Предлагаю разминку. Требуется аналоговое решение.
Нужен усилитель с однополярным питанием, скажем, 30В. Выходное напряжение должно регулироваться по амплитуде и иметь регулируемое постоянное смещение в тех же пределах: 0-30В. Но такое, чтобы сигнал не ограничивался, а пропорционально смещению уменьшалась выходная амплитуда. То есть, при смещении 15В (половина питания) выходное напряжение могло иметь максимальный размах (rail-to-rail), а при смещениях 10В или 20В - соответственно, максимальную амплитуду в 5В. Ну, и так далее. Амплитуда входного сигнала - константа. Частоты 0 ... 50Гц. Предложите свой вариант.

Завести смещение на аналоговый перемножитель, управляющий коэффициентом усиления по переменной составляющей.

Этого не может быть. Или формулировка ошибочная.

Чего именно не может быть?

Ну как же можно узнать, на сколько вольт нужно отрезать низ сигнала, если сколько-то там миллисекунд назад сверху было отрезано сколько-то там. Иными словами, - как узнать среднее значение. Правильно.
Не очень также понятно, что Вы подразумеваете под максимальным значением.

Да, не мастер я объяснять. Попробую ещё раз. Амплитуда входного сигнала не меняется. Значит максимальный коэффициент усиления нам известен: он достижим тогда, когда выходной сигнал симметричен относительно половины питания. Теперь изменяем смещение. Если усиление не уменьшать, сигнал "наедет на рельсу" питания и станет ограничиваться. Чтобы этого не допустить, надо пропорционально смещению уменьшать усиление. Вроде всё просто. Вы, наверное, переоценили мою задачку. Решается сдвоенным потенциометром. Но есть ведь и другие варианты?

Что-то типа лимитера . При достижении пикового уровня- усиление снижается . Уровень срабатывания регулируется соотвенно смещению.

Ну... Проглядела, что сигнал константа (т.е. сигнал лежит в коридоре фиксированной ширины, а середина коридора смещается). Теперь так?
Тогда усиление = const - const1*|смещение - середина питания|. Нормировка (на краях усиление равно 0). Если смещение нормировать к полупитанию, то константы равны.
Модуль - нелинейная функция. Так что, без диодов (а) не обойтись.

Если сигнал смещения - некоторый параметр, который, например, устанавливается пользователем, можно обойтись без диодов. Либо просто проигнорировать изменение фазы на 180 град, либо переключать знак входа умножителя.

Нет, не получится.

Берем фоторезисторный оптрон, лампочку питаем от смещения , фоторезистор в цепь ООС и никаких диодов.

Лампочка тоже делает модуль (если питать ее от разности между смещением и серединой питания). Но потом нелинейно этот модуль искривляет.

С компаратором и переключением масштабирующих входов или инвертирующим усилителем получится. По крайней мере отпадет геморрой со взятием модуля на диодах. Но при любом раскладе будет неприятная область вблизи 0 смещения, но ее можно вылечить гистерезисом компаратора.

Компаратор с ключом - тот же диод...
И нечего тут плохого не вижу. Компаратор, управляя ключиком должен менять знак разности для малого члена (при малой разности), уменьшающего коэффициент умножения при отклонении смещения от середины. Тут ошибка будет маленькая. Только умножители нынче дорогие стали. Есть еще вариант с временным разделением с последующим усреднением.
А еще проще и дешевле - микроконтроллер и умножающий ЦАП.
Но было условие ТС - аналоговое решение.

Компаратор - лучше диода. Он до долей милливольта может отслеживать. С диодами начнуться проблемы из-за обртаных токов на куда больших сигналах.

Там еще всякие смещения добавятся, поэтому, если вся схема входит в какую-то петлю обратной связи такое "щелканье" может лишить ее устойчивости.

Умножители есть дешевые, если не нужны прецизионные типа ad734 и иже с ним.

Мы о чем-то разном. При изменении знака добавки она очень малая, и не будет ничего плохого.
А AD734 шумит ужасно. Лучше брать низкочастотные сразу.

С точки зрения дешевизны лучше, наоборот, брать высокочастотные (которые для смесителей).

А со знаком я наелся в свое время, когда такая схема попадает в петлю с обратной связью. Там получается, что в районе некоторой точки при изменении входного сигнала на сколь угодно малое значение, сигнал изменяется на впролне определенное - равное значению всяких-разных остаточных смещений. А это делает петлю принципиально (математически) неустойчивой в окресности этой точки, что и наблюдается на практике. Так что пренебрегать совсем этими "малостями" не стоит. Если обратной связи нет - то все нормально.

ИМХО, для постоянного тока такое не сделать. А для варианта с усилением только переменного тока можно применить АРУ.

Ага или компрессор он же логарифмический усилитель.
Для постоянного еще проще - постоянку на затвор полевика а при переменном токе еще и выпрямитель нужен с интергатором (сглаживающий фильтр)

А если отсчитывать смещение от нуля питания, усилитель ведь с однополярным питанием? Наверное тогда от этих проблем возможно уйти.

Да нет, только точка вокруг которой возникают колебания виртуально переместится. Но учитывать это надо, только если эта схема входит в петлю регулирования с управлением по смещению. Если нет, Tanya правильно пишет - можно принебречь, возможно, что вообще никак не будет видно - смещение может быть и ниже уровня шумов.

Есть сомнения. Ведь точка неопределённости, о которой мы говорим, возникает от неоднозначной интерпретации знака смещения, нет? Если оно всегда будет иметь один знак, то останется лишь ошибка, связанная с гистерезисом. Хотя... Промоделировать, что ли?

Есть ли что-то дешевле AD633 (примерно $8 в розницу)?

Смотрите в сторону умножителей, используемых в смесителях приемников.




Нет, не с гистерезисом, а с тем, что при переключении знака вблизи 0 выход будет иметь маленькую ступеньку - полностью ее избежать принципиально невозможно. Дальше надо считать коэффицент усиления по петле от этой ступеньки, если он отличен от нуля, система будет неустойчивой. У Вас эта ступенька влияет на амплитуду переменного напряжения, причем в такой точке, где его амплитуда максимальна. Так что в обычных условиях вы даже не сможете этой ступеньки заметить. Создаст ли такая паразитная модуляция амплитуды хоть какой-нибудь отклик на датчике обратной связи ? В любом случае, есть классический способ ликвидировать влияние этой ступеньки, подмешав в канал смещения синусоиду с частотой, которая отфильтровывается петлей, но еще пропускатеся схемой. Например, ту же переменную составляющую, которой Вы управляете. Смысл в том, что переход ступеньки туда-сюда усредняется, и дает среднее значение, пропорциональное сигналу смещения, пусть и с несколько другим коэффициентом. Но при этом не получается неограниченного усиления.

Кажется мне сказанное Вами понятным, но в том-то и дело: никакого переключения знака не будет происходить, если сигнал отсчитывать от нуля, электрического нуля. Операция взятия модуля становиться ненужной, как и операция определения знака. Простите, если я не понял сути.

Там фи-тэ по верхнему плечу ячейки Гильберта, т.е. десятки милливольт - подается гетеродин, который жестко задается по амплитуде самой схемой внутри приемника. Сигнал подается на нижнюю часть - там уровень допустИм в сотни милливольт. Проще КР525ПС2. Если AD532 - AD533 уже не достать.
Можно в цепи регулировки после выделения модуля отклонения управляющего, его прологарифмировать и подать на что-то типа SSM2164 - но с обычными перемножителями ПМСМ проще.

Весь этот мозговой штурм спровоцирован следующей фразой:

И это при том, что

Ничего, кроме умного цифрового(ADA) решения предложить не могу и не хочу...
(Или объясните Всем наконец-то, почему принимаете именно аналоговое решение)

Если модуль убрать, то да. Это вообще всю схему упрощает.

Б-г простит...
Вы с формулой согласны, или нет?
Меняется знак добавки к коэффициенту, которая при смене знака равна нулю. Другой формулы, дающей такую же функцию, нет еще пока. А если бы и была, то была бы эквивалентна.

Я готов. Вопрос, согласна ли она со мной...

Нечего и смотреть. Аналоговым способом не сделать. Поскольку товарисчь задает нереализуемые задачи - ему надо, чтобы вся эта штука работала и на нулевой частоте. Но если и сигнал и смещение являются постоянными напряжениями их невозможно отделить друг от друга на выходе как аналогового умножителя, так и сумматора и др ( что там еще предлагали ).

Цифровым способом решить задачу возможно. Но надо ли вообще её решать?

Категорично. Но не убедительно. Задачу решать не обязательно - дело добровольное. Товарисчь предложил её лишь как "разминку", для тренировки фантазии, так сказать... Обратите внимание: некоторые коллеги совершенно разучились мыслить "аналогово" и не только считают, что цифровое решение проще, но что оно и единственно возможное. Даже сама постановка задачи вызывает у них протест. Между тем, это совершенно не так. Все дискретные преобразования - лишь частный случай "аналоговых", непрерывных. С очевидными ограничениями. Но нам, поколению пепси, уже так проще и понятнее: вот он ноль, а вот она - единица. Их легко отделить друг от друга.
Кстати, если считаете принципиальным, давайте возьмём нижнюю границу частоты входного сигнала - 0.1Гц. Хотя я не понимаю, зачем на выходе сигнал и смещение отделять друг от друга, буде они даже представляют собой постоянные напряжения. Важно лишь, чтобы их сумма не вышла за диапазон output voltage swing.

Видимо, вы тоже разучились мыслить аналогово, раз не понимаете. Разделять сигналы нужно, чтобы организовать обратные связи. Ваше смещение, как я понимаю, не должно усиливаться? То есть, коэффициент передачи для смещения всегда 1. А усиление сигнала должно меняться, раз вы регулируете амплитуду на выходе.
А цифровое решение ( на микроконтроллере) в данном случае логичнее потому, что цифровая схема "знает" и текущее значение напряжения питания и допустимые уровни сигнала на выходе и уровни смещения и сигнала на входе и все эти данные использует для вычислений результата. И нет проблем с получением модулей сигнала, квадратов и прочих функций.

***Конечно, можно обойтись и без обратной связи - обработать сигнал, а потом суммировать со смещением, но тогда будем иметь накопление сигнала ошибки. Причем, поскольку схема аналогового вычислителя, ИМХО, получится громоздкой, то и ошибка будет существенной.***

Решение этой задачи считаю ненужным, поскольку непонятно, куда его применить , это решение.
С вопросами по тренировке фантазии лучше обратитесь к студентам. Хотя у них нынче большие проблемы во всём, что касается точных наук, а в фантазиях на технические темы - особенно. Ну может хоть как-то разомнут свои деревянные мозги.

...если изменения сигнал+смещение в диапазоне порядка 40дб то можно использовать кусочно-линейный преобразователь ...что-нибудь вроде этого(см.рисунок)

Не составляет никакой проблемы усилитель с постоянным Ку с одного входа и переменным с другого.

если Tанину формулу видоизменить к G=G₀/15 *(15-|U_offs-15|) , то останется только поставить перемножитель и выпрямитель с идеальной характеристикой на двух ОУ ( с диодами в ОС или с использованием вместо диодов R-R выхода ОУ).

Возможно. Тем не менее наберусь храбрости утверждать, что если есть "цифровое" решение, существует и аналоговое. Какое из них "логичнее" - второй вопрос.

Для того, чтобы не усиливать смещение, достаточно подать его на отдельный вход. Повторюсь, на выходе разделять сигналы не нужно. ОС от суммы сигналов должна действовать только на КУ. С постоянными напряжениями такое сделать даже проще. Представьте два последовательных каскада: усилитель с регулируемым усилением и повторитель с регулируемым смещением. Выходное напряжение (сумма) управляет коэффициентом усиления первого каскада. Uвых.макс = Uвх*1 + Uсм.макс - предельный случай. Напомню, амплитуда (уровень) входного сигнала - константа.

Всё это было известно и аналоговым схемам.

А за совет куда пойти и кого спросить - отдельное спасибо.

аналоговый перемножитель для низкочастотных сигналов несложно организовать простым ШИМом.
скважность- растёт/убывает при достижениях максимальных/минимальных порогов.
(в юности делал ШИМ-стабилизатор яркости лампы накаливания в широком диапазоне питающих напряжений. обошёлся без квадратичных преобразований - с увеличением питающего напряжения линейно уменьшается длительность импульса и линейно снижается частота ШИМа.
в домелкопроцессорную эпоху)

...как вариант на переменном сдвоенном резисторе...

Помоему, это что-то не то.

Я вот только не понял , какое должно быть усиление при крайних смещениях?
И форма вх сигнала?

В идеале стремиться к нулю. Если считать уровень сигнала малым Uвх << Uвых.макс, то допустимо принять минимальный Кус.мин = 1.
Форма сигнала не имеет значения.

Уважаемый Herz....что решение на сдвоенном резисторе не "катит"...или слишком просто..???..или требуется электронное

Не катит , потому что вы нарисовали , скорее микшер смещения и сигнала , а не искомый усилитель .
Кроме того , что будет при смещении равным "0" -макс сигнал? Один из резисторов должен быть "хитрой" формы

Жаль, я надеялся на синус , можно было бы сложить половинки и если не ноль -снизить усиление.

А про линейность регулирования никто ничего не говорил..

Просто, конечно. О нём я упоминал в сообщении №6 этой темы. Имеет право на жизнь. Ваша схема, правда, не так работает, как задумано.
Но, в общем случае, смещение - тоже внешний сигнал с заданным заранее диапазоном. Само по себе оно не сможет ручку сдвоенного резистора покрутить.



К примеру, резистор регулировки усиления включить так:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Резисторный оптрон красивая идея. Линеаризовать его можно через ОУ и дополнительный резистивный фотоэлемент освещаемый той же лампой. Или дополнительный оптрон

Вот и я говорю. Лампочку можно светодиодом заменить, может дин. диапазон увеличится. А фоторезистор включить в делитель , тогда усиление может быть менее 1

Так не совсем льзя Надо отвод от середины или еще резистор.

А лампочку сможет!

Раз ручку потенциометра крутить непозволительно, надо извращацца.
если устраивает такая кривуля для одной половины управляющего напряжения, то можно думать дальше. Гильберт он и в африке гильберт, даже усеченный .
Всё на транзисторах.

Ваша правда, я никогда не пытался даже и думать об аналоговом решении, если сами исходные условия 0-50 Гц уже противоречат его осуществлению. Как и чем отделять субГерцовый дрейф от постоянной составляющей мне было неведомо, ведь под субГерцами можно подразумевать и фемтоГерцы, Вам ли не знать! Оно и в цифре геморрно...

Вот это уже гораздо конкретнее и практичнее, можно уже на досуге подумать... А нужно ли??? Конечно, ненужно!!!

Ну да, это есть правильно!

23 транзистора * 50 копеек = 12 рублей на активные элементы.