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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Analogmultiplizierer aufbauen - Audiobereich


Autor: Christoph B. (birki2k)
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Hi,
ich würde gerne einen Analogmultiplizierer aufbauen, um die Leistung an 
einem Lautsprecher zu messen. Ich habe also zwei gemessene Spannungen 
(Ausgangsspannung und Strommessung) im Bereich von 20Hz~20kHz.

Nun wäre die Frage, was hierzu am Besten geeignet ist und ob es 
Erfahrungen gibt? Auch bezüglich möglicher Probleme mit einem 
Audiosignal anstatt einem reinen Sinus.

Mir sind zwar ICs wie u.A. der AD633, etc bekannt, jedoch würde ich das 
Ganze gerne mit einem OTA/ OPs aufbauen. Die Genauigkeit ist nicht so 
wichtig, ~5% Fehler wären durchaus akzeptabel.

Was den Aufbau mit OPs angeht habe ich z.B. diese Schaltung gefunden ( 
http://en.wikibooks.org/wiki/Electronics/Analog_multipliers ).

Was die Lösung mittels OTA angeht z.B. in dem Datenblatt zum LM13700 
S.11 Fig.6 ( http://www.national.com/ds/LM/LM13700.pdf )


Natürlich die Frage ob es so, wie ich es bräuchte überhaupt geeignet ist 
;) Am Ende würde ich gerne ein Signal von 0-x Volt haben, eine Lösung 
mit vorheriger Gleichrichtung wäre also ebenso möglich.

Danke schon mal,
Christoph

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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Zur Gleichrichtung wird dein Signal zunächst quadriert und dann die 
Wurzel gezogen. Letzteres kannst du mit einem Multiplizierer erledigen. 
Wenn deine Schaltung die Scheinleistung ausgeben soll, brauchst du davor 
aber keine Gleichrichtung, die würde dein Ergebnis sogar verfälschen. In 
der Elektronik kannst du übrigens auch den Logaritmus aus einer 
negativen Spannung ziehen, die Antiparallelschaltung einer zweiten Diode 
macht es möglich. Ist zwar mathematisch nicht korrekt, aber in dem Fall 
der 4-Quadrantenmultiplikation das, was du willst.

Autor: MaWin (Gast)
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"EDN January 7, 1993, Page 102: EDN-Design Ideas: Four transistors 
measure
rms power (Joseph L. Souza, Sipex, Billerica, MA)" eine (passive) 
Schaltung,
die über die Kennlinien der Transistoren eines 4-Transistor-Arrays 
(CA3096)
Strom- und Spannung miteinander multipliziert und als (DC-)Spannung 
ausgibt.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Dennoch sollte mna vielleicht bedenken, das intergrierte 
Analog-Multiplizierer heutzutage wenig kosten (Größenordnung 5 euro) und 
mit 1-2% Genauigkeit sofort oft besser sind als das, was man nach langem 
Selbstbau erreicht.

Nichts gegen den Selbstbau, aber einfach auch die IC-Alternativen im 
Blick behalten.

Autor: Martin Laabs (mla)
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Mit OTAs oder Opamps kann man keinen Analogmultiplizierer bauen. Der ist 
nämlich inherent nichtlinear, die genannten Bauteile jedoch linear. Was 
man sich zu Nutze machen kann sind die logarithmischen Kennlinien die 
man einerseits am Anfang durch eine Taylorreihe, die nach dem dritten 
Glied abgebrochen wird, aproximiert und sich diese Funktion zu Nutze 
macht oder, wie beim Rechenschieber, man die Logarithmen addiert und so 
am Ende nach der Entlogarithmisierung auf das Produkt kommt.

Viele Grüße,
 Martin L.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Martin Laabs schrieb:
> Mit OTAs oder Opamps kann man keinen Analogmultiplizierer bauen.

Das ist leider ein Irrtum.
Sowas haben wir schon vor 20 Jahren mit OPV und etwas Hühnerfutter 
(NE555, Schalttransistor, Widerstände, etc.) gebaut.
Hatte den magisch klingendne Beinahmen Time Division Verfahren, war aber 
kein Hexenwerk.
Kennt aber heute kaum noch jemand von den Jungspunden ,-)

> Der ist
> nämlich inherent nichtlinear, die genannten Bauteile jedoch linear. Was
> man sich zu Nutze machen kann sind die logarithmischen Kennlinien die
> man einerseits am Anfang durch eine Taylorreihe, die nach dem dritten
> Glied abgebrochen wird, aproximiert und sich diese Funktion zu Nutze
> macht oder, wie beim Rechenschieber, man die Logarithmen addiert und so
> am Ende nach der Entlogarithmisierung auf das Produkt kommt.

Das ist eine weitere Möglichkeit, aber wie bereits genannt: Fertige 
Multiplier-ICs machen damit das Leben deutlich leichter, bevor man das 
"per pedes" aus Einzelteilen fertigt.

Autor: Disco Stu (Gast)
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Martin Laabs schrieb:
> Mit OTAs oder Opamps kann man keinen Analogmultiplizierer bauen.

Hier irrt der Fachmann. Ein OTA wie z.B. der obsolete CA3080 kann 
durchaus als 2-Quadranten Multiplizierer beschaltet werden. Dieses 
Bauteil hat einen Bias-Input an dem die Steilheit durch einen 
Steuerstrom eingestellt werden kann. In den Synthesizern der 70er Jahre 
war das als steuerbares Filter (VCF) und steuerbarer Verstärker (VCA) 
allgegenwärtig.

Als 4-Quadranten Multiplizierer gab es damals auch noch den MC 1496.
Im angehängten Datenblatt ist Figure 23. das Innenschaltbild des IC's

Da ich selber mit dem AD633 gute Erfahrungen gemacht habe würde ich 
dieses Bauteil dem OP (original poster) wärmstens empfehlen.

Autor: Disco Stu (Gast)
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Disco Stu schrieb:
> Als 4-Quadranten Multiplizierer gab es damals auch noch den MC 1496.
> Im angehängten Datenblatt ist Figure 23. das Innenschaltbild des IC's

Mist Anhang vergessen, ich werde langsam aber sicher Sunil...

Autor: Christoph B. (birki2k)
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Hi,
danke für Antworten. Den AD633 habe ich wie gesagt auch gefunden, wäre 
meine Lösung, wenn es nicht klappt. Da ich die Schaltung insgesamt vier 
mal benötige, wäre ich mit dem schon bei 20€, ohne Shuntschaltung, etc. 
Mit einem OTA würde sich das in Grenzen (4€) halten, zumal ich die hohe 
Genauigkeit nicht benötige. Ganz nebenbei wäre das die Gelegenheit, mich 
mal mit OTAs zu beschäftigen.

@MaWin;

Danke für das PDF, ich habe es bis jetzt nur überflogen, allerdings ist 
dort die Rede von "bis 10kHz" was mir zu wenig wäre.

Die Frage wäre nun, welche Schaltung (mögl. mit LM13700) für meine 
Anwendung geeignet ist (eben Audiosignalspannung und Strom nach 
Verstärker). Falls möglich natürlich auch mit Erfahrungsberichten, wie 
es mit dem Abgleich aussieht, woran ich das mögliche Frequenzband 
erkenne (über Slew Rate?), etc.

Wäre, wie gesagt, auch mein erstes Projekt mit einem OTA ;)

Danke,
Christoph

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