- 1. Pengaduk Aditif
- Membangun Mixer Aditif Sederhana
- 2. Mixer Multiplikasi
- Mixer sel Gilbert
- Generator Gelombang Sinus Arduino
- Kesimpulan
Mixer adalah jenis sirkuit elektronik khusus yang menggabungkan dua sinyal (bentuk gelombang yang berulang secara berkala). Mixer menemukan banyak kegunaan dalam sistem audio dan RF dan jarang digunakan sebagai 'komputer' analog sederhana. Ada dua jenis Analog Audio Mixers - Additive Mixers dan Multiplicative Mixers.
1. Pengaduk Aditif
Seperti namanya, pencampur aditif cukup menambahkan nilai dua sinyal kapan saja, yang menghasilkan bentuk gelombang kontinu pada keluaran yang merupakan jumlah dari nilai bentuk gelombang individu.
Mixer aditif paling sederhana hanyalah dua sumber sinyal yang terhubung ke dua resistor dengan cara berikut:
Resistor mencegah sumber sinyal saling mengganggu, penambahan terjadi pada simpul umum, bukan pada sumber sinyal itu sendiri. Keindahan dari metode ini adalah bahwa jumlah tertimbang dimungkinkan, tergantung pada nilai resistor individu.
Secara matematis, z = Ax + By
Di mana 'z' adalah sinyal keluaran, 'x' dan 'y' adalah sinyal masukan dan 'A' dan 'B' adalah faktor skala rasio yaitu nilai resistor relatif satu sama lain.
Misalnya jika salah satu nilai resistor adalah 10K dan yang lainnya adalah 5K, A dan B masing-masing menjadi 2 dan 1, karena 10K adalah dua kali 5K.
Tentu saja, lebih dari dua sinyal dapat digabungkan bersama menggunakan mixer audio ini.
Membangun Mixer Aditif Sederhana
Bagian yang dibutuhkan:
1. Resistor 2x 10K
2. resistor 1x 3.3K
3. Sumber sinyal dua saluran
Diagram Sirkuit:
Dengan dua resistor 10K, output hanyalah jumlah dari sinyal input. A dan B keduanya satu kesatuan, karena dua resistor penskalaan sama.
Bentuk gelombang kuning dan biru adalah masukan, dan bentuk gelombang merah muda adalah keluaran.
Ketika kita mengganti salah satu resistor 10K dengan resistor 3,3K, faktor penskalaan menjadi 3 dan 1 dan sepertiga dari satu sinyal ditambahkan ke yang kedua.
Persamaan matematisnya adalah:
z = x + 3y
Gambar di bawah ini menunjukkan bentuk gelombang keluaran yang dihasilkan dalam warna merah muda, dan masukan dalam warna kuning dan biru.
Penerapan Mixer Aditif
Penghobi yang paling mencolok dalam penggunaan mixer sederhana seperti ini hadir dalam bentuk equalizer headphone atau konverter 'mono ke stereo', yang mengubah saluran kiri dan kanan dari jack stereo 3,5 mm menjadi satu saluran menggunakan dua (biasanya) 10K resistor.
2. Mixer Multiplikasi
Mixer perkalian sedikit lebih menarik - mereka mengalikan dua (atau mungkin lebih, tetapi itu sulit) sinyal masukan dan produknya adalah sinyal keluaran.
Penjumlahan itu sederhana, tetapi bagaimana kita mengalikan secara elektronik ?
Ada trik matematika kecil lainnya yang bisa kita terapkan di sini, yang disebut logaritma.
Logaritma pada dasarnya mengajukan pertanyaan - untuk kekuatan apa basis tertentu harus dinaikkan untuk memberikan hasil?
Dengan kata lain, 2 x = 8, x =?
Dalam istilah logaritma, ini dapat ditulis sebagai:
log 2 x = 8
Menulis bilangan dalam eksponen bilangan pokok memungkinkan kita menggunakan sifat matematika dasar lainnya:
a x xa y = a x + y
Mengalikan dua eksponen dengan basis yang sama sama dengan menjumlahkan eksponen lalu menaikkan basis ke pangkat itu.
Ini memiliki implikasi bahwa, jika kita menerapkan logaritma ke dua sinyal, menambahkannya bersama-sama dan kemudian 'mengambil' antilog sama dengan mengalikannya!
Implementasi sirkuit bisa menjadi sedikit rumit.
Di sini, kita akan membahas rangkaian yang agak sederhana yang disebut mixer sel Gilbert .
Mixer sel Gilbert
Gambar di bawah ini menunjukkan sirkuit mixer sel Gilbert.
Rangkaian ini mungkin terlihat sangat menakutkan pada awalnya, tetapi seperti semua rangkaian rumit yang satu ini dapat dipecah menjadi blok fungsional yang lebih sederhana.
Pasangan transistor Q8 / Q10, Q11 / Q9 dan Q12 / Q13 membentuk penguat diferensial individu.
Penguat diferensial hanya memperkuat tegangan input diferensial ke dua transistor. Perhatikan rangkaian sederhana yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Input dalam bentuk diferensial, antara basis transistor Q14 dan Q15. Tegangan basisnya sama, begitu juga arus kolektor dan tegangan pada R23 dan R24 adalah sama, sehingga tegangan diferensial keluaran adalah nol. Jika ada perbedaan dalam tegangan basis, arus kolektor akan berbeda, mengatur tegangan yang berbeda di kedua resistor. Ayunan keluaran lebih besar dari ayunan masukan, berkat aksi transistor.
Pengambilan dari ini adalah bahwa penguatan penguat tergantung pada arus ekor, yang merupakan jumlah dari dua arus kolektor. Semakin besar arus ekor, semakin besar keuntungannya.
Dalam rangkaian pencampur sel Gilbert yang ditunjukkan di atas, dua ampli diff teratas (dibentuk oleh Q8 / Q10 dan Q11 / Q9) memiliki output yang terhubung silang dan satu set beban yang sama.
Ketika arus ekor dari dua penguat sama dan input diferensial A adalah 0, tegangan pada resistor sama dan tidak ada keluaran. Ini juga terjadi ketika input A memiliki tegangan diferensial kecil, karena arus ekornya sama, hubungan silang membatalkan output keseluruhan.
Hanya bila arus dua ekor berbeda, maka tegangan keluaran merupakan fungsi dari perbedaan arus ekor.
Bergantung pada arus ekor mana yang lebih besar atau lebih kecil, penguatannya bisa positif atau negatif (relatif terhadap sinyal input), yaitu pembalik atau non-pembalik.
Perbedaan arus ekor dibawa menggunakan penguat diferensial lain yang dibentuk oleh transistor Q12 / Q13.
Hasil keseluruhannya adalah bahwa ayunan diferensial keluaran sebanding dengan hasil kali ayunan diferensial masukan A dan B.
Membangun Mixer Sel Gilbert
Bagian yang dibutuhkan:
1. resistor 3x 3.3K
2. 6x transistor NPN (2N2222, BC547, dll.)
Gelombang sinus bergeser dua fase dimasukkan ke input (ditunjukkan oleh jejak kuning dan biru), dan output ditampilkan dalam warna merah muda pada gambar di bawah, dibandingkan dengan fungsi perkalian matematika ruang lingkup, yang outputnya adalah jejak ungu.
Karena osiloskop melakukan perkalian 'waktu nyata', input harus digabungkan dengan AC sehingga dapat menghitung puncak negatif juga, karena input ke mixer aktual digabungkan dengan DC dan dapat menangani perkalian kedua polaritas.
Ada juga sedikit perbedaan fase antara keluaran mixer dan jejak cakupan, karena hal-hal seperti penundaan propagasi harus dipertimbangkan dalam kehidupan nyata.
Aplikasi Multiplicative Mixer
Penggunaan terbesar untuk pencampur multiplikatif adalah di sirkuit RF, untuk mendemodulasi bentuk gelombang frekuensi tinggi dengan mencampurnya dengan bentuk gelombang frekuensi menengah.
Sel Gilbert seperti ini adalah pengali empat kuadran , yang berarti bahwa perkalian di kedua polaritas itu mungkin dilakukan, mengikuti aturan sederhana:
A x B = AB -A x B = -AB A x -B = -AB -A x -B = AB
Generator Gelombang Sinus Arduino
Semua bentuk gelombang yang digunakan untuk proyek ini dibuat menggunakan Arduino. Rangkaian generator fungsi Arduino sebelumnya telah kami jelaskan secara detail.
Diagram Sirkuit:
Penjelasan kode:
Bagian pengaturan membuat dua tabel pencarian dengan nilai fungsi sinus, diskalakan ke bilangan bulat dari 0 hingga 255 dan satu fase bergeser 90 derajat.
Bagian loop hanya menulis nilai yang disimpan dalam tabel pencarian ke timer PWM. Output dari PWM pin 11 dan 3 dapat disaring dengan lintasan rendah untuk mendapatkan gelombang sinus yang hampir sempurna. Ini adalah contoh DDS yang bagus, atau sintesis digital langsung.
Gelombang sinus yang dihasilkan memiliki frekuensi yang sangat rendah, dibatasi oleh frekuensi PWM. Ini bisa diperbaiki dengan sihir register tingkat rendah. Kode Arduino lengkap untuk generator gelombang sinus diberikan di bawah ini:
Kode Arduino:
# Tentukan pinOne 11 # Tentukan pinTwo 3 # Tentukan pi 3.14 float phase = 0; int hasil, resultTwo, sineValuesOne, sineValuesTwo, i, n; batal penyiapan () {pinMode (pinOne, OUTPUT); pinMode (pinTwo, INPUT); Serial.begin (115200); untuk (fase = 0, i = 0; fase <= (2 * pi); fase = fase + 0,1, i ++) {hasil = (50 * (2,5 + (2,5 * sin (fase)))); sineValuesOne = hasil; resultTwo = (50 * (2.5 + (2.5 * sin (fase - (pi * 0.5))))); sineValuesTwo = resultTwo; } n = i; } void loop () {untuk (i = 0; i <= n; i ++) {analogWrite (pinOne, sineValuesOne); analogWrite (pinTwo, sineValuesTwo); penundaan (5); }}
Kesimpulan
Mixer adalah rangkaian elektronik yang menambah atau mengalikan dua input. Mereka menemukan penggunaan ekstensif dalam audio, RF dan kadang-kadang sebagai elemen komputer analog.