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使用运算放大器轻松实现四象限乘法器
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模拟计算的概念：“您可以轻松地使用运算放大器对信号进行求和和定标，微积分或任何数学运算。”作为一名物理专业的学生，我当时是立即将各种量表示为电压和电流的想法引起了人们的兴趣。“因此，我可以使用简单的电路来计算信号的平方反比吗？”。他以他通常的画法回答，失望地说道：“嗯。 “。 事实是，在所有四个象限中信号的精确模拟乘法（意味着两个输入可以为正或负，并且乘法结果的符号将是正确的）绝非易事。对现有电路不满意，当它坐在餐厅或火车上时，它迅速成为我的首选铅笔到纸设计挑战之一：将两个信号相乘并干净地处理。这意味着从直流到尽可能高的频率。整个音频频段是最低限度。 多年来，我已经提出了十几种方案，并在各种项目中实施了许多方案，但是几乎没有一种方案可以与商用模拟乘法器的关键性能相媲美（骄傲和学生预算的限制是该方案的源头）。发明）。 我终于到达了下面描述的电路，它在我应用过的所有情况下都非常适合我的目的。这是一个非常古老且精巧的想法的简单，现代的诠释：平衡环调制。 该电路分为三个阶段：模式转换器/隔离器，二极管环和输出解码器。两个输入信号分别转换为共模和差分模式，用于偏置匹配的肖特基二极管的环。输出通过差分虚拟地解码。二极管环的作用是将输入信号穿梭到任一或两个虚拟地，以实现正，负或零“增益”。 取决于组件，很容易获得几兆赫兹的带宽，但真正的诀窍是在更高的频率下保持良好的隔离度。购买0.1％的电阻并再用10年是相当经济的。对于二极管，我使用一对出色的BAT54S，每个都包含一个非常匹配的对，从而简化了很多工作。在实践中，由于放大器失调电压，如果不进行调整，几乎不可能达到80dB的隔离度。我在TSV914，LMV344尤其是TSV714方面取得了不错的成绩。 从我们都知道并喜欢的电路开始：  并考虑炮制一个微分等效项：  A放大器的输出具有一个反相单位增益放大器。这是一个不错的设置，因为我可以将任意数量的二极管放入任一虚拟地中，并建立任意的指数叠加。我闻到一个乘数。 将两个输入与一个反向二极管连接在一起会产生双曲线，或者实际上是双曲线的任何叠加：  对于小信号，双曲线特性与抛物线或平方律关系没有区别。这是因为泰勒级数展开的所有常数项和奇数项都消失了，而第一项相对于输入电压却是二次项。 从平方的任意叠加到乘数都是很容易的。我偶然发现的第一个是：  从美学上讲令人赏心悦目，但我很难将其安装在四通道运算放大器上。 这是另一个：  好一点。“平方和”部分已通过上述电路完成。我需要做的就是将一个信号馈入输入的共模，然后将另一个信号馈入输入的差模，这会像魔术一样吐出产品。 因此，剩下的设计挑战的全部是构建这样的设备：  我敢打赌，有人可以拿出更好的版本，但这是我的：  将这两部分组合在一起，就可以得到设计的基本原理图：  我使用此电路来平衡和平衡各种事物。甚至可以将共模和差模信号转换回单端。  电路模型是在我早期的运算放大器分线板之一（蓝色）上完成的，而我仍然有数不清的问题。 通孔电阻器的接线有点使我想起了海军陆战队的战争纪念馆。 她的工作像个魅力，所以我继续下面的PCB原型。   原位乘法器  范围内的原型板的示意图以下是我替补席上的真实照片。该图像来自通孔原型。  这个快速的方波被一个较慢的三角波相乘。 |
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