wat is het verschil tussen een hard schakelende mengtrap en een lineaire mengtrap

Een blokgolf heeft de grondgolf en alle oneven harmonischen. Een mengtrap vermenigvuldigt twee inkomende signalen tot een uitgangssignaal. Vermenigvuldig je twee sinussen met elkaar, dan krijg je het product van die twee sinussen aan de uitgang. Vermenigvuldig je een sinus met een blokgolf, dan krijg je ook het product van die twee sinussen aan de uitgang en ook de producten van de ingangssinus en alle harmonischen van die blokgolf aan de uitgang.
Meestal ben je geïnteresseerd in een smal frequentiegebiedje van het uitgangssignaal dus alle andere rotzooi moet je er weer uithalen. Alle rotzooi die niet in het uitgangssignaal zit hoef je er ook niet uit te halen.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op donderdag 1 december 2022 21:14:45 (20%)

Heb je wat voorbeelden, want je slaat de boel even door elkaar. Als je de diode laat schakelen (bvb ringmodulator) is wat anders dan gebruik maken van het kromme stuk karakteristiek van de diode om te mengen. (dat laatste is dan wat ik versta onder lineair, de diode schakelt niet, uiteraard maak je wel gebruik vh het niet lineair gedrag van de diode ).
edit
even aanvullen: de eerste soort maakt het product, de twee de soort som/verschil

[Bericht gewijzigd door kris van damme op donderdag 1 december 2022 21:15:14 (11%)

hartelijke dank voor jullie reacties.

Uiteraard ben ik alleen geintreseerd naar de som en verschil frequenties van de twee toegevoerde frequenties aan de mengtrap.
De rest van de rommel wil ik dus niet, dan zou ik dus kort gezegd alleen twee sinus signalen moeten hebben en alle rommel is dan minder als bij een hard geschakelde mengtrap met een blokgolf.

Dat lijkt me van wel. In de praktijk komen beide vormen voor, dus het hangt van de situatie af welke voor jou het meest geschikt is.

Ik wil nog even reageren.

Oke Kris van Damme dat zag ik verkeerd betreffende de ringmodulator, ik ging ervan uit dat de dioden hard schakelden, maar dat is dus niet het geval.
Het is dus een lineaire mengtrap waarvan het lineaire gebied van de diode overgang wordt gebruikt.

Er is geen diode ringmixer waarbij het niet de bedoeling is dat de dioden gewoon hard schakelen.

1. Additieve menging: de vervorming van de overdracht zorgt voor het ontstaan van de mengproducten.

2. Schakelende mixer: de abrupte aan-uit verandering van de schakelaar zorgt voor de vermenigvuldiging van het ingangssignaal (lineair) met een oscillatorsignaal. De Fourieranalyse van de blokgolf geeft het spectrum van het effectieve mengsignaal.

En daarna komen de varianten met balancering. In principe is het mogelijk om een ingangssignaal en zijn Hilbert getransformeerde onvervormd te vermenigvuldigen (in quadratuur) met een complex oscillatorsignaal, ook lineair, en een onvervormd gewenst uitgangssignaal te verkrijgen.

Maar dit hoef je allemaal niet te weten wanneer je gewoon een ontvanger, of zelfs een goede ontvanger, wilt maken!

Op 1 december 2022 23:29:49 schreef Martin V:
Ik wil nog even reageren.

Oke Kris van Damme dat zag ik verkeerd betreffende de ringmodulator, ik ging ervan uit dat de dioden hard schakelden, maar dat is dus niet het geval.

waar lees je dat nu, ik gaf de ringmodulator net als voorbeeld van hard schakelende diodes...

Maar hard of lineair moet je als volgt zien Als de diode als aan/uit schakelaar gebruikt wordt, dan is het hard. hoe de diodekarakteristiek verloopt maakt voor de rest niet uit, als hij maar uit en in goed in geleiding gaat. Een asymmetrische balansmodulator is daar een voorbeeld van, dat gaat met één diode, komt wel veel rommel uit die je moet wegfilteren ( het schakelen kan ook met een schakelende transistor).
Houd je de diode steeds in geleiding en voeg je te mengen signalen toe dan is het lineaire menging. een klassieke transistorradio doet dat wel eens voor de AM, maar ook daar kan je een mengtransistor voor gebruiken, dat zie je vaker, die versterkt dan meteen.

Ha Martin V,

wat is het verschil tussen een hard schakelende mengtrap en een lineaire mengtrap

Wat bedoel je daar mee Martin een lineaire mengtrap is een optel schakeling ( audio mengpaneel ).

Groet,
Henk.

Hallo Henk, Kris van Damme en Brightnoise en andere meelezers,

Om uit te kunnen leggen wat ik bedoel Henk, heb ik de onderstaande afbeeldingen getekend.
In de onderstaande afbeelding staan alle transistoren ingesteld binnen het lineaire gebied.

Op de onderste transistor stuur ik signaal 1 in en op de bovenste twee transistoren stuur ik signaal 2 in, het is net zoiets als een Gilbert Cell maar dan heel simplistisch gehouden.

In de volgende afbeelding zien we dezelfde schakeling maar hier worden de transistoren geschakeld op de spannings pieken van de wisselspanningen.
En of je dan een sinusspanning of een blokgolf gebruikt maakt dan niet eens zoveel uit.
De transistoren werken hier als een schakelaar, dit noem ik nu een schakelende mengtrap.

kijk , je toont hierboven een mooie basic differentiele versterker / vermenigvuldiger.

Het is de bedoeling dat je ding niet overstuurd, binnen zijn lineair gebied houd, anders is het gewoon zonde van zo een schakeling te bouwen. Je kan er natuurlijk mee gaan hakken, stuur gewoon voldoende niveau in, en het gebeurd vanzelf..

maar Wil je perse gaan hakken, dan kan dat véél eenvoudiger..

edit: ik zie dat de onderste schakeling geen basisvoorpolarisatie heeft. daar kan je dus enkel mee hakken. ..

[Bericht gewijzigd door kris van damme op vrijdag 2 december 2022 15:34:26 (13%)

Als je gaat hakken kun je net zo goed schakelen met een 4066 o.i.d.

[Bericht gewijzigd door Hubie op vrijdag 2 december 2022 15:52:08 (21%)

Ja Kris bedankt voor de reactie, mijn vraag is dus eigenlijk welke van de twee manieren het beste zal mengen.
Ik heb het vermoeden dat alle transistoren dus in het lineaire gebied moeten zijn ingesteld, anders krijg ik veel te veel rommel/harmonische van alle frequenties.
Bedankt voor het schema @Hubbie, dit zou ik dus ook kunnen doen.

*edit, ik heb nog twee stuks SO42P mengtrappen van Siemens liggen, dat scheelt weer componenten om er een differientiele versterker met losse transistoren op te bouwen. En ik heb dan ook voldoende onderdrukking van de twee toegevoerde signalen, welke niet op de uitgang mogen verschijnen.

[Bericht gewijzigd door Martin V op vrijdag 2 december 2022 16:39:40 (30%)

Ik heb er nog eens over nagedacht hoe ik de mengtrap in de praktijk ga brengen.
Al meer als twintig of dertig jaar ligt de SO42P in een bakje en daar heb ik besloten om er iets mee te gaan doen.
Dit ic heeft alles ingebouwd zoals weerstanden en dioden, dat scheelt mij een hoop componenten en bovendien hoef ik er niet mee te experimenteren want die schakeling is gewoon goed.

Die SO42P ga ik voor de mengtrap gebruiken, de bedoeling is om een frequentie gemoduleerde VCO op 455kHz (gisteren gebouwd en ontworpen en getest) te mengen met een kristal frequentie van 10,245MHz, om er uiteindelijk 10,700MHz uit te kunnen halen.
Dit wordt weer verder gemengd tot de uiteindelijke zendfrequentie in de tranciever welke ik aan het ontwerpen ben.

Op 2 december 2022 15:41:30 schreef Martin V:
Ik heb het vermoeden dat alle transistoren dus in het lineaire gebied moeten zijn ingesteld, anders krijg ik veel te veel rommel/harmonische van alle frequenties.

In het lineaire gebied krijg je geen mengproducten.

Met een kromme (schakelen is ook krom) karakteristiek krijg je mengproducten. Welke en hoeveel, dat hangt af van de 'orde' van kromheid (welke exponenten erin zitten).
Hoe hoger de kromheid, hoe meer producten er komen (hoe meer hogere harmonischen van de ingangssignalen met elkaar een product vormen).

Of dat een probleem kan zijn, kun je van te voren uitrekenen door te kijken welke mengproducten mogelijk zijn bij de gekozen beginfrequenties. Eventueel zul je dan besluiten andere frequenties te kiezen.
Er zullen vast on line tooltjes voor zijn.

@Frederick E. Terman, goed dat je mij even corrigeert.
Dus ook de SO42P is een schakelende mengtrap, omdat anders het mengproces niet op gang komt.
Het heeft even geduurd maar ik denk dat ik het nu begrijp.

Ha Martin V,

Duidelijk je tekening maar dat was mijn vraag / opmerking niet !
Ik had van middag een stukje tekst voorbereid maar geen tijd meer,
ben nog steeds in het huis bezig.

Ik zie dat je een SO42 wil gaan gebruiken deze liever niet met een blok insturen,
of anders geschreven de f_T van de gebruikte transistoren is te klein hierdoor dus ook de T_r
Het voordeel van de blok wordt door de beperkte bandbreedte te niet gedaan,
maar het kan wel alleen kan je je afvragen waarom !

Wanneer gebruik je een blok ? als je zuivere frequentie converter wil bouwen.
Wanneer gebruik je een sinus ? als je een harmonische generator of modulator wil bouwen.
Maar wees voorzichtig het is geen wet matigheid, zoals je weet heeft een blok zeer sterke oneven harmonische.

Waar gaat het om bij een frequentie mixer snel schakelen maakt niet uit waar je schakelt,
als je maar qua bias op dezelfde plaats blijft....
Je zit altijd in een niet lineair gebied anders werkt het niet denk aan,
een zuivere versterker ( lineair ) hier komen geen harmonische uit en ook geen mengproducten.

Belangrijk is dat het gebied wat je gekozen heb ( de bias ) je daar schakelt en dit zo snel als mogelijk doet.
Dit snel schakelen ( commutator ) wat is dat nu weer Een commutator is een toestel om de richting van de elektrische stroom in een keten om te keren dit kan met een snelle flank !

Dus een frequentie mixer in 9 van de 10 keer met een blok aansturen,
een sinus doet er domweg te lang over om de uit / aan toestand te bereiken.
Het is nu juist in de weg er naar toe ( amplitude ) dat je niet meer qua bias in het zelfde regime zit....
Hierdoor ontstaan zeer veel ongewenste producten harmonische dat wil je niet omdat er combinaties mogelijk zijn,
die terug vallen op je gewenste frequentie die kan jij niet zien !

Dat gezegd hebbende jij sluit de SO42 af met een resonantie kring mijn ervaring dit verslechterd de eigenschappen,
dat wisten ze bij Elektuur in die tijd ook niet.
Ik gebruik twee weerstanden en de midden er uit breedbandig geen vervorming van ferriet materiaal enz enz.

Groet,
Henk.

Dus ook de SO42P is een schakelende mengtrap

De SO42P en zijn familieleden kunnen schakelend mixen, maar dat hoeft niet. Als je zowel de onderste als de bovenste torren niet te hard aanstuurt, is de uitgangsspanning tamelijk evenredig met het product van de ingangsspanningen, en komt er behalve som- en verschilfrequenties niet zo veel spurious uit de uitgang.

Maar meestal is de carrier 'vast', en wordt die vrij stevig op de bovenste torren gezet. Eventuele vervorming dáár, uit zich dan in harmonischen van die carrier, en die filter je toch later wel weg, zodat dat niet zo erg is.
Audio komt dan op de onderste torren, en daar let je dan wél op het niveau.

Op 2 december 2022 19:44:20 schreef Martin V:

Al meer als twintig of dertig jaar ligt de SO42P in een bakje en daar heb ik besloten om er iets mee te gaan doen.

De SO42P is een zogenaamde "Gilbert cell mixer", kan zowel lineair als schakelend mixen. Schakelend mixen reduceert the invloed van ruis op het LO signaal.

De SO42P is bruikbaar tot 200MHz, van Siemens was destijds ook een snellere variant beschikbaar in de vorm van de TDA6130-5X4. Deze mixer is bruikbaar tot 2 GHz.

Een ander bekende en nog steeds leverbare Gilbert cell mixer is de LM1496.
Uit eigen ervaring weet ik dat deze bruikbaar is met een blokgolf op 10MHz.

[Bericht gewijzigd door Blackfin op zaterdag 3 december 2022 00:17:01 (21%)

Op 2 december 2022 20:36:06 schreef Frederick E. Terman:

er was hierboven al een afspraak gemaakt wat met lineair bedoelden in dit topic(tov het schakelen): binnen het actieve stuk van de component blijven, of het nu een diode of tor is. uiteraard moet de karakteristiek krom zijn. Bij de diode gaat dat bijna vanzelf, voor een tor lukt dat het best als je ze met spanning stuurt de basis in (omdat je dan met het exponentieel gedrag van de BE diode te maken krijgt) als ik me het goed herinner.

De S042P was ooit een populaire mengchip. Je kan er zowel additief als multiplicatief mee mengen, maar hoe het precies in zijn werk gaat weet ik niet, nooit met de chip in kwestie gespeeld.

Lineair is rechtlijnig: de karakteristiek is recht.
Het is waarschijnlijk beter als we 'lineair' niet opeens gaan gebruiken voor 'er loopt altijd stroom'; dat is iets anders. (Iedere audioversterker bijvoorbeeld, ook met de vreselijkste vervorming, zou dan lineair zijn.)

Bovendien is het onderscheid bij mixers een beetje gezocht. Iedere mixer kan op dezelfde manier beschreven worden: er is een bepaalde functie die op de twee ingangsspanningen (of -stromen) werkt, en een uitgangsspanning (-stroom) oplevert.
Soms is die functie iets redelijk soepels, soms iets heel abrupts. Gemengd (=nieuwe frequenties geproduceerd) wordt er altijd, ténzij de functie werkelijk lineair is.

--
Dat gezegd hebbende: 'mengen' is in dit verband ook een raar woord, natuurlijk. Een audio-mengtrap moet juist géén andere frequenties maken.
Maar het woord 'mengtrap' (mixer, Mischer. mélangeur) is nu eenmaal ingeburgerd, daar zitten we aan vast vrees ik.

Ha kris van damme,

De SO42 is al lang uit gefaseerd wordt zo'n 30 jaar niet meer gemaakt!
Nu zijn er zat te koop te duur ten opzichte van de gangbare nieuwe modellen.
Het IC is van Telefunken en de processing is bij Siemens gedaan....
De eigenschappen zijn matig maar voor radio's en met name auto radio's prima te gebruiken.

Het model wat @Blackfin laat zien de TDA 6130-5X4 die is nergens meer te verkrijgen,
en is typisch voor T.V. tuners en is voor klein signaal,
hij is heel temperatuur gevoelig dit geldt ook voor de MC1496 van Motorola !
Er zijn nieuwe modellen veel beter maar wel S.M.D. dat is een nadeel.

Het ontwerp / tekening van @Martin V, is op zich niet verkeerd met een duwtje in de rug,
maak hij een SO42 die er met kop en schouders bovenuit steekt.....
Een verschilversterker en stroombron is nu ook weer geen Rocket science en,
je zou de stroombron i.p.v. constant een foldback mechanisme kunnen geven je maak dan een Gilbert⁺⁺
Overigens heeft Gilbert nooit een mixer ontwikkeld en is de naam hem toegekend.

Nog een opmerking van @Blackfin

kan zowel lineair als schakelend mixen. Schakelend mixen reduceert the invloed van ruis op het LO signaal.

Zoals ik al aangaf lineaire frequentie verschuiven ( dan komt er uit wat er in gaat ),
dat kunnen wij niet even de wiskunde en de fysica daar gelaten wij kunnen de tijd niet versnellen / vertragen.
Er is dus altijd een ander mechanisme aan het werk, dit mechanisme noemen we vervorming, harmonische en intermodulatie het ontwikkelen van nieuwe frequenties dus.
Als je er voor zorgt dat een van de twee dominant is ( dit is bijna altijd de pump ( oscillator )) dan heb je het voor elkaar.

Voor wat het zuiver verschuiven in frequentie betreft weet je zeker dat met een blok,
de ruis overdracht van het Lo signaal op het ingangssignaal minder is dan met een zuivere sinus ?
Ik weet wel zeker dat dit niet het geval is sterker in een down converter gebruik je geen blok,
in het geval van een DC ontvanger I en Q vallen alle harmonische incl. ruis van de blok terug in je detector en worden bij elkaar opgeteld!
Ook bij een modulator is het oppassen geblazen ik zeg hier mee niet dat het niet kan maar.......

Het geen @kris van damme opmerkt is denk ik een redelijk afspraak zo zijn de twee mechanisme uit elkaar te houden lineair of geschakeld !
Maar vergeet niet beiden hebben het zelfde doel het schakelen van het ingangssignaal om de tijd 1/ f te vervormen !
Er is qua fysica geen verschil tussen een diode of transistor in welke vorm dan ook het gaat er om dat het ( elektron ) gemoduleerd wordt.
Welke invloed dit heeft op de energie transport gaat veel te diep maar geloof mij het zit iets anders in elkaar als verondersteld wordt !!

De laatste opmerking van @ kris van damme

Je kan er zowel additief als multiplicatief mee mengen

kan je uitleggen hoe je additief de frequentie kan verschuiven
Ik begrijp heel goed wat Kris bedoel maar.... dit geef geen goed beeld,
het zijn twee processen die bij additief mengen plaats vinden.
De eerste je telt ( superpositie ) de twee signalen bij elkaar ( gebeurt niet in het frequentie domein ) waar na je een vervormer ingaat.
Wat er uit kom zijn haromische en mengproducten ( intermodulatie )....
Let op er is een speciale vorm van intermodulatie die treed op als een van de signalen veel sterker in amplitude is als de andere we noemen dit kruismodulatie brom is zo'n vorm van kruismodulatie..
Nu ken ik de SO42 heel goed en heb er ergens dit jaar nog mee gespeeld i.v.m. het ontvanger draadje van @mel.
Drie types geprobeerd de kunststof behuizing, de metalen behuizing, en de keramische behuizing niet bruikbaar voor high Tech ontvanger !
Ik heb zo'n 16 verschillende mengprocesen onder de loep genomen,
dit leverde mij 123 A4 vellen ( dubbelzijdig ) aan info op

Afsluitend ik denk dat inzicht in de werking van elektrische systeem op macro niveau zeker bruikbaar zijn,
en veel begrippen zijn tot op zeker hoogte nog steeds van toepassing zie opmerking van @Frederick E. Terman.
Maar we moeten van lieverlee af van oude begrippen als je verder wil ontwikkelen.

Groet,
Henk.

Op 3 december 2022 13:58:25 schreef electron920:

De laatste opmerking van @ kris van damme [...] kan je uitleggen hoe je additief de frequentie kan verschuiven
.

met additief bedoel ik dat je vooral som en verschil producten beoogt tov multiplicatief mengen). dat je dit niet bekomt door twee signalen gewoon op te tellen (bvb audiomenger) weten we hier allemaal wel.

En ja, mengen is aan de basis al een verkeerde woordkeuze geweest zoals FET opmerkt, voornaamste is dat we elkaar begrijpen.

dus in dit topic betekend

lineair : binnen het normale werkgebied van de halfgeleider blijven, wat betekent dat er altijd stroom loopt, de component zelf heeft een niet lineaire curve. (anders was het een weerstand )

additief mengen: een mengschakeling die de som en verschil producten als resultaat beoogt.

Hier nog een reactie, ik zie dat er veel is bijschreven in dit topic, hartelijk dank daarvoor.
Ik was zo benieuwd hoe de SO42P mengtrap zou gaan werken, zodat ik een soort van test schakeling ermee heb gemaakt.
En dat was een groot succes kan ik zeggen want de SO42P werkt formidabel.
Direct nadat ik de schakeling had opgebouwd hoef ik er niets aan af te regelen, de kring stond al op 10,7MHz. Het signaal op de uitgang heeft een amplitude van 500mV piek-piek (ik had voorzichtig ingeschat dat dit maximaal 700mVp.p. moest zijn).
Pen 3 gaat direct op de + en pen 2 gaat via een 10,7MHz MF trafo naar de +.
Voor de voedingsspanning gebruik ik echter 5 Volt en geen 12 Volt, zoals in de applicatie voorbeelden gedaan wordt, maar dat werkt prima ook op 5 Volt.
Na de MF trafo heb ik er nog een (breedband) versterker gezet en de spanning op de uitgang is dan 2 Volt piek piek.

Nu ligt het ongewenste meng product op 9790kHz, wat niet ver van 10700kHz ligt.
Helaas beschik ik niet over een S.A. zodat ik niet weet in hoeverre die 9790kHz wordt doorgelaten en mee wordt versterkt in de versterker welke er na komt.

Ik zal dus een band doorlaat filter moeten maken welke uit meerdere parallel kringen is opgebouwd om die 9790kHz genoeg te kunnen onderdrukken.
Alleen op die manier verkrijg ik een schoon spectrum en dat is belangrijk omdat de 10,7MHz later weer wordt gemengd in een mengtrap.
Zitten er dan ongewenste frequenties tussen dan ontstaan er zoveel meng producten dat het een rommel wordt van signalen.
Uit hoeveel afgestemde parallel kringen zal ik dat band doorlaat filter nu eens gaan bouwen?
In de eerste instantie zat ik te denken aan drie maar wellicht gebruik ik er vijf. Aan de andere kant moet het filter nog af te regelen zijn, bij teveel aan kringen lijkt dat af regelen een bijna ondoenlijke zaak.
Dit kan ik niet proberen even te plaatsen op de test schakeling, want er is geen ruimte genoeg op de pcb.
Als ik de pcb ga bouwen, moet het in één keer goed werken, want de pcb frees ik uit met een freesje, veranderingen op de pcb of in het schema kan ik dan niet meer doen.

Ha Martin V,

En uiteraard werkt de SO42 ook bij mij ergens ?? ( net voor dat mijn gewrichten in de knel kwamen ) maar,
het ligt er helemaal aan welke eigenschapen wil je bereiken !
Je kunt significante verbetering bereiken door simpel een constante afsluiting te maken.

Ik weet ook niet in hoeverre je onderdrukking voldoende is maar..... heb je geen 10,7 MHz keramisch filter,
of kom je in de knoop met de bandbreedte ?

Even voor @kris van damme duidelijk en een bevestiging van de schrijfwijze maar,
onderliggend zit het anders in elkaar.
Je kunt je dan afvragen waarom iets benoemen terwijl het niet klopt ??? ,
goed dat is niet aan mij.

Groet,
Henk.