集成模拟乘法器及其应用-集成电路.docxVIP

第 6 章 集成模拟乘法器及其应用 集成模拟乘法器 教学要求： 掌握集成模拟乘法器的基本工作原理； 理解变跨导模拟乘法器的基本原理； 了解单片集成模拟乘法器的外部管脚排列及外接电路特点。 一、集成模拟乘法器的工作原理 （一）模拟乘法器的基本特性 模拟乘法器是实现两个模拟量相乘功能的器件，理想乘法器的输出电压与同一时刻两个输入电压瞬时值 的乘积成正比，而且输入电压的波形、幅度、极性和频率可以是任意的。其符号如下图所示，K 为乘法器的增益系数。 模拟乘法器的类型 理想乘法器—对输入电压没有限制， u = 0 或 u = 0 时 ，u = 0，输入电压的波形、幅度、极性和频率 可以是任意的 。 x y O 实际乘法器—u = 0 ， u = 0 时，u 1 0，此时的输出电压称为输出输出失调电压。u = 0，u 1 0 （或 u x y O x y y = 0，u 1 0）时，u 1 0，这是由于 u （u ）信号直接流通到输出端而形成的，此时 的输出电压为 u （u ） x O y x y x 的输出馈通电压。 （二）变跨导模拟乘法器的基本工作原理 变跨导模拟乘法器是在带电流源差分放大电路的基础上发展起来的，其基本原理电路如下图所示。 在室温下，K 为常数，可见输出电压u 与输入电压 u 、u 的乘积成正比，所以差分放大电路具有乘法功 O y x C3 Y能。但 u 必须为正才能正常工作，故为二象限乘法器。当 u 较小 时，相乘结果误差较大，因 I 随 u C3 Y y Y 变，其比值为电导量，称变跨导乘法器 . 二、单片集成模拟乘法器 实用变跨导模拟乘法器由两个具有压控电流源的差分电路组成，称为双差分对模拟乘法器，也 称为双平衡模拟乘法器。属于这一类的单片集成模拟乘法器有MC1496、MC1595 等。MC1496 内部电路如下图所示。 o + VCC C厂 勹—- I 勹;: u-0 C V1、V2、V5 顷 拟乘法器 V3...V4...v6 f乘法器 + m , V1 ~ V9 ｀岛 —电流源电话 U X 岛.., V1 ... 鸟 主 流源基准 10 _4 +0 - l k 飞 lUy I l vLr · } v L Vs...V9 R Y 尽 —提供 0.5 J0 —引人负反馈，扩大西 的线性动态范围 ＿只. v ＿ 只 U。＝二 R 甚片 气 主 Y = K”x“ y 翠其中，卢归 贮 j坠 翠其中， 增益系数 K= Re ■ ，■ ., VEE M C14 96型焦成模拟乘法器 J,, -.. I 收 辽 片：（：：：： 26 mV) ., －上 R心 压 三上 尽 2 2 cR+VCC c R ．．I-R ． ．I -R  负反馈电阻，用以扩大ux... u廿回围 14 13 12 11 IO 9 8 ＿jlvlC 1 ＿ j x8 6 x +0 9 10  214. 2 1 4. +U4凡 1 2 了 五『s 6 +U UY 。-- 0----------11 1 2 3 13 7 1 。 ，伈＝ ， 凡几片 ＇ 佐 ＂， v = K 1i x 1i y (b) MC1595外形图 K= 吠 1-f2 ， ， Rx屯 ! 2 叶- 霓－ (a,) MC1595外接电路 V EE RXR y l。 , I Ry 1勾 ＜ Ry 2 2 集成模拟乘法器的应用 教学要求 ： 掌握集成模拟乘法器的基本运算电路； 理解倍频、混频与鉴相电路的特点； 掌握调幅和解调的原理。 一、基本运算电路 平方运算 将模拟乘法器的两个输入端输入相同的信号，平方运算电路如下图所示： 除法运算器 由集成运放和模拟乘法器组成，除法运算电路如上图所示。当 u 1  0 时，u O  0，为使 u 3  0，则 u 2 0 ； 当 u 1  0 时，u O 0，为使 u 3 0，则 u 2 0 。 平方根运算 压控增益 改变直流电压 U 的大小，就可以调节电路的增益。 XQ 二、倍频、混频与鉴相 倍频电路 当两个输入信号为同频率的信号即可实现两倍频作用。如下图所示。 混频电路 模拟乘法器的输出为两个输入信号的和频和差频信号，即实现了混频作用，若用滤波器取出和频（信或 差频）号输出，就称为混频，电路如下图所示。 鉴相电路 鉴相电路用来比较两个输入信号的相位差，即它的输出电压与两输入信号之间的相位差成正比，用模拟 乘法器构成的鉴相电路如下图所示。作出uo 与 φ 的关系曲线称为鉴相特性曲线，当|φ |≤0.5rad（约30°） 时，sinφ ≈φ ，鉴相特性接近于线性。 三、调幅与解调 （一）信息传输的基本概念 对传输信号进行调制的原因