《单片机》模拟乘法器及应用

第6章模拟乘法器及其应

用

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

6.1变跨导型模拟乘法器

1U T )

、

、

纤1丄

2 (

2 U 丁

丿

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，只是厶受输入电压竹控制，约控制V3 管的集电极电流厶，即

1

o ~

式中，A 为V3的跨导。

■

i + tk

2U T )

( 1 \

1+丄.生

2 U T )

上面各式近似条件是1如2内。

差动电路的跨导为

_ di c

8m

_ du x 2U T 2U T

这样，差动电路的输出电压为

c cl c2

乞〜 ---------------

Q Irytk

2U T

° 2U T

差动电流■为

AR C

-^u x u y=A{u x u y

冷=g m R c^X

作为实用乘法器而言，它存在下列三个问题：

(1)由于控制厶的输入电压约必须是单极性的，所以基本电路称作两象限乘法器，即如，约均为正或纵为负、约为正。如果希望◎纬均可正可负，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A】与内有关，即儿与温度有关，需要解决温度引起的不稳定性问题。

6.1.2双差动乘法器

R R

c _ + c

%

+ 6

u y

—o-

\T

\T XT

H

I X

3

4

厂

6

厂L

一 仇

3

4

‘5

1 +

假定晶体管V]〜V6的特性相同，组成三个差分对管，其中V3, V4和V5、V6组成集电极交叉连接的双差分对，由输入电压棘控制; V], V2组成的差分对由输入电压约控制，并给V3, V4和V5, V6提供电流厶和厶。

根据差动电路的原理，可以

列出

u

1 —

2U T

( 、 1-加厶

I

2t/J

)‘

u 1-th —

2U

(

U

x 2U r %

> (6-7)

1

三

5=

f

1 +

1 +也上^

I 25丿

第宀章集咸栈叙乗诙器及其疹＜ ' 总差

动输出电流心为

ic =

（4 - h = （，3 + J 一 °4 +

‘6）

输出电皿为娱卫严IE 詮h 益

当输入电压足够小，即件竹均小于50mV 时,贝【J

I （）R r

A .

U

Z Q —2 U x U

y 二 A U x U

y

心斗

1U

T

式中r

4[/ —为双差动乘法器的相乘增益;

I Q th

2U T

th

2U T

第氏章集战議叙乘诙器及其疹生

6.1.3线性化变跨导乘法器

:"第耳章集咸模叙乘该器及漠拓L_ “

_…-一二—

假定V DI ，V D 2及V]A ，V]B 都是匹配的，则预失真网络输出电压％为

A

v U ^ 1 +

U 天—I^DI — U D 2 ~ T

l

\B ]—

1。足

U

〜T ______ £_

1B 〜上o 兀

p

__ __________ 丄'* .

利用反双曲线正切函数与对数之间关系，即

式中

r u x

\A

1

ox

—In上卩=arctht

2 1-t

it = 2u T arcth --- i ox R x 仿照双差动乘法器中式(6-7),可得

f

，3A ~ he =/力2JJ

‘44 —°4B= ‘2 屛〃TTT

U

Z = [(，3A +，4B )- (，34 + Z44)氏

Ry 2U T

U

y

2A 〜 2B Q l

oy

oy + R y

4 =

式中，4为线性化变跨导型乘法器的相乘增益，即

R

y

th arcth

2Rc

T R R u ^u y 二 Au -u y

2Rc

（单位为V-

1 ）

4 =

第比章集咸槿叙乘诙器及其泣用

由上述分析可知:

(1)线性化乘法器的输出电压与两个输入信号电压的乘积成正比，具有接近于理想的相乘特性。

(2)线性化乘法器的相乘增益A由电路参数决定，其大小可通过调整电流源电流匚予以调节。由式(6-18)可知，相乘增益A与温度无关，所以该电路的温度稳定性较好。

所以从理论上讲，允许的输入信号电压的极限值将受到如下限制：

"x max V ox^x __