单片集成乘法器.doc
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摘要
集成模拟乘法器是实现两个模拟信号相乘的器件,它广泛用于乘法、除法、乘方和开方等模拟运算,同时也广泛用于电子测量仪表、通信系统,是一种通用性很强的非线性电子器件,目前已有多种形式、多品种的单片集成电路,同时它也是现代一些专用模拟集成系统中的重要单元。
关键字:差分电路,四象限变跨导,外界负反馈电阻
目 录
1 课题描述 3
2设计原理 4
2.2 设计原理 5
3 设计过程 6
3.1 单片集成乘法器介绍 6
3.2 设计步骤 7
总结 10
1 课题描述
在通信系统中,我们经常要求实现两个模拟信号的乘积,用于调幅、检波、相位检测等。 单片集成乘法器是实现两个模拟信号相乘的器件,它广泛用于乘法、除法、乘方和开方等模拟运算,同时也广泛用于电子测量仪表、通信系统,是一种通用性很强的非线性电子器件。
本课题是利用差分对电路构成四象限变跨导型,即利用输入电压控制差分管的发射极电路,使之跨导作相应变化,从而达到与输入差模信号相乘的目的。两个输入信号能适应四种极性组合,四象限乘法器.1电路原理图
1.单片模拟乘法器原理图
图 1
V1、V2、V5 —模拟乘法器
V3、V4、V6 —模拟乘法器
V7 ~ V9 、R5 —电流源电路
R5 、V7 、R1 —电流源基准
V8、V9 —提供 0.5 I0
RY —引入负反馈,扩大UY 的线性 动态范围
增益系数 K=Rc/(RYUT)
外端子功能:载波信号输入端
调制信号输入端
已调波信号输出端
电源供电端
负反馈电阻,展宽动态范围
2.2 设计原理
变跨导模拟乘法器的基本工作原理
图 模拟乘法器原理图
? 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,它的基本原理电路如图6.1.2所示。图中V1、V2为特性相同的三极管,其β1=β2=β, rbe1=rbe2=rbe。V3为恒流管,当时,其集电极电流,当输入电压ux=0时,IE1=IE2=Ic3/2,差分放大电路输出电压u0=0。若差分放大电路输入电压为ux,则由图6.1.2可得输出电压u0为
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? 当IE1、IE2比较小时,V1、V2管的输入电阻rbe可近似为
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? 其中
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? 在室温下,K为常数,可见输出电压uo与输入电压uX、uY的乘积成比例,就是说图6.1.2所示差分放大电路具有乘法功能。但uY必须为正才能正常工作,故为二象限乘法器,其次,uX小时误差比较大。因此,该电路的乘法性能是不够理想的。由于这种乘法器电路中,V3管的电流Ic3随UY而变化,导致V1、V2管的跨导gm变化,因此称为变跨导模拟乘法器。, 由于内部电路结构不同, 各项参数指标也不同。在选择时, 应注意以下主要参数:工作频率范围、电源电压、输入电压动态范围、线性度等。
变跨导型乘法模拟器是利用V1和V2两哥三级管的跨导GM
正比于恒流源IO,而IO又受另一输入电压控制,而实现两个
模拟输入信号的相乘。根据差分放大器传输特性分析,当输入
信号Ux处于小信号微分增量的条件下,Ux2Ut≈50MV时uz为
设计步骤
如上图所示,先令2、3脚短路,设两个恒流源电流各为,则并联后总电阻为
图中三个差分电路的输出电流关系式如下:
,
其中 ,
因为
又根据图中各电流关系之间的关系并代入上式,可得到
————①
所以
当小于26mv时:
若在2.,3脚接入负反馈电阻 ,并在晶体三极管b,e结等效到发射极的电阻为 ,则有
————②
因为 ,
故 ————③
将③式代入②式得
————④
将④式代入①式,可得到当小于26mv时:
由以上分析可得,加入负反馈电阻Ry以后,Uy的动态范围可以扩大,但Ux的幅度大小仍受限制。
通常X通道作为载波或本振的输入端,而调制信号或已调波信号从Y通道输入。当X通道输入是小信号(小于26 mV)时,输出信号是X、 Y通道输入信号的线性乘积;当X通道输入是角频率为wc的单频很大信号时(大于260Mv),根据双差分模拟乘法器原理,输出信号应是Y通道输入信号和双向开关函数K2(wct)的乘积。
总结
课程设计是培养我们综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题以及锻炼实践能力的重要环节,是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。通过这次的单片集成乘法器的设计,加深了我对通信电子电路理论知识的理解,并且锻炼了实践动手能力。
本次课程设计,我掌握了的原理以及步骤,熟悉了及其相关的技术。课本上的知识是机械的,抽象的。在本次课程设计,,这不仅仅是理论知识上的完善,而且实践能
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