвратит генерацию.
У аналогового умножителя есть несколько любопытных применений. Иногда
требуется схема, чтобы смоделировать то или иное уравнение, скажем, вида
V- к (1т + ху), где /, т, х и у - переменные, а к - фиксированная
постоянная. В данном случае аналоговые умножители можно применить для
Аналоговый умножитель 333
Ко входу умножителю
10 пФ
Рис. 11.52. Фильтр, который необходимо включить между каждым из входов и
землей, чтобы уменьшить риск возникновения неустойчивости на высоких
частотах.
нахождения произведений 1т и ху . Затем эти два произведения нужно
сложить в аналоговом сумматоре, который можно сконструировать так, чтобы
