1、第10章模擬乘法器電路設(shè)計(jì)10.1 模擬乘法器基本特性10.2 模擬乘法器MPY63410.3 模擬乘法器應(yīng)用電路例第10章模擬乘法器電路設(shè)計(jì)10.1 模擬乘法器基本特性模擬乘法器模擬集成乘法器能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)互不相關(guān)的模擬信號(hào)間的相乘功能。它不僅應(yīng)用于模擬運(yùn)算方面，而且廣泛地應(yīng)用于無(wú)線電廣播、電視、通信、測(cè)量?jī)x表。醫(yī)療儀器以及控制系統(tǒng)一，進(jìn)行模擬信號(hào)的變換及處理。目前，模擬集成乘法器已成為一種普遍應(yīng)用的非線性模擬集成電路。10.1 模擬乘法器基本特性模擬乘法器10.1 模擬乘法器基本特性1. 模擬乘法器的符號(hào)和特性u(píng)0(t)= ku x(t) * u y(t) Z=KXY1. 模擬乘法器的符號(hào)和特

2、性u(píng)0(t)= ku x(t) *2. 模擬乘法器的工作象限1. 如果兩輸入電壓都只能取同一極性（同為正或同為負(fù)）時(shí)，乘法器才能工作，則稱(chēng)之為“單象限乘法器”；2. 如果其中一個(gè)輸入電壓極性可正、可負(fù)，而另一個(gè)輸入電壓極性只能取單一極性（即只能是正或只能是負(fù)），則稱(chēng)之為“二象限乘法器”；3. 如果兩輸入電壓極性均可正、可負(fù)，則稱(chēng)之為“四象限乘法器”。4. 兩個(gè)單象限乘法器可構(gòu)成一個(gè)二象限乘法器；5. 兩個(gè)二象限乘法器則可構(gòu)成一個(gè)四象限乘法器。模擬乘法器的工作象限2. 模擬乘法器的工作象限1. 如果兩輸入電壓都只能取同一極1. 模擬乘法器輸入、輸出電壓的極性關(guān)系滿(mǎn)足數(shù)學(xué)符號(hào)運(yùn)算規(guī)則；2. 有一個(gè)

3、輸入電壓為零時(shí)，模擬乘法器輸出電壓亦為零；3. 有一個(gè)輸入電壓為非零的直流電壓E時(shí)，模擬乘法器相當(dāng)于一個(gè)增益為AV=KE的放大器（Z=AVX或者Z=AVY ）。1. 模擬乘法器輸入、輸出電壓的極性關(guān)系滿(mǎn)足數(shù)學(xué)符號(hào)運(yùn)算規(guī)則3. 平方律輸出特性當(dāng)模擬乘法器兩個(gè)輸入電壓相同，則其輸出電壓為 當(dāng)模擬乘法器兩個(gè)輸入電壓幅度相等而極性相反，則其輸出電壓為 上述關(guān)系稱(chēng)為理想模擬乘法器的平方律輸出特性，其曲線如右圖所示。由圖可知，是兩條拋物線。3. 平方律輸出特性當(dāng)模擬乘法器兩個(gè)輸入電壓相同，則其輸出電4. 模擬乘法器的線性與非線性特性 模擬乘法器是一種非線性器件，一般情況下，它體現(xiàn)出非線性特性。 4. 模擬

4、乘法器的線性與非線性特性 模擬乘法器是一種非線性在一定條件下，模擬乘法器又體現(xiàn)出線性特性。例如，XE（恒定直流電壓）、Yv1v2（交流電壓）時(shí)，則輸出電壓Z為 可見(jiàn)，輸出電壓中，不含新的頻率分量，而且符合線性迭加原理，故此時(shí)，模擬乘法器亦可作線性器件使用。在一定條件下，模擬乘法器又體現(xiàn)出線性特性。5. 除法和開(kāi)方運(yùn)算電路5. 除法和開(kāi)方運(yùn)算電路6. 倍頻運(yùn)算電路6. 倍頻運(yùn)算電路7. 均方根運(yùn)算電路7. 均方根運(yùn)算電路8. 調(diào)制電路8. 調(diào)制電路9. 解調(diào)電路9. 解調(diào)電路10.2 模擬乘法器MPY634MPY634是TI公司提供的具有10MHz的帶寬，四象限準(zhǔn)確性0.5，內(nèi)置運(yùn)算放大器的乘法

5、器芯片，電源電壓VS = 8 VDC18VDC，采用DIP-14和SOIC-16封裝，傳輸函數(shù)為：式中，A 為輸出放大器的開(kāi)環(huán)增益，典型值為85dB （DC）。SF為標(biāo)度系數(shù)， SF標(biāo)稱(chēng)值為10.000V，利用外部電阻可以在3V10V的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。X, Y, Z是輸入電壓滿(mǎn)刻度輸入電壓等于所選擇的SF，最大輸入電壓=1.25 SF。10.2 模擬乘法器MPY634MPY634是TI公司提供10.2 模擬乘法器MPY63410.2 模擬乘法器MPY63410.2 模擬乘法器MPY63410.2 模擬乘法器MPY63410.2 模擬乘法器MPY634MPY634作為除法器的基本電路,傳輸函數(shù)為：1

6、0.2 模擬乘法器MPY634MPY634作為除法器的基10.2 模擬乘法器MPY634MPY634作為開(kāi)方器的基本電路,傳輸函數(shù)為：10.2 模擬乘法器MPY634MPY634作為開(kāi)方器的基10.3.1 相位檢測(cè)電路10.3.1 相位檢測(cè)電路10.3.2 壓控放大器電路10.3.2 壓控放大器電路10.3.3 正弦波發(fā)生器電路10.3.3 正弦波發(fā)生器電路10.3.4 線性AM(調(diào)幅)電路10.3.4 線性AM(調(diào)幅)電路10.3.5 倍頻電路10.3.5 倍頻電路10.3.5 倍頻電路10.3.5 倍頻電路10.3.6 平衡調(diào)制器電路10.3.6 平衡調(diào)制器電路10.3.6 平衡調(diào)制器電路

7、10.3.6 平衡調(diào)制器電路10.3.7 開(kāi)立方運(yùn)算電路10.3.7 開(kāi)立方運(yùn)算電路10.3.8 均方根運(yùn)算電路10.3.8 均方根運(yùn)算電路10.3.9 冪級(jí)數(shù)形式表示的函數(shù)發(fā)生器電路10.3.9 冪級(jí)數(shù)形式表示的函數(shù)發(fā)生器電路10.3.10 自動(dòng)增益控制電路AGC10.3.10 自動(dòng)增益控制電路AGC10.3.11 壓控三角波與方波發(fā)生器電路10.3.11 壓控三角波與方波發(fā)生器電路基于AD835 250MHz電壓輸出四象限乘法器電路1. AD835的主要技術(shù)性能與特點(diǎn)AD835是Analog Devices公司生產(chǎn)的電壓輸出四象限乘法器電路能夠完成W=XY+Z功能，X和Y輸入信號(hào)范圍為1V

8、+1V帶寬250MHz在20ns內(nèi)可穩(wěn)定到滿(mǎn)刻度的0.1%乘法器噪聲為50nV/Hz差分乘法器輸入X和Y、求和輸入Z具有高的輸入阻抗輸出引腳端W具有低的輸出阻抗輸出電壓范圍2.5V+2.5V可驅(qū)動(dòng)負(fù)載電阻為25電源電壓為5V，電流消耗25mA工作溫度范圍為40+85。基于AD835 250MHz電壓輸出四象限乘法器電路2. AD835的引腳功能與封裝形式AD835采用PDIP-8或者SOIC-8封裝引腳端X1和X2、Y1和Y2為差分放大器正負(fù)輸入端Z為求和輸入端W為乘法器輸出端VP和VN為電源電壓正端和負(fù)端。圖10.1 AD835引腳封裝形式2. AD835的引腳功能與封裝形式圖10.1 AD

9、8352. AD835的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理AD835的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖如圖10.2所示，芯片內(nèi)部包含有X和Y差分輸入放大器、求和器、輸出緩沖放大器等電路。輸出電壓W為： 式中：所有參數(shù)均為電壓，U為縮放比例系數(shù)，當(dāng)U=1V，Z=0，有W=XY。圖10.2 AD835的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖2. AD835的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理圖10.2 AD8354. AD835的應(yīng)用電路（1）乘法器電路由AD835構(gòu)成的乘法器電路如圖10.2所示，比例系數(shù)U可以利用在引腳端W和Z之間的電阻分壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖10.2 AD835構(gòu)成的乘法器電路4. AD835的應(yīng)用電路圖10.2 AD835構(gòu)成的乘法（2）寬帶壓控放大器電路由AD835構(gòu)成的寬帶壓控放大器電路如圖10.3所示，增益控制范圍為0dB12dB（實(shí)際為12dB+14dB），帶寬50MHz，電阻R1和R2設(shè)置增益為標(biāo)準(zhǔn)值4，增加增益會(huì)減小帶寬。當(dāng)VG= 0.25V時(shí)，G=0dB；VG=0.5V時(shí)，G=6dB ；VG=1V時(shí)，G=12dB。AD835也可以使用9V單電源電壓工作。圖10.3 AD835構(gòu)成的寬帶壓控放大器電路（2）寬帶壓控放大器電路圖10.3 AD835構(gòu)成的寬帶壓（3）調(diào)幅電路AD835構(gòu)成的調(diào)幅電路如圖10.4所示，載波從Y和Z輸入，調(diào)制信號(hào)從X輸入。在X輸入范圍為1V ，U1.05V，調(diào)制系數(shù)為達(dá)到100%。載波頻率能夠達(dá)到3