基于TI器件的模拟电路设计模拟乘法器电路设计课件.ppt

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1、,第10章模拟乘法器电路设计,10.1 模拟乘法器基本特性10.2 模拟乘法器MPY63410.3 模拟乘法器应用电路例,第10章模拟乘法器电路设计10.1 模拟乘法器基本特性,模拟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。它不仅应用于模拟运算方面，而且广泛地应用于无线电广播、电视、通信、测量仪表。医疗仪器以及控制系统一，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。,10.1 模拟乘法器基本特性,模拟乘法器10.1 模拟乘法器基本特性,1. 模拟乘法器的符号和特性,u0(t)= ku x(t) * u y(t),Z=KXY,1. 模

2、拟乘法器的符号和特性u0(t)= ku x(t) *,2. 模拟乘法器的工作象限,1. 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，则称之为“单象限乘法器”；2. 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），则称之为“二象限乘法器”；3. 如果两输入电压极性均可正、可负，则称之为“四象限乘法器”。4. 两个单象限乘法器可构成一个二象限乘法器；5. 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,2. 模拟乘法器的工作象限1. 如果两输入电压都只能取同一极,1. 模拟乘法器输入、输出电压的极性关系满足数

3、学符号运算规则；2. 有一个输入电压为零时，模拟乘法器输出电压亦为零；3. 有一个输入电压为非零的直流电压E时，模拟乘法器相当于一个增益为AV=KE的放大器（Z=AVX或者Z=AVY ）。,1. 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,3. 平方律输出特性,当模拟乘法器两个输入电压相同，则其输出电压为 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 上述关系称为理想模拟乘法器的平方律输出特性，其曲线如右图所示。由图可知，是两条抛物线。,3. 平方律输出特性当模拟乘法器两个输入电压相同，则其输出电,4. 模拟乘法器的线性与非线性特性,模拟乘法器是一种非线性器件，一般情

4、况下，它体现出非线性特性。,4. 模拟乘法器的线性与非线性特性 模拟乘法器是一种非线性,在一定条件下，模拟乘法器又体现出线性特性。例如，XE（恒定直流电压）、Yv1v2（交流电压）时，则输出电压Z为 可见，输出电压中，不含新的频率分量，而且符合线性迭加原理，故此时，模拟乘法器亦可作线性器件使用。,在一定条件下，模拟乘法器又体现出线性特性。,5. 除法和开方运算电路,5. 除法和开方运算电路,6. 倍频运算电路,6. 倍频运算电路,7. 均方根运算电路,7. 均方根运算电路,8. 调制电路,8. 调制电路,9. 解调电路,9. 解调电路,10.2 模拟乘法器MPY634,MPY634是TI公司提

5、供的具有10MHz的带宽，四象限准确性0.5，内置运算放大器的乘法器芯片，电源电压VS = 8 VDC18VDC，采用DIP-14和SOIC-16封装，传输函数为：式中，A 为输出放大器的开环增益，典型值为85dB （DC）。SF为标度系数， SF标称值为10.000V，利用外部电阻可以在3V10V的范围内调节。X, Y, Z是输入电压满刻度输入电压等于所选择的SF，最大输入电压=1.25 SF。,10.2 模拟乘法器MPY634MPY634是TI公司提供,10.2 模拟乘法器MPY634,10.2 模拟乘法器MPY634,10.2 模拟乘法器MPY634,10.2 模拟乘法器MPY634,1

6、0.2 模拟乘法器MPY634,MPY634作为除法器的基本电路,传输函数为：,10.2 模拟乘法器MPY634MPY634作为除法器的基,10.2 模拟乘法器MPY634,MPY634作为开方器的基本电路,传输函数为：,10.2 模拟乘法器MPY634MPY634作为开方器的基,10.3.1 相位检测电路,10.3.1 相位检测电路,10.3.2 压控放大器电路,10.3.2 压控放大器电路,10.3.3 正弦波发生器电路,10.3.3 正弦波发生器电路,10.3.4 线性AM(调幅)电路,10.3.4 线性AM(调幅)电路,10.3.5 倍频电路,10.3.5 倍频电路,10.3.5 倍频

7、电路,10.3.5 倍频电路,10.3.6 平衡调制器电路,10.3.6 平衡调制器电路,10.3.6 平衡调制器电路,10.3.6 平衡调制器电路,10.3.7 开立方运算电路,10.3.7 开立方运算电路,10.3.8 均方根运算电路,10.3.8 均方根运算电路,10.3.9 幂级数形式表示的函数发生器电路,10.3.9 幂级数形式表示的函数发生器电路,10.3.10 自动增益控制电路AGC,10.3.10 自动增益控制电路AGC,10.3.11 压控三角波与方波发生器电路,10.3.11 压控三角波与方波发生器电路,基于AD835 250MHz电压输出四象限乘法器电路1. AD835的

8、主要技术性能与特点AD835是Analog Devices公司生产的电压输出四象限乘法器电路能够完成W=XY+Z功能，X和Y输入信号范围为1V+1V带宽250MHz在20ns内可稳定到满刻度的0.1%乘法器噪声为50nV/Hz差分乘法器输入X和Y、求和输入Z具有高的输入阻抗输出引脚端W具有低的输出阻抗输出电压范围2.5V+2.5V可驱动负载电阻为25电源电压为5V，电流消耗25mA工作温度范围为40+85。,基于AD835 250MHz电压输出四象限乘法器电路,2. AD835的引脚功能与封装形式AD835采用PDIP-8或者SOIC-8封装引脚端X1和X2、Y1和Y2为差分放大器正负输入端Z

9、为求和输入端W为乘法器输出端VP和VN为电源电压正端和负端。,图10.1 AD835引脚封装形式,2. AD835的引脚功能与封装形式图10.1 AD835,2. AD835的内部结构与工作原理AD835的内部结构方框图如图10.2所示，芯片内部包含有X和Y差分输入放大器、求和器、输出缓冲放大器等电路。输出电压W为： 式中：所有参数均为电压，U为缩放比例系数，当U=1V，Z=0，有W=XY。,图10.2 AD835的内部结构方框图,2. AD835的内部结构与工作原理图10.2 AD835,4. AD835的应用电路（1）乘法器电路由AD835构成的乘法器电路如图10.2所示，比例系数U可以利

10、用在引脚端W和Z之间的电阻分压器进行调节。,图10.2 AD835构成的乘法器电路,4. AD835的应用电路图10.2 AD835构成的乘法,（2）宽带压控放大器电路由AD835构成的宽带压控放大器电路如图10.3所示，增益控制范围为0dB12dB（实际为12dB+14dB），带宽50MHz，电阻R1和R2设置增益为标准值4，增加增益会减小带宽。当VG= 0.25V时，G=0dB；VG=0.5V时，G=6dB ；VG=1V时，G=12dB。AD835也可以使用9V单电源电压工作。,图10.3 AD835构成的宽带压控放大器电路,（2）宽带压控放大器电路图10.3 AD835构成的宽带压,（3）调幅电路AD835构成的调幅电路如图10.4所示，载波从Y和Z输入，调制信号从X输入。在X输入范围为1V ，U1.05V，调制系数为达到100%。载波频率能够达到300MHz。,图10.4 AD835构成的调幅电路,（3）调幅电路图10.4 AD835构成的调幅电路,（4）宽带倍频电路 AD835构成的宽带倍频电路如图10.5所示，将输入信号Esint 同时加到X和Y的输入端，有：,图10.5 AD835构成的宽带倍频电路,（4）宽带倍频电路 图10.5 AD835构成的宽带倍频电,