Multiplicateur analogique - Analog multiplier

En électronique , un multiplicateur analogique est un dispositif qui prend deux signaux analogiques et produit une sortie qui est leur produit. De tels circuits peuvent être utilisés pour implémenter des fonctions connexes telles que les carrés (appliquer le même signal aux deux entrées) et les racines carrées .

Un multiplicateur analogique électronique peut être appelé par plusieurs noms, selon la fonction qu'il est utilisé pour servir (voir les applications du multiplicateur analogique).

Amplificateur commandé en tension versus multiplicateur analogique

Si une entrée d'un multiplicateur analogique est maintenue à une tension en régime permanent, un signal à la deuxième entrée sera mis à l'échelle proportionnellement au niveau sur l'entrée fixe. Dans ce cas, le multiplicateur analogique peut être considéré comme un amplificateur commandé en tension . Des applications évidentes seraient le contrôle électronique du volume et le contrôle automatique du gain (AGC). Bien que les multiplicateurs analogiques soient souvent utilisés pour de telles applications, les amplificateurs commandés en tension ne sont pas nécessairement de vrais multiplicateurs analogiques. Par exemple, un circuit intégré conçu pour être utilisé comme commande de volume peut avoir une entrée de signal conçue pour 1 Vp-p et une entrée de commande conçue pour 0-5 V cc ; c'est-à-dire que les deux entrées ne sont pas symétriques et que l'entrée de commande aura une bande passante limitée.

En revanche, dans ce qui est généralement considéré comme un véritable multiplicateur analogique, les deux entrées de signaux ont des caractéristiques identiques. Les applications spécifiques à un vrai multiplicateur analogique sont celles où les deux entrées sont des signaux, par exemple dans un mélangeur de fréquence ou un circuit analogique pour mettre en œuvre une transformée de Fourier discrète . En raison de la précision requise pour que l'appareil soit précis et linéaire sur la plage d'entrée, un véritable multiplicateur analogique est généralement une pièce beaucoup plus chère qu'un amplificateur commandé en tension.

Un multiplicateur à quatre quadrants est celui où les entrées et les sorties peuvent osciller positivement et négativement. De nombreux multiplicateurs ne fonctionnent que dans 2 quadrants (une entrée ne peut avoir qu'une seule polarité) ou un seul quadrant (les entrées et les sorties n'ont qu'une seule polarité, généralement toutes positives).

Dispositifs multiplicateurs analogiques

La multiplication analogique peut être accomplie en utilisant l' effet Hall .

La cellule de Gilbert est un circuit dont le courant de sortie est une multiplication de 4 quadrants de ses deux entrées différentielles.

Les multiplicateurs analogiques de circuits intégrés sont incorporés dans de nombreuses applications, telles qu'un véritable convertisseur RMS , mais un certain nombre de blocs de construction de multiplicateurs analogiques à usage général sont disponibles, tels que le multiplicateur linéaire à quatre quadrants . Les appareils à usage général incluront généralement des atténuateurs ou des amplificateurs sur les entrées ou les sorties afin de permettre au signal d'être mis à l'échelle dans les limites de tension du circuit.

Bien que les circuits multiplicateurs analogiques soient très similaires aux amplificateurs opérationnels , ils sont beaucoup plus sensibles aux problèmes liés au bruit et à la tension de décalage, car ces erreurs peuvent se multiplier. Lorsqu'il s'agit de signaux haute fréquence, les problèmes liés à la phase peuvent être assez complexes. Pour cette raison, la fabrication de multiplicateurs analogiques à usage général à large plage est beaucoup plus difficile que les amplificateurs opérationnels ordinaires, et ces dispositifs sont généralement produits à l'aide de technologies spécialisées et de découpage laser , tout comme ceux utilisés pour les amplificateurs haute performance tels que les amplificateurs d'instrumentation . Cela signifie qu'ils ont un coût relativement élevé et qu'ils ne sont donc généralement utilisés que pour des circuits où ils sont indispensables.

Certains circuits intégrés de multiplicateur analogique couramment disponibles sur le marché sont MPY634 de Texas Instruments , AD534, AD632 et AD734 d' Analog Devices , HA-2556 d' Intersil et bien d'autres d'autres fabricants de circuits intégrés.

Compromis analogique/numérique dans la multiplication

Dans la plupart des cas, les fonctions exécutées par un multiplicateur analogique peuvent être exécutées mieux et à moindre coût en utilisant des techniques de traitement de signal numérique . Aux basses fréquences, une solution numérique est moins chère et plus efficace, et permet de modifier la fonction du circuit dans le firmware. Au fur et à mesure que les fréquences augmentent, le coût de mise en œuvre des solutions numériques augmente beaucoup plus fortement que pour les solutions analogiques. À mesure que la technologie numérique progresse, l'utilisation de multiplicateurs analogiques tend à être de plus en plus marginalisée vers des circuits à plus haute fréquence ou des applications très spécialisées.

De plus, la plupart des signaux sont désormais destinés à être numérisés tôt ou tard dans le trajet du signal, et si possible, les fonctions qui nécessiteraient un multiplicateur ont tendance à être déplacées du côté numérique. Par exemple, dans les premiers multimètres numériques , les véritables fonctions RMS étaient fournies par des circuits multiplicateurs analogiques externes. De nos jours (à l'exception des mesures à haute fréquence) la tendance est d'augmenter le taux d'échantillonnage de l' ADC afin de numériser le signal d'entrée permettant à RMS et toute une gamme d'autres fonctions d'être effectuées par un processeur numérique. Cependant, numériser aveuglément le signal le plus tôt possible dans le chemin du signal coûte des quantités d'énergie déraisonnables en raison de la nécessité d'ADC à grande vitesse. Une solution beaucoup plus efficace implique un prétraitement analogique pour conditionner le signal et réduire sa bande passante afin que l'énergie soit dépensée pour numériser uniquement la bande passante qui contient des informations utiles.

De plus, les résistances à commande numérique permettent aux microcontrôleurs de mettre en œuvre de nombreuses fonctions telles que le contrôle de tonalité et l'AGC sans avoir à traiter directement le signal numérisé.

Applications de multiplicateur analogique

Lectures complémentaires

Voir également

  • NE612 , oscillateur et un mélangeur multiplicateur de cellules Gilbert.

Les références