模拟乘法器及应用
合集下载
模拟乘法器应用实验
二、综合设计实验说明
本次综合设计实验，由大家独自依据所学的有关高频电子 线路中频率变换技术的相关理论知识，以模拟乘法器为核心器 件，设计出实现普通调幅、平衡调制、混频、倍频和同步检波 等功能的实际电路。并完成对所设计的各种功能电路的仿真调 试。
三、实验任务与要求
一、实验任务：
用模拟乘法器实现振幅调制(含AM与DSB)、同步检波、混频、倍频等频 率变换电路的设计。 已知：模拟乘法器为1496，采用双电源供电，Vcc=12V Vee=-8V.
② 同步检波器电路设计与仿真
实现对DSB信号的解调。 基本条件；载波信号UX：f=1MHZ /50-100mV 调制信号Uy： f=2KHz/200mV，并按信号流程记录各级信号波形。
三、实验任务与要求
二、实验要求：
③ 混频器电路设计与仿真 实现对信号的混频。 基本条件：AM信号条件：（载波信号UX：f=1MHZ /50mV ，调制信号Uy： f=2KHz/200mV，M=30%）中频信号：465KHZ，本地载波：按接收机制式自定。 记录各级信号波形。 ④ 倍频器电路设计与仿真 实现对信号的倍频。 基本条件：Ux=Uy（载波信号UX：f=1MHZ /50mV ）完成电路设计与仿真， 并记录各级信号波形。推证输入、输出信号的关系。
U 0 (t )
1 KU sU 0 cos( 0 s )t 2
0 s i
为所需要的中频频率，可见
用模拟乘法器实现混频，就是在 U x 端和 U y 端分别加上两个不同频率的信号，两信号 相差一中频，再经过带通滤波器取出中频信号。
四、实验原理说明及设计思路提示
5.模拟乘法器实现混频
U 0 t 1 m Ucm cos c t cos c t 2 m Ucm cos c t cost
实验二：模拟乘法器应用实验
596实现混频:在乘法器输入端分别加入 5.用MC1596实现混频: fx=565KHz，Ux=50mV和fy=100KHz，Uy=0.1V =565KHz， =50mV和 =100KHz， 信号，在乘法器输出端接入465KHz的带通滤波 信号，在乘法器输出端接入465KHz的带通滤波 器，使可得到两信号的差频输出，实现混频作 用，记录输出波形及频率值。 6. 用MC1596实现同步检波:按原理电路(图1)连 MC1596实现同步检波:按原理电路( 1)连 接，当输入端加入调幅波信号时，该信号载波 频率为500KHz，大小为50mV，调制频率为1KHz， 频率为500KHz，大小为50mV，调制频率为1KHz， m=30%时，分别观察图中A m=30%时，分别观察图中A、B、C及输出Uo(t) 及输出U 的波形。
3.用MC1596实现倍频:调整模拟乘法器仍工作 MC1596实现倍频: 在平衡状态 ， 在平 衡状态， 在 x 输入端和 y 输入端同时加 输入端和y fi=200KHz， Ui=50mV信号，微调Rw，用示 200KHz， 50mV信号，微调R 波器双踪观察u 波器双踪观察uo(t) 和ui(t)的关系，即有fo=2fi。 (t)的关系，即有f *实验时可只用一个输入信号，然后将x和y通 实验时可只用一个输入信号，然后将x 道短接
2.用模拟乘法器MC1596实现平衡调幅波。 用模拟乘法器MC1596实现平衡调幅波。 a.调平衡：将乘法器y输入端接地,即uy(t)=0,x输入端加 调平衡：将乘法器y输入端接地, (t)=0,x输入端加 入 fx=500KHz,Ux=100mV的输入信号 , 调电位器 RW 使 500KHz,U 100mV 的输入信号, 调电位器R uo(t)=0。 (t)=0 b 分别加入 fx=500KHz,Ux=100mV;fy=50KHz,Uy=200mV 分别加入f 500KHz,U 100mV; 50KHz,U 200mV 的信号时, 微调R 即可得到平衡的双边带信号, 的信号时 , 微调 RW 即可得到平衡的双边带信号 , 描绘 uo(t) 的波形,要特别注意调制信号过零时载波倒相现 的波形, 象。 由小到大变化，观察u (t)的变化， c.保持ux(t)不变，使Uy由小到大变化，观察uo(t)的变化， 保持u (t)不变， 记下变化结果， 并测出最大不失真的 u (t)所对应的 记下变化结果 ， 并测出最大不失真的uo(t) 所对应的 Uy的大小。 的大小。 d.保持ux(t)不变，fy变化时uo(t)变化情况如何？ 保持u (t)不变， 变化时u (t)变化情况如何？
3.用MC1596实现倍频:调整模拟乘法器仍工作 MC1596实现倍频: 在平衡状态 ， 在平 衡状态， 在 x 输入端和 y 输入端同时加 输入端和y fi=200KHz， Ui=50mV信号，微调Rw，用示 200KHz， 50mV信号，微调R 波器双踪观察u 波器双踪观察uo(t) 和ui(t)的关系，即有fo=2fi。 (t)的关系，即有f *实验时可只用一个输入信号，然后将x和y通 实验时可只用一个输入信号，然后将x 道短接
2.用模拟乘法器MC1596实现平衡调幅波。 用模拟乘法器MC1596实现平衡调幅波。 a.调平衡：将乘法器y输入端接地,即uy(t)=0,x输入端加 调平衡：将乘法器y输入端接地, (t)=0,x输入端加 入 fx=500KHz,Ux=100mV的输入信号 , 调电位器 RW 使 500KHz,U 100mV 的输入信号, 调电位器R uo(t)=0。 (t)=0 b 分别加入 fx=500KHz,Ux=100mV;fy=50KHz,Uy=200mV 分别加入f 500KHz,U 100mV; 50KHz,U 200mV 的信号时, 微调R 即可得到平衡的双边带信号, 的信号时 , 微调 RW 即可得到平衡的双边带信号 , 描绘 uo(t) 的波形,要特别注意调制信号过零时载波倒相现 的波形, 象。 由小到大变化，观察u (t)的变化， c.保持ux(t)不变，使Uy由小到大变化，观察uo(t)的变化， 保持u (t)不变， 记下变化结果， 并测出最大不失真的 u (t)所对应的 记下变化结果 ， 并测出最大不失真的uo(t) 所对应的 Uy的大小。 的大小。 d.保持ux(t)不变，fy变化时uo(t)变化情况如何？ 保持u (t)不变， 变化时u (t)变化情况如何？
《模拟乘法器》课件
《模拟乘法器》PPT课件
# 模拟乘法器 本课程将介绍模拟乘法器的原理及其应用。
模拟乘法器的定义
பைடு நூலகம்
作用
模拟乘法器用于实现模拟 信号的乘法运算，将不同 信号相乘得到新的信号。
原理
模拟乘法器基于电子元件 的特性，通过电压或电流 乘法进行运算。
分类
模拟乘法器可以根据不同 的实现方式和应用场景进 行分类。
模拟乘法器的应用
电子测量中的应用
模拟乘法器在测量仪器中用于信号放大和校正，提高测量精度。
通信系统中的应用
模拟乘法器在通信系统中用于信号调制、解调和频谱分析。
音频系统中的应用
模拟乘法器在音频系统中用于音频效果处理和音频信号放大。
模拟乘法器的实现
电路实现
模拟乘法器可以通过电路设计和集成电路制 造来实现。
软件实现
模拟乘法器也可以通过软件算法来实现，例 如在数字信号处理中。
2 应用前景
模拟乘法器在未来将继续发挥重要作用，随着科技的发展将有更广泛的应用。
参考文献
1. 2. 3.
Author 1. Title 1. Publisher 1. Author 2. Title 2. Publisher 2. Author 3. Title 3. Publisher 3.
模拟乘法器的应用案例
电子秤上的应用
模拟乘法器在电子秤中用于 测量物体的重量并进行计算。
无线电通信系统中 的应用
模拟乘法器在无线电通信系 统中用于信号调制和解调， 实现高质量的通信。
音频放大器中的应 用
模拟乘法器在音频放大器中 用于调节音量和音频效果的 处理。
总结
1 优点和不足
模拟乘法器的优点包括快速响应和高精度，但也存在精度损失和成本较高的不足。
# 模拟乘法器 本课程将介绍模拟乘法器的原理及其应用。
模拟乘法器的定义
பைடு நூலகம்
作用
模拟乘法器用于实现模拟 信号的乘法运算，将不同 信号相乘得到新的信号。
原理
模拟乘法器基于电子元件 的特性，通过电压或电流 乘法进行运算。
分类
模拟乘法器可以根据不同 的实现方式和应用场景进 行分类。
模拟乘法器的应用
电子测量中的应用
模拟乘法器在测量仪器中用于信号放大和校正，提高测量精度。
通信系统中的应用
模拟乘法器在通信系统中用于信号调制、解调和频谱分析。
音频系统中的应用
模拟乘法器在音频系统中用于音频效果处理和音频信号放大。
模拟乘法器的实现
电路实现
模拟乘法器可以通过电路设计和集成电路制 造来实现。
软件实现
模拟乘法器也可以通过软件算法来实现，例 如在数字信号处理中。
2 应用前景
模拟乘法器在未来将继续发挥重要作用，随着科技的发展将有更广泛的应用。
参考文献
1. 2. 3.
Author 1. Title 1. Publisher 1. Author 2. Title 2. Publisher 2. Author 3. Title 3. Publisher 3.
模拟乘法器的应用案例
电子秤上的应用
模拟乘法器在电子秤中用于 测量物体的重量并进行计算。
无线电通信系统中 的应用
模拟乘法器在无线电通信系 统中用于信号调制和解调， 实现高质量的通信。
音频放大器中的应 用
模拟乘法器在音频放大器中 用于调节音量和音频效果的 处理。
总结
1 优点和不足
模拟乘法器的优点包括快速响应和高精度，但也存在精度损失和成本较高的不足。
模拟电子技术5.2乘法器及其应用
若集成运放的同相输入端与反相输入端互换，则k和uI2的极 性应如何？
4) 开平方运算电路
uo1
uo1
R2 R1
ui
ui
i2
R1
R2
uo1 Kuo2
i1
－∞
+A +
uo
1R
u
2 (u )
R
O
KR
i
1
为实现上式，电路中uI、 uO、k的极性是什么？为什么？ 若要uO<0，则有何变化？ 若要求uI、 uO均大于0，则有何变化？ 若集成运放的负反馈通路中为某种运算电路，则整个电 路实现其逆运算！
T1
T2
T3
i c3
Re
－ VE E
3. 乘法器的应用
1) 乘法运算
uX uY
uo uo=KuXuY
实现了对正弦波
若uI 2Ui sin t
电压的二倍频变换
则uO 2kUi2 sin2 t 2kUi2 (1 cos2 t)
2) 平方和立方运算
ui
uo
ui
uo
平方运算电路
uo=K(ui)2
如何实现开三次方运算电路？
利用运算电路，求解方程。已知模拟乘法器的相乘因子为0.1V-1。
设x=uI，按运算顺序搭建电路。
调整uI，使 uO 为 0 的 uI 就是方程 的解；解 为1、4。 电路不唯 一！
已知R1＝R2，求解uO= f (uI) = ? 二极管什么时候导通？什么时候截止？
uO uI
在集成运放应用电路中开关管的工作状态往往决定于输入 信号或输出信号的极性！
5.2 模拟乘法器及其应用
1. 乘法器的基础知识
《模拟电子技术基础》教学课件 7.2模拟乘法器及其应用
T4 -UEE
7.2 模拟乘法器及其应用 2. 在运算电路中的基本应用
(1)乘法运算
（2）乘方运算
uO kuI1uI2
实际的模拟乘法器k常为+0.1V-1或－0.1V-1。
若uI 2Ui sin t 则uO 2kUi2 sin2 t 2kUi2 (1 cos2 t)
uO k uI2
实现了对正弦电压的二倍频变换
7.2 模拟乘法器及其应用
（3）除法运算
i2
i1
运算电路中集成运放必须引入负反馈！
为使电路引入的是负反馈，k和uI2的极性应如何？
i1 i2 uI1 uO' R1 R2
uO'
R2 R1
uI1
k uI2uO
uO
R2 R1
uI1 k uI2
7.2 模拟乘法器及其应用
（4）平方根运算电路
ui＞0时平方根运算电路
7.2 模拟乘法器及其应用 7.2.1模拟乘法器的基本概念
1.模拟乘法器的定义 模拟乘法器，就是实现两个模拟信号相乘功能的非线性电子器件。 2.模拟乘法器的符号
uO kuXuY
3.模拟乘法器的分类 按照输入电压信号允许的极性，分为变跨导式二象限和双平衡式四象限。
7.2 模拟乘法器及其应用
7.2.2 模拟乘法器的工作原理
ui＜0时平方根运算电路
uo1
=
-
R2 R1
ui
uo1 = Kuo2
uo =
- R2 KR1
ui
7.2 模拟乘法器及其应用
3. 调制解调器 (1)调制
（2）解调
在调制过程中，音频信号需要用高频信号来运载， 解调是调制的逆过程。 高频信号称为载波信号，音频信号称为调制信号。 即从调幅波提取调制信号的过程称为解调。
模拟乘法器及其在运算电路中的应用
ui
Kxy
x y
uo1 Ku2 i
x y
Kxy
uo Ku
2
i
uo K 2 u 3 i
当ux = uy时，乘法器实现平方运算，其输出与输入信号 之间为非线性关系。
K ux uy uo
ux =UREF
uo = Kux uy = KU REF uy
9.4
模拟乘法器
ux uy
K
K
uo
(a) 国标符号
ux uy
uo
(b) 常用符号 模拟乘法器符号
比例因子K具有V-1的量纲。
uo =Kux uy
9.4
ux uy
模拟乘法器
uo =Kux uy
K
K
uo
ux uy
uo
uy (II) ux<0 uy>0 ux<0 (III) uy<0 O ux>0 (I) uy>0 ux>0 uy<0 (IV) ux
9.4.1 模拟乘法器的基本原理
1. 变跨导型模拟乘法器
+VCC
Rc Rs
ic1
+
+
uo
Rc
-
ic2
VT1
-
Rs
ux
-
+
u BE1
VT 2
-
u+ BE2
+
ic3 Io VT3
Re -VEE
uy
-
变跨导型模拟乘法器
2. 对数反对数型模拟乘法器
ux
k1lnux
对数运算电路
uy
对数运算电路
k1lnuy
加 法 运 算
7.3 模拟乘法器及其在运算电路中的应用
′ uO
uI3
R2 100k R1 N uI1 10k P +A uI2 R1 R2
uO
ห้องสมุดไป่ตู้
§7.3
模拟乘法器及其 在运算电路中的应用
一、模拟乘法器简介
模拟乘法器有两个输入端，一个输出端， 模拟乘法器有两个输入端，一个输出端，输入 及输出均对“ 而言。 及输出均对“地”而言。模拟乘法器的符号如图所 输入的两个模拟信号是互不相关的物理量， 示。输入的两个模拟信号是互不相关的物理量，输 出电压是它们的乘积， 出电压是它们的乘积，即
uX uY uO
uo=kuXuY
理想模拟乘法器应具备的条件： 理想模拟乘法器应具备的条件： 1、 ri1和ri2为无穷大； 、 为无穷大； 2、 ro为零； 、 为零；
＋ ∆u X ro ＋ ∆uO －
＋ ∆uY － －
ri2
ri1
k ∆uX ∆uY
3、k值不随信号幅值而变化，且不随频率变化； 、 值不随信号幅值而变化 且不随频率变化； 值不随信号幅值而变化， 4、当uX或uY为零时， uo为零，电路没有失调电压、 、 为零时， 为零，电路没有失调电压、 电流和噪声。 电流和噪声。
i2 A + R3
uI2
uO
i1 = i2
′ uO kuI 2 uO uI 1 =− =− R1 R2 R2
R2 uI 1 uO = − kR1 uI 2
3、开方运算电路
在运算电路中， 在运算电路中，必须 R2 + － R1 保证电路引入的是负反 uI 馈。所以uI小于零。 所以 小于零。 i
′ uO
二、变跨导型模拟乘法器的工作原理（自学） 变跨导型模拟乘法器的工作原理（自学）
集成模拟乘法器及其应用-模拟电子技术课件
•集成模拟乘法器术及课其件应用-模拟电上子技一页
下一页
三、鉴相电路
鉴相电路用来比较两输入信号的相位差，即它 的输出电压与两输入信号的相位差成正比。用模拟
乘法器构成的鉴相电路如图6.2.5(a)所示，令输入电
压 u X 、uY 分别为
uX Uxmsint
uy Uymcost
uoKxuyKxUm Uym si ntcots
下一页
由式 u 0U m tco ct可s见，模拟乘法器的输出电压
是一个幅度Um(t)随低频信号而变化的高频信号，波 形如图6.2.7(c)所示。称它为普通调频波（简称AM
波）。将式展开，并应用三角函数关系，则得
u 0 U cm 1 m aco tc so c ts U cc mo c t s 2 1 m a U cc mo c s 2 1 m a U cc mo c s
+VCC
+
uBE3 -
IC3 V3
RE
-VEE
图6.1.2 模拟乘法器原理图
•集成模拟乘法器术及课其件应用-模拟电子技上一页
下一页
6.1.2 单片集成模拟乘法器
采用两个差分放大电路可构成较理想的模拟 乘法器，称为双差分对模拟乘法器，也称为双平 衡模拟乘法器。
如图6.1.3所示（虚线框内）是根据双差分对
6.1 集成模拟乘法器
6.1.1 集成模拟乘法器的基本工作原理
一、模拟乘法器的基本特性 模拟乘法器有两个输入端、一个输出端。
若输入信号为 u X 、u Y ，则输出信号 u O 为 ：
X K
Y
uOKuXuY
模拟乘法器电路符号
•集成模拟乘法器术及课其件应用-模拟电上子一技页
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
第6章 模拟乘法器及其应用 章
6.1 变跨导型模拟乘法器 6.2 单片模拟乘法器 6.3 乘法器应用
第六章 集成模拟乘法器及其应用
6.1 变跨导型模拟乘法器 6.1.1 原理电路
i c1 Rc uz Io Rc i c2 V2
＋Ec
＋
ux
V1 u BE1 － V3 uy
－ uz ＋ i3
i4
B
Rc
iB
＋
u x′
i 3A
B
i 4A
V4A
V3B V4B i 2A i ∑B V2B
－
＋
ux
V1A
i 1A Ix V1B Rx
i 1B
＋
uy
＋
u BE
V2A
Iy Ry Ioy
＋ －
u BE
－
Iox
－
Iox
－
Ioy
图 6-3 线性化变跨导乘法器
－Ee
第六章 集成模拟乘法器及其应用
第六章 集成模拟乘法器及其应用
(5) 电阻R1
R1 ≤
Ec − ( u x max + 2.7) 2 I ox
32 − 12.7 = = 9.65kΩ 2 ×1
取标称值R1=9.1k 。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
6.2.2 相乘误差与调零
因为乘法器有两个输入端，因此必定存在两个输入失调电 压，x通道输入端失调电压记为Uxos，y通道输入失调电压为Uyos ， 相乘增益也会产生误差，记为∆A。除此之外，各种非线性因素 造成误差电压为N(Ux, Uy)。这样，乘法器输出电压可以写成
9
10 13
500 Ω
500 Ω
500 Ω
500 Ω
图 6-4 BG314内部电路
7
第六章 集成模拟乘法器及其应用
＋Ec
R1 1 2 Rc 14 Rc
＋
uz
－
5
＋
ux
4 8 9 12
Rx BG314 6 10 Ry 3 R3 7 13 11
－ －
uy
＋
R13
－Ee
图 6-5 BG314外接电路
第六章 集成模拟乘法器及其应用
＋
－ u BE2
＋
－ ＋ －
Re
图 6-1 变跨导型模拟乘法器基本电路
第六章 集成模拟乘法器及其应用
变跨导型模拟乘法器原理电路如图 6-1 所示，它是一个具 有恒流源的差动放大器，只是I0受输入电压uy控制，uy控制V3 管的集电极电流I0，即
I 0 = Au y
式中，A为V3的跨导。
ux 1 + th ic1 = 2 2U T ux 1 + th ic 2 = 2 2U T
取标称值Rc=11 k 。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
(4) 正电源Ec当输入电压uy的正向摆幅要求为+10V时，y 通道输入级差分对管V9, V10和V14, V15的集电极电位需 12V，以 免管子进入饱和区。于是，V7, V8, V12, V13的基极电位为 12.7V， 它们的集电极电位应比基极电位高 2V，即 14.7V。由于考虑到 连接的方便，当A=0.1V-1 时，输入电压最大值为10V，所以相 乘器输出电压要求有 10V的摆幅。因为乘法器系双端输出，所 以V7, V12和V8, V13集电极电位应有14.7+10/2=19.7 V。另外，取 Ioy=1 mA时，在负载电阻Rc(11 k )上将有11 V压降。这样，需 选用正电源Ec≥(19.7+11)=30.7V， 故确定Ec=32 V。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
(2) 负反馈电阻Rx和Ry
Rx max 3 × 10 Rx ≥ = = 15kΩ 2 2 ×1 I ox 3
取Rx=Ry=15k 。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
(3) 负载电阻 c 负载电阻R 当取A=0.1V-1时，则
1 Rc = AI ox Rx R y = 11.25kΩ 2
Ec − 2 I ox R1 ≥ u x max + 2.7
Ec − ( u x ) max + 2.7 15 − 7.7 R1 ≤ = = 3.65kΩ 2 I ox 2
第六章 集成模拟乘法器及其应用
（5） 线性动态范围的核算 ） 由于两个恒流源中各晶体管基极电压为
U 3 = U13 = −15 + 1 × 0.5 + 0.7 = −13.8V
由此可知，为保证恒流源各管工作在放大区，乘法器两个 输入电压的最大负向摆幅可以超过 -5 V， 甚至达到-10V也不会 使恒流管饱和。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
例6–2 若要求输入电压ux和uy的最大动态范围为±10V， 试 计算各外接元件值并确定电源电压。 解： (1) 偏置电阻R3和R13 由上例计算可知，采用Ee=15V时，输入电压的负向摆幅可 达-10V，于是仍取Ee=15V，R3和R13均为13.8k ，可由10k 电阻 与 6.8k 电位器串联而成。
' 假定VD1, VD2及V1A, V1B都是匹配的，则预失真网络输出电压 u x为
ux 1+ i1 A I ox Rx ' u x = uD1 − uD 2 = U T 1n = U T 1n ux i1B 1− I ox Rx 式中 ux i1 A ≈ I ox + Rx ux i1B ≈ I ox − Rx
第六章 集成模拟乘法器及其应用
总差动输出电流ic为
ic = i A − iB = (i3 + i5 ) − (i4 + i6 )
ux ux ux = ( I 1− I 2 )th = I 0th th 2U T 2U T 2U T ux ux 输出电压uZ为 u = i R = I R th th z c c 0 c 2U T 2U T
u x max < I ox Rx
第六章 集成模拟乘法器及其应用
6.2 单片模拟乘法器
6.2.1 电路组成与工作原理
1 VD1 VD2 14 2
V7 V9 V10 4k 4k 6 11 3 VD3
V8
V12
V13
V1 4 4k 5 Iox 500 Ω 7 V5 V6 Iox V2 V3
V4
8
12
V15 V14 4k V11 V16 VD4 500 Ω
上面各式近似条件是|ux|2UT。 差动电路的跨导为
dic I0 A gm = = = dux 2U T 2U T
这样，差动电路的输出电压uz为
ARC uz = g m Rc ux = u x u y = A1ux u y 2U T
第六章 集成模拟乘法器及其应用
作为实用乘法器而言 ，它存在下列三个问题： (1) 由于控制I0的输入电压uy必须是单极性的，所以基本电 路称作两象限乘法器，即ux, uy均为正或ux为负、uy为正。如果 希望ux, uy均可正可负，则就会有更大的实用意义。为此，必须 解决四象限相乘问题。 (2) 线性范围太小。为此，必须引入线性化措施，以扩大 线性范围。 (3) 相乘增益A1 与UT有关，即A1 与温度有关，需要解决温 度引起的不稳定性问题。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
(3) 负载电阻Rc
1 1 Rc = AI ox Rx R y = × 0.1 × 1 × 8.22 = 3.36kΩ 2 2
取标称值Rc=3.3 k 。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
(4) 电阻R1 为保证输入级差分对管工作于线性放大区，它 们的集电极电压应比|ux|max 高于 1~2V (一般取 2 V)，又考虑到 VD1, VD2 导通电压为 0.7 V，因此“1”端电位应等于或大于 (|ux|max+2+0.7)V，即
第六章 集成模拟乘法器及其应用
6.1.2 双差动乘法器
iA i3 Rc
＋Ec
－ u ＋ z
i4 i5 V5 V4
Rc
iB
＋
ux
V3
V6
－
I1 I2 V1 V2
＋ －
uy
I0
图 6-2 双差动乘法器
第六章 集成模拟乘法器及其应用
uy I0 I1 = 1 + th 2 2U T I2 =
1 I ox − ix ≥ I ox 3
或
1 I oy − i y ≥ I oy 3 2 i y ≤ I oy 3
2 ix ≤ I ox 3
当Iox=Ioy=1 mA时，有
u x max 5 Rx = = = 7.5kΩ 2 2 I ox 3 3
因为负反馈电阻并不要求高精度，适当偏大些有利于线性， 因此可取电阻标称值Rx=Ry=8.2 k 。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
利用反双曲线正切函数与对数之间关系， 即
1 1+ t 1n = arctht 2 1− t ' ux ' u x = 2uT arcth I ox Rx
仿照双差动乘法器中式(6-7)，可得
u i3 A − i3 B = i2 Ath 2U T ' ux i4 A − i4 B = i2 B th 2U T
' x
第六章 集成模拟乘法器及其应用
i2 A
i2 B
uy ≈ I oy + Ry uy ≈ I oy − Ry
uz = [(i3 A + i4 B ) − (i3 A + i4 A )]Rc = 2 Rcu y Ry u th 2U T
' x
第六章 集成模拟乘法器及其应用
第6章 模拟乘法器及其应用 章
6.1 变跨导型模拟乘法器 6.2 单片模拟乘法器 6.3 乘法器应用
第六章 集成模拟乘法器及其应用
6.1 变跨导型模拟乘法器 6.1.1 原理电路
i c1 Rc uz Io Rc i c2 V2
＋Ec
＋
ux
V1 u BE1 － V3 uy
－ uz ＋ i3
i4
B
Rc
iB
＋
u x′
i 3A
B
i 4A
V4A
V3B V4B i 2A i ∑B V2B
－
＋
ux
V1A
i 1A Ix V1B Rx
i 1B
＋
uy
＋
u BE
V2A
Iy Ry Ioy
＋ －
u BE
－
Iox
－
Iox
－
Ioy
图 6-3 线性化变跨导乘法器
－Ee
第六章 集成模拟乘法器及其应用
第六章 集成模拟乘法器及其应用
(5) 电阻R1
R1 ≤
Ec − ( u x max + 2.7) 2 I ox
32 − 12.7 = = 9.65kΩ 2 ×1
取标称值R1=9.1k 。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
6.2.2 相乘误差与调零
因为乘法器有两个输入端，因此必定存在两个输入失调电 压，x通道输入端失调电压记为Uxos，y通道输入失调电压为Uyos ， 相乘增益也会产生误差，记为∆A。除此之外，各种非线性因素 造成误差电压为N(Ux, Uy)。这样，乘法器输出电压可以写成
9
10 13
500 Ω
500 Ω
500 Ω
500 Ω
图 6-4 BG314内部电路
7
第六章 集成模拟乘法器及其应用
＋Ec
R1 1 2 Rc 14 Rc
＋
uz
－
5
＋
ux
4 8 9 12
Rx BG314 6 10 Ry 3 R3 7 13 11
－ －
uy
＋
R13
－Ee
图 6-5 BG314外接电路
第六章 集成模拟乘法器及其应用
＋
－ u BE2
＋
－ ＋ －
Re
图 6-1 变跨导型模拟乘法器基本电路
第六章 集成模拟乘法器及其应用
变跨导型模拟乘法器原理电路如图 6-1 所示，它是一个具 有恒流源的差动放大器，只是I0受输入电压uy控制，uy控制V3 管的集电极电流I0，即
I 0 = Au y
式中，A为V3的跨导。
ux 1 + th ic1 = 2 2U T ux 1 + th ic 2 = 2 2U T
取标称值Rc=11 k 。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
(4) 正电源Ec当输入电压uy的正向摆幅要求为+10V时，y 通道输入级差分对管V9, V10和V14, V15的集电极电位需 12V，以 免管子进入饱和区。于是，V7, V8, V12, V13的基极电位为 12.7V， 它们的集电极电位应比基极电位高 2V，即 14.7V。由于考虑到 连接的方便，当A=0.1V-1 时，输入电压最大值为10V，所以相 乘器输出电压要求有 10V的摆幅。因为乘法器系双端输出，所 以V7, V12和V8, V13集电极电位应有14.7+10/2=19.7 V。另外，取 Ioy=1 mA时，在负载电阻Rc(11 k )上将有11 V压降。这样，需 选用正电源Ec≥(19.7+11)=30.7V， 故确定Ec=32 V。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
(2) 负反馈电阻Rx和Ry
Rx max 3 × 10 Rx ≥ = = 15kΩ 2 2 ×1 I ox 3
取Rx=Ry=15k 。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
(3) 负载电阻 c 负载电阻R 当取A=0.1V-1时，则
1 Rc = AI ox Rx R y = 11.25kΩ 2
Ec − 2 I ox R1 ≥ u x max + 2.7
Ec − ( u x ) max + 2.7 15 − 7.7 R1 ≤ = = 3.65kΩ 2 I ox 2
第六章 集成模拟乘法器及其应用
（5） 线性动态范围的核算 ） 由于两个恒流源中各晶体管基极电压为
U 3 = U13 = −15 + 1 × 0.5 + 0.7 = −13.8V
由此可知，为保证恒流源各管工作在放大区，乘法器两个 输入电压的最大负向摆幅可以超过 -5 V， 甚至达到-10V也不会 使恒流管饱和。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
例6–2 若要求输入电压ux和uy的最大动态范围为±10V， 试 计算各外接元件值并确定电源电压。 解： (1) 偏置电阻R3和R13 由上例计算可知，采用Ee=15V时，输入电压的负向摆幅可 达-10V，于是仍取Ee=15V，R3和R13均为13.8k ，可由10k 电阻 与 6.8k 电位器串联而成。
' 假定VD1, VD2及V1A, V1B都是匹配的，则预失真网络输出电压 u x为
ux 1+ i1 A I ox Rx ' u x = uD1 − uD 2 = U T 1n = U T 1n ux i1B 1− I ox Rx 式中 ux i1 A ≈ I ox + Rx ux i1B ≈ I ox − Rx
第六章 集成模拟乘法器及其应用
总差动输出电流ic为
ic = i A − iB = (i3 + i5 ) − (i4 + i6 )
ux ux ux = ( I 1− I 2 )th = I 0th th 2U T 2U T 2U T ux ux 输出电压uZ为 u = i R = I R th th z c c 0 c 2U T 2U T
u x max < I ox Rx
第六章 集成模拟乘法器及其应用
6.2 单片模拟乘法器
6.2.1 电路组成与工作原理
1 VD1 VD2 14 2
V7 V9 V10 4k 4k 6 11 3 VD3
V8
V12
V13
V1 4 4k 5 Iox 500 Ω 7 V5 V6 Iox V2 V3
V4
8
12
V15 V14 4k V11 V16 VD4 500 Ω
上面各式近似条件是|ux|2UT。 差动电路的跨导为
dic I0 A gm = = = dux 2U T 2U T
这样，差动电路的输出电压uz为
ARC uz = g m Rc ux = u x u y = A1ux u y 2U T
第六章 集成模拟乘法器及其应用
作为实用乘法器而言 ，它存在下列三个问题： (1) 由于控制I0的输入电压uy必须是单极性的，所以基本电 路称作两象限乘法器，即ux, uy均为正或ux为负、uy为正。如果 希望ux, uy均可正可负，则就会有更大的实用意义。为此，必须 解决四象限相乘问题。 (2) 线性范围太小。为此，必须引入线性化措施，以扩大 线性范围。 (3) 相乘增益A1 与UT有关，即A1 与温度有关，需要解决温 度引起的不稳定性问题。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
(3) 负载电阻Rc
1 1 Rc = AI ox Rx R y = × 0.1 × 1 × 8.22 = 3.36kΩ 2 2
取标称值Rc=3.3 k 。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
(4) 电阻R1 为保证输入级差分对管工作于线性放大区，它 们的集电极电压应比|ux|max 高于 1~2V (一般取 2 V)，又考虑到 VD1, VD2 导通电压为 0.7 V，因此“1”端电位应等于或大于 (|ux|max+2+0.7)V，即
第六章 集成模拟乘法器及其应用
6.1.2 双差动乘法器
iA i3 Rc
＋Ec
－ u ＋ z
i4 i5 V5 V4
Rc
iB
＋
ux
V3
V6
－
I1 I2 V1 V2
＋ －
uy
I0
图 6-2 双差动乘法器
第六章 集成模拟乘法器及其应用
uy I0 I1 = 1 + th 2 2U T I2 =
1 I ox − ix ≥ I ox 3
或
1 I oy − i y ≥ I oy 3 2 i y ≤ I oy 3
2 ix ≤ I ox 3
当Iox=Ioy=1 mA时，有
u x max 5 Rx = = = 7.5kΩ 2 2 I ox 3 3
因为负反馈电阻并不要求高精度，适当偏大些有利于线性， 因此可取电阻标称值Rx=Ry=8.2 k 。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
利用反双曲线正切函数与对数之间关系， 即
1 1+ t 1n = arctht 2 1− t ' ux ' u x = 2uT arcth I ox Rx
仿照双差动乘法器中式(6-7)，可得
u i3 A − i3 B = i2 Ath 2U T ' ux i4 A − i4 B = i2 B th 2U T
' x
第六章 集成模拟乘法器及其应用
i2 A
i2 B
uy ≈ I oy + Ry uy ≈ I oy − Ry
uz = [(i3 A + i4 B ) − (i3 A + i4 A )]Rc = 2 Rcu y Ry u th 2U T
' x
第六章 集成模拟乘法器及其应用