एनालॉग एनालॉग गुणा, एक हाइब्रिड सीपीयू का हिस्सा (मनोरंजन के लिए)

Question

लघु संस्करण: मैं एक एनालॉग गुणक कैसे बनाऊं जो दो एनालॉग डीसी इनपुट लेता है?

दीर्घ संस्करण:

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मैंने एक और सवाल के लिए बेन ईटर वीडियो की सिफारिश करते हुए एक टिप्पणी की, जबकि ऐसा करते हुए मैंने कुछ (फिर से) खुद को देखा और खुद को " हम्मम ... " सोचकर समाप्त कर दिया, मुझे आश्चर्य है कि अगर कुछ हिस्सों को विशुद्ध रूप से एनालॉग बनाना आसान होगा ।

बस एक तार हो सकती है जहां विभिन्न वोल्टेज स्तर बाद में एडीसी के साथ बिट्स में अनुवादित किए जाएंगे।

बस थोड़ा सा गड़बड़ करते हुए मैं इस तक आया जो सैद्धांतिक रूप से फाइबोनैचि संख्याओं की गणना कर सकता है:

चित्र 1, हाइब्रिड कंप्यूटर का छोटा डेमो, जो पहले रिट्रेसमेंट नंबरों की गणना करता है

सिम्युलेटर से लिंक करें।

ऊपर के gif में मैं वोल्टेज रेंज से बाहर जाने का रास्ता बनाता हूं, इसलिए रिट्राइव नंबर देखना आसान है, वास्तव में मैं सिर्फ 250 mV = बाइनरी 1 ("निर्धारित मान" पर LSB) का उपयोग करूंगा और फिर इसे प्रचारित करूंगा। DRAM जिसमें 4 बिट प्रति कैपेसिटर होता है।

जिफ़ में देखने के लिए महत्वपूर्ण हिस्सा "a + b" टेक्स्ट के दाईं ओर op-amp का आउटपुट है, यह फाइबोनैचि संख्याओं को दर्शाता है।

प्रत्येक ऑपरेशन के बीच मैं एक DAC द्वारा पीछा ADC का उपयोग करके उत्तर को निर्धारित करता हूं। इसलिए अगर मैं 1.1V पढ़ूंगा तो DAC इसे 1.0 V में बदल देगा जो बाद में DRAM में स्टोर हो जाएगा। और फिर एक बार हर घड़ी पूरे DRAM को क्वांटाइज़र से गुजरना होगा ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि संधारित्र तैरता नहीं है ।

ALU केवल +, - और औसत करने में सक्षम है। मैं गुणा करने के बारे में सोच रहा था और रुक गया। मैंने डायोड आधारित मल्टीप्लायरों को पहले बनाया और देखा है, लेकिन मैं उनका उपयोग नहीं करना चाहता क्योंकि डायोड का मिलान किया जाना है। मैं बजाय प्रतिरोधों का उपयोग करता हूं कि मैं एक पोटेंशियोमीटर के साथ ट्रिम कर सकता हूं। फिर भी, मैं एक हाइब्रिड गुणक, आधा एनालॉग, आधा डिजिटल के साथ आया था।

इसलिए मैंने हर जगह समान रेज़िस्टर्स के साथ पहला स्थान बनाया।

चित्रा 2, डिजिटल संख्या और एनालॉग मूल्यों के बीच भोले गुणक । डिजिटल मूल्य 1 से ऑफसेट है।

जो तब मैंने इसे बाइनरी वेट के साथ बदल दिया:

चित्रा 3, बाइनरी भारित डिजिटल संख्या और एनालॉग मूल्यों के बीच भोले गुणक । डिजिटल मूल्य 1 से ऑफसेट है।

इसने मुझे आर 2 / आर सीढ़ी की याद दिला दी, लेकिन मैं उन्हें ऑप-एम्प के साथ काम नहीं कर सका।

हालांकि, मैंने इस बारे में सोचा कि आर 2 / आर सीढ़ी कैसे काम करती है, और मुझे याद आया कि उनका आउटपुट उनके वोल्टेज स्रोत से कई गुना अधिक है। तो मैं अंत में इस डिजाइन के साथ आया:

चित्रा 4, बाइनरी भारित डिजिटल संख्या और एनालॉग मूल्यों के बीच आर 2 / आर आधारित गुणक

मैं इसे पसंद करता हूं, केवल समस्या यह है कि बस एनालॉग है, बस एक तार। इसलिए यदि मैं उपरोक्त आंकड़ा 4 में समाधान का उपयोग करने के लिए मजबूर हूं, तो मुझे हाइब्रिड सीपीयू के गुणन क्षेत्र में एक और एडीसी का उपयोग करने के लिए मजबूर किया जाता है। मैं क्वांटाइज़र क्षेत्र में एक का पुन: उपयोग नहीं कर सकता।

प्रश्न के लिए समय:

मुझे एक गुणक कैसे बनाना चाहिए जो दो एनालॉग इनपुट लेता है?

• मुझे वह समाधान नहीं चाहिए जो 3 डायोड पर आधारित है और 4 ऑप-एम्प्स हैं क्योंकि आप डायोड ट्रिम नहीं कर सकते हैं। मेरा विश्वास है कि यदि वे बेमेल हैं तो वे एक उत्तर देंगे जो 250 mV से अधिक है। मैंने वास्तविक दुनिया में यह कोशिश नहीं की है।
• मैंने इस लिंक में MOS आधारित गुणक को शाब्दिक रूप से इस शब्द से ऊपर रखने की कोशिश की है, लेकिन मुझे नहीं पता कि मैं गूंगा हूं। मैं सिम्युलेटर में काम करने के लिए इसे प्राप्त नहीं कर सकता। MOS कार्यान्वयन की विफलता के लिए नीचे gif देखें। या सिमुलेशन के लिए इस लिंक पर क्लिक करें ।
• मैं समस्या पर माइक्रोकंट्रोलर नहीं फेंकना चाहता।
• मैं एक मोटर का उपयोग नहीं करना चाहता जो घूमता है और कुछ शेंनिगन्स का उपयोग करता है।
• मैं की पकड़ पाने के लिए लोअरपास गठन में आरसी फिल्टर का उपयोग करने के बारे में सोच रहा था$e^{\frac{-t}{RC}}$
• $\frac{4}{2^4}=0.25$
• गुणा किए जाने के बाद, यह सुनिश्चित करने के लिए क्वांटाइज़र पर ले जाया जाएगा कि मान जितना संभव हो उतना बाइनरी मान के करीब है। इसलिए छोटी त्रुटियां ठीक हैं।

यहाँ जीआईएफ है जो एमओएस को एक बनाने में मेरी विफलता को दिखाता है:

चित्र 5, मैंने उपरोक्त विकि लिंक से योजनाबद्ध प्रतिलिपि बनाई है, फिर भी यह सिम्युलेटर में काम नहीं करता है।

यदि यह काम करता है, तो मुझे मूल्य 1 V को कहीं और देखना चाहिए क्योंकि मैंने संदर्भ के वोल्टेज को 5 V से -5 V तक बदल दिया।

Comments

: पहली बार मैं एक एनालॉग गुणक देखा था, यह लंबी पूंछ का एक सेट का उपयोग कर रहा था analoglib.net/wordpress/wp-content/uploads/2013/10/image5.png

— Oldfart

क्या गिल्बर्ट सेल डीसी के नीचे काम करता है? मुझे लगता है कि इसका इस्तेमाल आरएफ

— व्लादिमीर क्रैवोरो

@VladimirCravero एक गिल्बर्ट सेल सार में एक गुणक है - इसके बारे में सोचें, यदि आप दो संकेतों को गुणा करते हैं, तो एक एफ 1 पर और एक एफ 2 पर, आपको एफ 1-एफ 2 और एफ 1 + 2 पर एक आउटपुट मिलता है, जो एक मिक्सर करता है। वे इस कारण से वेरिएबल गेन एम्पलीफायरों के लिए भी उपयोग किए जाते हैं - एक सिग्नल एक स्थिर (लाभ सेटिंग) होगा दूसरा वह चीज होगी जिसे आप प्रवर्धित करना चाहते हैं।

— जोरेन वेस

Answer 1

यदि आप एक एनालॉग मल्टीप्लायर बनाना चाहते हैं, जो थोड़ा ऑफ-द-बीट ट्रैक है, तो विचार करें कि क्या होता है जब आप एनालॉग स्विच के माध्यम से एनालॉग सिग्नल फ़ीड करते हैं, लेकिन एक उच्च आवृत्ति पर पीडब्लूएम के साथ एनालॉग स्विच को नियंत्रित करते हैं (जीवन बनाने के लिए नाइज़िस्ट से ऊपर) आसान)।

अगर पीडब्लूएम 50% मार्क-स्पेस है तो बेसबैंड एनालॉग सिग्नल आधे से अटेन्ड होता है। स्पष्ट रूप से आपको स्विचिंग आर्टिफैक्ट्स को हटाने के लिए रिकवरी फिल्टर का उपयोग करने की आवश्यकता है। लेकिन इस तकनीक से आप PWM ड्यूटी चक्र को अलग करके एक एनालॉग सिग्नल को बढ़ा सकते हैं: -

आप इसे 4 चतुर्थांश गुणक में भी बना सकते हैं। एक एनालॉग इनपुट एक पल्स चौड़ाई न्यूनाधिक को नियंत्रित करता है। अन्य एनालॉग इनपुट स्विच किया गया है।

यदि आप रुचि रखते हैं तो बस एक विचार।

अधिक जानकारी यहाँ

Comments

यह एक बहुत ही दिलचस्प दृष्टिकोण है!

— जोरेन वेस

हम्म, पीडब्लूएम का उपयोग करते हुए जहां आयाम एक वोल्टेज है, और कर्तव्य चक्र अन्य सापेक्ष वोल्टेज है , और फिर एलपी फ़िल्टर किया गया है। यह वास्तव में एक बुरा विचार नहीं है।

— हैरी स्वेन्सन

इसका उपयोग कुछ रेडियो में न्यूनाधिक के रूप में और LVDTs में स्थिति डिमॉडुलेशन के रूप में किया जाता है। मैंने एक संवेदनशील मेटल डिटेक्टर में I और Q डिमॉड्यूलेटर के रूप में एक को भी लागू किया।

— एंडी उर्फ

Answer 2

ये चीजें मौजूद हैं - एनालॉग डिवाइसेस (उपयोग में?) के पास कुछ गुणक आईसी हैं जिन्हें आप खरीद सकते हैं (कर सकते हैं?)। उनके पास यह उत्कृष्ट अपॉइंटमेंट है जिसे मैं निश्चित रूप से पढ़ने का सुझाव देता हूं।

$V_{OUT}(t) = V_{IN, 1}(t) \cdot V_{IN, 2}(t)$$V_{IN, 1}$$V_{IN,2}$

Comments

आप अभी भी उन अनुरूप गुणक प्राप्त कर सकते हैं। मेरा मानना ​​है कि digikey भी उनके लिए एक पूरी उत्पाद श्रेणी है।

— अंगीठी

हालांकि, एक गिल्बर्ट सेल ट्रांजिस्टर मिलान पर गंभीर रूप से निर्भर करता है (जो कि ट्रांजिस्टर एक एकल मरने का हिस्सा होने पर अपेक्षाकृत आसान है)। ओपी ने एक सर्किट का उपयोग करके खारिज कर दिया है जो ट्रांजिस्टर के मिलान पर निर्भर करता है, इसलिए मुझे यकीन नहीं है कि यह एक अच्छा जवाब है।

— व्हाट्सएप

AD633 एक 4-चतुर्थांश गुणक है जो आउटपुट (X1-X2) (Y1-Y2) / 10V + Z है। विशेष रूप से सस्ता नहीं है।

— स्परोहो पेफेनी

Answer 3

मैं इसे केवल भविष्य के पाठकों के लिए एक व्यवहार्य उत्तर के रूप में यहाँ रख रहा हूँ।

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जोरेन के जवाब को पढ़ने के बाद मुझे महसूस हुआ कि कई एनालॉग मल्टीप्लायर मिलान वाले घटकों पर निर्भर करते हैं। तो मैंने अपने आप से सोचा, क्यों न घटकों को पुन: उपयोग किया जाए ताकि एक ही घटक का उपयोग हर जगह हो? इस तरह मैं अपने आप सब कुछ मैच कर जाऊंगा।

इसलिए मैंने ठेठ डायोड आधारित गुणक को देखा और देखा कि सभी डायोड के एनोड हमेशा (-) ऑप-एम्प के इनपुट से जुड़े होते हैं। वही 1 kΩ रेसिस्टर के एक पिन के लिए जाता है।

अनुकरण का लिंक ।

ऊपर की छवि में, गुणा 2.25 × 3 की गणना की जाती है जिसके परिणामस्वरूप 6.75 होता है। बहुत ही गुणन ... नीचे राक्षसीता में किया जाता है।

"एक के लिए मूल्य" एक के लिए वोल्टेज संदर्भ है। तो अगर यह 0.1 V और V1 = V2 = 1 वोल्ट है। फिर उत्तर 10 वी होगा जो 0.1 वी 1 होने पर 100 नंबर पर अनुवाद करता है।

इसलिए मैंने कैथोड और दूसरे पिन को 1 kor रेसिस्टर और वॉयल्यू के रूप में मिक्स करने का फैसला किया, एक अच्छा लॉगरिथम और एक्सपोनेंशियल फंक्शन है जो मेल खाता है। आप नीचे gif में देख सकते हैं।

अनुकरण का लिंक ।

जीआईएफ थोड़ा दानेदार है, जो कि 8 एमबी से 2 एमबी नीचे पैमाने पर करने के उद्देश्य से है। इसके अलावा gif 55 के बजाय 2x, 28 सेकंड तक फैला हुआ है।

मुझे पता है कि यह "y (x) को आधार y" और "pow (y, x)" कहता है, जो सत्य नहीं है। मैंने खुद को वोल्टेज संदर्भ के साथ भ्रमित किया। यह सिर्फ कुछ यादृच्छिक आधार के साथ लॉग और पॉव है। चतुर गणितज्ञों को पता होगा कि यह मायने नहीं रखता है कि आधार क्या है, आप किसी भी लॉग को किसी अन्य लॉग में बदल सकते हैं।

6.7 नंबर नीचे दाईं ओर सेशन-amp के आउटपुट पर दिखाया गया है। सर्किटजेएस बिना किसी माउस मँडरा के संख्या प्रस्तुत करते समय 6.75 से 6.7 तक कम हो जाता है। माउस को ऊपर रखने पर 6.69 V दिखाया गया, इसलिए 60 mV त्रुटि जो 250 mV से कम है और स्वीकार्य है। के अनुसार .. सबसे अच्छा सिम्युलेटर नहीं।

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एंडी आका के जवाब को पढ़ने के बाद मैं अनिश्चित हूं कि क्या कोई अन्य उत्तर इसे हरा सकता है। मैं एक दो दिनों में उनकी बात मान लूंगा अगर कोई और जवाब नहीं देता है। मुझे विश्वास नहीं होता कि मेरा जवाब एंडी का है।

Answer 4

मैं हाल ही में 1968 के एनालॉग कंप्यूटर में "परवलयिक गुणक" सर्किट में आया था। A और B को गुणा करने के लिए, आप A + B और AB की गणना करने के लिए दो op amps से शुरू करते हैं। अगला, आपको एक फ़ंक्शन जनरेटर की आवश्यकता होती है जो एक्स ^ 2 (यानी एक परबोला) का उत्पादन करता है। दो फ़ंक्शन जनरेटर के साथ, आप गणना करते हैं (A + B) ^ 2 और (AB) ^ 2। आप एक op amp के साथ दो परिणामों को घटाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप 4 × A × B होता है, जो स्केलिंग के बाद आपको वांछित रूप से A × B देता है।

आपको X ^ 2 फ़ंक्शन कैसे मिलेगा? एक मनमाना उत्तल कार्य (जैसे कि X ^ 2) को एक प्रतिरोधक-डायोड नेटवर्क के साथ अनुमानित किया जा सकता है। विचार यह है कि प्रत्येक डायोड एक विशेष इनपुट वोल्टेज (ऊपरी प्रतिरोधों द्वारा नियंत्रित) को चालू करेगा, और आउटपुट को एक वर्तमान (कम प्रतिरोधों द्वारा नियंत्रित) प्रदान करेगा। परिणाम एक टुकड़ा करने योग्य रैखिक कार्य है। (नीचे दिए गए घटक मूल्य मनमानी हैं; मैंने एक्स ^ 2 के लिए मानों को काम नहीं किया।) एक वास्तविक फ़ंक्शन जनरेटर में अधिक सटीकता के लिए एक दर्जन डायोड हो सकते हैं। एक फ़ंक्शन जनरेटर को हार्डवेयर्ड किया जा सकता है, या इसमें पोटेंशियोमीटर हो सकता है ताकि उपयोगकर्ता इसे किसी भी वांछित फ़ंक्शन पर सेट कर सके।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

पैराबोलिक गुणक को एनालॉग गुणा करने का एक उच्च सटीकता तरीका माना जाता था। एक संक्षिप्त उल्लेख डोर्नियर 240 एनालॉग कंप्यूटर मैनुअल में है । (जर्मन में, धारा 9 में डेर पराबेल-गुणक देखें )