Сумматор напряжения на транзисторах: Страница не найдена — Практическая электроника

Содержание

АЛУ на 12 транзисторах (на самом деле нет) / Хабр

Что можно сделать на 12 транзисторах? Если схема аналоговая, это может быть, например, радиоприёмник или усилитель с достойными характеристиками. Для цифровой же схемы это катастрофически мало. Даже в такой простой микросхеме, как АЛУ К155ИП3 (74181), их значительно больше.

На самом деле транзисторов и здесь не 12, а 27, но из них в собственно АЛУ используются только 11 (двенадцатый транзистор, принудительно подающий логический нуль на вход переноса при выборе логических операций, не установлен). Остальные транзисторы задействованы в формирователе сигналов, подаваемых на входы АЛУ. При включении АЛУ в состав транзисторного процессора формирователь может и не понадобиться, если все необходимые сигналы там уже сформированы.

Как уложиться в это количество? Во-первых, сделать АЛУ однобитным, во-вторых, сократить количество операций до двух арифметических и пяти логических (у К155ИП3 и тех и других по 16, но и здесь их на самом деле больше), в третьих. ..

… выполнить АЛУ по необычной технологии DCTL (direct coupled transistor logic), позволяющей заметно сократить количество компонентов.

Симуляция выполнена в Falstad, этот симулятор удобен тем, что показывает направление протекания тока в виде «бегущих огней». Файлы: только полный сумматор и готовый АЛУ.

Для начала построим «АЛУ» с одной функцией — полный сумматор. Разобьём схему на две половины. Первая предназначена для подготовки входных сигналов для сумматора:

Выключателями можно задать два однобитных числа — A и B и сигнал переноса. Из них схема формирует четыре сигнала (четвёртый — тот же самый B, только инвертированный).

Вторая половина схемы — собственно сумматор:

Он представляет собой реализацию классического полного сумматора. На структурной схеме дополнительно показано распределение транзисторов по логическим элементам:

Чтобы всё это превратить в многофункциональное АЛУ, сначала переделаем формирователь входных сигналов таким образом, чтобы она формировала в прямом и инвертированном виде не только величину B, но и величину A:

Но поскольку автор планирует применить своё АЛУ в составе процессора на дискретных компонентах, такой формирователь, может и не потребоваться: там обе величины и так будут в прямом и инвертированном виде. Поэтому транзисторы формирователя и не входят в число транзисторов АЛУ. Да и без процессора можно просто взять переключатели с перекидными контактами. Ну а теперь — собственно АЛУ:

Четырьмя выключателями можно выбирать выполняемую АЛУ функцию. Ниже показаны только 7 основных:

Чтобы АЛУ не было «сферическим в вакууме», а могло получать сигналы извне, выключатели нужно заменить транзисторами. Поскольку транзистора, принудительно подающего логический нуль на вход переноса при выборе логических функций, пока нет, подавать нуль на этот вход в таких случаях нужно вручную.

Хотя на рисунке показаны всего 7 функций, можно попробовать все 16 сочетаний положений выключателей. Будут получаться, в частности, функции И-НЕ, ИЛИ-НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ, пропускание сигнала B насквозь, инвертирование того же сигнала.

Симуляция может преподносить сюрпризы. Знаете ли вы, что биполярный транзистор может работать при пропускании через него тока в обратном направлении? Так получается при некоторых сочетаниях входных сигналов. В аналоговом усилителе при этом уменьшается коэффициент усиления, но логические схемы продолжают работать так же, как в нормальном режиме.

Напряжение питания составляет +5 В. В симуляторе выбраны транзисторы общего применения структуры NPN.

Сумматор получается со сквозным переносом. Сигналу переноса приходится проходить через транзистора T8 и T9. Если это слишком медленно, нужно сначала проверить, как влияет на работу схемы цепь, подключённая к эмиттеру транзистора T8. Перенос можно также сделать быстрее, если выполнять его для двух бит одновременно.

Если нужен только полный сумматор, подойдёт и обычная диодно-транзисторная логика (DTL). Транзисторов понадобится всего два, а вот диодов… Можно заменить эти транзисторы лампами, получится то, что автор называет DVTL — diode-vacuum-tube-logic.

Верхняя часть схемы вырабатывает инвертированный сигнал переноса. Вторая вычисляет инвертированную сумму: СУММА = ( ( A или B или C вх ) и /C вых ). Данное выражение может быть представлено также как ( A и B и C вх ).

Структурная схема получается следующей:

Добавив ещё немного компонентов, можно принудительно подавать на вход переноса нуль или единицу. Тогда схема сможет выполнять операцию И (на входе переноса единица, на инвертированном выходе переноса — нуль), а также ИЛИ (на входе переноса нуль, на инвертированном выходе переноса — единица).

Чтобы подать сигнал «инвертированный C вых» на вход «C вх» схемы для следующего бита, нужен транзисторный инвертор. Либо можно принять правило, согласно которому между битами чередуется прямая и инверсная логика.

Всё это можно превратить в действующее АЛУ, рассчитав номиналы резисторов и добавив дополнительные компоненты для оптимизации «отзывчивости» схемы. Устройства, подключённые к входам, должны содержать ключи, замыкающие их на землю (для входов диодных «И»), либо соединяющие их с плюсом питания (для входов диодных «ИЛИ»).

Это очень простая схема, в ней не реализован быстрый перенос.

Сумматор напряжения (инвертирующий сумматор)

Рассмотрим схему сумматора, приведенную на рис. 10.5.

Рис. 10.5. Сумматор напряжения (инвертирующий сумматор)

Предположим, что операционный усилитель работает в режиме усиления, тогда uдиф 0. Учитывая, чтоi= i+= 0, получим . Приuдиф 0 получимuRj = uвхj, j = 1,…,n; uRос = uвых. На основании этих выражений после несложных преобразований получаем

.

Для уменьшения влияния входных токов ОУ в цепь неинвертирующего входа включают резистор с сопротивлением

Rэ = R1 // R2 //… // Rn // Rос .

Вычитающий усилитель (усилитель с дифференциальным входом)

В вычитающем усилителе (рис. 10.6) один входной сигнал подается на инвертирующий вход, а второй – на неинвертирующий.

Рис. 10.6. Вычислительный усилитель с дифференциальным входом

Предположим, что ОУ работает в линейном режиме. Тогда все устройство можно считать линейным и для анализа принцип суперпозиции (наложения).

Если uвх2 = 0, тогда соответствующее выходное напряжение uвых будет определяться выражением, соответствующим инвертирующему усилителю:

.

Если uвх1 = 0, определим напряжение на выходе

u»вых. Для оценки воздействия напряжения uвх2 целесообразно на основе теоремы об эквивалентном генераторе преобразование цепи, подключенной к неинвертирующему входу (рис. 10.7).

Как следует из теоремы,

, .

Рис. 10.7

В соответствии с принципом суперпозиции, общее напряжение на выходе uвых определяется из выражения

,

при R1=R2=R3=R4

.

Схемы с диодами и стабилитронами на основе оу

Рассматриваемые схемы являются нелинейными, так как содержат нелинейные элементы – диоды и стабилитроны. Однако такие схемы часто рассматривают как линейные, считая диоды и стабилитроны идеальными и заменяя открытые диоды и стабилитроны закоротками, запертые диоды и стабилитроны – разрывами, а стабилитроны, работающие в режиме пробоя, — источниками напряжения.

При использовании подобных способов линеаризации нелинейных схем основная проблема состоит в том, чтобы определить, в каком режиме работает каждый нелинейный элемент.

Для примера выполним анализ схемы на рис. 10.8, предполагая, что диоды – идеальные. Пусть вначале uвх = 1 В. Если диод D1 открыт (заменяем его закороткой), а диод D2 – закрыт (заменим его разрывом), то получим эквивалентную схему, приведенную на рис. 10.9.

Рис. 10.8. Схема усилителя на ОУ с диодами

Рис. 10.9. Эквивалентная схема усилителя на ОУ

Из схемы на рис. 10.9 следует, что

.

Проверим правильность сделанного предположения, для чего определим ток

iD1 диода D1 и напряжение uD2 диода D2. Используя допущение о том, что uдиф = 0, получаем uD2 = –2 В и iD1 = 0,2 мА. Так как напряжение на диоде D2 отрицательное, а ток через диод D1 положителен, можно утверждать, что предположение было правильным.

Пусть теперь uвх = –1 В. Предположим, что диод D1 закрыт, а диод D2 открыт. Тогда получим эквивалентную схему, приведенную на рис. 10.10, из которой получаем

.

Рис. 10.10. Эквивалентная схема усилителя с обратной связью

Для проверки правильности сделанного предположения определим iD2:

.

Очевидно, что uD1 = 0. Полученные результаты позволяют утверждать, что предположение было правильным.

Триггерный сумматор по модулю два на полевых транзисторах

Изобретение относится к цифровой схемотехнике, автоматике и промышленной электронике. Оно, в частности, может быть использовано в блоках вычислительной техники, содержащих сумматоры чисел, цифровые компараторы, преобразователи кода Грея в двоичный позиционный.

Известен логический элемент Исключающее ИЛИ — сумматор по модулю два [1 Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. — М.: Горячая линия — Телеком, 2003, стр. 606, рис.18.2, а], содержащий пять логических элементов И-НЕ. При выполнении элементов И-НЕ на полевых транзисторах [1, стр. 665, рис. 19.29, а] сумматор по модулю два содержит 15 транзисторов и источник питающего постоянного напряжения.

Недостатком его является малая нагрузочная способность. Выходом сумматора по модулю два является выход последнего логического элемента И-НЕ. Электрический ток внешней нагрузки в нем формирует только один полевой транзистор. Если бы такой ток формировали несколько транзисторов, то это повысило бы максимальную силу тока внешней нагрузки и повысило бы нагрузочную способность сумматора по модулю два.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа элемент Исключающее ИЛИ – сумматор по модулю два. [2 Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы.- Челябинск: Металлургия, 1989. Стр.56, рис. 1.35, а], содержащий четыре логических элемента И-НЕ. При использовании элементов И-НЕ на полевых транзисторах [1, стр.665, рис. 19.29, а] сумматор по модулю два включает в себя 12 транзисторов и источник питающего постоянного напряжения. Недостатком его является малая нагрузочная способность. Выходом сумматора по модулю два является выход последнего логического элемента И-НЕ. Электрический ток внешней нагрузки в нем формирует только один полевой транзистор. Если бы такой ток формировали два транзистора, то это повысило бы максимальную силу тока внешней нагрузки и повысило бы нагрузочную способность сумматора по модулю два.

Задача, на решение которой направленно изобретение, состоит в повышении нагрузочной способности сумматора по модулю два на полевых транзисторах.

Это достигается тем, что в триггерный сумматор по модулю два на полевых транзисторах, содержащий источник питающего постоянного напряжения, общая шина (минусовой вывод) которого заземлена, последовательно соединенные первый и второй полевые транзисторы с индуцированными каналами n-типа, два вывода двух затворов этих двух транзисторов относительно «земли» образуют первый и второй входы сумматора, подложки полевых транзисторов соединены с их истоками, исток второго транзистора заземлен, третий полевой транзистор с индуцированным каналом n-типа, подложка которого соединена с его истоком, введены три дополнительных полевых транзистора и шесть резисторов, затвор третьего полевого транзистора соединен с первым входом сумматора, последовательно между собой включены первый дополнительный полевой транзистор с индуцированным n каналом и первый резистор, сток первого дополнительного транзистора подключен к стоку третьего транзистора, затвор – ко второму входу сумматора, подложка – к его истоку, свободный вывод первого резистора заземлен, общий вывод его и истока первого дополнительного транзистора соединен с истоком третьего транзистора, последовательно между собой включены второй резистор, второй дополнительный полевой транзистор с индуцированным каналом n-типа и третий резистор, свободный вывод второго резистора подключен к выходу источника питающего постоянного напряжения, общий вывод второго резистора и стока второго дополнительного транзистора подсоединен к общему выводу стоков третьего и первого дополнительного транзисторов, подложка второго дополнительного транзистора соединена с его истоком, последовательно включены четвертый резистор, третий дополнительный полевой транзистор с индуцированным р-каналом и пятый резистор, свободный вывод четвертого резистора подключен к общему выводу второго резистора и выхода источника питающего постоянного напряжения, подложка третьего дополнительного транзистора подсоединена к его истоку и их общий вывод соединен со стоком первого транзистора, затвор третьего дополнительного транзистора подключен к общему выводу второго резистора, стоков третьего, первого дополнительного и второго дополнительного транзисторов, общий вывод пятого резистора и стока третьего дополнительного транзистора подсоединен к затвору второго дополнительного транзистора, свободный вывод пятого резистора соединен со свободным выводом третьего резистора, и их общий вывод образует относительно «земли» выход сумматора по модулю два, шестой резистор включен между «землей» и общим выводом четвертого резистора, истока и подложки третьего дополнительного транзистора и стока первого транзистора.

Сущность изобретения поясняется схемой триггерного сумматора по модулю два на полевых транзисторах (фиг.1) и его таблицей истинности (фиг.2).

В триггерном сумматоре по модулю два на полевых транзисторах общая шина (минусовой вывод) источника 1 питающего постоянного напряжения заземлена. Последовательно между собой включены полевые транзисторы 2 и 3 с индуцированными каналами n-типа. Подложки этих транзисторов подключены к их истокам, а выводы затворов образуют относительного «земли» два входа х1 и х2 сумматора по модулю два. Общий вывод истока и подложки транзистора 3 заземлен. Параллельно между собой включены полевые транзисторы 4 и 5 с индуцированными каналами n-типа. Подложки этих транзисторов подсоединены к их истокам. Затвор транзистора 4 подключен к первому входу х1 сумматора, а затвор транзистора 5 – ко второму входу х2. Общий вывод истоков транзисторов 4 и 5 соединен с одним из выводов резистора 6, другой вывод этого резистора заземлен.

Последовательно включены резистор 7, полевой транзистор 8 с индуцированным каналом n-типа и резистор 9. Свободный вывод резистора 7 подключен к выходу (плюсовой вывод) источника 1 питающего постоянного напряжения. Общий вывод этого резистора и стока транзистора 8 подсоединен к общему выводу стоков параллельно включенных транзисторов 4 и 5. Подложка транзистора 8 соединена с его истоком.

Последовательно включены резистор 10, полевой транзистор 11 с индуцированным каналом р-типа и резистор 12. Свободный вывод резистора 10 подключен к общему выводу резистора 7 и выхода источника 1. Затвор транзистора 11 подсоединен к общему выводу резистора 7 и стоков транзисторов 4, 5 и 8. Подложка транзистора 11 соединена с его истоком и их общий вывод с резистором 10 подключен к стоку транзистора 2. Общий вывод стока транзистора 11 и резистора 12 подключен к затвору транзистора 8. Свободный вывод резистора 12 соединен со свободным выводом резистора 9 и их общий вывод образует относительно «земли» выход сумматора по модулю два y. Резистор 13 включен между «землей» и общим выводом резистора 10, истока и подложки транзистора 11 и стока транзистора 2. На фиг.1 также приведен подключенный к выходу сумматора резистор Rн, который условно отображает внешнюю нагрузку сумматора. Часть схемы на фиг.1 на транзисторах 8, 11 и резисторах 7, 9, 10 и 12 является триггером на транзисторах противоположного типа проводимости.

Триггерный сумматор по модулю два на полевых транзисторах работает следующим образом. В цифровой электронике используются входные и выходные электрический сигналы с низким и высоким уровнем напряжения. Низкий уровень – уровень логического нуля соответствует значениям напряжения в районе нуля (ближе к нулю), высокий уровень – уровень логической единицы соответствует значениям напряжения в районе единиц вольт (нередко в районе четырех вольт). Работа сумматоров по модулю два отображается известной таблицей истинности (фиг.2), где N-номер строки по порядку х1 и х2 – условное отображение входных сигналов и y – условное отображение выходного сигнала. В соответствии с первыми тремя строками таблицы истинности (фиг.2) на затворы одного из полевых транзисторов 2, 3 или обоих поступает низкий уровень напряжения – уровень логического нуля и сила электрического тока через последовательно включенные транзисторы 2, 3 в худшем случае настолько мала, что не оказывает влияние на последующую схему.

В соответствии с первой строкой таблицы истинности (фиг.2) на затворы транзисторов 4 и 5 подаются низкие уровни напряжения, и возможная сила электрического тока этих параллельно включенных транзисторов тоже весьма мала. Электрический ток через резисторы 10 и 13 создает на резисторе 10 напряжение, которое минусом приложено к истоку транзистора 11 с индуцированным каналом р-типа, а плюсом через резистор 7 к его затвору. Значением сопротивления резистора 13 можно обеспечить уверенный перевод транзистора 11 в непроводящее электрический ток состояние. Тогда напряжение на затворе транзистора 8 обеспечивает его непроводящий электрический ток состояние. В итоге на внешней нагрузке низкий уровень напряжения – уровень логического нуля.

В соответствии со 2-й и 3-й строками таблицы истинности (фиг.2) на затвор одного из двух параллельно включенных транзисторов 4, 5 подается высокий уровень напряжения. Тогда сила электрического тока одного из транзисторов имеет повышенное значение и создает на резисторе 7 высокий уровень напряжения, который с учетом напряжения на резисторе 10 за счет электрического тока через резистор 13 поддерживает проводящий электрический ток состояние транзистора 11. Напряжение на резисторе 12 за счет тока стока транзистора 11 обеспечивает проводящее электрический ток состояние транзистора 8. Сумма силы токов транзисторов 8 и 11 создает на внешней нагрузке высокий уровень напряжения – уровень логической единицы.

При четвертой строке таблицы истинности (фиг.2) оба транзистора 4, 5 проводят электрический ток и за счет напряжения на резисторе 7 обеспечивают проводящее ток состояние транзистора 11, если бы в схеме отсутствовали полевые транзисторы 2 и 3. При наличии этих транзисторов на их затворы тоже подаются высокие уровни напряжения, и они проводят электрический ток. На резистор 10 замыкаются электрические токи последовательно включенных транзисторов 2, 3 и через резистор 13. Возрастание силы этих токов приводит к уменьшению силы тока транзистора 11 и может закрыть этот транзистор (его не проводящее ток состояние). В последнем случае должно выполняться неравенство , где R7 и R10 – сопротивление резисторов 7 и 10, I23 – сила электрического тока через последовательно включенные транзисторы 2 и 3, I45 – сумма силы токов параллельно включенных 4 и 5 транзисторов, I13 – сила тока через резистор 13 и Uпор 11 – пороговое напряжение полевого транзистора 11. Непроводящее электрический ток состояние транзистора 11 вызывает непроводящее ток состояние транзистора 8. Тогда на выходе сумматора по модулю 2 (на его внешней нагрузке) имеем уровень логического нуля.

Таким образом, сила электрического тока на внешней нагрузке триггерного сумматора по модулю два на полевых транзисторах определяется силой тока не одного транзистора, а суммой силы токов двух транзисторов, что повышает его нагрузочную способность.

Триггерный сумматор по модулю два на полевых транзисторах, содержащий источник питающего постоянного напряжения, общая шина (минусовой вывод) которого заземлена, последовательно соединенные первый и второй полевые транзисторы с индуцированными каналами n-типа, два вывода двух затворов этих двух транзисторов относительно «земли» образуют первый и второй входы сумматора, подложки полевых транзисторов соединены с их истоками, исток второго транзистора заземлен, третий полевой транзистор с индуцированным каналом n-типа, подложка которого соединена с его истоком, отличающийся тем, что в него введены три дополнительных полевых транзистора и шесть резисторов, затвор третьего полевого транзистора соединен с первым входом сумматора, последовательно между собой включены первый дополнительный полевой транзистор с индуцированным n каналом и первый резистор, сток первого дополнительного транзистора подключен к стоку третьего транзистора, затвор – ко второму входу сумматора, подложка – к его истоку, свободный вывод первого резистора заземлен, общий вывод его и истока первого дополнительного транзистора соединен с истоком третьего транзистора, последовательно между собой включены второй резистор, второй дополнительный полевой транзистор с индуцированным каналом n-типа и третий резистор, свободный вывод второго резистора подключен к выходу источника питающего постоянного напряжения, общий вывод второго резистора и стока второго дополнительного транзистора подсоединен к общему выводу стоков третьего и первого дополнительного транзисторов, подложка второго дополнительного транзистора соединена с его истоком, последовательно включены четвертый резистор, третий дополнительный полевой транзистор с индуцированным р-каналом и пятый резистор, свободный вывод четвертого резистора подключен к общему выводу второго резистора и выхода источника питающего постоянного напряжения, подложка третьего дополнительного транзистора подсоединена к его истоку и их общий вывод соединен со стоком первого транзистора, затвор третьего дополнительного транзистора подключен к общему выводу второго резистора, стоков третьего, первого дополнительного и второго дополнительного транзисторов, общий вывод пятого резистора и стока третьего дополнительного транзистора подсоединен к затвору второго дополнительного транзистора, свободный вывод пятого резистора соединен со свободным выводом третьего резистора, и их общий вывод образует относительно «земли» выход сумматора по модулю два, шестой резистор включен между «землей» и общим выводом четвертого резистора, истока и подложки третьего дополнительного транзистора и стока первого транзистора.

Сумматор, регулируемый ФНЧ и фазовращатель для сабвуферного канала на полевых транзисторах и ОУ, двухполярное питание, High Input « схемопедия


В тех случаях, когда нужно встроить блок формирования сигнала сабвуфера непосредственно в усилитель, есть смысл перейти на двухполярное питание ОУ. Ниже приводится вариант схемы, дополненный входом высокого уровня и регулятором усиления. Резистор R18 определяет минимальный уровень выходного сигнала. Если нужно снижать его до нуля, резистор следует заменить перемычкой или снизить сопотивление до 100-200 Ом. Входные каскады и фильтр остались практически без изменений, но благодаря увеличению напряжения питания до 15 В несколько повышена перегрузочная способность. Небольшое изменение номиналов фильтра увеличило его добротность, как следствие – повысилась крутизна АЧХ непосредственно в зоне перегиба. При широкой полосе она приближается к фильтру третьего порядка. При налаживании нужно добиться, чтобы постоянное напряжение на эмиттере транзистора VT3 составляло 6-7 вольт.

Если нужно увеличить коэффициент передачи этого фильтра, можно зашунтировать резисторы в истоках полевых транзисторов электролитическими конденсаторами емкостью от 10 мкф и выше. Усиление возрастет примерно в 3 раза, но есть риск появления искажений.

Детали и монтаж

Для плавной регулировки частоты среза нужны резисторы с нелинейной зависимостью сопротивления (тип Б). В среднем пложении движка сопротивление одной половины подковки у них заметно больше, чем у другой. Включить их нужно так, чтобы движок закорачивал секцию с бОльшим сопротивлением.

Керамические конденсаторы в звуковом тракте использовать нельзя из-за микрофонного эффекта, их можно ставить только в цепи питания. Из недорогих и доступных лучше всего использовать полипропиленовые, фторопластовые или лавсановые. Например, К73-17 (от 0,01 до 6,8 мкф, напряжение от 50 до 630В, цена от 0,5 до 8 р за штуку в зависимости от размера и допуска). Конденсаторы нужно подобрать в пары с минимальным разбросом (важно не точное значение емкости, а рассогласование по каналам). Многие современные мультиметры позволяют измерить емкость непосредственно. Если такой возможности нет, лучше использовать конденсаторы с допуском 5%.

Полевые транзисторы по каналам нужно подбирать в пары по начальному току стока и напряжению отсечки. Если нет такой возможности, лучше использовать транзисторы из одной партии – в пределах упаковки разброс параметров обычно невелик. Вместо КП303 можно использовать сборки серии КПС, там идентичность пар обеспечивается технологически. Вместо КТ3102Е можно использовать любые другие n-p-n транзисторы с коэффициентом передачи тока более 50. Словом, возможности для творчества открываются широкие…

Чтобы избежать наводок, у транзисторов КП303 нужно соединить с общим проводом земляную ножку транзистора (вывод корпуса). Входные делители также должны быть как можно ближе к транзистору, чтобы в цепи делитель-затвор не было длинных проводников. Особенно важно это при высоком сопротивлении делителя.

Схема сумматора для сабвуфера


Что такое сумматор

В общем смысле слова, сумматор – это какое-либо устройство, которое что-либо суммирует и выдает на выходе сумму этих воздействий. Сумматор можно представить в виде какого-либо неизвестного нам ящика, на который поступает входные воздействия и на выходе такого ящика выдается их сумма.

В электронике сумматоры делятся на две группы:

  • сумматоры аналоговых сигналов
  • сумматоры цифровых сигналов

В этой статье мы будем разбирать аналоговые сумматоры.

Аналоговый, Пассивный, Трансформаторный Сумматор SMT BIV-16

Аналоговые сумматоры как альтернатива традиционному подходу к микшированию: достоинства и недостатки. С появлением цифровых микшеров и рабочих станций на базе персонального компьютера DAW, Digital Audio Workstation в умах, а точнее, в ушах многих специалистов начались «брожения». Цифровой микс почти единогласно был признан немузыкальным и неприятным на слух. Ситуация стала напоминать известное противостояние «лампы» и «транзистора» — формально, транзисторные устройства должны звучать лучше ламповых, а слух твердил обратное.

И если с «лампой» все объяснялось довольно просто наличием определенных гармоник в спектре, отвечающих за приятную окраску звучания , то с цифровым миксом не могут определиться до сих пор: что же именно в нем плохо.

Однако на практике цифровой микс обвиняют по многим статьям: одни говорят про жесткий и стерильный звук, у других не читаются звуковые планы и что-то невнятное происходит со стереобазой, у третьих вообще «вся картинка разваливается».

Ситуацию не спасают даже повышенные частоты дискретизации и разрядности. Аналоговый микс отличается лучшей детализацией и читаемостью инструментов, в нем отсутствует «замыливание» и обостренные атаки, микс обретает глубину и музыкальность. Особенно это становится очевидным при многократном прослушивании.

Замечено также, что чем больше инструментов суммируется, тем сильнее цифровой микс проигрывает аналоговому. Разбираться в истинных причинах описанных явлений — удел психоакустики, электротехники и смежных наук. Нам же с вами работать надо Последние несколько лет я наблюдал на многих студиях такую картину: проект выводился из DAW через многоканальный цифро-аналоговый преобразователь на старый аналоговый пульт, все ручки и фейдеры которого были установлены в ноль.

Эту тенденцию быстро заметили отделы маркетинга многих известных брендов. Есть спрос — будет предложение. Один за другим стали появляться приборы, выполняющие всего одну функцию: сложение сигналов аналоговым способом. Так появился новый класс устройств — аналоговые сумматоры.

В этой статье мы поговорим о принципах использования сумматоров, их достоинствах и недостатках применительно к сведению фонограммы. И хотя некоторые модели предлагают мониторные функции, прямые выходы и другие возможности, необходимые при записи, оставим их в стороне.

Наш разговор будет по большей части теоретическим, с кратким описанием популярных моделей. Сравнительные тесты сумматоров на материале различных жанров, со звуковыми примерами, — задача ближайшего будущего. Принципы использования Начнем с того, что существуют два подхода к использованию сумматоров и, соответственно, два определения самого понятия «сумматор».

Первый подход — «никакой регулировки в аналоге». То есть, управление уровнем канала и панорамой производится в DAW. Каждый канал приходит на цифро-аналоговый преобразователь, а затем и на сумматор, в стерео, уже разведенный по панораме. Сторонники этого подхода называют сумматором только такое устройство, которое не имеет регулировок уровня и панорамы на входных каналах, а еще лучше, и в мастер-секции. Во-первых, потому что включение дополнительных аналоговых блоков, содержащих активные компоненты, негативно влияет на «чистоту» звука.

Во-вторых, регуляторы со временем могут начать «шуршать» или вообще сломаться. Ну и, в-третьих, для повторяемости параметров микса нужны прецизионные шаговые регуляторы с точной локализацией нулевой точки, а это дорого и все равно не поддается автоматизации из DAW. Сторонники второго подхода считают аналоговым сумматором любое устройство, смешивающее входные каналы, в том числе и имеющее органы управления: поканальные, в мастер-секции и везде, где надо.

Таким образом, сумматором может быть и обычный линейный микшер. Насчет аналоговых регулировок и качества цепей они возражают тем, что при желании можно сделать сумматор на заказ или установить самостоятельно лучшие компоненты. Какой подход более оправдан — вопрос неоднозначный и сильно зависит от контекста. Одни считают, что лучше использовать сумматоры с полным фанатизмом первый подход , либо не использовать совсем.

Другие успешно сочетают оба подхода или используют только второй. Модельный ряд Для беглого обзора я отобрал несколько сумматоров или устройств, которые можно использовать в этом качестве в ценовом диапазоне от до долларов за восемь стереоканалов.

Устройства дороже вряд ли будут интересны читателям МО, устройства дешевле вряд ли будут интересны вообще кому-либо. Итак, приступим. Оба имеют 16 симметричных входов и два выхода плюс выход для наушников. В мастер-секции есть регулятор уровня основных выходов и выхода для наушников. На каждом канале есть прямой выход, регулятор уровня, стереобаланса панорамы для моно-источника , регулятор посыла на внешнюю обработку, светодиодный индикатор уровня сигнала и перегрузки, кнопка заглушения.

В мастер-секции есть измеритель уровня выходного сигнала, регулятор уровня выхода и его стереобаланса, а также встроенный контрольный усилитель для наушников с регулятором громкости, кнопка Mono и регулятор уровня возврата.

Прибор имеет два независимых главных выхода, отдельно для симметричного и несимметричного подключений. Есть возможность объединения нескольких устройств через входы Link. По заказу возможно удаление из устройства любых регуляторов. В этом случае уровни и панорамы становятся фиксированными, а управление миксом происходит полностью из DAW.

На каждом канале есть регулятор уровня, кнопка суммирования в моно и светодиодный индикатор перегрузки. В мастер-секции находятся индикатор уровня, регуляторы основного и мониторного выхода с кнопкой заглушения последнего. Есть также стереофонический разрыв и соответствующий ему возврат.

Устройство изготавливается только на заказ. Очевидцы утверждают, что прибор даже неразборный. Одним словом, это сумматор «до мозга костей», оказывающий минимальное влияние тракта на сигнал. Folcrom имеет полосу пропускания от 0 Гц до кГц, выполнен в однорэковом корпусе, содержит 16 входных каналов на двух контактных разъемах D-Sub и выходную стереопару XLR. Все входы, выходы и шины суммирования симметричные.

На каждом входном канале есть пара кнопочных переключателей, с помощью которых можно назначить канал на левую или правую шины, на обе шины одновременно, либо заглушить. Расплата за полную пассивность состоит в том, что на мастер-выходе прибора мы имеем сигнал практически микрофонного уровня, который нужно усиливать на дБ перед подачей в АЦП.

Производитель рекомендует использовать для этого обычный микрофонный предусилитель. С одной стороны — минус, с другой стороны — возможность придать миксу окраску вашего любимого предусилителя, и вообще менять ее как перчатки, одалживая транзисторные или ламповые предусилители у коллег.

Каждая пара каналов имеет переключатель в моно. Есть пара основных и пара параллельных им мониторных выходов XLR с регулятором уровня и кнопкой включения регулятора. Все входы и выходы симметричные. Заявлена высокая скорость нарастания выходного напряжения slew rate. Полоса пропускания 1 Гц — кГц -1 дБ , уровень шума дБ A-взвешенный , динамический диапазон дБ, гармонические искажения плюс шум дБ. Для увеличения числа каналов несколько устройств можно подключить друг к другу или к MixDream через входы расширения XLR.

Есть глобальный переключатель и светодиодный индикатор активности посылов-возвратов всех каналов. Каждая пара каналов разделена между левым и правым каналами микса, однако для трех первых пар каналов есть индивидуальные переключатели и светодиодные индикаторы монорежима. В мастер-секции есть стереовход для подключения расширения в качестве которого может использоваться такое же устройство , посыл-возврат с регулятором уровня посыла, а также расширитель стереообраза с регулятором глубины эффекта.

Из другой обработки — пиковый лимитер с регулятором порогового уровня, а также отключаемый выходной трансформатор Lundahl, придающий звуку соответствующую окраску. Оба прибора построены по принципу «контроль микса из DAW», поэтому не имеют поканальных регуляторов уровня и панорамы, однако позволяют управлять уровнем мастер-выхода с передней панели. Из рассмотренных моделей у него самые развитые коммутационные возможности.

Прибор может применяться для записи, мониторинга и сведения, имеет дополнительные опции плату аналого-цифрового преобразователя, внешний блок фейдеров , систему сохранения и вызова настроек через компьютер.

В применена та же топология сумматора, что и в классических консолях Neve й серии, а на мастер-выходе используется подобранная пара трансформаторов Carnhill. Передняя панель состоит из трех зон: микширования, управления мониторным миксом cue section и мастер-секции. Мастер-секция содержит органы управления, характерные больше для полноценного студийного пульта, чем для сумматора: выбор мониторов, прослушивание входа с двухканального устройства и прочее. Есть также регулятор управления шириной стереобазы.

Коммутация прибора с DAW и устройствами обработки осуществляется с помощью пяти контактных разъемов D-Sub. Возможно объединение нескольких экземпляров для увеличения числа каналов. Прибор данной ценовой категории не может претендовать на полноценную аналоговую автоматизацию, но компьютерная программа Recall, сопровождающая есть версии для PC и Mac , пытается хотя бы отчасти помочь в этом вопросе.

С ее помощью можно быстро сохранять «снимки» всех органов управления прибора в виде текстовых файлов размером 32 килобайта. Общение и компьютера происходит по USB.

При вызове сохраненного снимка на экране компьютера появляется изображение передней панели прибора, и те ручки, которые требуют регулировки то есть были смещены с момента сохранения снимка , подсвечиваются, а кнопки сбрасываются в нужное значение автоматически. Пусть это и не Total Recall, но все равно удобно.

Устройство SSA2A имеет фиксированную конфигурацию из восьми стереоканалов и четырех моноканалов, SSA2B — десять стереоканалов, первые два из которых могут превращаться в четыре моно тумблерами на передней панели. В остальном устройства одинаковы. Их продукцию язык не поворачивается назвать сумматорами, ибо это модульные аналоговые рабочие станции.

Они имеют различные типы канальных линеек модулей и позволяют собирать нужную конфигурацию постепенно, ориентируясь на текущие потребности студии.

Достоинства сумматоров Начнем с достоинств сумматоров и попробуем выяснить, почему все чаще они становятся альтернативой традиционному микшерному пульту. Лучший звук. Большинство аналоговых пультов средней и, тем более, нижней ценовой категории — это компромисс между коммутационными возможностями, качеством электроники, органов управления и общей стоимостью микшера. Немногие из пультов данной категории имеют модульную конструкцию, минимальный путь сигнала, внешние блоки питания, симметричные шины суммирования и прецизионные операционные усилители.

Из-за обилия необходимых коммутационных возможностей, конкурентоспособного числа каналов со встроенной обработкой, высокой стоимости органов управления и прочего конструкторам приходится идти на компромиссы в схемотехнике. Сумматоры строятся по другой идеологии, их коммутационные возможности значительно скромнее возможностей пультов, а органы управления могут быть сведены к минимуму или вовсе отсутствовать.

Предмет основной заботы в сумматоре — это качество микширования, все остальное второстепенно. Многие западные звукоинженеры считают их суммирование лучшим, чем у топовых консолей от SSL и Neve. Полная автоматизация.

Пожалуй, это не менее важная причина популярности сумматоров. Представьте, что для получения аналогового микса вам больше не нужно судорожно крутить ручки на пульте во время сведения, подписывать канальные линейки и зарисовывать положения регуляторов.

Вы избавляетесь от надоевших потрескиваний фейдеров, отлавливания средней точки в панорамниках да, есть пульты, где это — нетривиальная задача и прочих атрибутов бюджетных консолей. Вы сохраняете всю автоматизацию в файле проекта внутри DAW и можете мгновенно вернуться к нужной конфигурации для пересведения.

Аналоговый сумматор

Думаю, все из вас помнят осциллограмму постоянного напряжения

Если, допустим, цена нашего квадратика 1 В, то на данной картинке мы видим постоянное напряжение амплитудой в 1 В. Суммировать постоянное напряжение – одно удовольствие. Для этого достаточно сложить амплитуды этих сигналов в любой момент времени.

На рисунке ниже мы видим два сигнала A и B и сумму этих сигналов: A+B. Если сигнал A = 2 В, сигнал B = 1 В, то сумма этих сигналов составит 3 В.

Все то же самое касается и сигналов с отрицательной полярностью

Как вы видите, при сложении сигналов с равной амплитудой, но разной полярности, мы в сумме получаем 0. То есть эти два сигнала взаимно себя скомпенсировали: 1 +(-1)=0. Все становится намного веселее, если мы начинаем складывать сигналы, которые меняются во времени, то есть переменные сигналы. Они могут быть как периодические, так и непериодические.

Давайте для начала рассмотрим самый простой пример. Пусть у нас будут два синусоидальных сигнала с одинаковыми амплитудами, частотами и фазами. Подадим их на сумматор. Что получится в итоге?

Получим синусоиду с амплитудой в два раза больше. Как вообще она получилась? Вычисления производятся довольно просто. Каждая точка синусоиды A+B – это сложение точек в одинаковый момент времени синусоид А и B. Для наглядности мы взяли 3 точки: t1 , t2 и t3 .

Как вы видите, в момент времени t1 у нас амплитуда сигнала А была равна 1 В, амплитуда сигнала В тоже 1 В. В сумме их результат в момент времени t1 будет равен 2 В, что мы и видим на сигнале A+B. В момент времени t2 амплитуда сигнала A была 0 В, амплитуда сигнала В тоже 0 В. Как нетрудно догадаться, 0+0=0, что мы и видим на сигнале A+B в момент времени t2 . Ну а в момент времени t3 амплитуда сигнала А = -1 В, амплитуда сигнала В = -1 В, в результате их сумма -1+(-1) = – 2 В, что мы как раз и видим на синусоиде А+B в момент времени t3 . Отсюда напрашивается вывод: для сложения сигналов надо суммировать амплитуды сигналов в одинаковые моменты времени.

А давайте сместим фазу одного из сигналов на 180 градусов, относительно другого, но при этом амплитуды и частоты сигналов оставим без изменения. Про такие сигналы говорят, что они находятся в противофазе. Как думаете, чему будет равняться их сумма? Долго не думая, смещаем второй сигнал на 180 градусов и суммируем их амплитуды в каждый момент времени. Нетрудно догадаться, что их сумма будет равняться нулю, что мы и видим на рисунке ниже.

Сложение двух сигналов в программном симуляторе

Но что, если нам надо сложить в теории два каких-нибудь два сложных сигнала с разными фазами, амплитудами, частотами? Здесь проще всего прибегнуть как различным симуляторам. Один из них – это Proteus. С помощью него я могу сложить два любых сигнала и посмотреть их сумму. Для этого выбираю синусоидальный генератор

потом виртуальный осциллограф

Собираю схему

Щелкаю два раза на генератор и задаю его параметры

Давайте сложим два наших синусоидальных сигнала с одинаковыми амплитудами, фазами и частотами, как во втором примере

Прописываем амплитуду и частоту каждого сигнала, остальное ничего не трогаем. Потом нажимаем “пуск”

Потом нажимаем правой кнопкой мыши на наш виртуальный осциллограф и нажимаем Digital Oscilloscope

Сигнал с канала B я немного сдвинул вниз, иначе он совпадает с сигналом А. Оно и неудивительно, так как это два идентичных сигнала.

Для того, чтобы найти их сумму, нам достаточно нажать на кнопку A+B

Получаем сумму двух сигналов

В таком виртуальном осциллографе можно складывать любые два сигнала.

Давайте сложим два таких сигнала

Нажимаем A+B и получаем вот такую сумму сигналов

А давайте сдвинем синусоидальный сигнал на 90 градусов по фазе. Имеем

В результате сумма сигналов будет

На моем реальном цифровом осциллографе тоже имеется такая функция

Здесь на примере ниже я суммирую два сигнала: синусоидальный и прямоугольный. Зеленая осциллограмма – это сумма двух этих сигналов.

Сумматор на ОУ

Инвертирующий сумматор

Как мы уже говорили еще в начале статьи: сумматор – это схема, которая суммирует два и более сигналов. Базовая схема сумматора на выглядит вот так:

Как и у инвертирующего усилителя, в схеме есть одна особенность. В точке E, где соединяются резисторы, находится потенциал виртуальной земли, о котором мы говорили еще в прошлой статье. Еще эту точку называют точкой суммирования сигналов.

Поэтому, сколько бы мы входных сигналов не подавали на такой сумматор, они не будут влиять друг на друга.

Не будем здесь делать сложные математические выкладки, а просто предоставим вам готовую формулу расчета выходного напряжения Uвых .

Как не трудно догадаться, для сложения двух сигналов

Формула примет вот такой вид:

Откуда в формуле знак “минус”? Так как эта схема сумматора построена на схеме инвертирующего усилителя, то на выходе будет сигнал со знаком “минус”.

Как можно просто сложить два сигнала без всякого усиления?

Как вы заметили, выходное напряжение будет со знаком “минус”. Добавив после такого сумматора инвертирующий усилитель на ОУ с R3 = R4 , можно добиться того, что у нас на выходе сигнал будет без знака “минус”. То есть мы получим неинвертирующий сумматор.

Неинвертирующий сумматор

Базовая схема будет выглядеть вот так:

Формулы для расчета

Поэтому, сумматор для двух сигналов будет выглядеть вот так:

Если взять R5 = R2 = R3, то у нас будет простой сумматор с единичным коэффициентом усиления, который на выходе даст просто сумму двух входных сигналов.

где

Причем должно выполняться условие:

то есть в нашем случае отношение этих резисторов должно равняться 2.

Приступим к сборке

Начнем, пожалуй, со схемы самого сумматора. Схема представляет собой два операционных усилителя на каждом канале, работающие на общую нагрузку. Вот она:

Принцип работы схемы достаточно прост. Это 4 операционных усилителя (по два на каждый канал), работающих в режиме усилителей напряжения. Сигнал подаётся на входы In L и In R, проходит через конденсаторы C4 C7 C10 C13 и резистивные делители, затем попадает на неинвертирующие входы ОУ. Отрицательная обратная связь построена на резистивных делителях с выхода на инвертирующий вход (резисторы по 22k и 15k). Отношение этих резисторов и есть коэффициент усиления ОУ. Микрофонный сигнал поступает не на один ОУ а на два. Это сделано для того, чтобы при суммировании выходное сопротивление между левым и правым каналом было наибольшим. Если бы был один ОУ и его выход через два резистора подключался бы на левый и правый канал, между каналами было бы некоторое сопротивление, что привело бы к проникновению сигнала с одного канала на другой. Керамические конденсаторы по 100нФ стоят для подавления возможного самовозбуждения. ОУ стоят малошумящие, мои любимые TL072, но можно и NE5532 или другие сдвоенные ОУ. Все резисторы можно ставить с разбросом 20–25% с мощностью 0.25 или 0.125 Вт. Конденсаторы либо плёнка, либо керамика: на звучание, по моему мнению, не влияет вовсе.

Вот, какие у меня получились платы. Весьма компактные, монтаж довольно плотный, и на маленькую плату влезли все резисторы и конденсаторы.

Если плата вам понравиться, вы можете её скачать в архиве проекта, а мы идём дальше.

Как работает сумматор на ОУ на примере

Симуляция работы инвертирующего сумматора

Давайте рассмотрим работу нашего сумматора на ОУ в симуляторе Proteus.

На вход такого сумматора будет подавать синусоидальные сигналы с амплитудой в 1 В, но с разной частотой. На in1 у нас будет сигнал с частотой в 50 Гц, на in2 сигнал с частотой в 100 Гц и на in3 сигнал с частотой в 150 Гц. Как вы видите, все 3 резистора после сигналов имеют одинаковый номинал в 1 кОм для удобства расчета коэффициента усиления. То есть все сигналы будут усиливаться одинаково. Резистор R2 имеем номинал в 2 кОм. Это значит, что коэффициент усиления на выходе будет равен 2. То есть сумма сигналов будет помножена на коэффициент 2 и инвертирована.

Итак, для того, чтобы посмотреть сигналы как на экране осциллографа, можно также воспользоваться инструментом аналоговым анализатором

на рабочем поле появится окно Analogue Analysis

Для того, чтобы анализировать входы, просто переносим в наше окошко входы in1, in2, in3 и выход out, удерживая левую кнопку мыши

В результате увидим это

Разворачиваем окно

Потом нажимаем пробел и в большом окне уже видим все наши сигналы: и входные, и выходной. (нажмите на картинку, откроется в новом окне)

черная осциллограмма – это и есть сумма всех трех синусоид усиленная в 2 раза, но со знаком “минус”.

В чистом виде на выходе ОУ у нас будет только черная осциллограмма. Она является суммой всех входных сигналов, помноженная на 2, но со знаком “минус”.

Работа неинвертирующего сумматора

Итак, давайте соберем простой нормальный сумматор для, который бы просто складывал сигналы и на выходе выдавал нормальный неинвертированный сигнал. Для того, чтобы создать такой сумматор, наш коэффициент усиления должен быть равен единице, а на выходе мы должны инвертировать такой сигнал. Настало время использовать схему для неинвертирующего сумматора

Итак, все что мы хотим – это просто сложить три сигнала и посмотреть их сумму. И все! Не надо ничего усиливать и инвертировать. Поэтому, наша схема будет выглядеть вот так:

В этой схеме первый каскад на ОУ суммирует входные сигналы, а второй каскад просто инвертирует получившийся сигнал. В каждом усилителе коэффициент передачи равен 1, поэтому, никакого усиления сигнала в данной схеме не происходит.

Итак, осциллограмма со всеми сигналами

Если оставить на экране только осциллограмму выходного сигнала

Тот же самый эффект мы можем получить и с помощью схемы на одном ОУ, о которой я упоминал выше:

Давайте на его входы подадим два одинаковых синусоидальных сигнала, но в противофазе. То есть мы должны получить что-то типа этого

Проверяем симуляцию и видим, что сумма двух одинаковых сигналов в противофазе действительно равняется нулю

Схемы устройств для сложения телевизионных сигналов (сумматоров)

При отсутствии телевизионной антенны коллективного пользования, особенно в сельской местности, часто возникает необходимость установкидвух или нескольких раздельных антенн.

Это может быть связано с необходимостью использования узкополосных одноканальных антенн для приема разных программ от одного и того же телецентра или ретранслятора, когда требуются антенны с большим коэффициентом усиления. В других случаях необходимо принимать разные программы от телевизионных передатчиков, расположенных в разных направлениях, а каждый раз заниматься поворотом антенны вручную или конструировать специальное поворотное устройство нежелательно.

В таких условиях обычно от каждой антенны спускается отдельный фидер, что нецелесообразно, так как при переходе с приема одной программы на другую приходится переставлять штекеры фидеров в антенное гнездо телевизора. Установка переключателя фидеров у телевизора также не решает проблемы: не устраняется большой расход дорогостоящего кабеля, а при слабом сигнале для компенсации затухания сигнала в фидерах пришлось бы у каждой антенны устанавливать .отдельный антенный усилитель.

Эти проблемы могут быть решены исключительно путем объединения сигналов, принятых антеннами, с канализацией их к телевизору по одному общему фидеру. Однако, непосредственно соединять между собой разные антенны невозможно в связи с тем, что нарушится их согласование с фидерами: сигнал, принятый одной антенной, будет разветвляться и лишь частично поступать в фидер.

Другая антенна, подключенная параллельно фидеру, может представлять собой такую нагрузку, что уровень сигнала от первой антенны, поступающий в фидер, окажется недопустимо малым. Поэтому необходимо, специальное устройство для сложения сигналов, которое не нарушало бы согласования антенн.

На рис. 1 показана схема фильтра сложения сигналов (ФСС) метрового диапазона. Назначение фильтра состоит в том, чтобы сигнал, принятый антенной 1, полностью поступил в фидер и не ответвлялся в цепь антенны 2, а сигнал, принятый антенной 2, также полностью поступил в фидер и не ответвлялся в цепь антенны 1.

Рис. 1. ФСС с использованием ФНЧ и ФВЧ.

Эта задача реализуется использованием двух фильтров. Фильтр, образованный элементами LI, Cl, L2, С2 и С5, представляет собой фильтр нижних частот (ФНЧ), а фильтр, образованный элементами L3, С3, L4, С4 и L5, — фильтр верхних частот (ФВЧ). Если антенна 1 рассчитана на прием сигнала с меньшим номером,канала, то есть с меньшей частотой, чем антенна 2, то сигнал от антенны 1 свободно проходит . через ФНЧ и поступает в фидер, не ответвляясь в цепь антенны 2, так как ФВЧ представляет для него большое сопротивление.

Аналогично, сигнал, принятый антенной 2, беспрепятственно проходит через ФВЧ и поступает в фидер, а ФНЧ, имеющий для этого сигнала большое сопротивление, не пропускает pro к антенне 1. Во избежание отражения сигналов, принятых антеннами, от ФСС характеристические сопротивления обоих фильтров должны приблизительно составлять 75 Ом.

Катушки индуктивности фильтра наматываются проводом ПЭВ-2 диаметром 0,6 мм виток к витку на каркасах из полистирола или оргстекла: диаметром 5 мм. Катушки L1…L4 располагаются на одном общем каркасе, расстояния между катушками должны быть не менее ,8 мм. Катушка L5 наматывается на отдельном каркасе и конструктивно размещается так, чтобы ее ось была перпендикулярна оси других катушек. Количество витков катушек и емкости конденсаторов для разных комбинаций каналов приведены в таблице 1.

В связи с тем, что некоторые читатели могут испытать затруднения при намотке катушек, содержащих нецелое число витков, на рис. 2 показан способ намотки двух катушек, где катушка L1 содержит 4 витка, а катушка L2 — 3,5 витка. При монтаже ФСС необходимо обеспечить минимальную длину соединительных проводников, особенно концов катушек.

Таблица 1. Данные для катушек и конденсаторов.

Номер канала антенныКоличество витков катушекЕмкость, пФ
12L1, L2L3, L4′L5С1,С2С3, С4С5
1-56-122113121220
133,58,56473933
143,575473633
153,556474333
233,58,56473930
24375473630
25356434330
352,556334330

Рассмотренный вариант ФСС компактен и дешев в изготовлении, но страдает одним недостатком: в любительских условиях невозможно учесть паразитные емкости монтажа и индуктивности выводов катушек, конденсаторов и соединительных проводов, которые на частоте десятков и сотен Мегагерц оказывают существенное влияние на работу.

Поэтому добиться паспортных значений ослабления сигнала не более, чем на 1 дБ и развязки между антеннами не менее, чем на 15 дБ в любительских условиях трудно. По этой причине нельзя предложить ФСС по этой схеме, который позволил бы подключить к общему фидеру две антенны, работающие в диапазоне 6-12 каналов.

Рис. 2. Способ намотки катушек.

Более широкими возможностями обладает ФСС, схема которого показана на рис. 3. Он собран из шести отрезков коаксиального кабеля той же марки, что и фидеры.

Рис. 3. ФСС из отрезков кабеля.

Работа этого фильтра основана на трех важнейших выводах теории длинных линий:

  1. Входное сопротивление линии длиной в четверть длины волны, короткозамкнутой на конце, бесконечно велико.
  2. Входное сопротивление линии длиной в половину длины волны, короткозамкнутой на конце, равно нулю.
  3. Входное сопротивление линии длиной, равной целому числу полуволн;, короткозамкнутой на обоих концах, относительно точек, находящихся; внутри линии, бесконечно велико.

Фильтр рассчитан на подключение двух антенн: антенны с меньшим-номером канала — ’’а” и антенны с большим номером канала — «б». Размеры отрезков кабеля выбираются следующим образом. Длина отрезка 2 равна половине длины волны в кабеле для канала «б», длина отрезка 3 — четверти длины волны в кабеле для канала ”6”, длина отрезка 4 — четверти длины-волны в кабеле для канала «а”, а длина отрезка 6 — половине длины волны в, кабеле для канала «а».

Длина,отрезков 1 и 5 выбирается так, чтобы суммарная длина отрезков 1 и 2 составляла половину длины волны в кабеле для канала1 «а”, а суммарная длина отрезков 5 и 6 — несколько полуволн в кабеле для ! канала «б».

Рассмотрим прохождение сигнала от антенны канала «а». Поступая по фидеру к точке соединения отрезков 1 и 2, сигнал свободно проходит через отрезок 3 и далее в фидер к телевизору, так как отрезки 1 и 2 в сумме имеют длину в полволны для этого канала, и их сопротивление бесконечно велико.

Сигнал не ответвляется в отрезок 4. в связи с тем, что отрезок 6 для него равен половине длины волны и замыкает накоротко конец отрезка 4, а длина этого отрезка составляет четверть длины волны для канала «а», так что входное сопротивление отрезка 4 бесконечно велико.

Аналогично проходит сигнал от антенны канала «б» с тем лишь различием, что в сумме длина отрезков 5 и 6 равна нескольким половинам длины волны для канала «б». Размеры отрезков, 2, 3, 4 и 6 для разных каналов сведены в табл. 2, а размеры отрезков 1 и 5 — в табл. 3. Здесь выше диагонали приводятся размеры В, а ниже диагонали — Г.

Таблица 2. Размеры отрезков, 2, 3, 4 и 6 для разных каналов.

Номер канала12345678910И12
А933791613558512276265254244234226218 ,
18651581122711161023553529508487469452436

Таблица 3.

Приведем пример определения элементов фильтра для подключения антенны 2-го канала и антенны 7-го канала к общему фидеру. Тогда индекс ”а” соответствует каналу 2, а индекс ”б” — каналу 7. Из табл. 8.2 находим размеры отрезков: 2 — 529 мм, 3 — 265 мм, 4 — 791 мм, 6 — 1581 мм. Из табл.

3 в строке для канала 2 и столбце для канала 7 находим длину отрезка 1 (В) — 1052 мм, а в строке для канала 7 и столбце для канала 2 -длину отрезка 5 (Г) — 535 мм.

Из табл. 3 видно, что в диапазоне 6-12 каналов антенны соседних каналов соединять с помощью ФСС нельзя, но и в тех случаях, когда номера каналов отличаются на 2, длина некоторых отрезков оказывается малой, меньше 50 мм, а такой фильтр будет работать хуже обычного, так как погрешность длины отрезка составит значительный процент от его длины.

По этой же причине не удается создать ФСС для дециметровых каналов или для сочетания метрового и дециметрового каналов. В этих случаях проблема может быть решена коммутацией антенн с помощью электромагнитного реле.

Рис. 4. Схема коммутации антенн.

На рис. 4 показана схема такой коммутации двух антенн на один общий фидер. При этом реле располагается на мачте поблизости от антенн и управляется дистанционно от телевизора с помощью тумблера. Питание реле осуществляется от источника питания телевизора и подается по фидеру.

Резистор R предназначен для гашения излишнего напряжения, а конденсаторы препятствуют замыканию постоянного напряжения питания реле антеннами и входной цепью телевизора, пропуская без потерь высокочастотный сигнал. В схеме используется электромагнитное реле РЭС15 паспорт РС4.591.001П2 или РС4.591.008П2. Можно также использовать реле РЭС10 паспорт РС4.524.301П2 или РС4.524.313П2, но при этом сопротивление резистора R необходимо уменьшить до 6,8 кОм.

Используя схему коммутации, можно подключать к общему фидеру две раздельные дециметровые антенны или метровую и дециметровую антенны. Если же совместить схему коммутации с ФСС, можно подключить к общему фидеру три или четыре метровые антенны, а также две метровые и одну дециметровую антенны. При этом пара антенн подключается к входам ФСС, а выход ФСС — к схеме коммутации.

Никитин В.А., Соколов Б.Б., Щербаков В.Б. — 100 и одна конструкция антенн.

АЧХ и ФЧХ сумматора

Все вы помните, что реальный ОУ – это не идеальный радиоэлемент. С ростом частоты его усилительные свойства начинают падать. Для того, чтобы рассмотреть, как ведет себя сумматор на ОУ, давайте построим виртуальную АЧХ для математической модели ОУ LM358, который мы задействуем в схеме сумматора. На два входа мы будем подавать сигнал с одного и то же генератора. То есть в данном случае у нас на входы подаются два абсолютно идентичных сигнала.

Как можно увидеть на виртуальном графике АЧХ, полоса пропускания такого сумматора на уровне в -3дБ от максимального уровня сигнала составляет 347 кГц.

Частота единичного усиления уже будет равняться 600 кГц

Если рассмотреть ФЧХ, то можно также заметить, что после 10 кГц начинает меняться фаза сигнала

Поэтому, при разработке всегда учитывайте неидеальность характеристик ОУ, которые также можно посмотреть в даташите.

Как отмечалось ранее, операционные усилители наряду с усилением постоянных или переменных сигналов могут быть использованы для реализации операций линейного или нелинейного преобразования аналоговых сигналов. Одной из операций линейного преобразования является операция сложения сигналов (напряжений).

Устройства, реализующие операцию сложения сигналов, могут быть выполнены на основе как инвертирующего, так и неинвертирующего усилителя. Рассмотрим несколько схем таких устройств.

Инвертирующий сумматор

Инвертирующий сумматор строится на основе инвертирующего усилителя и предназначен для формирования на выходе напряжения, равного усиленной алгебраической сумме нескольких входных напряжений, т. е. выполняет математическую операцию суммирования нескольких сигналов. При этом суммарный сигнал дополнительно инвертируется, отсюда и название – инвертирующий сумматор.

Схема инвертирующего сумматора для трех входных напряжений представлена на рисунке 3.10. Анализ схемы показывает, что при идеальном ОУ (то есть при KU0 ® ¥, Rвх.диф ® ¥) имеем

, (3.10)

или

, (3.11)

Из (3.11) для напряжения на выходе схемы получим

. (3.12)

Рисунок 3.10 – Инвертирующий сумматор на ОУ

Из выражения (3.12) следует, что на выходе устройства получается инвертированная сумма входных напряжений, взятых с различными масштабными (весовыми) коэффициентами. В общем случае при п входных сигналах выходное напряжение будет определяться выражением

. (3.13)

Резистор Rсм в схеме сумматора (рисунок 3.10) служит для выравнивания токов покоя, протекающих в цепях инвертирующего и неинвертирующего выводов ОУ. На практике его сопротивление выбирают из условия

. (3.14)

Неинвертирующий сумматор

Пример схемы неинвертирующего сумматора с тремя входами представлен на рисунке 3.11. Если выполняется условие

, (3.15)

то напряжение на выходе сумматора определяется выражением

. (3.16)

Рисунок 3.11 – Неинвертирующий сумматор на ОУ

Если при выборе резисторов схемы руководствоваться выполнением условия Rос = Rсм, то в этом случае сопротивление резистора R должно быть равно сопротивлению параллельно включенных резисторов R1, R2 и R3, то есть

. (3.17)

В общем случае при п входных сигналах

. (3.18)

3Вычитающий усилитель (усилитель с дифференциальным входом)

Как было отмечено ранее, операционный усилитель обладает свойством усиливать дифференциальные и подавлять синфазные сигналы, одновременно поступающие на два его входа. Таким образом, на выходе устройства на основе ОУ можно получить усиленную разность входных напряжений, одновременно поступающих на инвертирующий и неинвертирующий входы.

Схема усилителя с дифференциальным входом показана на рисунке 3.12. Если обеспечивается работа ОУ в пределах области усиления его передаточной характеристики, то рассматриваемое устройство можно считать линейным. С учетом этого для вывода выражения, связывающего выходное напряжение усилителя со входными, поступающими на два его входа, воспользуемся принципом суперпозиции.

Рисунок 3.12 – Схема вычитающего усилителя на ОУ

Напряжение Uвх1 передается на выход через инвертирующий вход, поэтому можно записать

. (3.19)

Напряжение Uвх2 передается на выход через неинвертирующий вход. При этом нужно учесть коэффициент передачи делителя напряжения на резисторах R3 и R4. С учетом этого можно записать

. (3.20)

На основании (3.19) и (3.20) можно записать

. (3.21)

При выполнении условия R1 = R2 = R3 = R4 напряжение на выходе равно

.

Сравнение неинвертирующих сумматоров

Давайте сравним схему неинвертирующего сумматора на двух ОУ

и неинвертирующего сумматора на одном ОУ

Для более удобной симуляции мы на них будем подавать и суммировать один и тот же сигнал синусоидальный сигнал

Давайте рассмотрим, что же случится с выходным сигналами на ФЧХ.10 — 1 = 1023. При опорном напряжении 2.5 вольт, результат преобразования будет следующим:

  • на входе 0 вольт -> код на выходе 0
  • на входе 1.25 вольт -> код на выходе 511
  • на входе 2.5 вольт -> код на выходе 1023
  • на входе 2.51 вольт -> код на выходе 1023
  • на входе 3.0 вольт -> код на выходе 1023

Вот!!! Обратите внимание на последние 2 строчки: напряжение на входе увеличиваем, а код не меняется. Все, уперлись в рельсу (англ. rail — рейка, перекладина, ограда). Вот это и есть выход за динамический диапазон. А сам динамический диапазон лежит в пределах 0..2.5 вольт.

А что делать, когда надо измерять напряжения, например, от 0 до 3.5 вольт?

Можно увеличить опору АЦП до 4-х вольт, и тогда максимальному значению 1023 будет соответствовать уже 4 вольта, а не 2,5. И у нас остается еще небольшой запас в пределах динамического диапазона.

А если надо мерить до 10-и вольт? Опору в 10 вольт поставить не получится. Согласно datasheet-у на мегу8, напряжение опоры может быть в пределах от 2 вольт и до напряжения питания аналоговой части контроллера AVcc, а AVcc примерно равно напряжению питания цифровой части Vcc.

Рис. 1. Диапазон напряжений опоры и питания аналоговой части микроконтроллера.

Вот и получается, что при питании МК от 5-и вольт, сигнал опорного напряжения может быть в пределах от 2v до 5v.

Выйти из ситуации можно довольно просто: в качестве опоры выбрать всё те же 2.5 вольт, а на аналоговый вход АЦП подавать сигнал через делитель на 4:

Рис. 2. Схема масштабирования сигнала на резисторах.

Результат будет следующий:

  • Uin = 0.0v: ADC_DATA = 0
  • Uin = 2.5v: ADC_DATA = 255
  • Uin = 5.0v: ADC_DATA = 511
  • Uin = 7.5v: ADC_DATA = 767
  • Uin = 10.0v: ADC_DATA = 1023

Отлично! Теперь мы можем мерить напряжения от 0 до 10 вольт. Изменив нужным образом коэффициент деления резистивного делителя можно скорректировать диапазон измеряемых напряжений.

Бывают случаи, когда нам нужно получить высокое входное сопротивление аналогового входа Uin, порядка нескольких МегаОм. А в нашем случае (рис. 2) входное сопротивление всего 50 ком. Решить проблему крайне просто: перед делителем на R1 и R2 поставить повторитель на операционном усилителе:

Рис. 3. Схема масштабирования с высоким входным сопротивлением.

У современных ОУ сопротивление входа запросто может быть несколько десятков мегаом, а у лучших образцах и того больше — Гигаомы. Тут следует помнить об одной вещи: если мы хотим на Uin измерять напряжения от 0 до 10 вольт, то питание операционного усилителя должно быть соответствующим: для так называемых Rail-to-Rail ОУ напряжение питания должно быть равно 10 вольт, или немного больше.

Если использовать «обычный» операционник, то надо помнить, что ему на вход нельзя подавать напряжение, равное напряжению питания. Для очень популярного LM358 необходимо «отступить» от напряжений питания целых 2 вольта. Т.е. для нашего случая, чтоб ОУ не уходил в насыщение при подачи на Uin 10 вольт (относительно земли), на «плюс» питания ОУ надо подать минимум +12 вольт. То же самое и при Uin=0 вольт: на «минус» питания подаем -2 вольта относительно земли. Если с +12-ю вольтами особых проблем и не возникает, то с -2 вольтами придется повозиться: или использовать трансформатор с двумя вторичными обмотками, или какой-то DC-DC преобразователь ставить, геморрой лишний короче. А в результате у нас получится мега-сложная схема, которая делает мега-простую вещь. Поэтому использование Rail-to-Rail операционников в некоторых схемах очень даже к стати)))

Так, вроде все круто и замечательно, но только до тех пор, пока нам не нужно мерить отрицательные напряжения. А если нужно? Например, от -10 до +10 вольт. Решение есть!!!

Конечно, можно найти специальные микросхемы АЦП, которые могут работать с отрицательными напряжениями. Тогда всю входную схему можно свести рис. 3. Однако, во всеми любимыми AVR-ках АЦП не может измерять отрицательные относительно земли напряжения. Более того, если на любой вход микроконтроллера, в том числе и аналоговый, подать напряжение, меньше -0.5 вольта, то «спасибо» он за такое уж точно не скажет (смотри таблицу Absolute Maximum Ratings в даташите на МК).

Пусть Uin — это то напряжение, которое надо измерить, adc_in — напряжение, которое подается на вход АЦП после некой преобразующей схемы, опора у нас будет 2.5 вольт. Тогда нам надо сделать такую схему, которая реализует следующее:

  • При Uin = +10v -> adc_in=2.25v
  • При Uin = -10v -> adc_in=0.25v
  • При Uin = 0v -> adc_in=1.25v

Т.е. нам нужно вогнать диапазон -10..+10 вольт в 0.25..2.25, причем при напряжении на входе, равном нулю, на АЦП подается половина напряжения опоры.

По-началу, задача может казаться сложной, но на самом деле все реализуется на одном операционнике и пяти резисторах!

Давайте вспомним схему неинвертирующего сумматора на ОУ:

Рис. 4. Неинвертирующий сумматор на ОУ.

А теперь давайте посмотрим на схему, решающую нашу задачу:

Рис. 5. Схема из шести деталей))

По сути это самый обыкновенный сумматор с двумя входами с разными коэффициентами подмешивания для каждого из входов. На первый вход подается напряжение опоры, коэффициент суммирования у которого 0.5. Второй вход измерительный, его коэффициент в нашем случае 0.1. Вот и получается, что напряжение на выходе равно adc_in=(0.5*2.5) + (0.1*Uin):

  • (0.5*2.5) + (0.1*10) = 2.25v выходе при входном напряжении Uin равном +10v;
  • (0.5*2.5) + (0.1*0) = 1.25v при Uin=0v;
  • (0.5*2.5) + (0.1*(-10)) = 0.25v при минимально возможном напряжении на входе Uin=-10 вольт.

Надеюсь, это понятно))

Update 24.05.2019: подробности см. тут:))

А работает все это вот так:

Рис. 6. Осциллограмма входного и выходного сигналов

На рис. 6 представлен результат симуляции нашей схемы в isis Proteus. Красный график — сигнал на входе, зеленый — на выходе. Протеус классная вещь все-таки))

Есть тут один момент, на который следует обратить внимание. Для корректной работы Rail-to-Rail операционника его напряжение питания должно быть больше или равно максимально возможному напряжению на его входах и выходе.

Давайте разбираться, какие напряжения у нас гуляют по схеме.

Выход ОУ фактически является сигналом adc_in, и тут должно быть напряжение от 0.25 до 2.25 вольт. Так, один диапазон установили. На отрицательный вход ОУ напряжение через делитель на R1, R2 подается с выхода ОУ, поэтому тут не может быть потенциал больше 2.25 вольт.

А как дела обстоят с положительным входом? Чтобы не впадать в математические расчеты, можно прямо в Proteus-e измерить напряжение на этом входе при изменении Uin в пределах -10..+10 вольт.

Рис. 7. Точка измерения напряжения U1_+

Результат радует:

Рис. 8. Результат измерения на положительном входе ОУ

Напряжение на положительном входе ОУ колеблется в диапазоне 0.25..2.05 вольт. Можно заключить, что для корректной работы схемы на рис. 5 требуется Rail-to-Rail ОУ с однополярным

питанием от 2.25 и более вольт. Надо лишь обратить внимание на то, что не стоит его поднимать выше напряжения питания МК, чтоб в случае нештатного режима работы схемы исключить попадание на аналоговый вход микроконтроллера слишком большого потенциала.

При необходимости, можно перестроить входной диапазон напряжений до нужного значения, подобрав правильным образом номиналы резисторов в схеме. Более того, эта схема может работать не только как аттенюатор (ослабитель сигнала), но и как усилитель!!! Чем меньше величина резистора R3, тем меньше диапазон входных напряжений, и наоборот. Если R3 выбрать равным 1 ком (и R2 поставить тоже 1 ком, почему так, см. далее) то диапазон входных напряжений уже будет не ±10 вольт, а ±0.1 вольт, а на выходе сигнал будет меняться в тех же пределах, что и в предыдущем случае:

Рис. 9. Схема с перестроенным входным диапазоном. Красный — Uin, зеленый — adc_in

При перенастройки схемы нужно выполнять следующие правила относительно номиналов резисторов :

При выполнении этих трех условий схема будет работать правильно в широком диапазоне (в пределах разумного, конечно)) ) значений резисторов.

Есть и готовые микросхемы, выполняющие данные функции, например, INA159. Вот тут на него есть обзор. Но готовые решения не всегда удовлетворяют всем требованиям, и нет возможности тонкой настройки схемы под себя))

Драйвер АЦП, про который я рассказал, хорошо зарекомендовал себя в одной довольно сложной и высокоточной конструкции, поэтому при необходимости буду его пихать везде, где только можно))

Так, на этом, пожалуй, закончу)) Получилось довольно много текста, и на мой взгляд некоторые места слишком занудные. Перечитаю пару раз, может что где поправлю. Всем пока)))

P.S. Кое-что поправил.

P.P.S. 24.05.2019: Уже не помню, каким из пальцев левой ноги я писал эту статью, но в комментах правильно подметили, что коэффициенты суммирования схемы на рис. 5 равны 0.5 и 0.1, а не 0.5 и 0.125. Поправил)))

Плюсы и минусы инвертирующего и неинвертирующего сумматора

Не забывайте, что инвертирующий сумматор на выходе будет давать сумму сигналов со знаком “минус”, умноженных на коэффициент усиления. Неинвертирующий сумматор выдаст на выходе просто сумму сигналов умноженных на коэффициент усиления. Также инвертирующий сумматор проще построить и рассчитать. Если вы создаете какой-либо микшер на основе сумматора, то для человеческого уха нет никакой разницы, инвертируемый сигнал на выходе или нет. Поэтому, в этом случае будет проще применить инвертирующий сумматор.

Применение аналогового сумматора

В настоящее время аналоговый сумматор используется в схемах, где надо суммировать два и более аналоговых сигналов. Это могут быть микшеры звукового диапазона, где надо объединить выходные сигналы от микрофонов, а также от устройств, которые создают различные спецэффекты и которые потом можно добавить к основной звуковой дорожке. Вся прелесть микшеров на ОУ заключается в том, что входные сигналы никак не влияют друг на друга. А также это могут быть схемы операционной обработки сигналов для выполнения арифметической обработки сигналов (сложение/вычитание).

при участии JEER

Основы электроакустики

Сумматором называется комбинационное цифровое уст-ройство, предназначенное для выполнения операции арифмети-ческого сложения чисел, представленных в виде двоичных кодов. Сумматоры используются в операциях суммирования и вычитания чисел, а также составляют основу умножения и деления чисел. По принципу обработки разрядов чисел различают после-довательные и параллельные сумматоры. В последовательных сумматорах сложение чисел осуществляется поразрядно, после-довательно, в параллельных – все разряды обрабатываются одновременно. По числу выводов различают полусумматоры, одноразрядные сумматоры и многоразрядные сумматоры. Полусумматоры и одноразрядные сумматоры. Cложение двух одноразрядных двоичных чисел характеризуется таблицей сложения (таблицей истинности), в которой отражаются значения входных чисел А и В, значение результата суммирования S и значение переноса в старший разряд Р (рис. 22.1).

Рис. 22.1. Таблица истинности полусумматора

Работа устройства, реализующего таблицу истинности, описывается следующими уравнениями:

S=A*B+A*B = A * B, P=A*B. (22.1)

Очевидно, что по отношению к столбцу S реализуется логическая функция «исключающее ИЛИ». Устройство, реализующее таблицу, называют полусумматором, и оно имеет логическую структуру, изображенную на рис. 22.2.

Рис. 22.2. Логическая структура полусумматора (а) и его условное обозначение (б)

Поскольку полусумматор имеет только два входа, он может использоваться для суммирования лишь в младшем разряде.

При суммировании двух многоразрядных чисел для каждого разряда (кроме младшего) необходимо использовать устройство, имеющее дополнительный вход переноса. Такое устройство (рис. 22.3) называют полным сумматором и его можно представить как объединение двух полусумматоров (РВХ – дополнительный вход переноса). Сумматор обозначают через SM.

Рис. 22.3. Логическая структура полного сумматора (а) и его таблица истинности (б)

Многоразрядные сумматоры. Соединяя определенным образом полусумматоры и полные сумматоры друг с другом, получают устройство для выполнения сложения нескольких разрядов двоичных чисел.

В качестве примера рассмотрим устройство для сложения двух трехразрядных двоичных чисел А2A1А0 и В2В1B0, где А0 и В0 – младшие разряды двоичных чисел (рис. 22.4).

Рис. 22.4. Трехразрядный сумматор

На выходах S1 – S3 формируется код суммы чисел А2А1А0 и В2В1В0, а на выходе Р3 – сигнал переноса в следующую микросхему, так как при сложении двух трехразрядных двоичных чисел может получиться четырехразрядное число.

Рассмотренный сумматор называется параллельным сумматором.

В виде интегральных микросхем выпускаются одноразрядные, двух­разрядные и четырехразрядные двоичные сумматоры. Для примера приведены схемы сумматоров, выпускаемых промышленностью (рис. 22.5).

Рис. 22.5. ИМС сумматоров: а) К155ИМ5, б) К555ИМ6, в) К555ИМ7

Расчет усилителей на транзисторах и интегральных микросхемах, страница 3

Рис. 3.3 Сумматор на операционном усилителе, работающий на сложение входных сигналов.

9. Рассчитать параметры сумматора на ОУ (рис. 3.4) Uвых, К1, К2, если известны R1, R2, R3, Uвх1, Uвх2, R4:

Задание

Номер варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

R1, кОм

1,0

1,5

1,2

1,8

1,5

1,2

1,0

1,2

1,5

1,0

R2, кОм

1,5

1,2

1,0

1,2

1,8

1,5

1,0

1,2

1,5

1,8

R3, кОм

0,56

0,82

0,68

0,56

1,0

0,82

0,68

0,56

0,82

0,68

Uвх1, В

0,1

0,2

0,15

0,1

0,15

0,2

0,1

0,1

0,15

0,1

Uвх2, В

0,2

0,25

0,3

0,1

0,15

0,1

0,15

0,2

0,3

0,25

R4, кОм

10

15

10

12

15

10

15

15

12

10

Рис. 3.4. Сумматор на операционном усилителе, работающий на вычитание

 входных сигналов.

ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ 3

«РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЕЙ НА ТРАНЗИСТОРАХ И ИМС»

1.  Как изменится напряжение на коллекторе транзистора при переходе из режима отсечки в режим насыщения?

2.  Как необходимо изменить сопротивление в цепи коллектора Rк, чтобы увеличить наклон динамической выходной характеристики транзистора?

3.  Как можно расширить полосу пропускания усилителя в области низких частот?

4.  Какие элементы схемы усилителя влияют на коэффициент усиления по напряжению?

5.  Из-за чего может увеличиваться коэффициент нелинейных искажений усилителя?

6.  Оказывает ли влияние на h— параметры транзистора температура?

7.  Как влияет отрицательная обратная связь на характеристики и параметры усилителей?

8.  Почему положительная обратная связь может привести к самовозбуждению усилителя?

9.  Почему при повышении температуры используют для термостабилизации режима покоя отрицательную обратную связь?

10.  Почему усилитель с общей базой имеет меньшие частотные искажения, чем усилитель с общим эмиттером?

11.  Как влияют входное Rвх и выходное Rвых сопротивления усилителя на его усилительные свойства?

12.  Какие особенности имеет класс усиления А?

13.  Почему классы усиления В и С применяют в двухтактных усилителях мощности?

14.  Как изменяется входной ток Iвх в различных классах усиления А, В и С?

15.  Когда в полупроводниковых усилителях используют термокомпенсацию, как ее реализуют?

16.  Почему в усилителях постоянного тока не используют реактивные элементы?

17.  Какими способами в усилителях постоянного тока можно уменьшить напряжение дрейфа нуля Uдр?

18.  Как влияет индуктивная связь в многокаскадных усилителях на амплитудно-частотную характеристику?

19.  Из-за чего в электронных усилителях возникают фазовые искажения сигнала?

20.  Чем отличаются полосовые избирательные усилители от резонансных?

21.  Какие структурные схемы используют для создания избирательных усилителей?

22.  Какие требования предъявляют к операционным усилителям, выполненным на интегральных микросхемах?

23.  Как уменьшить влияние изменения входных токов операционного усилителя на изменение выходного сигнала?

24.  Какие операции над входными сигналами выполняют с помощью операционных усилителей?

25.  Какой усилитель и почему, применяют для согласования каскадов в многокаскадных усилителях мощности и напряжения?

26.  Какие особенности имеют классы усиления А, АВ и В?

27.  Какие транзисторы используют в двухтактных бестрансформаторных усилителях мощности?

28.  В каком режиме работает усилительный прибор в импульсных усилителях? Какой класс усиления применим в этих усилителях?

29.  Какие помехи оказывают влияние на величину напряжения дрейфа нуля в усилителях постоянного тока?

30.  Что называют режимом покоя электронного усилителя?

Широкополосные усилители мощности дециметрового диапазона на SiC-транзисторах

Баранов В.В., Зимин Р.А., Кищинский А.А., Матвеев А.Д., Суханов Д.А.

 

Аннотация. В докладе изложены результаты разработки и экспериментального исследования широкополосных усилителей дециметрового (0.5-2.5 ГГц) диапазона с выходными мощностями в непрерывном режиме от 20 до 200 Вт, выполненных на основе карбид-кремниевых полевых транзисторов.

 

I. Введение

При создании широкополосных усилителей мощности в дециметровом диапазоне с выходной мощностью более 20 Вт целесообразно применение карбид-кремнивых (SiC) полевых транзисторов. Выбор данных транзисторов обусловлен рядом преимуществ [1,2]. Одним из них является высокое (28-50В) напряжение питания стока, что при равных с GaAs-транзисторами отдаваемых в нагрузку мощностях приводит к значительному (на порядок) увеличению оптимального импеданса нагрузки стока и значительному облегчению согласования транзистора с нагрузкой. SiC-транзисторы обладают пробивным напряжение стока более 100 В, высокой удельной мощностью (2-4 Вт/мм), малыми удельными входной (0.5 пФ/мм) и выходной емкостями (0.15 пФ/мм), высокой допустимой рабочей температурой кристалла (до +255 ?C). Недостатками SiC-транзисторов является то, что их рабочие частоты не превышают 2.5-3.5 ГГц из-за малой подвижности основных носителей заряда, а также высокая стоимость приборов.

 

II. Основная часть

Для проектирования мощных широкополосных усилителей были использованы упрощенные нелинейные модели транзисторов CRF24010F и CRF24060F. Нелинейная модель транзистора CRF24010F получена на основе данных, приведенных в работах [3,4]. Модель транзистора CRF24060F (содержащего внутри корпуса шесть активных структур, аналогичных структуре транзистора CRF24010) получена путем масштабирования (х6) его нелинейной модели с уточнением паразитных параметров корпуса.

При конструировании усилителей был принят ряд мер, которые позволили получить высокий уровень выходной мощности в широкой полосе частот. Снижение омических потерь удалось получить утолщением металлизации на микрополосковых платах. Применялись толстопленочная технология на основе серебросодержащих паст толщиной 20 мкм, и тонкопленочная технология с вакуумным напылением толстых (18-25 мкм) слоев меди. В выходной согласующей цепи были применены распределенные трансформаторные согласующие цепи, обеспечившие минимальные потери и хорошую равномерность выходной мощности насыщения (1-2 дБ) в октавной полосе частот. Для снижения тепловой нагрузки транзисторов был использован режим класса АВ с начальным током 20-25% от максимального тока канала, что также позволило повысить КПД в динамическом диапазоне. Для лучшего теплоотвода от активных элементов были использованы теплораспре-дилительные основания из меди толщиной 4 мм. Размещение низкочастотной части усилителей в отсеке над высокочастотной частью так же позволило уменьшить тепловую нагрузку за счет сброса тепла стабилизаторов напряжения через боковые стенки.

Параметры исследованных макетов усилителей приведены в таблице 1

 

Таблица 1.

 

Выходной каскад усилителя в диапазоне частот 0,5-1 ГГц (РМ051) построен по четырехканальной балансной схеме суммирования на транзисторах CRF24060F. Сумматоры первой ступени выполнены на подложках из поликора толщиной 1 мм, сумматор второй ступени — на симметричных полосковых линиях с лицевой связью. Собственные потери мощности в сумматоре первой ступени составили 0.25-0.3 дБ, в сумматоре второй ступени — 0.12-0.21 дБ. Фрагмент конструкции одного из выходных балансных каскадов показан на рисунке 1.

На макете усилителя РМ051 исследована возможность изменения питания транзисторов выходного каскада для управления выходной мощностью насыщения. Установлено, что снижение выходной напряжения питания стока с 48 В до 24 В практически не искажает частотные характеристики усилителя. Выходная мощность при напряжении 24 В составила 100-130 Вт. Усилитель показал свою работоспособность при увеличении КСВН нагрузки до 6 и безотказность в ситуациях обрыва нагрузки.

Рисунок 1. Фото усилительного каскада 0.5-1 ГГц

Figure 1. 0.5-1 GHz balanced amplifier chain.

 

Выходной каскад усилителя в диапазоне 0.8-1.6 ГГц (РМ0816) построен по балансной схеме на транзисторах CRF24060F c сумматором на подложке из поликора. Особенностью данного усилителя является низкие уровни второй и третей гармоник, которые составили -26 дБ и -23 дБ соответственно, и высокий КПД (26-33%) при питании напряжением 48 В. Так же усилитель способен работать на рассогласованную нагрузку (КСВН = 2…5).

На рисунке 2 показана мощностная АЧХ и КПД усилителя.

 

Рисунок 2. Мощностная АЧХ и КПД макета РМ0816

Figure 2. РМ0816 power-frequency and efficiency characteristics

 

Выходной каскад макета усилителя в диапазоне 0.8-2.5 ГГц (РМ0825-1) построен по балансной схеме на транзисторах CRF24010F. Конструкция каскада показана на рисунке 3. Согласующие платы и квадратурные спиральные мосты выполнены на подложках из поликора толщиной 0.5 мм по тонкопленочной технологии. Воздушные промежутки между платами и транзисторами являются элементами согласующих контуров, имеющих структуру ФНЧ.

Проблемой, ухудшающей параметры SiC-усилителей, является отсутствие широкополосных транзисторов или монолитных интегральных усилителей с напряжением питания 48 В на уровни мощности меньше 10 Вт. В качестве предварительного усилителя в исследованных макетах применена микросхема АМ012335-ММ-ВМ с напряжением питания 20 В и выходной мощностью 2 Вт, что существенно снизило общий КПД, в частности, усилителя РМ0825-1.

 

Рисунок 3. Фото усилительного каскада 0.8-2.5 ГГц

Figure 3. 0.8-2.5 GHz balanced amplifier chain.

 

III. Заключение

Использование современных SiC-транзисторов и описанных в работе конструктивных подходов позволяет простыми схемотехническими решениями получить выходные мощности усилителей дециметрового диапазона 100-200 и более Ватт в непрерывном режиме в октавной и сверхоктавной полосе частот, с КПД 20-30 % и высокой равномерностью АЧХ.

 

IV. Список литературы

1. W.L.Pribble et al. Application of SiC MESFETs and GaN HEMTs in Power Amplifier Design // IEEE MTT-S Digest, 2002, p.1819-1822.

2. J.W.Palmour et al. SiC and GaN Based Transistor and Circuit Advances // Proc. On 12-th GAAS Symposium, 2004, p. 555-558.

3. A.Sayed, G.Boeck. An Empirical Large Signal Model for Silicon Carbide MESFETs // Proc. On 13-th GAAS Symposium, 2005, p. 313-316.

4. А.А.Кищинский. Усилители мощности диапазона 0.8-2.5 ГГц на SiC-транзисторах. Материалы 16-ой Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телеком-муникационные технологии», 2006, стр.171-172.

 

Суммирующий усилитель

— это сумматор напряжения на операционном усилителе

Ранее мы видели в инвертирующем операционном усилителе, что инвертирующий усилитель имеет одно входное напряжение (Vin), приложенное к инвертирующей входной клемме. Если мы добавим к входу дополнительные входные резисторы, каждый из которых равен по величине исходному входному резистору (Rin), мы получим еще одну схему операционного усилителя, называемую суммирующим усилителем , «суммирующим инвертором » или даже «напряжением ». схема сумматора ”, как показано ниже.

Схема суммирующего усилителя

В этой простой схеме суммирующего усилителя выходное напряжение (Vout) теперь становится пропорциональным сумме входных напряжений, V 1 , V 2 , V 3 и т. Д. Затем мы можем изменить исходное уравнение чтобы инвертирующий усилитель учитывал эти новые входы таким образом:

Однако, если все входные сопротивления (R IN ) равны по значению, мы можем упростить приведенное выше уравнение, чтобы получить выходное напряжение:

Суммирующее уравнение усилителя

Теперь у нас есть схема операционного усилителя, которая будет усиливать каждое отдельное входное напряжение и генерировать сигнал выходного напряжения, который пропорционален алгебраической «СУММ» трех отдельных входных напряжений V 1 , V 2 и V 3 .Мы также можем добавить больше входов, если необходимо, поскольку каждый отдельный вход «видит» свое соответствующее сопротивление, Rin как единственный входной импеданс.

Это связано с тем, что входные сигналы эффективно изолированы друг от друга узлом «виртуальной земли» на инвертирующем входе операционного усилителя. Прямое добавление напряжения также может быть получено, когда все сопротивления равны, а Rƒ равно Rin.

Обратите внимание, что когда точка суммирования подключена к инвертирующему входу операционного усилителя, схема будет производить отрицательную сумму любого количества входных напряжений.Точно так же, когда точка суммирования подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя, она будет производить положительную сумму входных напряжений.

Масштабирующий суммирующий усилитель может быть получен, если отдельные входные резисторы «НЕ» равны. Тогда уравнение должно быть изменено на:

Чтобы упростить вычисления, мы можем изменить приведенную выше формулу так, чтобы резистор обратной связи Rƒ стал объектом уравнения, дающего выходное напряжение как:

Это позволяет легко рассчитать выходное напряжение, если к усилителям, инвертирующим входную клемму, подключено больше входных резисторов.Входное сопротивление каждого отдельного канала — это значение соответствующих входных резисторов, то есть R 1 , R 2 , R 3 … и т. Д.

Иногда нам нужна суммирующая схема, чтобы просто сложить два или более сигналов напряжения без какого-либо усиления. Если установить все сопротивления схемы, приведенной выше, на одно и то же значение R, операционный усилитель будет иметь коэффициент усиления по напряжению, равный единице, и выходное напряжение, равное прямой сумме всех входных напряжений, как показано:

Суммирующий усилитель — действительно очень гибкая схема, позволяющая эффективно «складывать» или «суммировать» (отсюда и название) несколько отдельных входных сигналов.Если входные резисторы R 1 , R 2 , R 3 и т. Д. Равны, будет создан «инвертирующий сумматор с единичным усилением». Однако, если входные резисторы имеют разные значения, создается «масштабирующий суммирующий усилитель», который выводит взвешенную сумму входных сигналов.

Пример суммирующего усилителя №1

Найдите выходное напряжение следующей цепи суммирующего усилителя .

Суммирующий усилитель

Используя ранее найденную формулу для усиления схемы:

Теперь мы можем заменить номиналы резисторов в схеме следующим образом:

Мы знаем, что выходное напряжение является суммой двух усиленных входных сигналов и рассчитывается как:

Тогда выходное напряжение схемы суммирующего усилителя , приведенной выше, равно -45 мВ и является отрицательным, поскольку это инвертирующий усилитель.

Суммирующий неинвертирующий усилитель

Но помимо создания инвертирующих суммирующих усилителей, мы также можем использовать неинвертирующий вход операционного усилителя для создания неинвертирующего суммирующего усилителя . Выше мы видели, что инвертирующий суммирующий усилитель выдает отрицательную сумму своих входных напряжений, из этого следует, что конфигурация неинвертирующего суммирующего усилителя выдает положительную сумму своих входных напряжений.

Как следует из названия, неинвертирующий суммирующий усилитель основан на конфигурации схемы неинвертирующего операционного усилителя, в которой вход (переменный или постоянный ток) подается на неинвертирующий (+) вывод, в то время как требуемый отрицательная обратная связь и усиление достигаются возвращением некоторой части выходного сигнала (V OUT ) на инвертирующую (-) клемму, как показано.

Суммирующий неинвертирующий усилитель

Итак, в чем преимущество неинвертирующей конфигурации по сравнению с инвертирующей конфигурацией суммирующего усилителя. Помимо наиболее очевидного факта, что выходное напряжение операционного усилителя V OUT находится в фазе с его входом, а выходное напряжение представляет собой взвешенную сумму всех его входов, которые сами определяются их отношениями сопротивлений, самое большое преимущество не -инвертирующий суммирующий усилитель заключается в том, что из-за отсутствия виртуального заземления на входных клеммах его входное сопротивление намного выше, чем у стандартной конфигурации инвертирующего усилителя.

Кроме того, на суммирующую часть схемы не влияет изменение коэффициента усиления по напряжению с обратной связью операционного усилителя. Однако при выборе взвешенных коэффициентов усиления для каждого отдельного входа на суммирующем соединении требуется больше математических расчетов, особенно если имеется более двух входов с разными весовыми коэффициентами. Тем не менее, если все входы имеют одинаковые значения сопротивления, математических вычислений будет намного меньше.

Если коэффициент усиления с обратной связью неинвертирующего операционного усилителя сделать равным количеству суммирующих входов, то выходное напряжение операционного усилителя будет точно равно сумме всех входных напряжений.То есть для неинвертирующего суммирующего усилителя с двумя входами коэффициент усиления операционного усилителя равен 2, для суммирующего усилителя с тремя входами коэффициент усиления операционного усилителя равен 3 и так далее. Это связано с тем, что токи, протекающие в каждом входном резисторе, зависят от напряжения на всех его входах. Если все входные сопротивления сделать равными (R 1 = R 2 ), тогда циркулирующие токи компенсируются, поскольку они не могут течь на высокоомный неинвертирующий вход операционного усилителя, и выходное напряжение v становится суммой его входов.

Таким образом, для неинвертирующего суммирующего усилителя с 2 входами токи, протекающие на входных клеммах, могут быть определены как:

Если мы сделаем два входных сопротивления равными по величине, то R 1 = R 2 = R.

Стандартное уравнение для коэффициента усиления по напряжению схемы неинвертирующего суммирующего усилителя имеет следующий вид:

Коэффициент усиления по напряжению с обратной связью неинвертирующих усилителей A В задается как: 1 + R A / R B .Если мы сделаем это усиление напряжения замкнутого контура равным 2, сделав R A = R B , то выходное напряжение V O станет равным сумме всех входных напряжений, как показано.

Выходное напряжение неинвертирующего суммирующего усилителя

Таким образом, для конфигурации неинвертирующего суммирующего усилителя с 3 входами установка коэффициента усиления по напряжению с обратной связью на 3 сделает V OUT равным сумме трех входных напряжений, V 1 , V 2 и V 3 .Аналогично, для сумматора с четырьмя входами коэффициент усиления по напряжению с обратной связью будет равен 4, а для сумматора с пятью входами — 5, и так далее. Также обратите внимание, что если усилитель суммирующей схемы подключен как единичный повторитель с R A равным нулю и R B равным бесконечности, то без усиления по напряжению выходное напряжение V OUT будет точно равно среднее значение всех входных напряжений. То есть V OUT = (V 1 + V 2 ) / 2.

Приложения суммирующего усилителя

Итак, для чего мы можем использовать суммирующие усилители, инвертирующие или неинвертирующие?Если входные сопротивления суммирующего усилителя подключены к потенциометрам, отдельные входные сигналы могут смешиваться друг с другом в различных количествах.

Например, при измерении температуры вы можете добавить отрицательное напряжение смещения, чтобы выходное напряжение или дисплей показывал «0» в точке замерзания, или создать аудиомикшер для добавления или микширования отдельных форм волны (звуков) из разных исходных каналов (вокал). , инструменты и т. д.) перед отправкой их вместе в аудиоусилитель.

Суммирующий усилитель Аудиомикшер

Еще одно полезное применение суммирующего усилителя — это цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) с взвешенной суммой. Если входные резисторы R IN суммирующего усилителя удваиваются по величине для каждого входа, например, 1 кОм, 2 кОм, 4 кОм, 8 кОм, 16 кОм и т. Д., Тогда цифровое логическое напряжение, либо логический уровень «0», либо логический уровень «1» на этих входах будет производить выход, который представляет собой взвешенную сумму цифровых входов.Рассмотрим схему ниже.

Цифро-аналоговый преобразователь

Конечно, это простой пример. В этой схеме суммирующего усилителя ЦАП количество отдельных битов, составляющих слово входных данных, а в этом примере 4 разряда, в конечном итоге будет определять выходное ступенчатое напряжение в процентах от полномасштабного аналогового выходного напряжения.

Кроме того, точность этого полномасштабного аналогового выхода зависит от уровней напряжения входных битов, равных 0 В для «0» и постоянно 5 В для «1», а также от точности значений сопротивления, используемых для входных резисторов, R IN .

К счастью, для преодоления этих ошибок, по крайней мере с нашей стороны, доступны коммерчески доступные устройства преобразования цифрового сигнала в аналоговый и аналоговый в цифровой с уже встроенными высокоточными цепными резистивными цепями.

В следующем руководстве по операционным усилителям мы рассмотрим влияние выходного напряжения Vout, когда напряжение сигнала подключено к инвертирующему входу и неинвертирующему входу одновременно, чтобы создать еще один общий тип схемы операционного усилителя, называемый Дифференциальный усилитель, который можно использовать для «вычитания» напряжений, присутствующих на его входах.

Схема сумматора

— обзор

12.3 Полный сумматор

При добавлении любой пары цифр, кроме двух младших значащих цифр, требуется полный сумматор . Полная схема сумматора имеет три входа и два выхода, которые показаны на блок-схеме (см. Рисунок 12.2 (а)). Это две двоичные цифры A и B и входной перенос C в из каскада справа, сумма выходного S и перенос на следующий по значимости этап кроме того, C из .

Рисунок 12.2. Полный сумматор (a) Блок-схема (b) Таблица истинности (c) График K-карты для C из (d) Реализация полного сумматора (e) Реализация NOR C из (f) Альтернативная реализация полного сумматора с K-картой, показывающей наличие статических опасностей

Таблица истинности для полного сумматора показана на рисунке 12.2 (b) и булевы уравнения для суммы и переноса, считываемые из таблицы истинности:

S = A¯B¯Cin + A¯BC¯in + AB¯C¯in + ABCinCout = A¯BCin + AB¯Cin + ABC¯in + ABCin

Уравнение суммы можно переписать как:

S = A¯ (B¯Cin + BC¯in) + A (B¯C¯in + BCin) = A¯ (B⊕Cin) + A (B⊕C¯in) = A⊕B⊕Cin

Уравнение переноса нанесено на K-карту, показанную на рисунке 12.2 (c). После упрощения уравнение выполнения можно записать как:

Cout = ACin + BCin + AB

Реализация полного сумматора показана на рисунке 12.2 (г).

Упрощение нулей на K-карте дает минимальную обратную функцию:

C¯out = A¯B¯ + A¯C¯in + B¯C¯in

и инвертирование:

Cout = (A + B) (A + Cin) (B + Cin)

Это минимальная форма P-of-S уравнения для C out , которая может быть реализована двухуровневой схемой NOR, показанной на рисунке 12.2. (е).

Альтернативная реализация полного сумматора может быть получена путем факторизации C из уравнения , взятого непосредственно из таблицы истинности:

Cout = (A¯B + AB¯) Cin + AB (C¯in + Cin ) = (A⊕B) Cin + AB

Реализация этого уравнения вместе с уравнением для суммы показана на рисунке 12.2 (е). Хотя реализация C из требует меньше оборудования, время задержки выполнения было значительно увеличено.

Существует также дополнительная трудность с реализацией этой формы уравнения C из . Расширение приведенного выше уравнения для C out дает

Cout = (A¯B + AB¯) Cin + AB = A¯BCin + AB¯Cin + AB

K-карта этой функции также показана на На рис. 12.2 (f) видно, что в соседних ячейках есть единицы, не охваченные одним и тем же простым импликантом, и это указывает на наличие опасностей, связанных со статической единицей.Чтобы исключить опасность статического электричества, потребуются два дополнительных затвора. Урок для дизайнера состоит в том, что простейшая реализация функции не обязательно обеспечивает безопасное решение.

Инвертирующий и неинвертирующий суммирующий усилитель

В этом руководстве мы узнаем о суммирующем усилителе, его конфигурациях, типах суммирующих усилителей (инвертирующих и неинвертирующих) и некоторых приложениях суммирующего усилителя.

Одним из важных применений операционного усилителя является суммирующий усилитель, также известный как сумматор.Как следует из названия, суммирующий усилитель — это схема на основе операционного усилителя, в которой добавляются несколько входных сигналов с разными напряжениями.

Для получения информации об основах операционного усилителя прочтите «Основы работы с операционными усилителями».

Введение

Многие приложения в электронных схемах требуют добавления или объединения двух или более аналоговых сигналов в один сигнал. Одним из лучших примеров такого требования являются приложения для записи музыки и вещания. В случае типичной настройки записи музыки, он имеет несколько входов от нескольких микрофонов, но при этом выход является стереофоническим (левый и правый).

Здесь суммирующий усилитель удобен, поскольку он объединяет несколько входов в один общий сигнал без шума и помех. По этой причине суммирующий усилитель также называется сумматором напряжения, поскольку его выход представляет собой сложение напряжений, присутствующих на его входной клемме.

Инвертирующий суммирующий усилитель

Наиболее часто используемый суммирующий усилитель — это расширенная версия конфигурации инвертирующего усилителя, то есть несколько входов подаются на инвертирующий входной терминал операционного усилителя, в то время как неинвертирующий входной терминал подключен к земле.Из-за такой конфигурации выход схемы сумматора напряжения сдвинут по фазе на 180 o относительно входа.

Общая конструкция суммирующего усилителя показана на следующей схеме. Нормальная схема инвертирующего усилителя имеет только одно напряжение / вход на входной клемме инвертирующего усилителя. Если к инвертирующей входной клемме подключено больше входных напряжений, как показано, результирующий выходной сигнал будет суммой всех приложенных входных напряжений, но инвертированных.

Прежде чем анализировать приведенную выше схему, давайте обсудим важный момент в этой настройке: концепцию виртуальной земли.Поскольку неинвертирующий вход вышеуказанной схемы подключен к земле, клемма инвертирующего входа операционного усилителя находится на виртуальной земле. В результате инвертирующий входной узел становится идеальным узлом для суммирования входных токов.

Принципиальная схема суммирующего усилителя показана на рисунке выше. Вместо использования одного входного резистора все входные источники имеют собственные входные управляющие резисторы. Такая схема усиливает каждый входной сигнал. Коэффициент усиления для каждого входа определяется отношением резистора обратной связи R f к входному сопротивлению в соответствующей ветви.

Расчет выходного напряжения инвертирующего суммирующего усилителя

Пусть R 1 будет входным сопротивлением, а V 1 будет входным напряжением первого канала. Аналогично, R 2 — V 2 для второго канала, R 3 — V 3 для третьего канала и так далее до R n — V n для n -го канала .

Уже говорилось, что суммирующий усилитель — это, по сути, инвертирующий усилитель с более чем одним напряжением на инвертирующей входной клемме.Выходное напряжение для каждого канала можно рассчитать индивидуально, а конечное выходное напряжение будет суммой всех отдельных выходов.

Чтобы рассчитать выходное напряжение конкретного канала, мы должны заземлить все остальные каналы и использовать базовую формулу выходного напряжения инвертирующего усилителя для каждого канала.

Если все каналы заземлены, кроме первого канала, то выход для первого канала определяется как:

В OUT1 = — (R f / R 1 ) V 1

Где, — (R f / R 1 ) — коэффициент усиления по напряжению для первого канала (A V1 ).

Аналогично, если все каналы заземлены, кроме второго канала, то выходной сигнал для второго канала определяется как:

В ВЫХ2 = — (R f / R 2 ) V 2

Где, — (R f / R 2 ) — коэффициент усиления по напряжению для второго канала (A V2 ).

Аналогично, вывод для канала -го задается следующим образом:

В ВЫХ n = — (R f / R n ) V n

А — (R f / R n ) — коэффициент усиления по напряжению для канала n th (A Vn ).

Выходной сигнал — это алгебраическая сумма отдельных выходов или, другими словами, это сумма всех входов, умноженная на их соответствующие коэффициенты усиления.

V OUT = V OUT1 + V OUT2 +. . . + V OUTn

В ВЫХ = — [(R f / R 1 ) V 1 + (R f / R 2 ) V 2 +. . . + (R f / R n ) V n ]

В ВЫХ = В 1 A V1 + V 2 A V2 +.. . + V n A Vn

В суммирующем усилителе, если входные сопротивления не равны, схема называется масштабирующим суммирующим усилителем. Но если все входные сопротивления выбраны одинаковыми по величине, то говорят, что суммирующий усилитель имеет равновзвешенную конфигурацию, где коэффициент усиления для каждого входного канала одинаков.

Иногда необходимо просто добавить входные напряжения, не усиливая их. В таких ситуациях значение входного сопротивления R 1 , R 2 , R 3 и т. Д.должен быть выбран равным резистору обратной связи R f . В результате коэффициент усиления усилителя будет равен единице. Следовательно, выходное напряжение будет сложением входных напряжений.

Теоретически мы можем подать на вход суммирующего усилителя столько входных сигналов, сколько потребуется. Однако следует отметить, что все входные токи суммируются, а затем возвращаются через резистор R f , поэтому мы должны знать номинальную мощность резисторов.

Суммирующий неинвертирующий усилитель

Неинвертирующий суммирующий усилитель также может быть сконструирован с использованием конфигурации неинвертирующего усилителя операционного усилителя.Здесь входные напряжения прикладываются к неинвертирующей входной клемме операционного усилителя, а часть выхода возвращается на инвертирующую входную клемму через обратную связь смещения делителя напряжения.

Схема неинвертирующего суммирующего усилителя показана на следующем рисунке. Для удобства следующая схема состоит только из трех входов, но можно добавить и другие входы.

Прежде всего, несмотря на то, что это также суммирующий усилитель, вычисления не так просты, как инвертирующий суммирующий усилитель, потому что нет преимущества виртуального узла суммирования заземления в неинвертирующем суммирующем усилителе.

Расчет выходного напряжения неинвертирующего суммирующего усилителя

Чтобы понять работу неинвертирующего суммирующего усилителя, мы должны разделить схему на две части:

  • Секция входного резистора / источника
  • Секция неинвертирующего усилителя

Если V IN представляет собой комбинацию всех входных сигналов, то это применяется к неинвертирующей клемме операционного усилителя. Из приведенной выше схемы мы можем рассчитать выходное напряжение неинвертирующего усилителя с V IN в качестве входа и R f и R i в качестве резисторов делителя обратной связи следующим образом:

В ВЫХ = В ВХОД (1 + (R f / R i ))

Поскольку выходное напряжение вычислено, мы должны определить значение V IN .Если V 1 , V 2 и V 3 являются тремя основными входными источниками, а R 1 , R 2 и R 3 — их входными сопротивлениями, то V IN1 , V IN2 и V IN3 являются входами соответствующих каналов, когда другие соответствующие каналы заземлены. Итак,

В IN = V IN1 + V IN2 + V IN3

Поскольку концепция виртуальной земли здесь не применяется, все каналы будут влиять на другие каналы.Давайте вычислим часть V IN1 для V IN и с помощью простой математики мы можем легко получить два других значения, то есть V IN2 и V IN3 .

Переходя к V IN1 , когда V 2 и V 3 заземлены, их соответствующие резисторы нельзя игнорировать, поскольку они образуют сеть делителя напряжения. Итак,

В IN1 = В 1 [( рэндов 2 || рэндов 3 ) / ( 1 рэндов + ( 2 || 3 )]]

Аналогичным образом мы можем вычислить два других значения V IN2 и V IN3 как

В IN2 = В 2 [( рэндов 1 || 3 ) / ( 2 рэндов + ( 1 || 3 )]]

В IN3 = В 3 [( рэнд 1 || 2 ) / ( 3 рэндов + ( 1 || 2 ))]

Итак,

В IN = V IN1 + V IN2 + V IN3

V IN = V 1 [( рэндов 2 || 3 ) / ( рэндов 1 + ( 2 || 3 ))] + V 2 [( 1 || 3 ) / ( 2 + ( 1 || 3 ))] + V 3 [( 1 || 2 ) / ( 3 + ( 1 || 2 ))]

Наконец, мы можем рассчитать выходное напряжение V OUT как

В ВЫХ = В ВХОД (1 + (R f / R i ))

V OUT = (1 + (R f / R i )) {V 1 [(R 2 || R 3 ) / (R 1 + (R ) 2 || 3 ))] + V 2 [( 1 || 3 ) / ( 2 + ( 1 || 3 ))] + V 3 [( рэндов 1 || рэндов 2 ) / ( 3 рэндов + ( 1 || 2 ))]}

Если мы рассмотрим особое условие равных весов, когда все резисторы имеют одинаковые значения, то выходное напряжение будет:

В ВЫХ = (1 + (R f / R i )) ((V 1 + V 2 + V 3 ) / 3)

Для разработки схемы неинвертирующего суммирования необходимо сначала разработать неинвертирующий усилитель с требуемым усилением по напряжению.Затем входные резисторы выбираются как можно больше, чтобы соответствовать типу используемого операционного усилителя.

Пример сумматора напряжения

Три аудиосигнала управляют суммирующим усилителем, как показано на следующей схеме. Какое выходное напряжение?

Прирост напряжения в замкнутом контуре для каждого канала можно рассчитать как:

A CL1 = — (R f / R 1 ) = — (100 кОм / 20 кОм) = — 5

A CL2 = — (R f / R 2 ) = — (100 кОм / 10 кОм) => ACL2 = — 10

A CL3 = — (R f / R 3 ) = — (100 кОм / 50 кОм) => ACL3 = — 2

Выходное напряжение суммирующего усилителя определяется как,

.

В ВЫХОД = (A CL1 V 1 + A CL2 V 1 + A CL3 V 1 )

= — [(5 * 100 мВ) + (10 * 200 мВ) + (2 * 300 мВ)]

= — (0.5 В + 2 В + 0,6 В)

В ВЫХ = — 3,1 В

Приложения суммирующего усилителя

Аудиомикшер

Суммирующий усилитель — это полезная схема, когда необходимо добавить или объединить два или более сигналов, например, в приложениях для микширования звука. Звуки различных музыкальных инструментов могут быть преобразованы в определенный уровень напряжения с помощью преобразователей и подключены в качестве входа к суммирующему усилителю.

Эти разные источники сигнала будут объединены суммирующим усилителем, и объединенный сигнал будет отправлен на аудиоусилитель.Примерная принципиальная схема суммирующего усилителя в качестве аудиомикшера показана на рисунке ниже.

Суммирующий усилитель может работать как многоканальный аудиомикшер для нескольких аудиоканалов. Никаких помех (обратная связь от одного канала к входу другого канала) возникать не будет, потому что каждый сигнал подается через резистор, а его другой конец подключен к клемме заземления.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) преобразует двоичные данные, подаваемые на его вход, в эквивалентное аналоговое значение напряжения.В приложениях промышленного управления в реальном времени часто используются микрокомпьютеры. Эти микрокомпьютеры выводят цифровые данные, которые необходимо преобразовать в аналоговое напряжение для управления двигателями, реле, исполнительными механизмами и т. Д.

В простейшей схеме цифроаналогового преобразователя используется суммирующий усилитель и цепь взвешенных резисторов. Типичная 4-битная схема ЦАП, использующая суммирующий усилитель, показана на рисунке ниже.

Входами в показанный выше суммирующий усилитель являются двоичные данные Q A , Q B , Q C и Q D , которые обычно составляют 5 В для представления логической 1 и 0 В для представления логического 0.

Если входные резисторы в каждой ветви выбраны таким образом, чтобы значение каждого входного резистора было вдвое больше, чем значение резистора в предыдущей входной ветви, то цифровое логическое напряжение на входе даст выход, который представляет собой взвешенную сумму приложены входные напряжения.

Точность такой схемы цифроаналогового преобразователя ограничена точностью используемых номиналов резисторов и вариаций в представлении логических уровней.

Переключатель уровня

Еще одно важное применение суммирующего усилителя — это переключатель уровня.Суммирующий усилитель с 2 входами может действовать как устройство сдвига уровня, где один вход представляет собой сигнал переменного тока, а второй вход — сигнал постоянного тока.

Сигнал переменного тока будет компенсирован входным сигналом постоянного тока. Одно из основных применений такого переключателя уровня — генераторы сигналов для управления смещением постоянного тока.

Заключение

Полное руководство для начинающих по суммированию усилителей или суммирующих схем. Вы узнали некоторые основы суммирующего усилителя, инвертирующего и неинвертирующего суммирующего усилителя, расчет выходного напряжения, пример схемы и несколько важных приложений.

Принципиальная схема суммирующего усилителя

и ее применение

Суммирующий усилитель представляет собой схему одного типа, и конфигурация этой схемы основана на стандартном инвертирующем операционном усилителе. Название этой схемы предполагает суммирующий усилитель, который используется для объединения напряжения, существующего на многих i / ps, в одно напряжение o / p. Инвертирующий операционный усилитель имеет одно напряжение i / p, приложенное к клемме i / p. Если мы подключим больше резисторов к клемме i / p, каждое входное значение будет равно входу резистора.Вход резистора будет завершен другой схемой операционного усилителя, названной суммирующим усилителем.


Суммирующий усилитель

Термин суммирующий усилитель также называется сумматором, который используется для сложения двух напряжений сигнала. Схема сумматора напряжения настолько проста в построении, что позволяет складывать вместе множество сигналов. Такие усилители используются в самых разных электронных схемах. Например, на точный усилитель вам нужно добавить небольшое напряжение, чтобы устранить ошибку смещения операционного усилителя.Аудиомикшер — еще один пример сложения сигналов из разных каналов перед отправкой смешанного сигнала на записывающее устройство. Вы можете добавлять или изменять i / p или усиление, не нарушая при этом i / ps усиления. Вспомните, что схема инвертирующего суммирующего усилителя изменяет входные сигналы.

Суммирующий усилитель

Схема суммирующего усилителя

Схема суммирующего усилителя показана ниже. В схеме ниже Va, Vb и Vc являются входными сигналами. Эти входные сигналы подаются на инвертирующий вывод операционного усилителя с использованием входных резисторов, таких как Ra, Rb и Rc.Вышеупомянутым способом количество входных сигналов может быть передано инвертирующему i / p. Здесь Rf — резистор обратной связи, а RL — нагрузочный резистор. Неинвертирующий вывод операционного усилителя подключен к выводу заземления с помощью резистора Rm. Применяя KCL в узле V2, мы можем получить следующее уравнение.

Схема суммирующего усилителя

If + Ib = Ia + Ib + Ic

Входное сопротивление идеального операционного усилителя близко к бесконечности, поэтому мы можем пренебречь V2 и Ib

.

Если = la + lb + lc

Первое уравнение можно записать как

(V2-V0) / Rf = Va / Ra + Vb / Rb + Vc / Rc

Пренебрегая V2, мы можем получить следующее уравнение

-V0 / Rf = Va / Ra + Vb / Rb + Vc / Rc

V0 = -Rf (Va / Ra + Vb / Rb + Vc / Rc)

V0 = — (Rf / Ra) / Va + (Rf / Rb) Vb + (Rf / Rc) Vc

Если значения резисторов Ra, Rb и Rc одинаковы, то приведенное выше уравнение можно записать как

Vo = (Va + Vb + Vc) X — (Rf / R)

Если значения R и Rf аналогичны, то уравнение принимает вид
V0 = — (Va + Vb + Vc)

Приложения суммирующего усилителя

Суммирующий усилитель — универсальное устройство, используемое для объединения сигналов.Эти усилители добавляют сигналы напрямую или масштабируют их, чтобы соответствовать некоторому заранее подготовленному правилу комбинирования.

  • Эти усилители используются в аудиомикшере для добавления различных сигналов с равным усилением
  • На входе суммирующего усилителя используются различные резисторы для получения взвешенной суммы. Его можно использовать для преобразования двоичного числа в напряжение переменного тока (цифро-аналоговый преобразователь)
  • Этот усилитель используется для подачи напряжения смещения постоянного тока с сигнальным напряжением переменного тока.Этот процесс может быть выполнен в схеме модуляции светодиода, чтобы поддерживать светодиод в его линейном рабочем диапазоне.
Аудиомикшер на базе суммирующего усилителя

Суммирующий усилитель — это один из видов схемы, которая используется для суммирования, когда два или более сигналов необходимо объединить, как в приложениях для микширования звука. Звуки от различных музыкальных устройств могут быть изменены на точный уровень напряжения с помощью преобразователей и связаны как i / p с суммирующим усилителем. Эти различные источники сигнала будут складываться вместе этим усилителем, и добавленный сигнал направляется на аудиоусилитель.Принципиальная схема аудиомикшера с суммирующим усилителем показана ниже.

Аудиомикшер на основе суммирующего усилителя

Принцип работы суммирующего усилителя аналогичен многоканальному аудиомикшеру для нескольких аудиоканалов. Никаких помех не произойдет, потому что каждый сигнал подается через резистор, другой конец которого подключен к клемме GND.

Суммирующий усилитель на базе ЦАП

ЦАП преобразует двоичные данные, поступающие на его вход, в аналоговое значение напряжения.Цифро-аналоговое преобразование в основном используется в промышленных приложениях управления в реальном времени, таких как микрокомпьютеры. Работа микрокомпьютеров — это цифровые данные, которые необходимо изменить на аналоговое напряжение для управления реле, исполнительными механизмами, двигателями и т. Д. Простейшая схема ЦАП включает в себя суммирующий усилитель, а также весовой резистор без напряжения. Принципиальная схема 4-битной цифроаналоговой схемы с использованием суммирующего усилителя показана ниже.

ЦАП

на основе суммирующего усилителя Входами схемы суммирующего усилителя являются QA, QB, QC и QD.Эти входы представляют 5V для логической 1 и Ov для логической 0

Если резисторы i / p в каждой ветви выбраны таким образом, что значение i / p каждого резистора в два раза больше значения резистора в более ранней входной ветви, то цифровое логическое напряжение на выводе i / p будет давать отрицательное значение. / p, которая представляет собой взвешенную совокупность приложенных входных напряжений.

Точность такой схемы DA (цифро-аналоговый преобразователь) несовершенна из-за точности значений используемого резистора и различий в обозначении логических уровней.

Таким образом, речь идет о суммирующем усилителе, схеме суммирующего усилителя и его применениях в операционном усилителе. Мы уверены, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые вопросы относительно этой концепции или инвертирующего суммирующего усилителя и неинвертирующего суммирующего усилителя, пожалуйста, дайте свои предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, в чем основная функция суммирующего усилителя?

Емкостная схема сумматора-вычитателя.| Download Scientific Diagram

Context 1

… входной каскад схемы умножителя состоит из схемы сумматора, которая реализована в виде схемы суммирования / масштабирования напряжения на основе емкостного делителя, как показано на рисунке 2. На основе емкостного делителя Схема выбрана для сложения двух входных сигналов, что снижает общие гармонические искажения (THD) на выходе, снижает энергопотребление, улучшает линейность и увеличивает входной динамический диапазон умножителя [17]….

Context 2

… 11 показывает характеристики модуляции предложенной схемы с синусоидальными входами, V 1 составляет 200 мВ на 10 МГц, а V 2 — 50 мВ на 100 МГц. Характеристики модуляции также моделируются на высокой частоте 10 ГГц, как показано на рисунке 12. …

Context 3

… Предлагаемая схема умножителя показана на рисунке 3. Умножитель состоит из двух этапов: Первый каскад — это схема сумматора-вычитателя, а второй каскад — это базовая схема умножителя, выходной сигнал которой поступает дифференцированно через два выходных контакта.Полная схема умножителя требует напряжения входного сигнала V1 и V2 как в истинной, так и в инвертированной форме, то есть V1, V2 и -V1, -V2. Входной каскад схемы умножителя состоит из схемы сумматора, которая реализуется схемой суммирования / масштабирования напряжения на основе емкостного делителя, как показано на рисунке 2. Схема на основе емкостного делителя выбрана для сложения двух входных сигналов, что снижает Полный коэффициент гармонических искажений (THD) на выходе снижает энергопотребление, улучшает линейность и увеличивает входной динамический диапазон умножителя [17].Согласно теореме суперпозиции, выходное напряжение V o является масштабированной суммой входных напряжений V 1 и V 2. В полной схеме умножителя, показанной на рисунке 3, V o сумматора подключен непосредственно к затвору одного из устройств NCNFET. Например, напряжение V y на затворе M3 равно (V 1 + V 2) / 6. Аналогично, напряжение V на затворе M1 равно (V -V) / 6. В узле 32 нм эффективная емкость затвора (C eff) CNFET составляет приблизительно 200aF / FET [18].Следовательно, чтобы минимизировать влияние нагрузки входного каскада на затвор CNFET, значение C в емкостном сумматоре выбрано равным 5fF, что очень велико по сравнению с C eff CNFET. Здесь согласование значений емкости важно для получения выходного сигнала без искажений. Емкостные сумматоры / делители предпочтительнее резистивных сумматоров / делителей, поскольку получение точных емкостных отношений проще в процессе производства КМОП по сравнению с отношениями сопротивлений. Следовательно, использование емкостной схемы сумматора / делителя снижает эффекты рассогласования и уменьшает гармонические искажения.В этой статье высокопроизводительная стандартная модель CNFET Стэнфорда была использована для моделирования и анализа схемы аналогового умножителя [19], которая учитывает практические неидеальности CNFET. Модель также предсказывает динамические и переходные характеристики CNFET с точностью более 90% [20]. Первоначальные конструктивные параметры топологии CNFET были установлены на их наиболее практичные значения, а затем оптимизированы для схемы умножителя. Относительно большее значение g m в CNFET по сравнению с CMOS делает его полезным для аналоговых приложений, таких как усиление и…

повторитель напряжения, индикатор громкости и уровня, компаратор

Операционный усилитель как повторитель напряжения

Повторитель напряжения

представляет собой схему усилителя на операционном усилителе с отрицательной обратной связью . Он действует как конфигурация эмиттерного повторителя транзисторных усилителей . Они обеспечивают единичное усиление для подаваемых входных сигналов. Единичное усиление означает, что выходное напряжение будет точно равно по величине входному напряжению.

Рис.1: Принципиальная схема повторителя напряжения на базе OP-AMP

На рисунке выше показан неинвертирующий повторитель напряжения.Входное напряжение V1 подается на неинвертирующий вывод операционного усилителя . Здесь сопротивление обратной связи Rf равно нулю, т. Е. Короткое замыкание. Коэффициент усиления усилителя уменьшается от идеально бесконечного до единицы.

Если V1 — входное напряжение на инвертирующем выводе, а V0 — выходное напряжение операционного усилителя, то V0 точно равно V1 по величине. Следовательно, коэффициент усиления определяется следующим уравнением.

Усиление = V0 / V1 = 1

Повторитель напряжения обычно используется для усиления тока сигнала с поддержанием постоянного напряжения в случае управления нагрузками с высокой выходной мощностью (цепями с низким сопротивлением).

То, что мы обсуждали в этом разделе, можно резюмировать следующим образом;

Инвертирующий усилитель и неинвертирующий усилитель являются схемами операционного усилителя с отрицательной обратной связью

Неинвертирующий усилитель, входной сигнал подается на неинвертирующий контакт

Инвертирующий усилитель, входной сигнал подается на инвертирующий вывод

Повторитель напряжения представляет собой схему операционного усилителя с отрицательной обратной связью и единичным усилением

Простой микрофонный усилитель

Операционный усилитель как простой микрофонный усилитель

Мы уже обсуждали, как можно реализовать отрицательную обратную связь с целью разработки практических усилителей на базе операционных усилителей.Концепция отрицательной обратной связи, инвертирующих и неинвертирующих конфигураций должна быть очень ясна, прежде чем мы перейдем к этой практической схеме.

Схема показана на рисунке: 44 представляет собой простой инвертирующий усилитель на ОУ . В этой цепи сопротивление Rf обратной связи представлено сопротивлением R4, а R1 вводится в цепь импедансом конденсатора C1.

Схема микрофонного усилителя на базе ОУ показана ниже.

Фиг.2: Принципиальная схема микрофонного усилителя на базе микросхемы LM358 OPAMP

Выходной сигнал микрофона будет в диапазоне нескольких милливольт. Его следует усилить в несколько раз, чтобы сделать его полезным для любого практического использования. В этой схеме вы можете подключить микрофон на одном конце, а усиленные звуковые сигналы можно воспроизвести, подключив громкоговоритель на другом конце.

Микросхема операционного усилителя

LM358 также используется в указанной выше схеме. Микрофон подтягивается через резистор.Звуковой сигнал выводится из микрофона с помощью конденсатора и подается на инвертирующий вывод операционного усилителя. На неинвертирующий вывод подается напряжение смещения делителя напряжения. Обратная связь также реализована с помощью резистора к инвертирующему выводу. Следовательно, схема образует инвертирующий усилитель с отрицательной обратной связью. Усиленный сигнал выводится и подается на громкоговоритель.

Выходной разделительный конденсатор используется для разделения только составляющей переменного тока, которая является фактическим сигналом. Выход может быть взят непосредственно с контакта 1, также без разделительного конденсатора, и может использоваться с другими цепями.Выходной контакт модуля усилителя фактически взят непосредственно с выхода LM358.

Изображение микрофонного усилителя на базе ОУ показано ниже:

Рис. 3: Изображение микрофонного усилителя на базе микросхемы LM358 OPAMP

Как видно из рисунка выше, я сделал схему для модуля, к которому я могу подключить микрофон и громкоговоритель. Также модуль имеет контакты, так что весь модуль можно подключить к макетной плате или к другим более крупным схемам.Есть три контакта: VCC, GND и OUTPUT. Вывод OUTPUT берется с вывода 1 операционного усилителя без разделительного конденсатора. Его также можно снять через резистор, который можно подключить к базе IC, когда это необходимо, как вы можете видеть на изображении.

Если вы посмотрите на изображение микрофонного усилителя, вы увидите резистор, расположенный в базе IC вместе с LM358. Такое расположение сделано так, чтобы вводить любое значение сопротивления всякий раз, когда нам нужно подключить модуль усилителя к другим цепям без выходного разделительного конденсатора

.

Характеристики компонентов:

R1 = 18КЕ, резистор 1/4 Вт

R2 = R3 = 1КЕ, резистор 1/4 Вт

R4 = 560КЕ, резистор 1/4 Вт

C1 = 0.1 мкФ дисковый конденсатор

C2 = 100 мкФ, электролитический конденсатор 16 В

SP1 = 8E, громкоговоритель

M1 = микрофон

Значение компонента:

R1: значение этого резистора не должно быть слишком большим, чтобы у нас было достаточно колебаний напряжения, связанных с усилителем, и не слишком низким, чтобы у нас было достаточно тока, протекающего в усилитель.

R2 и R3: эти резисторы должны иметь одинаковое значение, чтобы мы могли зафиксировать рабочую точку в его центре.Это просто означает, что мы можем получить полный усиленный выходной сигнал как для положительной, так и для отрицательной половины для сигнала, имеющего равные положительные и отрицательные половины, используя эту установку.

R4: Значение R4 определяет коэффициент усиления схемы. Когда мы увеличиваем, усиление R4 увеличивается, а когда мы уменьшаем, усиление R4 уменьшается.

C1 и C2: C1 и C2 — это конденсаторы связи, которые используются для передачи только сигналов переменного тока от входного микрофона и к выходному громкоговорителю соответственно.Их значения рассчитываются на основе частотного диапазона входных сигналов (в данном случае человеческого голоса; ~ 3,5 кГц)

Компараторы операционных усилителей

Компараторы операционных усилителей: операционные усилители в качестве компаратора

Помимо усиления, операционные усилители широко используются для сравнения двух сигналов и получения соответствующего выходного сигнала. Принцип работы операционного усилителя аналогичен тому, что мы уже обсуждали в разделе о детекторах уровня в 7.2). Компаратор — это не что иное, как датчик уровня, где мы можем предварительно установить опорное напряжение на одном выводе и напряжение, которое будет сравниваться на другом выводе.Производимый выходной сигнал зависит от вывода, на который вы подаете сравниваемое напряжение.

Входное напряжение должно подаваться на неинвертирующий вывод, чтобы компаратор выдавал высокий выходной сигнал, когда входное напряжение равно или больше опорного напряжения, или на инвертирующий вывод в противном случае.

Рис.4: Принципиальная схема компаратора напряжения на базе OPAMP

Вышеупомянутая схема представляет собой компаратор на операционном усилителе , в котором на инвертирующем выводе поддерживается опорное напряжение, а изменяющийся входной сигнал подается на неинвертирующий входной вывод.Когда напряжение на неинвертирующем выводе превышает напряжение на инвертирующем выводе, выход будет положительным, а в противном случае — отрицательным.

Здесь + 2 В подается на инвертирующий вход операционного усилителя, поэтому до тех пор, пока Vin, который подается на неинвертирующий вывод, остается при низком напряжении, чем + 2 В, выход будет отрицательным (почти равным — 10 В). Когда Vin становится равным + 2V, выход становится положительным (почти равным + 10V).

Следует иметь в виду, что даже очень минутное приращение Vin больше, чем Vref, будет запускать выход на положительное значение, а очень минутное уменьшение Vin меньше Vref вызовет отрицательный выход.

Предположим, что на Vin подается синусоидальный сигнал, и он имеет содержание постоянного тока ровно +2 В, форма входного и выходного сигнала в таком состоянии схемы показана ниже.

Рис.5: Схема сигналов компаратора напряжения на базе OPAMP

Видео

Компараторы на базе ОУ Contd

Существуют коммерческие ИС операционных усилителей, которые специально созданы для операций компаратора, в которых даже при равных входных напряжениях может запускаться положительный выход.Существуют ИС, которые содержат более одного модуля компаратора в одной упаковке. LM339 — такая ИС, которая широко используется в электронных устройствах.

LM339 — это 14-контактная ИС, состоящая из четырех операционных усилителей внутри одного блока ИС. Он также может работать с одним источником питания, таким как LM358. Распиновка микросхемы LM339 показана на следующем рисунке.

Рис.6: Схема выводов микросхемы OP-AMP LM339

Те, кто хотел бы поэкспериментировать с LM339 IC, должны заметить, что выход LM339 является открытым стоком, что означает, что выходной вывод идет от коллектора транзистора.Выходной транзистор будет активирован только тогда, когда он подключен к VCC через ваше устройство.

Рис.7: Изображение, показывающее соединение цепи LM339 с устройством

На приведенном выше рисунке блок, упомянутый как «УСТРОЙСТВО», может быть любым, например светодиодом, двигателем или даже простым резистором.

Это все об основах компаратора и интегральных схем компаратора, теперь давайте опробуем некоторые действительно интересные схемы в следующем разделе, которые используют знания, которые мы получили до сих пор.

Индикатор уровня напряжения

Операционный усилитель как индикатор уровня напряжения

Индикатор уровня напряжения — очень полезная схема для использования с различными датчиками с аналоговым выходом. В ряду 8 светодиодов, которые показывают 8 уровней напряжения в возрастающем порядке. Правый светодиодный индикатор отображает минимальное напряжение, а левый светодиодный индикатор — максимальное напряжение. По мере увеличения напряжения светодиоды начинают светиться справа налево.

Я выбрал LM339 IC для разработки индикатора уровня напряжения, особенности которого мы обсуждали в предыдущем разделе.Он состоит из четырех компараторов операционных усилителей. ИС имеет 14 контактов, два из которых — VCC и GND, а остальные — инвертирующие и неинвертирующие, а также соответствующие им выходные контакты четырех операционных усилителей.

Две микросхемы LM339 используются в каскаде, и все неинвертирующие контакты обоих LM339 закорочены и подключены к общей входной точке. Сеть резисторов делителя потенциала используется для подачи напряжения на инвертирующие выводы операционных усилителей в порядке возрастания. Когда потенциал на общей входной точке увеличивается больше, чем потенциал на инвертирующем выводе конкретного операционного усилителя, его выход становится высоким, и светодиод, подключенный к этому выходному выводу, светится.

Принципиальная схема индикатора уровня напряжения показана на следующем рисунке.

Рис. 8: Принципиальная схема индикатора уровня напряжения на базе OPAMP

Из приведенной выше схемы резисторы R9 — R16 вместе с переменным резистором R17 образуют цепь делителя потенциала. Потенциал на резисторах можно регулировать, изменяя R17. Если предположить, что все девять резисторов, включая R17, имеют одинаковое значение, тогда напряжение на каждом резисторе будет 5/9 вольт.Следовательно, напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя U2_4 будет 5 / 9В, операционный усилитель U2_3 будет иметь 5 / 9В + 5 / 9В. Т.е. (5/9) * 2, операционный усилитель U2_2 будет иметь (5 / 9) * 3 и так далее. Наконец, инвертирующий вывод операционного усилителя U1_1 будет иметь потенциал (5/9) * 8. Обратите внимание, что это условие выполняется только тогда, когда переменный резистор настроен так, чтобы его значение сопротивления было таким же, как у резисторов R9 — R16. Если мы отрегулируем переменную так, чтобы сопротивление увеличилось, то напряжение на отдельных резисторах уменьшится одинаково. Если переменный резистор отрегулирован так, что его сопротивление уменьшается, тогда напряжение на отдельных резисторах увеличивается одинаково.

Работу схемы можно пояснить на примере. Предположим, что все девять резисторов, включая R17, имеют одинаковое значение, и тогда напряжение на каждом резисторе будет 5/9 вольт. Предположим, что приложено входное напряжение больше (5/9) * 3. Как мы упоминали ранее, это напряжение больше, чем напряжения на инвертирующем выводе U2_3, U2_2 и U2_1, и, следовательно, они производят высокий выход, и соответствующие три светодиода светятся. Снова предположим, что входное напряжение больше (5/9) * 8.Теперь все неинвертирующие контакты имеют более высокий потенциал, чем инвертирующие контакты двух LM339. Следовательно, при этом входном напряжении все операционные усилители производят высокий выходной сигнал, и все светодиоды светятся.

Характеристики компонентов:

R1 — R16 = 1KE, резистор 1/4 Вт

R17 = потенциометр 100КЕ

D1 — D8 = светодиод 3 мм

U1 = U2 = LM339

Значение компонента:

R1 — R8: эти резисторы регулируют яркость светодиодов.Со светодиодами безопасно использовать резисторы номиналом выше 220 Ом.

R9 — R16: Эти резисторы устанавливают напряжение на инвертирующем выводе каждого компаратора. Все эти резисторы должны иметь одинаковое значение, чтобы выходное напряжение каждый раз изменялось на одинаковое увеличение входного напряжения.

R17: Этот переменный резистор устанавливает чувствительность цепи индикатора уровня напряжения. Когда вы увеличиваете сопротивление, напряжение, появляющееся на инвертирующих выводах, уменьшается одинаково, и в результате изменения на выходе происходят быстро, а диапазон входного сигнала, который может обнаружить схема, уменьшается.Если вы уменьшите сопротивление, напряжение, появляющееся на инвертирующих выводах, будет одинаково увеличиваться, и в результате выходное изменение будет происходить медленно, а диапазон входного сигнала, который схема может обнаружить, увеличивается.

Схема на рисунке 57 состоит из двух отдельных модулей и затем соединяется вместе. Всегда рекомендуется для простоты сборки, отладки и повторного использования оборудования. Повторное использование оборудования означает, что мы можем использовать один и тот же модуль, скажем, дисплейный модуль с какой-либо другой схемой большего размера.

Один из модулей имеет только светодиоды и их резисторы, регулирующие ток, и мы можем назвать этот модуль модулем дисплея.Я превратил его в модуль, чтобы его можно было использовать с другими более крупными схемами. Другой модуль имеет микросхемы LM339 и резисторную сеть.

Изображение двух модулей показано на следующем рисунке.

Рис.9: Изображение модуля дисплея и модулей компаратора

Вы можете увидеть все восемь светодиодов, восемь резисторов и девять выводов на модуле дисплея. Один из контактов используется для общего положительного питания, а остальные могут быть подключены к выходным контактам операционных усилителей.Этот модуль можно подключить к макетной плате, а затем подключить к модулю компаратора или непосредственно к модулю компаратора, поскольку модуль компаратора построен таким образом, что у него есть разъемы для размещения модуля дисплея.

Видео

Индикатор уровня напряжения Contd…

В модуле компаратора есть две микросхемы LM339, восемь резисторов, переменный резистор и разъем для размещения модуля дисплея. Этот модуль также имеет выводы, включая VCC, GND и INPUT, так что весь модуль можно подключить к макетной плате или другим более крупным схемам.

Два модуля можно соединить вместе, чтобы сформировать индикатор уровня напряжения , как показано на следующем рисунке.

Рис.10: Изображение индикатора уровня напряжения на базе OPAMP

Мы можем протестировать модуль, подав некоторое внешнее напряжение от других устройств, если оно у нас есть, или просто подать напряжение с помощью переменного резистора и наблюдать изменения на выходе относительно изменений входного напряжения. Такое расположение показано на следующем рисунке.

Рис.11: Принципиальная схема детектора уровня напряжения на базе OPAMP

Значение переменного сопротивления R1 может быть больше 1 кОм. По мере того, как мы меняем сопротивление, мы меняем напряжение, подаваемое на модуль индикатора уровня напряжения. Модуль определяет это напряжение, и выходные светодиоды загораются соответствующим образом.

Изображение такой установки индикатора уровня напряжения показано на следующем рисунке.

Рис.12: Изображение детектора уровня напряжения на основе OPAMP

Индикатор громкости

Операционный усилитель как индикатор громкости

Индикатор громкости в больших коробках звуковых усилителей привлекал мое внимание.Очень приятно наблюдать, как светодиоды светятся в соответствии с громкостью говорящего в микрофон. Давайте посмотрим, как мы можем построить наш собственный простейший индикатор громкости.

Интересно то, что индикатор громкости может быть реализован путем соединения модулей, которые мы уже сделали. Это можно объяснить с помощью следующей блок-схемы.

Рис.13: Блок-схема индикатора громкости

Как показано на приведенном выше рисунке, модуль усилителя звука усиливает звуковые сигналы с микрофона, подает их на модуль компаратора, который затем управляет светодиодами в соответствии с амплитудой входного сигнала.Поскольку громкость увеличивается, увеличивается сила или амплитуда входного сигнала в модуль компаратора. Следовательно, чем громче голос, тем больше светится светодиодов в модуле дисплея.

Перед тем, как приступить к подключению, нам нужно сделать некоторые настройки в модуле усилителя микрофона. Громкоговоритель должен быть удален, а выходной сигнал должен быть взят непосредственно с выходного контакта через резистор высокого номинала. Мы уже организовали установку резистора и выходного контакта модуля, фактически взятого непосредственно с выхода LM358.

Модифицированная схема показана на следующем рисунке

Рис. 14: Принципиальная схема микрофонного усилителя на базе модифицированного OPAMP

Характеристики компонентов такие же, как и в случае с предыдущей схемой, за исключением дополнительного резистора R5 с сопротивлением 270 кОм.

Изображение фактического подключения, выполненного на макетной плате в соответствии с блок-схемой на рисунке: 53, показано ниже.

Рис.15: Изображение OPAMP на основе индикатора громкости

Изображения всех модулей, которые я построил, показаны на следующем изображении.Я рекомендую читателю сначала опробовать схему на макетной плате, а когда она заработает, встроить ее в модуль, который мы можем подключить к макетной плате позже или, возможно, к другой более крупной схеме.

Рис.16: Изображение, показывающее различные схемы OPAMP, разработанные

Видео

Операции по входному напряжению

Операции при входном напряжении

Операционный усилитель означает операционный усилитель , и он получил такое название, поскольку он способен выполнять определенные операции с приложенными входными напряжениями, помимо простого их усиления.Операционный усилитель может складывать, вычитать входные напряжения и усиливать результат. Такие схемы на операционных усилителях обычно называют суммирующими усилителями.

Суммирующий усилитель

Усилитель на операционном усилителе может быть сконфигурирован таким образом, чтобы сумма напряжений, приложенных на входе, могла быть получена на выходе с усилением. Напряжения, приложенные к неинвертирующему входному выводу, складываются, а напряжения, подаваемые на неинвертирующий входной вывод, вычитаются.

Рис.17: Принципиальная схема сумматора напряжения на базе OPAMP

Вышеупомянутая схема представляет собой сумматор напряжения на базе операционного усилителя. Предположим, что входное сопротивление имеет те же значения, т.е. R1 = R2 = R3 = R. Пусть напряжения, приложенные к инвертирующему входному выводу, равны V1, V2 и V3. В таком случае выходное напряжение можно рассчитать по следующему уравнению.

Vout = — (Rf / R) (V1 + V2 + V3)

Теперь давайте рассмотрим полный усилитель суммирования напряжений, имеющий возможность как сложения, так и вычитания напряжения.Входное напряжение подается как на инвертирующий, так и на неинвертирующий входы.

Рис. 18: Принципиальная схема сумматора и вычитателя напряжения на базе OPAMP

В приведенной выше схеме V1, V2 и V3 — это напряжения, приложенные на инвертирующем входе, а V4, V5 и V6 — напряжения, приложенные на неинвертирующем входе. Мы предполагаем, что все резисторы, кроме Rf, одинаковы. то есть R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R6 = R7 = R. В такой схеме выходное напряжение можно получить по следующему уравнению.

Vout = — (Rf / R) (V1 + V2 + V3-V4-V5-V6)

Суммирующий усилитель имеет множество практических применений. Одним из таких приложений является микширование сигналов в усилителях. Они также используются при обработке аналоговых сигналов и широко использовались в ранних аналоговых компьютерах.

То, что я пытался передать в этой статье, дается следующим образом;

Операционный усилитель — это электронная схема, состоящая из основных электронных компонентов. Эта схема способна выполнять определенные операции с входными сигналами, а также усиливать их.

До сих пор мы видели некоторые базовые схемы, использующие операционные усилители, и я предлагаю читателю тщательно изучить темы. Практикуйте как можно больше кругов. С каждой созданной вами схемой вы узнаете что-то новое об операционном усилителе, и ваши знания станут более прочными. Операционный усилитель — интересное электронное устройство, и поверьте, вам понравится создавать с его помощью схемы!


В рубрике: Избранные статьи
С тегами: усилитель, LM358 OPAMP, микрофонный усилитель, неинвертирующий, компараторы операционных усилителей, операционные усилители

Исследование неисправностей постоянного тока в многопозиционной системе передачи постоянного тока на основе Mmc

JING HU, LUJIE YU, ZHONGWEI ZHANG, JIN LU

Аспирант, Государственная ключевая лаборатория альтернативных электроэнергетических систем с возобновляемыми источниками энергии, Северо-Китайский университет электроэнергетики, Пекин, Китай

Аспирант, Государственная ключевая лаборатория альтернативных электроэнергетических систем с возобновляемыми источниками энергии, Северо-Китайский университет электроэнергетики, Пекин, Китай

Инженер, Beijing Electric Power Company, Пекин, Китай

Аннотация

Управление переносным зарядным устройством топливных элементов с помощью преобразователя CUK

ТАЭ-ХУН КИМ, НГУЕН ВАН САН, УДЖИН ЧОЙ

Студент, кафедраэлектротехники, Университет Сунгсил, Сеул, Республика Корея

Доцент кафедры электротехники, Университет Сунгсил, Сеул, Республика Корея

Аннотация

Система ветроэнергетики на основе многоуровневого преобразователя переменного тока в переменный ток

SURESH.D, JAIGANESH.K, DURAISWAMY.K

Стипендиат кафедры электротехники и электроники, Технологический колледж К.С. Рангасами, Тирученгоде, Индия

Доцент кафедры электротехники и электроники, К.Технологический колледж С. Рангасами, Тирученгоде, Индия

Декан / академик кафедры электротехники и электроники технологического колледжа К.С. Рангасами, Тирученгоде, Индия

Аннотация

Сверхширокополосный полосовой фильтр на основе периодической структуры EBG

ШРИДХАР РАДЖА .D

Асс. Профессор Университета Бхарата, Ченнаи-600073, Индия

Аннотация

Вращающаяся камера на основе голоса динамика

СЭТУ ГАРГ, САНДИП ТИВАРИ, ШАНТАНУ СИНГХ ЧАУХАН, ШИВАМ СИНГХ, СУХЕЛ АХМАД

Доцент кафедрыof EI, Инженерный колледж Галготы, Большая Нойда, Уттар-Прадеш, Индия

Студенты, кафедра EI, Инженерный колледж Галгота, Большая Нойда, Уттар-Прадеш, Индия

Аннотация

Моделирование, анализ и моделирование однофазного асинхронного двигателя с расщепленной фазой

СУДЖАЙ САРКАР, СУБХРО ПОЛ, САТЬЯДЖИТ САМАДДАР, СУРОДЖИТ САРКАР, ПРАДИП КУМАР САХА, ГАУТАМ КУМАР ПАНДА

PG Студенты, кафедра электротехники, Jalpaiguri Govt. Англ.Колледж, Западная Бенгалия, Индия

Профессор, кафедра электротехники, Jalpaiguri Govt. Engg.College, Западная Бенгалия, Индия

HOD и профессор кафедры электротехники, Jalpaiguri Govt. Engg.College, Западная Бенгалия, Индия

Аннотация

Обзор: Анализ различных методов оптимизации на основе совокупности, используемых для оптимального распределения и определения размера распределенных поколений в распределенной сети

DEBIRUPA HORE, DUTTA CHOWDHURY

М.Tech [Энергетические системы], Департамент электротехники, KJCOEMR, Пуна, Махараштра, Индия

Доцент кафедры электротехники, KJCOEMR, Пуна, Махараштра, Индия

Аннотация

Вероятностная нейронная сеть для классификации опухолей головного мозга

В. RAMAA PRIYAA

Доцент кафедры E&I, Бхаратский университет, Ченнаи-600073, Индия

Аннотация

Роль технологии Zigbee в системе мониторинга погоды

СЕТУ ГАРГ, АКАШ ЧАУДХАРЫ, АКАШ ПРАДХАН, ХИНА ШАРМА

Доцент кафедрыof EI, Инженерный колледж Галготы, Большая Нойда, Уттар-Прадеш, Индия

Студент, кафедра EI, Инженерный колледж Галгота, Большая Нойда, Уттар-Прадеш, Индия

Аннотация

Электрохимический фотоэлектрический детектор с псевдобинарными тонкопленочными фотоэлектродами Hgxcd1-Xte

В. Б. ПУЖАРИ

Лаборатория исследования материалов, Колледж Кармавир Бхаурао Патил, Ваши, Нави-Мумбаи, 400703, штат Массачусетс, Индия

Аннотация

Проектирование и моделирование усилителя биосигнала для устройства извлечения сигналов с нейронной обратной связью

Э.КАННИГА, Д-р М. СУНДАРАРАДЖАН

Ученый-исследователь, Отдел E&I, Бхаратский университет, Ченнаи-600073, Индия

Профессор кафедры E&I Bharath University, Ченнаи-600073, Индия

Аннотация

Аспекты проектирования модуляции и управления многоуровневого преобразователя на базе микропроцессора

ЛАЛИТ МОХАН, ДР. С.К. АГАРВАЛ, ДХАРАМ ВИР

научный сотрудник, Университет науки и технологий YMCA, Фаридабад, Индия

Профессор и декан факультета электронной инженерии, Университет науки и технологий YMCA, Фаридабад, Индия

Заведующий отделом Департамента электронной инженерии, Университет науки и технологий YMCA, Фаридабад, Индия

Аннотация

ИНС для локализации узла в беспроводной сенсорной сети

SHIKHABHARDWAJ

М.Студент технического факультета (информационные технологии), факультет информационных технологий, Университетская школа информационных и коммуникационных технологий, Университет Гуру Гобинд Сингха Индрапрастха, Нью-Дели, Индия

Аннотация

Причины генерации шума и его уменьшение в трансформаторе

РУЧИ НЕГИ, ПРАТЕК СИНГХ, ГАУРАВ КР. ШАХ

Студент третьего курса, кафедра электротехники и электроники, Массачусетский технологический институт, Морадабад, Индия

Студент последнего курса, кафедра электротехники и электроники, Массачусетский технологический институт, Морадабад, Индия

Студент 3 курса, кафедраэлектротехники, Массачусетский технологический институт, Морадабад, Индия

Аннотация

Новая интеллектуальная система для эффективного управления очередью

ВАСИЛИЙ РОЙ, АСВИН ВЕНУГОПАЛ

UG Студент, кафедра EEE, Магистратура инженерного колледжа, Котамангалам, Керала, Индия

Аннотация

Неповрежденный механизм управления оружием

ЛАХМИ НИДИ, ПРАТЮША РОЙ, ШРИШТЫЙ НАЯК, РАДЖИН СВЕТА R

UG Студент, кафедра измерительных технологий, RVCE, Бангалор, Индия

Доцент, Инструментальные технологии, RVCE, Бангалор, Индия

Аннотация

Анализ характеристик управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя на основе нечеткой плоскостности

С.САСИКУМАР, ДР. C.MUNIRAJ

Стипендиат кафедры электротехники и электроники, Технологический колледж К.С. Рангасами, Тирученгоде, Индия

Доцент кафедры электротехники и электроники технологического колледжа К.С. Рангасами, Тирученгоде, Индия

Аннотация

Повышение устойчивости энергосистемы за счет одновременной передачи мощности переменного и постоянного тока

АБХИШЕК ЧАТУРВЕДИ, В. К. ТРИПАТИ, Т. ВИДЖАЙ МУНИ, НИРАДЖ СИНГХ

Студент PG [Энергосистема], кафедра.Электротехники, ШИАТС ААИ-ДУ, Аллахабад, Индия

Доцент кафедры электротехники, SHIATS AAI-DU, Аллахабад, Индия

Доцент кафедры электротехники, Технологический институт NRI, Агирипалли, Индия

PG Студент [Энергетическая система], кафедра электротехники, SHIATS AAI-DU, Аллахабад, Индия

Аннотация

Simscape Модель фотоэлектрического элемента

Г. ВЕНКАТЕСВАРЛУ, ДР. П.SANGAMESWAR RAJU

Доцент кафедры EEE, Инженерный колледж Нараяны, Неллор, Андра-Прадеш, Индия

Профессор, кафедра EEE, Университет S.V., Тирупати, Андра-Прадеш, Индия

Аннотация

Сравнительная оценка методов распределения невозвратных затрат на передачу для точки подключения Философия ценообразования на передачу

ГЕРАМБ МАЯДЕО, ДР. A.A.DHARME

PG Студент [Энергетические системы], факультет ЭО, инженерный колледж, Пуна, Махараштра, Индия

Доцент кафедрыof EE, Инженерный колледж, Пуна, Махараштра, Индия

Аннотация

Проектирование нового реле протока открытого типа; Перспектива повышения производительности

HIMANSHU SHARMA, SANDEEP SINGH, ALTAMASH SHEIKH

Доцент [Electronics Comm.], Департамент ECE, G.N.E.T., Рурки, Индия

научный сотрудник отдела информационных технологий, B.B.A. Университет, Лакхнау, Индия

Доцент кафедры ECE. IIMT, Меерут, Индия

Аннотация

Долгосрочное планирование расширения передачи для индийской энергосистемы: обзор

G SRINIVASULU, DR.Б. СУБРАМАНЯМ, ДР. М.СУРЬЯ КАЛАВАТИ

Доцент кафедры EEE, Narayana Engg. Колледж, Неллор, AP, Индия

Профессор, кафедра EEE, Университет KL, Виджаявада, AP, Индия

Профессор, Отдел EEE, JNTUH, Хайдарабад, AP, Индия

Аннотация

Метод нейронной фильтрации для улучшения цифровых изображений

Р.ПУШПАВАЛЛИ, Г. СИВАРАЙДЕ

Стипендиат-исследователь, Отделение ECE, Инженерный колледж Пондичерри, Пудучерри, Индия

Профессор, кафедраECE, Инженерный колледж Пондичерри, Пудучерри, Индия

Аннотация

Достижения в области светодиодного уличного освещения на солнечных батареях

НУПУР, НЭХА, САНГЬЯ ГУГРИ, ШРИШТИ МИШРА, ГУЛЬШАН К.Р. ДУБЕЙ

Студенты UG, кафедра EIE, Колледж инженерии и технологий Галгоги, Уттар-Прадеш, Индия

Доцент кафедры EIE, Колледж инженерии и технологий Галгоги, Уттар-Прадеш, Индия

Аннотация

Оптимизация избыточности с ограниченной надежностью потоковых сетей с использованием генетического алгоритма

PARDEEPKUMAR

Доцент кафедрыприборостроения, Университет Курукшетра, Курукшетра, Харьяна, Индия

Аннотация

Анализ частотной характеристики развертки (SFRA) Подход к обнаружению скрытых неисправностей трансформатора

АКШАЙ А. ПАНДЯ, Д-р (ПРОФ.) Б.Р. ПАРЕХ

Научный сотрудник SICART и доцент кафедры электротехники, Инженерный колледж Бирлы Вишвакарма Махавидялая, Гуджарат, Индия

Профессор и заведующий кафедрой электротехники, Инженерный колледж Бирла Вишвакарма Махавидялая, Гуджарат, Индия

Аннотация

Критическое ранжирование непредвиденных обстоятельств для предотвращения перегрузки потока мощности

ПРАДЮМНА КУМАР САУ, ПРАСАНТА КУМАР САТПАТХИ

научный сотрудник, кафедраof EE, ITER, Университет SOA, Бхубанешвар, Одиша, Индия

Профессор, кафедра ЭО, Энгский и технологический колледж, Бхубанешвар, Одиша, Индия

Аннотация

Важность системы обнаружения вторжений с ее различными подходами

СУРЕШ КАШИАП, ПУДЖА АГРАВАЛ, ВИКАС ЧАНДРА ПАНДЕЙ, СУРАДЖ ПРАСАД КЕШРИ

Научный сотрудник (магистр технических наук), Университет доктора К.В. Рамана, Карги Роуд Кота, Биласпур, Индия

научный сотрудник (доктор философии), д-р К.V.RamanUniversity, Kargi Road Kota, Биласпур, Индия

Научный сотрудник (доктор философии), Университет доктора К.В. Рамана, Карги Роуд Кота, Биласпур, Индия

Научный сотрудник (магистр технических наук), Университет доктора К.В. Рамана, Карги Роуд Кота, Биласпур, Индия

Аннотация

Аппаратная реализация контроллера нечеткой логики на основе прогнозного управления для технологической станции температуры

Т.РАДЖЕШ, П. ТИРУМУРУГАН, М. САРАВАНА БАЛАДЖИ

Доцент кафедры электроники и приборостроения, J.J. Колледж инженерии и технологий, Тричи, Тамил Наду, Индия

Аннотация

Измерение характеристик поляризационного разнесения Печатная дипольная антенна с использованием высокочастотного штыревого диода для WLAN

ВИШАХА А. КУЛКАРНИ, ПРОФ. V.S.NAVALE

PG Студент [микроволновая печь], факультет E&TC, Инженерный колледж AISSMS, Пуна, Индия

Доцент кафедры E&TC, Инженерный колледж AISSMS, Пуна, Индия

Аннотация

Корректор рабочего цикла с SAR для приложения DDR DRAM

М.РАГАВАН, К. СУГАНТИ

PG Студент [дизайн VLSI], кафедра ECE, Университет SRM, Каттанкулатур, Тамилнад, Индия

Доцент кафедры ECE, Университет SRM, Каттанкулатур, Тамилнад, Индия

Аннотация

Генерация тестовой таблицы с использованием псевдослучайного BIST

GANESHBABU.J, RADHIKA.P

PG Студент [VLSI], кафедра ECE, SRM University, Ченнаи, Тамилнад, Индия

Доцент [O.G], кафедра ECE, Университет SRM, Ченнаи, Тамилнад, Индия

Аннотация

Оценка цен для рынка электроэнергии на сутки вперед с использованием нечеткой логики

Н.ВЕНКАТА РАО, К.САРАДА

PG Студент [Энергетические системы], кафедра EEE, Университет KL, Виджаявада, Андхра-Прадеш, Индия

Доцент кафедры EEE, Университет K L, Виджаявада, Андхра-Прадеш, Индия

Аннотация

Моделирование и симуляция SVPWM Бесщеточный двигатель постоянного тока с постоянным магнитом с инверторным питанием

DEVISREE SASI, JISHA KURUVILLA P

Выпускной год M.Tech, кафедра EEE, Инженерный колледж Мар Афанасиуса, Котамангалам, Керала, Индия

Асс.Профессор, кафедра EEE, инженерный колледж Мар Афанасиус, Котамангалам, Керала, Индия

Аннотация

Исследование влияния микроволн на плодородие семян горчицы

АХИЛ ГУПТА, РАНДХИР СИНГХ, ЧАНГ БАХАДУР СИНГХ, ПАРВИН ЛЕХАНА

Департамент электроники и коммуникаций, SSCET, Пенджаб, Индия

Кафедра физики и электроники, Университет Джамму, Джамму, J&K, Индия

Аннотация

Сервопривод системы на основе электромеханического привода для ракет-носителей

ГЕТУ БИДЖУ КУМАР, БЭБИ СЕБАСТЬЯН, БИНА М ВАРГЕЗЕ

PG Студент, кафедраof EEE, Инженерный колледж Мар Афанасия, Котамангалам, Керала, Индия

Ученый, CECG, VSSC, Тривандрам, Индия

Доцент кафедры EEE инженерного колледжа Мар Афанасиус, Котамангалам, Керала, Индия

Аннотация

Алгоритм оптимизации сортировщика тройного входа медианного фильтра на основе FPGA

ЧАНДАНА. РАДЖ, ДР. KESHAVENI.N

PG Студент [VLSI Design], Департамент ECE, Инженерный колледж Ист-Пойнт, Бангалор, Карнатака, Индия

Профессор, кафедраECE, Инженерный колледж Ист-Пойнт, Бангалор, Карнатака, Индия

Аннотация

Моделирование и проектирование переносной антенны для приложений телемедицины

SONIA C.SURVASE, PROF. ВИДЯ В.ДЕШМУХ

PG Студент, факультет электроники и телекоммуникаций, AISSMS C.O.E., Университет Пуны, Индия

Доцент кафедры электроники, AISSMS C.O.E., Университет Пуны, Индия

Аннотация

Компьютерная автоматизация для обнаружения малярийных паразитов с использованием линейного программирования

VIPUL PARKHI, POOJA PAWAR, ARCHANA SURVE

Кафедра компьютерной инженерии, Инженерный колледж Синхгад, Университет Пуны, Индия

Аннотация

Разработка и реализация умножения по модулю с использованием сумматоров Radix-8 и префиксов

СУПРИЯ САРКАР, Г.ДИЛИП, САНГИТА DEB

Студент технологического факультета M [VLSI], кафедра ECE, Институт науки и технологий РКФР, Бхопал, Индия

M Tech, Отдел ECE, Технологический и научный институт Джаямукхи, Варангал, Индия

B.E. Студент, кафедра CSE, Инженерный колледж штата Нью-Йорк, BAMU, Аурангабад, Магистр наук, Индия

Аннотация

Эффективное регулирование напряжения в трехфазных линиях передачи переменного тока с использованием статического компенсатора VAR

AVNEESH KUMAR VISHWAKARMA, DHANESHWARI SAHU

Студент PG [Силовая электроника], кафедра.из ET&T, Райпурский технологический институт, Райпур, Чхаттисгарх, Индия

Доцент кафедры ET&T, Райпурский технологический институт, Райпур, Чхаттисгарх, Индия

Аннотация

Анализ сетей с открытым исходным кодом MAC, модель энергии для стандартов IEEE 802.11 с использованием QualNet Simulator

ДХАРАМ ВИР, ДР. С.К. АГАРВАЛЬ, ДР. S.A.IMAM

научный сотрудник, кафедра электронной инженерии, Университет науки и технологий YMCA, Фаридабад, Индия

Профессор и декан, кафедраэлектроники, Университет науки и технологий YMCA, Фаридабад, Индия

Доцент кафедры электроники и связи. Engineering, Jamia Millia Islamia, Нью-Дели, Индия

Аннотация

Обзор гидролокатора и акустической подводной связи

РАДЖЕШ КУМАР, НЕХА ТАКУР, ВИДЖАЙ ТАКУР

Доцент кафедры ECE, Университет Шулини, Бханджол, Солан, Химачал-Прадеш, Индия

B.Tech. Студент, кафедраECE, Университет Шулини, Бханджол, Солан, Химачал-Прадеш, Индия

Аннотация

Активная компенсация мощности в объединенной энергосистеме с использованием индукционного генератора с двойным питанием на базе ветряной турбины

САТЬЯМ ПРАКАШ, ПРАДЕП КУМАР ТИВАРИ, СУРЬЯ ПРАКАШ

PG Студент [Энергосистема], Департамент электричества, SHIATS-DU, (Ранее AAI-DU) Аллахабад, Уттар-Прадеш, Индия Доцент, Департамент электричества, A.I.E.T., Аллахабад, Уттар-Прадеш, Индия

Доцент, кафедраof Electrical, SHIATS-DU, (ранее AAI-DU), Аллахабад, Уттар-Прадеш, Индия

Аннотация

Оптический отклик электрода Hgx Zn1-x S для ячейки PEC

АШОК Р. ПАВАР, Д. Р. КЕНДРЕ, В. Б. ПУДЖАРИ

Доцент, кафедра физики, Колледж Бхавана, Андхери, Мумбаи, штат Массачусетс, Индия

Доцент, кафедра физики, Колледж Бхавана, Андхери, Мумбаи, штат Массачусетс, Индия

Доцент кафедры физики, К.Б.П.Collegei, Navi Mumbai, M.S., Индия

Аннотация

Разработка новой схемы управления для интеграции системы выработки энергии ветра в существующую энергосистему для смягчения проблем с качеством электроэнергии

К. ПРАСАДА РАО, Ж.Б.В. СУБРАХМАНЯМ, П.БАЛАКИШАН

Доцент кафедры EEE Технологического и научного института Кристу Джиоти, Джангаон, штат Алабама, Индия

Профессор, кафедра электротехники, Университет Салмана бин Абдул Азиза, Альхардж, Саудовская Аравия

Доцент кафедры EEE Технологического и научного института Джотишмати, Каримнагар, штат Алабама, Индия

Аннотация

Исследование интеграции 802.11 сетей WLAN и UMTS

JAYATI ROUTH

Доцент кафедры электроники и техники связи, Технологический институт Силигури, Сукна, Силигури, Западная Бенгалия, Индия

Аннотация

Диаграммы ближнего поля параболоидального отражателя вне фокуса и параболоида со смещением

АДЖАЙ БАБУ М, ДР. ХАБИБУЛЛА ХАН, Н.В. СЕШАГИРАО

Ученый-исследователь, Университет CMJ, Шиллонг, Мегхалая, Индия

Профессор и руководитель ECE, Университет KL, AP, Гунтур, Индия

Профессор и руководитель ECE, PSCMR College of Engg & Tech, AP, Виджаявада, Индия

Аннотация

Протокол защищенного интернет-чата SILC-A

АНИНДИТА СИНХА, САУГАТА СИНХА

Асс.Профессор, отдел ECE, Технологический институт Силигури, Сукна, Силигури, Западная Бенгалия, Индия

Сетевой инженер, сетевой отдел, Ericsson Global India Ltd, Индия

Аннотация

Интеллектуальная адаптивная фильтрация шумоподавления

ВАРТИКА АНАНД, ШАЛИНИ ШАХ, СУНИЛ КУМАР

Магистр технических наук, факультет дошкольного образования, Школа инженерии и технологий Амити, Нойда, Индия

Доцент, Департамент ECE, Школа инженерии и технологий Амити, Нойда, Индия

Аннотация

Оптимизация времени загрузки Linux — FTP-сервер

РАХУЛ ТИВАРИ, МАУЛИК ​​ПАТЕЛ

М.Студент технического факультета (СБИС и ВСТРОЕННАЯ СИСТЕМА), кафедра E.C, Инженерный колледж Патель, Мехсана, Гуджарат, Индия

Магистр технических наук (СБИС и ВСТРОЕННАЯ СИСТЕМА), кафедра английского языка, инженерный колледж Патель, Мехсана, Гуджарат, Индия

Аннотация

Проблемы анализа и проектирования IDMA и его приложений

ПАУРУШ БУЛАНИЯ, ГАГАН МИНОЧА, РИЧА ШАРМА

Асс. Профессор, кафедра ECE, Университет Эмити, Нойда, Индия

Студент, кафедраЕЭК, Университет Амити, Нойда, Индия

Аннотация

Модернизация электрических сетей: состояние дел и тенденции будущего

ГОРНИЧНАЯ САНТОШ К., ДР. С.Г. КАХАЛЕКАР, СИД ЗАКЕР ХУССЕЙН

Отделение приборостроения, Институт Шри Гуру Гобинд Сингхджи, Англ. И технологии, M.S, Индия

Профессор, кафедра приборостроения, инженерно-технологический институт Шри Гуру Гобинд Сингхджи, магистр наук, Индия

Преподаватель, Политехнический институт Грамин, Вишнупури, Нандед, М.S, Индия

Аннотация

Прямое управление крутящим моментом машины для трехфазного реверсирования потока

D S PHANI GOPAL CHEERLA, L.MALLESWARI, Dr. G R K MURTHY

Департамент EEE, Университет K L, Ваддесварам, Гунтур, Индия

Аннотация

Анализ эффективности различных методов шумоподавления

ВАРТИКА АНАНД, ШАЛИНИ ШАХ, СУНИЛ КУМАР

Студент магистра технических наук, факультет дошкольного образования, Школа инженерии и технологий Амити, Нойда, Индия

Доцент, Департамент ECE, Школа инженерии и технологий Амити, Нойда, Индия

Доцент, Департамент ECE, Школа инженерии и технологий Амити, Нойда, Индия

Аннотация

Вычисление Wbc на основе выпуклого корпуса для обнаружения лейкемии

ГАГАНДЖИТ СИНГХ, СВАРНАЛАТА П., TRIPATHY B.K., SWETHA KAKANI

B.Tech. Студент факультета компьютерных наук и инженерии, Университет VIT, Веллор

Доцент [Selection Grade], SCSE, Университет VIT, Веллор, Тамилнад, Индия

Старший профессор, Школа компьютерных наук и инженерии, Университет VIT, Веллор, Тамилнад, Индия

Школа компьютерных наук и инженерии, Университет VIT, Веллор, Тамилнад, Индия

Аннотация
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *