内容发布更新时间 : 2024/9/23 5:32:22星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

3.12 模拟乘法器

一． 实验目的

1.了解模拟乘法器的构成和工作原理。 2 .掌握模拟乘法器在运算电路中的应用。 二． 实验原理

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，同时广泛用于信息传输系统中作为调幅，解调，混频和自动增益控制电路，是一种通用性很强的非线性电子器件，目前已有许多单片的集成电路。此外，模拟乘法器还是一些现代专用模拟集成系统中的重要单元。 1.模拟乘法器的基本特性

模拟乘法器是一种完成两个模拟信号（连续变化的电压或电流）相乘作用的电子器件，通常具有两个输入端和一个输出端电路符号如图3-12-1所示。

若输入信号为Vx,Vy，则输出信号Vo为

Vo?KVxVy 式中，K为乘法器的增益系数或标尺因子，单位为V?1。

根据两个输入电压的不同极性，乘积输出的极性有四种组合，可用图3-12-2所

示的工作象限来说明。 若信号Vx,Vy均限定为某一极性的电压时才能正常工作，该乘法器称为单象限

乘法器；若信号Vx,Vy中一个能适应正，负两种极性电压，而另一个只能是单极性电压，为二象限乘法器；若两个输入信号能适应四种极性组合，则称为四象限乘法器。 2.集成模拟乘法器

集成模拟乘法器的常见产品有BG314，F1595，F1596，MC1495，MC1496，LM1595，

LM1596等。下面介绍BG314集成模拟乘法器。

BG314内部结构与典型应用电路分别如图3-12-3和图3-12-4所示。输出电压与输

入电压的关系为

Vo?KVxVy

K? 式中，

2RcIoxRxRy为乘法器的增益系数。

图3-12-1 模拟乘法器的电路符号 图3-12-2 模拟乘法器的工作象限

图3-12-3 BG314内部电路 （1） 电路特点

a. 当反馈电阻Rx和Ry足够大时，输出电压Vo与输入电压Vx,Vy的乘积成正

比，具有接近于理想的相乘作用。

b. 输入电压Vx,Vy均可取正或负极性，所以是四象限乘法器。

c. 增益系数K由电路参数决定，可通过调整电流源电流Iox进行调节，BG314

V?1。 增益系数的典型值为K?0.1d. K与温度无关，因此温度稳定性良好。但是，该乘法器的输入信号动态范围

还是有限的。特别是当输入信号幅度增大而反馈电阻Rx,Ry有不够大时，同时考虑到晶体管的电压—电流关系并不是完全理想的指数规律特性因

素，输入信号动态范围受到限制。理论上讲，允许的输入信号电压的极限值为

Vimax?IoxRx

若取Iox=1mA，Rx=10k,则输入信号电压的动态范2围为10V。

（2） 外部电路参数确定

a. 恒流源偏置电阻R3,R13的估算。为了减小功耗，并保证其内部晶体管正常

工作，恒流源电流一般为0.5mA~2mA，取Iox=ir3=1mA，则

R3?R13?Vee?0.7?500ir3

b. 反馈电阻Rx,Ry的计算。为使乘法器有满意的线性，应使Rx,Ry满足下列

条件，即

22Iox;iy?Ioy33

前面已经选定Iox?Ioy?1mA，再要求Vx和Vy的动态范围

ix?Vxmax?Vymax??5V

则

Rx?Ry?

Vxmax2Iox3

?1C. 负载电阻Rc的估算。取K=0.1VK?，则根据

2RcIoxRxRy可求的Rc。

d. R1的估算。由图3-12-3可知，当Vx?Vxmax时，X通道差分对管T1a和T1b 的集电极电压应比Vxmax高出2V~3V，以保证输入级晶体管工作在放大区，则有

R1?

Vcc?(Vxmax?3V?0.7V)2Iox

图3-12-4 外接电路