第四章模拟乘法器.ppt

第4章模拟集成乘法器模拟集成乘法器能实现两个互不相关的模拟信号间的相乘功能。应用领域: ①模拟运算方面②无线电广播、电视、通信、测量仪表、医疗仪器以及控制系统, 进行模拟信号的变换及处理。目前,模拟集成乘法器已成为一种普遍应用的非线性模拟集成电路。本章先阐述内容: ①模拟乘法器的特性及基本工作原理②介绍几种典型的单片模拟集成乘法器及其外围元件的设计计算和调整。③模拟集成乘法器在运算和信号处理方面的应用。 1 模拟集成乘法器基本概念与特性 模拟集成乘法器工作原理及其技术参数 双极型模拟集成乘法器 MOS 模拟集成乘法器 模拟集成乘法器在运算中的应用 模拟集成乘法器在信号处理方面的应用 2 模拟集成乘法器基本概念与特性式中: K[ ] ——相乘增益,其数值取决于乘法器的电路参数。)()()( 0tvt Kv tv yx?模拟乘法器具有两个输入端口 X和Y及一个输出端口 Z,是一个三端口非线性网络,其符号如图 所示。一个理想的模拟乘法器,其输出端的瞬时电压仅与两输入端的瞬时电压和[、的波形、幅值、频率均是任意的]的相乘积成正比, 不含有任何其它分量。模拟乘法器输出特性可表示为() 或Z= KXY () 3 图 模拟乘法器符号图 模拟乘法器的工作象限 4 根据模拟乘法器两输入电压 X、Y 的极性,乘法器有四个工作象限(又称区域),如图 所示。当 X>0、Y>0 时,乘法器工作于第 I象限; 当X>0、Y<0时,乘法器工作于第 IV象限,其它按此类推。单象限乘法器——如果两输入电压都只能取同一极性(同为正或同为负)时,乘法器才能工作。二象限乘法器——如果其中一个输入电压极性可正、可负, 而另一个输入电压极性只能取单一极性( 即只能是正或只能是负)。四象限乘法器——如果两输入电压极性均可正、可负。特别注意:输入电压的极性选取是根据电路来决定,而不是数学上正负的任意选取。两个单象限乘法器可构成一个二象限乘法器;两个二象限乘法器则可构成一个四象限乘法器。 、模拟乘法器的工作象限 5 模拟乘法器有两个独立的输入量 X和Y ,输出量 Z与X、Y 之间的传输特性既可以用式() 、() 表示,也可以用四象限输出特性和平方律输出特性来描述。 模拟乘法器的传输特性 6 四象限输出特性当模拟乘法器两个输入信号中,有一个为恒定的直流电压 E,根据式() 得到 Z= (KE)X () 或Z= (KE)Y () 上述关系称为理想模拟乘法器四象限输出特性,其曲线如图 所示。由图可知,模拟乘法器输入、输出电压的极性关系满足数学符号运算规则;有一个输入电压为零时,模拟乘法器输出电压亦为零;有一个输入电压为非零的直流电压正时,模拟乘法器相当于一个增益为 Av= KE的放大器。 7 图4-1- 3 理想模拟乘法器四象限输出特性图4-1- 4 理想模拟乘法器平方律输出特性 8 当模拟乘法器两个输入电压相同,即 X=Y,则其输出电压为 Z= KX 2= KY 2 () 当模拟乘法器两个输入电压幅度相等而极性相反,则其输出电压为 Z=一 KX 2=一 KY 2 () 上述关系称为理想模拟乘法器的平方律输出特性,其曲线如图 所示。由图可知,是两条抛物线。 平方律输出特性 9 、模拟乘法器的非线性性质模拟乘法器是一种非线性器件,一般情况下,它体现出非线性特性。 、模拟乘法器的线性与非线性性质 10