Minule jsme probrali fyzikální svinstvo jménem radarová rovnice díky, které když posíláte signál někam do dálky tak intenzita odrazu klesá se 4 mocninou vzdálenosti - takže když nejbližší a nejvzdálenějsší cíl jsou v poměru 1: 100 odrazy od nich jsou v poměru 1: 100 000 000 - ano 1: 100 miliónům - to nemůže žádná elektronika rozumně zpracovat a proto musí odrazy od blízkých cílů zesilovat méně než odrazy od vzdálených cílů.
Dokonce jsem popsal všech 5 (mně známých) řešení celé situace, které dnes rozvineme do kondrétních schématek. Tedy:
ad 1. problém ignorovat - znamená že budeme mít buď signál přebuzený, nebo žádný, což nemusí vadit zejména tam, kde intenzita signálu nenese informaci, protože měříme třeba čas příletu (sonar) nebo frekvenci odrazu (policejní a další dopplerovské radary)
ad2. Procesor přepíná citlivost - popsal jsem to jako nejužitečnější řešení. a taky ano. Jsou celkem 2 možnosti
- buď máme útlumový článek alias dělič, ve kterém tranzistorem přepínáme zesílení - to jsou horní dva obrázky. Ten vpravo je dokonce udělán tak že GAIN 1 přepíná zesílení 1: 2 a Gain 2 1: 4 takže když zapneme oba máme útlum 1: 8. Tohle řešení má dva problémy. Jednak musíme signál nejprve ZESÍLIT abychom jej mohli UTLUMIT. Takže se klidně může stát že pri zesílení se nám zesilovač dostane do saturace a my pak budeme zeslabovat už zkreslený signál. Druhá nevýhoda je, že pokud chceme děliče řadit za sebou musíme postupmě zvyšovat jejich odpor abychom předchozí stupně nepřetížili, takže se brzy dostaneme k megaohmovým odporům, které vnášejí do signálu rušení a šum.
- proto je lepší dát přepánání odporů do zpětné vazby zesilovače jako na dolních dvou obrázcích. Ten vpravo s operačním zesilovačem je myslím jasný. Pokud je Q6 uzavřen je ve zpětné vazbě jenom jeden odpor 1K, pokud se Q6 otevře jsou ve zpětné vazbě dva 1K odpory paralelně a zesílení operačního zesilovače je 2x větší. Obrázek vlevo je trošku záhadný, protože kde je druhý odpor do děliče ? Takže když je Q5 zavřený dělá zpětnou vazbu odpor R12 a celkové zesílení je R11 / R12 = přibližně 5x. pokud tranzistor zapneme odpor R12 se nám zkratuje a zesilovač jede na plné zesílení což je přibližně 40x.
Trojku -Time gain compensation - teď přeskočíme a jdeme na
ad4 - AGC - protože AGC má pro roboty opravdu zásadní nevýhody nepředpokládám, že byste jej někdy použili, ale představte si že byste do vstupu GAIN tranzistorového zesilovače vlevo dole místo digitálního signálu 0 a 5V pustili nějaké napětí mezi tím třeba 1V - tranzistor Q5 by se poněkud poootevřel a tím by zesílení nebylo ani 5 ani 40 ale "něco mezi". Ano takto lze napětím regulovat zesílení zesilovačů, ale má to více problémů než výhod - zesílení tranzistoru Q4 totiž ovládá PROUD tranzistorem Q5 a ten závisí nejenom na signálu GAIN, ale i na zesilovaném signálu. Takže zesilovaný signál ovlivňje zesílení sebe sama - to vždy vede ke zkreslení a navíc vztah mezi napětím na GAIN a celkovým zesílením je velmi nelineární.
Ještě jsme neprobrali odkud by se v AGC vzal ten signál pro GAIN, ale to je myslím jasné, prostě bychom usměrnili signál na výstupu kaskády zesilovačů. Protože náš zesilovač je postavený tak že s ROSTOUCÍM napětím ROSTE i zesílení tak bychom usměrněný signál museli nějak převést na záporné napětí (třeba tak že bychom usměrňovali záporné půlvlny), které bychom odečítali od konstantního napětí zavedeného na GAIN -to je celé a takhe to mají i ty nejlacinější 40 let staré ruské tranzistoráky, co už nechce poslouchat ani Vaše babička.
Teď mimo čísla Lze postavit plynulou regulaci zesílení ? Samozřejmě ano a tohle schémátko se tomu blíží když se podíváte tak jsem k tranzistorovému zesilovači přidal jenom druhý tranzistor Q3, oba jsou emitory spojeny a tvoří tzv Diferenciální zesilovač, proud tranzistorem Q1 alias napětí na GAIN plynule řídí proud oběma tranzistory a zesilovač bude fungovat jako z partesu - 0V na gain - žádné zesílení - plné napětí (zde 12 voltů) - maximální zesílení (zde asi 10x) a protože se takových diferenciálních dvojic dá za sebe dát více (nedoporučuju více než 3) lze takhe řídit zesílení až v poměru 1: 1000.¨
Tranzistor Q3 se s Q2 děli o proud a to dělá se zapojením zázraky - ruší závislost zesílení na zesilovaném signálu, linearizuje to vztah mezi napětím na GAIN a zesílením a dá se to využít i ke zpracovávání diferenciálních signálů a o jejich podstatných Výhodách - viz článeček o blbuvzdornosti - co bylo řečeno o digitálních - tím spíše platí pro analogové signály.
Vracíme se k bodu 4 - Time gain compensation - zase je vám to už jasné - do GAIN vstupu zesilovače s plynulým zesílením prostě pouštíme postupně se měnící napětí - buď z DA převodníku procesoru, nebo z tzv. Generátoru pily (probereme v budoucnosti) - který produkuje přesně takové stoupající napětí, jaké potřebujeme.
Mimochodem zesilovač s plynulým zesílením je polovina Gilbert cell směšovače. Všechny směšovače stejně jako zesilovače s řiditelným zesílením vlastně násobí jedním signálem druhý signál. I směšovače se nám do robotů mohou hodit a nakonec všecno "tak nějak souvisí se vším" a až získáte pocit že ty suvislosti způsobují UFONI je čas spláchnout zbytek pervitinu do záchodu a jít navštívit nejbližšího psychiatra....
Pro příští díl nám zůstanou logaritmické zesilovače, které jsou kapitola sama pro sebe a protože jsem v nich bádal poslední dva roky mám opravdu co napsat, včetně něčeho ostřejšího na adresu elektronického byznysu...
Dnešní rada pro brunety zní : nejen minisukně ale i kombinace černých legín a minikraťásků dáva chlapům tušit "blízkost pipiny" ale přitom z žádné pozice není nic vidět i kdyby se chlap rozkrájel - uvědomily jste si to ? Víte, že blondýny to vědí (a zneužívají) už dlouho ?