Аналоговые перемножители сигналов

Аналоговыми перемножителями называются устройства, входное напряжение которых (U_Z) пропорционально произведению входных (U_Х, U_У). Перемножитель, обеспечивающий произведение с правильным алгебраическим знаком, называется четырехквадрантным. Известны разнообразные одно- и двухквадратные перемножители на основе элементов с управляемым сопротивлением, переменной крутизной, использованием логарифматоров и антилогарифматоров. Широкий динамический диапазон перемножаемых напряжений при малой погрешности обеспечивают логарифмические преобразователи. Структурная схема логарифмического преобразователя выполнена в соответствии с рисунком 4.1

Рисунок 4.1 – Структурная схема логарифмического преобразователя

Здесь ИМС DА1, DA2 производят логарифмирование входных напряжений, а ИМС DА3. Используется в качестве сумматора, на выходе которого напряжение равно

(4.1)

С помощью ИМС DA4 производят антилогарифмирование

(4.2)

Таким образом, выходное напряжение оказывается пропорциональным произведению входных напряжений. Коэффициенты пропорциональности К1, К2, К3 определяются резистивными элементами, включенными в цепи ООС, используемых ИМС.

Принцип логарифмирования и антилогарифмирования используется и в наиболее распространенном способе построения четырехквадрантных перемножителей – с нормировкой токов, которые обладают наилучшей совокупностью таких параметров, как линейность, широкополостность, температурная стабильность. Обычно они имеют дифференциальные входы, что расширяет их функциональные возможности. Интегральные перемножители с нормировкой токов выполняются по полупроводниковой технологии.

Основные функции применения перемножителей приведены в таблице 4.1. Здесь вариант а) показывает включение перемножителя при умножении постоянных напряжению любой полярности.

Вариант б) реализует возможности использования перемножителя в качестве удвоителя частоты. Вариант в) показывает, что при включении перемножителя в цепь ООС усилителя, реализуется делитель частоты на два или извлекатель квадратного корня.

Таблица 4.1 – Основные применения перемножителей

	Функция	Схема включения	Расчетная формула
а)	Перемножитель напряжения
б)	Удвоитель частоты
в)	Делитель частоты
г)	Делитель напряжения
д)	Балансный модулятор
е)	Амплитудный модулятор
ж)	Балансный демодулятор

Вариант г) реализует аналоговый делитель напряжения в виде отношения напряжения двух входных сигналов. Варианты д) и е) показывают возможности использования перемножителя в качестве балансного и амплитудного модуляторов. Для восстановления модулирующего сигнала U_W из модулированного выходного напряжения можно использовать демодулятор, представленный вариантом ж).