Cómo crear un circuito a partir de componentes básicos (R, L, C) que me da un sumador y un multiplicador de dos señales analógicas

Answer 1

No lo hará con R, L y C. Para la multiplicación, necesita absolutamente componentes no lineales, y para la adición necesita una “fuente dependiente” (que termina siendo hecha de transistores).

La forma más fácil de hacer una suma es con un amplificador operacional, como se muestra en este circuito:
fuente de la imagen: Aprender sobre electrónica
La salida será la suma escalada de las entradas: Rf / R1 V1 + Rf / R2 V2 + …

Un multiplicador es un poco más difícil de hacer, y vendrá con problemas cuando use la no linealidad.

Una forma de hacerlo es usar un FET como una resistencia de voltaje variable, y usarlo en lugar de una de las resistencias habituales en una configuración de retroalimentación de amplificador operacional. El problema es lo que sucede cuando el FET alcanza la saturación.

Hay muchas variaciones sobre cómo puede adoptar este enfoque, todas con diferentes fortalezas y debilidades. Si está interesado en un transmisor de AM, puede usar uno de estos:
imagen de StackExchange

En lugar de usar el FET como una resistencia variable de voltaje, esta vez lo está usando como fuente de corriente. Es un enfoque más fuerte, pero se encuentra con un conjunto diferente de problemas en los bordes.

Otro enfoque para la multiplicación es usar amplificadores logarítmicos y las propiedades de los logaritmos para realizar la multiplicación. (Más interesante es cuando usa las propiedades de los logaritmos para realizar la división, y no conozco ningún otro enfoque que realice una operación de división exitosa).

El amplificador de registro reemplaza la resistencia de retroalimentación con un diodo, que tiene una relación IV exponencial IV, lo que conduce a una salida logarítmica con respecto a la entrada. El amplificador anti-registro reemplaza la resistencia de entrada con un diodo en su lugar, lo que conduce a una salida exponencial con respecto a la entrada.
imagen de Wikipedia

Recuerde, log (A) + log (B) = log (AB), que le da multiplicación. Invierta la operación de registro y obtendrá AB.
imagen de Wikilibros

Una debilidad importante del uso de un amplificador logarítmico es que los diodos no son ideales y tienen cierta resistencia interna. La salida se parecerá a la multiplicación, pero tendrá cierta distorsión proveniente de esa resistencia y desviación del registro (Vin).

Answer 2

Depende, si solo necesita una adición aproximadamente lineal, puede hacerlo con tres resistencias, dos de alto valor de las dos fuentes que van a un valor bajo de uno a tierra. Las resistencias de entrada convierten el voltaje de entrada en corriente, el tercero convierte las corrientes sumadas nuevamente en voltaje. Voila, una suma aproximada.

La multiplicación es más difícil, puede hacerlo de manera aproximada usando diodos, ya que los diodos tienen una respuesta logarítmica, por lo que convierte las entradas a valores de registro usando diodos en derivación, luego agrega los registros con el circuito de resistencia anterior, luego puede anti-registro de nuevo con un diodo en serie, muy, muy aproximado y con compensaciones de voltaje y fuertes dependencias de temperatura.

Puede multiplicar mucho mejor integrando un diente de sierra, pero eso, por supuesto, requiere algunos elementos activos como amplificadores operacionales y comparadores.

Answer 3

La modulación y demodulación de amplitud es una forma de multiplicar una portadora por una señal analógica.
Para dos señales analógicas del mismo ancho de banda general, se requiere un elemento no lineal. Una función de cuadratura con entradas x e y se puede usar en una disposición para restar los cuadrados de dos sumas como en (x + y) ^ 2- (xy) ^ 2 = 4x * y