- 1. Katkı Mikserleri
- Basit Bir Katkı Karıştırıcısı Oluşturma
- 2. Çarpmalı Mikserler
- Gilbert hücre karıştırıcısı
- Arduino Sinüs Üreteci
- Sonuç
Karıştırıcı, iki sinyali (periyodik olarak tekrar eden dalga formları) birleştiren özel bir elektronik devredir. Mikserler, ses ve RF sistemlerinde çok fazla kullanım bulur ve nadiren basit analog 'bilgisayarlar' olarak kullanılır. İki tür Analog Ses Mikseri vardır - Katmanlı Mikserler ve Çoğullamalı Mikserler.
1. Katkı Mikserleri
Adından da anlaşılacağı gibi, ilave mikserler herhangi bir anda iki sinyalin değerlerini bir araya toplarlar, bu da çıkışta tek tek dalga formlarının değerlerinin toplamı olan sürekli bir dalga formu ile sonuçlanır.
En basit katkı karıştırıcısı, aşağıdaki şekilde iki dirence bağlı iki sinyal kaynağıdır:
Dirençler, sinyal kaynaklarının birbirine karışmasını engeller, ekleme, sinyal kaynaklarının kendisinde değil ortak düğümde gerçekleşir. Bu yöntemin güzelliği, bireysel direnç değerlerine bağlı olarak ağırlıklı bir toplamın mümkün olmasıdır.
Matematiksel olarak konuşursak, z = Ax + By
"Z" çıkış sinyali olduğunda, "x" ve "y" giriş sinyalidir ve "A" ve "B" oranlı ölçekleme faktörleridir, yani birbirine göre direnç değerleri.
Örneğin, direnç değerlerinden biri 10K ve diğeri 5K ise, A ve B sırasıyla 2 ve 1 olur, çünkü 10K, 5K'nın iki katıdır.
Tabii ki, bu ses mikseri kullanılarak ikiden fazla sinyal birleştirilebilir.
Basit Bir Katkı Karıştırıcısı Oluşturma
Gerekli parçalar:
1. 2x 10K dirençler
2. 1x 3.3K direnç
3. İki kanallı sinyal kaynağı
Devre şeması:
İki 10K dirençle çıkış, giriş sinyallerinin toplamıdır. İki ölçekleme direnci aynı olduğu için A ve B'nin her ikisi de birliktir.
Sarı ve mavi dalga biçimleri girdilerdir ve pembe dalga biçimi çıktıdır.
10K dirençlerden birini 3.3K dirençle değiştirdiğimizde, ölçeklendirme faktörleri 3 ve 1 olur ve bir sinyalin üçte biri ikinciye eklenir.
Matematiksel denklem:
z = x + 3y
Aşağıdaki şekil, ortaya çıkan çıktı dalga biçimini pembe olarak ve girişleri sarı ve mavi olarak göstermektedir.
Katkı Mikserlerinin Uygulanması
Bunun gibi basit mikserlerin en çarpıcı hobisi kullanımı, sol ve sağ kanalları 3,5 mm stereo jaktan iki (genellikle) 10K kullanarak tek bir kanala dönüştüren bir kulaklık ekolayzır veya 'monodan stereoya' dönüştürücü şeklinde gelir. dirençler.
2. Çarpmalı Mikserler
Çarpmalı karıştırıcılar biraz daha ilgi çekicidir - iki (veya belki daha fazla, ancak bu zor) giriş sinyalini çoğaltırlar ve ürün çıkış sinyalidir.
Toplama basittir, ancak elektronik olarak nasıl çoğalırız ?
Burada uygulayabileceğimiz bir başka küçük matematiksel numara daha var, logaritma.
Bir logaritma temelde şu soruyu sormaktır - sonucu vermek için belirli bir tabana hangi güce yükseltilmelidir?
Başka bir deyişle, 2 x = 8, x =?
Logaritma açısından bu şu şekilde yazılabilir:
günlük 2 x = 8
Sayıları ortak bir tabanın üssü cinsinden yazmak, başka bir temel matematiksel özelliği kullanmamızı sağlar:
bir x xa y = a x + y
İki üssü ortak bir temel ile çarpmak, üsleri toplamaya ve ardından tabanı bu kuvvete yükseltmeye eşdeğerdir.
Bu, iki sinyale bir logaritma uygularsak, bunları birbirine ekleyip ardından bir antilog 'almak' onları çarpmaya eşdeğerdir!
Devre uygulaması biraz karmaşık olabilir.
Burada Gilbert hücre karıştırıcısı denen oldukça basit bir devreyi tartışacağız.
Gilbert hücre karıştırıcısı
Aşağıdaki şekil Gilbert hücre karıştırıcı devresini göstermektedir.
Devre ilk bakışta çok korkutucu görünebilir, ancak tüm karmaşık devreler gibi bu da daha basit fonksiyonel bloklara bölünebilir.
Transistör çiftleri Q8 / Q10, Q11 / Q9 ve Q12 / Q13 ayrı diferansiyel amplifikatörler oluşturur.
Diferansiyel yükselteçler, iki transistöre farklı giriş voltajlarını basitçe yükseltir. Aşağıdaki şekilde gösterilen basit devreyi düşünün.
Giriş, Q14 ve Q15 transistörlerinin tabanları arasında diferansiyel formdadır. Baz gerilimler aynıdır, kollektör akımları ve R23 ve R24 arasındaki gerilim aynıdır, bu nedenle çıkış diferansiyel gerilimi sıfırdır. Baz voltajlarda bir fark varsa, kolektör akımları farklıdır ve iki direnç arasında farklı voltajlar ayarlar. Çıkış salınımı, transistör hareketi sayesinde giriş salınımından daha büyüktür.
Bundan çıkarılacak sonuç, amplifikatörün kazancının, iki kollektör akımının toplamı olan kuyruk akımına bağlı olmasıdır. Kuyruk akımı ne kadar büyükse kazanç o kadar büyük olur.
Yukarıda gösterilen Gilbert hücre mikser devresinde, en üstteki iki farklı amplifikatör (Q8 / Q10 ve Q11 / Q9 tarafından oluşturulan) çapraz bağlı çıkışlara ve ortak bir yük setine sahiptir.
İki yükselticinin kuyruk akımları aynı olduğunda ve diferansiyel giriş A 0 olduğunda, dirençler arasındaki gerilimler aynıdır ve çıkış yoktur. Bu aynı zamanda, giriş A'nın küçük bir diferansiyel gerilime sahip olduğu durumdur, çünkü kuyruk akımları aynıdır, çapraz bağlantı genel çıkışı iptal eder.
Yalnızca iki kuyruk akımı farklı olduğunda, çıkış voltajı, kuyruk akımlarının farkının bir fonksiyonudur.
Hangi kuyruk akımının daha büyük veya daha küçük olduğuna bağlı olarak, kazanç pozitif veya negatif (giriş sinyaline göre) olabilir, yani tersine çevrilebilir veya tersine çevrilemez.
Kuyruk akımlarındaki fark, Q12 / Q13 transistörleri tarafından oluşturulan başka bir diferansiyel amplifikatör kullanılarak ortaya çıkar.
Genel sonuç, çıkış diferansiyel salınımının, A ve B girişlerinin diferansiyel salınımlarının çarpımı ile orantılı olmasıdır.
Gilbert Hücre Karıştırıcısı Oluşturma
Gerekli Parçalar:
1. 3x 3.3K dirençler
2. 6x NPN transistör (2N2222, BC547, vb.)
Girişlere iki faz kaydırılmış sinüs dalgaları beslenir (sarı ve mavi izlerle gösterilir) ve çıktı, skopun çıktısı mor iz olan matematik çarpma işlevine kıyasla aşağıdaki resimde pembe olarak gösterilir.
Osiloskop 'gerçek zamanlı' çarpma yaptığından, gerçek miksere girişler DC bağlandığından ve her iki polaritenin çarpımını idare edebildiğinden, girişlerin de negatif tepeyi hesaplaması için AC bağlanması gerekiyordu.
Yayılma gecikmeleri gibi şeylerin gerçek hayatta dikkate alınması gerektiğinden, mikser çıkışı ile osiloskop izi arasında küçük bir faz farkı vardır.
Multiplicative Mikserlerin Uygulamaları
Çarpımsal karıştırıcılar için en büyük kullanım, RF devreleridir, yüksek frekanslı dalga formlarını bir ara frekans dalga formu ile karıştırarak demodüle etmektir.
Bunun gibi bir Gilbert hücresi dört çeyrek çarpanıdır, yani basit kuralları izleyerek her iki kutupta da çarpmanın mümkün olduğu anlamına gelir:
A x B = AB -A x B = -AB A x -B = -AB -A x -B = AB
Arduino Sinüs Üreteci
Bu proje için kullanılan tüm dalga biçimleri bir Arduino kullanılarak oluşturuldu. Arduino fonksiyon üreteci devresini daha önce detaylı olarak anlatmıştık.
Devre şeması:
Kod açıklaması:
Kurulum bölümü, sinüs fonksiyonunun değerleri ile, 0 ile 255 arasında bir tam sayıya ölçeklenmiş ve bir faz 90 derece kaydırılmış iki arama tablosu oluşturur.
Döngü bölümü, arama tablosunda depolanan değerleri PWM zamanlayıcısına yazar. PWM pimleri 11 ve 3'ün çıkışı, neredeyse mükemmel bir sinüs dalgası elde etmek için düşük geçişli filtrelenebilir. Bu, DDS'nin veya doğrudan dijital sentezin iyi bir örneğidir.
Ortaya çıkan sinüs dalgası, PWM frekansı ile sınırlı olan çok düşük bir frekansa sahiptir. Bu, bazı düşük seviyeli yazmaç sihirleri ile düzeltilebilir. Sinüs dalgası üreteci için eksiksiz Arduino kodu aşağıda verilmiştir:
Arduino kodu:
#define pinOne 11 #define pinTwo 3 #define pi 3.14 float phase = 0; int sonuç, resultTwo, sineValuesOne, sineValuesTwo, i, n; geçersiz kurulum () {pinMode (pinOne, OUTPUT); pinMode (pinTwo, INPUT); Serial.begin (115200); için (faz = 0, i = 0; faz <= (2 * pi); faz = faz + 0.1, i ++) {sonuç = (50 * (2.5 + (2.5 * sin (faz)))); sineValuesOne = sonuç; sonuçİki = (50 * (2,5 + (2,5 * günah (faz - (pi * 0,5))))); sineValuesTwo = resultTwo; } n = i; } boşluk döngüsü () {for (i = 0; i <= n; i ++) {analogWrite (pinOne, sineValuesOne); analogWrite (pinTwo, sineValuesTwo); gecikme (5); }}
Sonuç
Mikserler, iki girişi ekleyen veya çoğaltan elektronik devrelerdir. Ses, RF ve bazen analog bir bilgisayarın unsurları olarak geniş kullanım alanı bulurlar.