Analog multiplikator

Inom elektronik är en analog multiplikator en enhet som tar två analoga signaler och producerar en utgång som är deras produkt. Sådana kretsar kan användas för att implementera relaterade funktioner som kvadrater (tillämpa samma signal på båda ingångarna) och kvadratrötter .

En elektronisk analog multiplikator kan anropas med flera namn, beroende på vilken funktion den används för (se analoga multiplikatorapplikationer).

Spänningsstyrd förstärkare kontra analog multiplikator

Om en ingång på en analog multiplikator hålls vid en konstant spänning, kommer en signal vid den andra ingången att skalas i proportion till nivån på den fasta ingången. I detta fall kan den analoga multiplikatorn anses vara en spänningsstyrd förstärkare . Uppenbara tillämpningar skulle vara för elektronisk volymkontroll och automatisk förstärkningskontroll ( AGC). Även om analoga multiplikatorer ofta används för sådana applikationer, är spänningsstyrda förstärkare inte nödvändigtvis riktiga analoga multiplikatorer. Till exempel kan en integrerad krets utformad för att användas som en volymkontroll ha en signalingång utformad för 1 Vp-p, och en kontrollingång utformad för 0-5 V DC; det vill säga de två ingångarna är inte symmetriska och kontrollingången kommer att ha en begränsad bandbredd.

Däremot, i vad som allmänt anses vara en sann analog multiplikator, har de två signalingångarna identiska egenskaper. Tillämpningar som är specifika för en sann analog multiplikator är de där båda ingångarna är signaler, till exempel i en frekvensmixer eller en analog krets för att implementera en diskret Fouriertransform . På grund av den precision som krävs för att enheten ska vara exakt och linjär över ingångsområdet är en sann analog multiplikator i allmänhet en mycket dyrare del än en spänningsstyrd förstärkare.

En fyrkvadrantmultiplikator är en där in- och utgångar kan svänga positivt och negativt. Många multiplikatorer fungerar bara i 2 kvadranter (en ingång kan bara ha en polaritet), eller enstaka kvadrant (ingångar och utgångar har bara en polaritet, vanligtvis alla positiva).

Analoga multiplikatorenheter

Analog multiplikation kan åstadkommas genom att använda Hall-effekten .

Gilbert -cellen är en krets vars utström är en 4-kvadrantmultiplikation av dess två differentialingångar.

Integrerade kretsars analoga multiplikatorer är inbyggda i många applikationer, såsom en äkta RMS-omvandlare , men ett antal analoga multiplikatorer för allmänna ändamål är tillgängliga, såsom Linear Four Quadrant Multiplier. Enheter för allmänt bruk inkluderar vanligtvis dämpare eller förstärkare på ingångarna eller utgångarna för att tillåta att signalen skalas inom kretsens spänningsgränser.

Även om analoga multiplikatorkretsar är mycket lika operationsförstärkare , är de mycket mer mottagliga för brus och offsetspänningsrelaterade problem eftersom dessa fel kan multipliceras. När man hanterar högfrekventa signaler kan fasrelaterade problem vara ganska komplexa. Av denna anledning är det mycket svårare att tillverka analoga multiplikatorer för brett spektrum av allmänt ändamål än vanliga operationsförstärkare, och sådana enheter tillverkas vanligtvis med hjälp av specialteknik och lasertrimning, liksom de som används för högpresterande förstärkare såsom instrumenteringsförstärkare . Detta innebär att de har en relativt hög kostnad och därför används de i allmänhet endast för kretsar där de är oumbärliga.

Några allmänt tillgängliga Analog Multiplier ICs på marknaden är MPY634 från Texas Instruments , AD534, AD632 och AD734 från Analog Devices , HA-2556 från Intersil och många fler från andra IC-tillverkare.

Analog kontra digital avvägning i multiplikation

I de flesta fall kan de funktioner som utförs av en analog multiplikator utföras bättre och till lägre kostnad med användning av digitala signalbehandlingstekniker . Vid låga frekvenser är en digital lösning billigare och effektivare och gör att kretsfunktionen kan modifieras i firmware. När frekvenserna stiger ökar kostnaden för att implementera digitala lösningar mycket kraftigare än för analoga lösningar. När den digitala tekniken utvecklas tenderar användningen av analoga multiplikatorer att bli allt mer marginaliserad mot högre frekvenskretsar eller mycket specialiserade tillämpningar.

Dessutom är de flesta signaler nu avsedda att bli digitaliserade förr eller senare i signalvägen, och om det överhuvudtaget är möjligt tenderar de funktioner som skulle kräva en multiplikator att flyttas till den digitala sidan. Till exempel, i tidiga digitala multimetrar , tillhandahölls sanna RMS-funktioner av externa analoga multiplikatorkretsar. Nuförtiden (med undantag för högfrekventa mätningar) är tendensen att öka samplingshastigheten för ADC:n för att digitalisera insignalen, vilket gör att RMS och en hel rad andra funktioner kan utföras av en digital processor. Att blint digitalisera signalen så tidigt i signalvägen som möjligt kostar dock orimliga mängder effekt på grund av behovet av höghastighets-ADC. En mycket effektivare lösning innebär analog förbearbetning för att konditionera signalen och minska dess bandbredd så att energi går åt till att digitalisera endast den bandbredd som innehåller användbar information.

Dessutom tillåter digitalt styrda motstånd mikrokontroller att implementera många funktioner som tonkontroll och AGC utan att behöva behandla den digitaliserade signalen direkt.

Analoga multiplikatorapplikationer

Vidare läsning

Se även

  • NE612 , oscillator och en Gilbert-cellmultiplikatorblandare.
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Analog_multiplier&oldid=1054890174 "