1、主讲主讲: 元辉元辉 4.2 相乘器电路相乘器电路4.2.1 4.2.1 非线性器件的特性及相乘作用非线性器件的特性及相乘作用 ( )if（4.2.1） 其中其中 12QV， QV为静态工作点电压为静态工作点电压 设设 111cosmVt222cosmVt一、非线性器件相乘作用的一般分析一、非线性器件相乘作用的一般分析 vi 一个非线性器件，如二极管电路、三极管电路，一个非线性器件，如二极管电路、三极管电路，若加到器件输入端的电压为若加到器件输入端的电压为 ，流过器件的电流，流过器件的电流为为 ，则伏安特性为，则伏安特性为主讲主讲: 元辉元辉 将伏安特性采用幂级数逼近，即将将伏安特性采用幂级数
2、逼近，即将 ( )if在在 QV处展开为泰勒级数处展开为泰勒级数 230123( )nnifaaaaa（4.2.2） 式中式中 12 ， 0123,na a a aa可以由下列通式表示可以由下列通式表示 4.2.1()1( )!QnnQnnVfVd fandn（4.2.3） 由于由于 12120!()!()!nnnn mmmnm nm 主讲主讲: 元辉元辉 故式（故式（4.2.24.2.2）可以改写为）可以改写为 1200!( )!()!nn mmnnmnifam nm（4.2.4） 由式（由式（4.2.44.2.4）知，当）知，当m=1m=1，n=2n=2时，时， 2122ia，实现了，实现
3、了 1和和 2的相乘运算，可以起到频谱搬移的作用。的相乘运算，可以起到频谱搬移的作用。 若将若将 1和和 2的表达式带入到式（的表达式带入到式（4.2.44.2.4）中，利用三角）中，利用三角函数变换，不难看出，电流函数变换，不难看出，电流i中包含的频率分量为中包含的频率分量为 4.2.1,12p qfpfqf （4.2.5） 式中，式中，p p和和q q是包含零在内的正整数。是包含零在内的正整数。主讲主讲: 元辉元辉 因此，为了实现理想的相乘运算可以采取如下措施：因此，为了实现理想的相乘运算可以采取如下措施： （1 1）从器件的特性考虑。必须尽量减少无用的高）从器件的特性考虑。必须尽量减少无
4、用的高阶相乘项及其产生的组合频率分量。为此，应选择合阶相乘项及其产生的组合频率分量。为此，应选择合适的静态工作点使器件工作在特性接近平方律的区域，适的静态工作点使器件工作在特性接近平方律的区域，或者选用具有平方律特性的非线性器件（如场效应管）或者选用具有平方律特性的非线性器件（如场效应管）等。等。 4.2.1 （2 2）从电路考虑。可以用多个非线性器件组成平）从电路考虑。可以用多个非线性器件组成平衡电路，用以抵消一部分无用的频率分量；或采用补衡电路，用以抵消一部分无用的频率分量；或采用补偿或负反馈技术实现理想的相乘运算。偿或负反馈技术实现理想的相乘运算。主讲主讲: 元辉元辉 （3 3）从输入信
5、号的大、小考虑。采用大信号使）从输入信号的大、小考虑。采用大信号使器件工作在开关状态或工作在线性时变状态，以获器件工作在开关状态或工作在线性时变状态，以获得优良的频谱搬移特性。得优良的频谱搬移特性。4.2.1若若 2是小信号，是小信号， 1是大信号，将式（是大信号，将式（4.2.44.2.4）改写为）改写为 2的幂级数，即将式（的幂级数，即将式（4.2.14.2.1） 12( )()Qiff V在在 1QV上对上对 2展开为泰勒级数式，得到展开为泰勒级数式，得到 二、线性时变状态二、线性时变状态主讲主讲: 元辉元辉 12211212( )()1()()()2!QQQQiff Vf Vf VfV
6、 （4.2.6） 110()nQnnf Va式中，式中， 为函数为函数 ( )if在在 1QV处的函数值；处的函数值； 1111()nQnnf Vna为函数为函数 ( )if在在 1QV处的一阶导数值；处的一阶导数值；2112!()(2)!nQnnnfVan为函数为函数 ( )if在在 1QV处的二阶导数值；处的二阶导数值；主讲主讲: 元辉元辉 当当 2足够小时，可以忽略二次方以上的各高次方项，足够小时，可以忽略二次方以上的各高次方项，则上式可简化为则上式可简化为 12112()()()QQQif Vf Vf V （4.2.7） 式中式中011()()QIf V是是 20时的电流，称为时变静时
7、的电流，称为时变静态（态（ 20时的工作状态）电流，与时的工作状态）电流，与 2无关，是无关，是 1的非的非线性函数。线性函数。 4.2.1式（式（4.2.74.2.7）可以改写为）可以改写为0112()()iIg （4.2.8） 主讲主讲: 元辉元辉 上式表明，电流上式表明，电流 i与与 2之间的关系是线性的，类似于之间的关系是线性的，类似于线性器件，但系数是时变的，所以将这种器件的工作状态线性器件，但系数是时变的，所以将这种器件的工作状态称为线性时变状态。称为线性时变状态。如当如当 111cosmVt时，则时，则 1()g的傅立叶展开式为的傅立叶展开式为 11101121()(cos)co
8、scos2mmmgg Vtggtgt（4.2.9） 4.2.1主讲主讲: 元辉元辉 由由 112cosmgt项获得。项获得。 当当 222cosmVt时，电流时，电流 i中包含的组合频率分量中包含的组合频率分量的通式为的通式为 12pff。其中的有用频率分量为。其中的有用频率分量为 12ff4.2.1其中其中 （4.2.10）（a） 1111()cos(1)nmggntdtn（4.2.10）(b) 0111()2ggdt主讲主讲: 元辉元辉 4.2.24.2.2、二极管电路、二极管电路 一、单二极管电路一、单二极管电路图4.2.1 二极管电路（a）原理电路 (b) 伏安特性 单二极管电路如图单
9、二极管电路如图4.2.14.2.1（a a）所示，二极管的伏安特）所示，二极管的伏安特性如图性如图4.2.1(b)4.2.1(b)所示。所示。设设 12当当 111cosmVt、 222cosmVt时，时， 4.2.2主讲主讲: 元辉元辉 若若 12mmVV远 大 于， 1mV足够大，二极管将在足够大，二极管将在 1的控制下轮流的控制下轮流工作在导通区和截止区。工作在导通区和截止区。若忽略负载电阻若忽略负载电阻R RL L的反作用，当的反作用，当 10时，二极管导时，二极管导通，流过二极管的电流为通，流过二极管的电流为12()DDigg当当 10时，二极管截止，则流过二极管的电流为时，二极管截
10、止，则流过二极管的电流为 0i 故在故在 1的整个周期内，流过二极管的电流可以表示为的整个周期内，流过二极管的电流可以表示为 4.2.21211(),00,0Dgi当时当时（4.2.11） 主讲主讲: 元辉元辉 引入高度为引入高度为1 1的单向周期性方波（称为单向开关函数）的单向周期性方波（称为单向开关函数） 11()kt如图如图4.2.24.2.2（c c）所示。所示。 11111,0()00kt当时，当时（4.2.12） 于是，电流于是，电流 i可表示为可表示为 12111 1111202()() ()() ( )( )DDDigktgktg ktI tg t（4.2.13） 4.2.2其
11、中其中 ( )oI t、 ( )g t的波形如的波形如图图4.2.2 (a) 4.2.2 (a) 、(b)(b)所示。所示。 主讲主讲: 元辉元辉 图4.2.2 单二极管电路的图解分析 4.2.2主讲主讲: 元辉元辉 因此，可将二极管等效为受因此，可将二极管等效为受 1( ) t控制的开关，按角控制的开关，按角频率频率 1作周期性的启闭，闭合时的导通电阻为作周期性的启闭，闭合时的导通电阻为 DR如图如图4.2.34.2.3所示。所示。 4.2.2图4.2.3 二极管开关等效电路 主讲主讲: 元辉元辉 中包含的频率分量为中包含的频率分量为 1111111122()coscos32312( 1)c
12、os(21)2(21)nnktttntn （4.2.14） 单向开关函数单向开关函数 11()kt的傅立叶级数展开式为的傅立叶级数展开式为 代入式（代入式（4.2.134.2.13）中，可得电流）中，可得电流 i12n、 12(21)n、 12、 ，其中有用成分为，其中有用成分为 212cosDigt有用（4.2.15） 电路可以实现频谱搬移的功能。电路可以实现频谱搬移的功能。主讲主讲: 元辉元辉 二、双二极管平衡开关电路二、双二极管平衡开关电路 图图4.2.44.2.4（a a）所示中。若二极管所示中。若二极管D D1 1，D D2 2的伏的伏安特性均可用自原点转折的两段折线逼近，且安特性均
13、可用自原点转折的两段折线逼近，且导通区折线的斜率均为导通区折线的斜率均为 1DDgR。 1rT和和2rT为带有中心抽头的宽频带为带有中心抽头的宽频带变压器变压器（如传输线变压器），其初、次级绕组的匝数比（如传输线变压器），其初、次级绕组的匝数比分别为分别为1 1：2 2和和2 2：1 1。相应的等效电路如。相应的等效电路如图图4.2.44.2.4（b b）所示。所示。4.2.2主讲主讲: 元辉元辉 图图4.2.44.2.4双二极管平衡开关电路双二极管平衡开关电路 主讲主讲: 元辉元辉 止区。止区。 足够大，二极管将在足够大，二极管将在 1的控制下轮流工作在导通区和截的控制下轮流工作在导通区和截
14、若若 111cosmVt、 222cosmVt12mmVV远大于，1mV,且且11211()22DLDLiRRRR流过二极管流过二极管D D2 2的电流为的电流为 20i 流过负载的总电流为流过负载的总电流为 12121()2LDLiiiRRD D2 2截止，流过二极管截止，流过二极管D D1 1的电流为的电流为 当当 10时，二极管时，二极管D D1 1导通，导通，主讲主讲: 元辉元辉 时，二极管时，二极管D D1 1截止，截止，的电流为的电流为 10i 10当当 D D2 2导通，则流过二极管导通，则流过二极管D D1 1流过二极管流过二极管D D2 2的电流为的电流为 2121()2DL
15、iRR流过负载的总电流为流过负载的总电流为 12121()2LDLiiiRR主讲主讲: 元辉元辉 在在 1的整个周期内，流过负载的总电流可以表示为的整个周期内，流过负载的总电流可以表示为 1211211(), 021(), 02DLLDLRRiRR当时当时利用单向开关函数利用单向开关函数 11()kt，可以将上式表示为，可以将上式表示为 1211121111() ()() ()22LDLDLiktktRRRR4.2.2122111()22DLDLktRRRR（4.2.17） 主讲主讲: 元辉元辉 图4.2.5 开关函数 11()kt与 21()kt的关系 式中，式中， 21()kt称为双向开称
16、为双向开关函数（高度为关函数（高度为1 1的双的双向周期性方波），如图向周期性方波），如图4.2.54.2.5所示。所示。211111144()coscos334( 1)cos(21)(21)nnktttntn （4.2.18） 4.2.2 双向开关函数的傅双向开关函数的傅立叶展开式为立叶展开式为:主讲主讲: 元辉元辉 电流电流 Li中包含的频率分量为中包含的频率分量为 1， 12(21)n幅度是单二极管电路输出电流幅度的两倍。幅度是单二极管电路输出电流幅度的两倍。显然电路也可以实现频谱搬移的功能。显然电路也可以实现频谱搬移的功能。 122111()22LDLDLiktRRRR21111114
17、4()coscos334( 1)cos(21)(21)nnktttntn 将式（将式（2.2.182.2.18）代入（）代入（4.2.174.2.17）式中可知，）式中可知，（2.2.18）（4.2.17），且输出电流的且输出电流的主讲主讲: 元辉元辉 三、二极管环形电路三、二极管环形电路二极管环形电路如二极管环形电路如图图4.2.64.2.6（a a）所示。所示。111cosmVt222cosmVt时，若时，若 12mmVV远大于， 1mV足够大，二极管足够大，二极管D D1 1、 D D2 2、D D3 3、D D4 4将在将在 1工作在导通和截止区域。工作在导通和截止区域。 在理想情况下
18、，它们互不影响，二极管环形电路是在理想情况下，它们互不影响，二极管环形电路是由两个平衡电路组成。由两个平衡电路组成。4.2.2当当的控制下轮流的控制下轮流主讲主讲: 元辉元辉 图4.2.6 二极管环形电路 4.2.2主讲主讲: 元辉元辉 当当 1为正半周时，为正半周时，D D1 1、D D2 2导通，导通，D D3 3、D D4 4截止，等效电截止，等效电路如图路如图4.2.64.2.6（b b）所示；）所示；D D1 1 、D D2 2组成一个平衡电路。组成一个平衡电路。 图4.2.6 二极管环形电路 4.2.2主讲主讲: 元辉元辉 当当 1为负半周时，为负半周时，D D1 1 、D D2
19、2截止，截止，D D3 3 、D D4 4导通，等导通，等效电路如图效电路如图4.2.64.2.6（c c）所示；）所示；D D3 3 、D D4 4组成一个平衡电路。组成一个平衡电路。 图4.2.6 二极管环形电路 4.2.2主讲主讲: 元辉元辉 因此，二极管环形电路又称为二极管双平衡电路。因此，二极管环形电路又称为二极管双平衡电路。可以证明，流过负载的电流可以表示为可以证明，流过负载的电流可以表示为 2212()2LDLiktRR（4.2.19） 显然，显然， Li中包含的频率分量为中包含的频率分量为 12(21)n，(0,1,2,)n 若若 1较高，则较高，则 123、 125， 等组合
20、频率分量很容等组合频率分量很容易滤除，故环形电路的性能更易滤除，故环形电路的性能更接近理想相乘器，这是频谱线性搬移电路要解决的核接近理想相乘器，这是频谱线性搬移电路要解决的核心问题。心问题。 4.2.2主讲主讲: 元辉元辉 图 4.2.7 双平衡混频器组件引脚和内部电路 4.2.2常用的环形电路组件如图常用的环形电路组件如图4.2.74.2.7所示。所示。 主讲主讲: 元辉元辉 图图4.2.7 (a)4.2.7 (a)、(b)(b)表示其引脚和内部电路。双平表示其引脚和内部电路。双平衡混频器组件有三个端口（本振、高频和中频），分衡混频器组件有三个端口（本振、高频和中频），分别以别以L L、R
21、R和和I I来表示，三个端口均具有极宽的频带，它来表示，三个端口均具有极宽的频带，它的动态范围大、损耗小、频谱纯、隔离度高，而且还的动态范围大、损耗小、频谱纯、隔离度高，而且还有一个非常突出的特点，在其工作频率范围内，从任有一个非常突出的特点，在其工作频率范围内，从任意两端口输入，就可在第三端口得到所需的输出。另意两端口输入，就可在第三端口得到所需的输出。另外，实际环形混频器组件各端口的匹配阻抗均为外，实际环形混频器组件各端口的匹配阻抗均为 50 50 ，应用时，各端都必须接入滤波匹配网络，分别实，应用时，各端都必须接入滤波匹配网络，分别实现混频器与输入信号源、本振信号源、输出负载之间现混频器
22、与输入信号源、本振信号源、输出负载之间的阻抗匹配。同时应注意所用器件对每一输入信号的的阻抗匹配。同时应注意所用器件对每一输入信号的输入电平要求，以保证器件的安全。输入电平要求，以保证器件的安全。4.2.2主讲主讲: 元辉元辉 图4.2.8 晶体三极管电路图图4.2.84.2.8所示，若忽略所示，若忽略输出电压输出电压 4.2.34.2.3、三极管电路及差分对电路、三极管电路及差分对电路 一、晶体三极管电路一、晶体三极管电路 晶体三极管电路如晶体三极管电路如CE的反的反作用，晶体三极管作用，晶体三极管的转移特性为的转移特性为 (,)()CBECEBEiff（4.2.21） 4.2.3122( )
23、BEQBBVVt式中主讲主讲: 元辉元辉 ，输入信号，输入信号 222cosmVt，且，且 12mmVV、 1mV足够大、足够大、 2mV很小。很小。 此时转移特性可以表示为此时转移特性可以表示为122()()( )CBEQBBiff Vf Vt（4.2.22） 利用式（利用式（4.2.74.2.7）、（）、（4.2.84.2.8）可得）可得2( )( )CCiItg t（4.2.23） 111cosmVt设图中参考信号设图中参考信号 （在（在 1QV上对上对 2展开为泰勒级数式，得到展开为泰勒级数式，得到 ）4.2.3主讲主讲: 元辉元辉 式中，式中， ( )( )CBBItf Vt为时变工
24、作点处的电流，随为时变工作点处的电流，随 1周期性的变化周期性的变化 。( )( )( )BEBBBBBEVtdig tf Vtd为晶体管的时变跨导，也随为晶体管的时变跨导，也随 1周期性的变化。周期性的变化。它们的傅它们的傅立叶级数展开式分别为立叶级数展开式分别为01121( )coscos2CmmItIItIt（4.2.24） 01121( )coscos2mmg tggtgt（4.2.25） 4.2.3主讲主讲: 元辉元辉 电流电流 Ci中包含的频率分量为中包含的频率分量为 1n和和 12n（0,1,2,n ）用滤波器选出所需频率分量，就可以完成频谱线性搬移用滤波器选出所需频率分量，就可
25、以完成频谱线性搬移功能。同时，完成频谱搬移功能的有用项是功能。同时，完成频谱搬移功能的有用项是 4.2.3，即，即 中的基波分量与中的基波分量与 的相乘项，的相乘项，121cosmgt( )g t2显然，频谱搬移效率或灵敏度与基波分量振幅显然，频谱搬移效率或灵敏度与基波分量振幅1mg有关。有关。 2( )( )CCiItg t主讲主讲: 元辉元辉 二、场效应管电路二、场效应管电路 结型场效应管电路结型场效应管电路如图如图4.2.94.2.9所示，图所示，图（）为实用电路，（）为实用电路，（）为原理电路。（）为原理电路。 场效应管的转移场效应管的转移特性可以近似表示为特性可以近似表示为 2()(
26、1)GSDDSSGS offiIV（4.2.26） 式中式中 ()GS offV为结型场效应管的夹断电压。为结型场效应管的夹断电压。4.2.3图4.2.9 结型场效应管电路 （a）实际电路图4.2.9 结型场效应管电路 （b）原理电路主讲主讲: 元辉元辉 12GSGSQV其中：其中： GSQV为静态工作点电压，为静态工作点电压， 111cosmVt为参考信号，为参考信号， 222cosmVt为输入信号。为输入信号。 4.2.3由图（）知，由图（）知， （4.2.27） 图4.2.9 结型场效应管电路 （b）原理电路主讲主讲: 元辉元辉 显然，显然， Di中包含的频率分量只有中包含的频率分量只有
27、 1， 12， ， 122， 22 工作原理分析工作原理分析如图如图4.2.104.2.10所示。显然，场效所示。显然，场效应管频谱搬移电路的效率较高，失真小。应管频谱搬移电路的效率较高，失真小。4.2.3比晶体三极管频谱搬移电路的频率分量少的多。比晶体三极管频谱搬移电路的频率分量少的多。主讲主讲: 元辉元辉 图4.2.10 结型场效应管的电流与跨导特性 4.2.3主讲主讲: 元辉元辉 三、差分对电路三、差分对电路差分对频谱搬移电路如图差分对频谱搬移电路如图4.2.114.2.11所示。所示。 图（图（a a）中，）中， 3T管的集电极电流管的集电极电流 3i作为差分对管作为差分对管 1T、
28、2T的电流源，且的电流源，且 233BEeEEi RV4.2.3图4.2.11 差分对频谱搬移电路及其电流传输特性 主讲主讲: 元辉元辉 若忽略若忽略 3T管的发射结电压管的发射结电压 3BE，可以得到，可以得到 232EEeeViABRR（4.2.31） 其中其中 EEeVAR为为 3T管的静态工作点电流，管的静态工作点电流， 1eBR差分对电路的差模输出电流为差分对电路的差模输出电流为121123()() ()22EELTeeTViiii ththVRRV（4.2.32） 显然，差分对电路的差模输出电流显然，差分对电路的差模输出电流 Li与与 1的关系为非的关系为非线性的双曲正切函数线性的
29、双曲正切函数 1()2TthV 关系，曲线如图关系，曲线如图4.2.11(b)4.2.11(b)所示。所示。4.2.3主讲主讲: 元辉元辉 （1 1）当）当 11mTVV时，即输入电压时，即输入电压 1较小时，较小时， 11()22TTthVV电路工作在线性放大区，如电路工作在线性放大区，如图图4.2.124.2.12中输出曲线中输出曲线1 1所示，所示，此时此时 1213()()22EELTeeTVii thVRRV（4.2.33） 输出电流中包含的频率分量为输出电流中包含的频率分量为 1、 12，电路能够，电路能够完成频谱搬移功能。完成频谱搬移功能。4.2.3由双曲正切函数的特性知由双曲正
30、切函数的特性知 ：主讲主讲: 元辉元辉 图4.2.12 差分对电路的图解分析 4.2.3主讲主讲: 元辉元辉 的条件，的条件，（2 2）若输入信号）若输入信号 1很大，一般应满足很大，一般应满足 14mTVV双曲正切函数可以近似为双向开关函数，如双曲正切函数可以近似为双向开关函数，如图图4.2.124.2.12中中输出曲线输出曲线2 2所示，即所示，即121()()2TthktV差模输出电流为差模输出电流为 12321()()()2EELTeeVii thktVRR（4.2.34） 电路工作在开关状态，输出电流中包含的频率分量为电路工作在开关状态，输出电流中包含的频率分量为 1(21)n、 1
31、2(21)n能够实现频谱搬移功能。能够实现频谱搬移功能。 主讲主讲: 元辉元辉 （3 3）若输入电压）若输入电压 1的大小介于上述（的大小介于上述（1 1）、（）、（2 2）两）两种情况之间，当种情况之间，当 111( )cosmtVt， 11mTVxV则双曲正切函数的傅立叶级数展开为则双曲正切函数的傅立叶级数展开为 11121111()(cos)2()cos(21)22nnTxththtxntV于是得到输出电流为于是得到输出电流为12321111()()2( )cos(21)2EELnnTeeVii thxntVRR（4.2.35） 4.2.3电路工作在线性时变状态，输出电流中包含的频率分电
32、路工作在线性时变状态，输出电流中包含的频率分量为量为 1(21)n、 12(21)n，同样能够实现频谱搬，同样能够实现频谱搬移功能。移功能。 主讲主讲: 元辉元辉 图4.2.14 吉尔伯特乘法器单元4.2.4 4.2.4 电压模集成模拟乘法器电压模集成模拟乘法器 一、双差分对相乘器电路（吉尔伯特乘法器单元）一、双差分对相乘器电路（吉尔伯特乘法器单元） 由图由图4.2.144.2.14知，知，差分对差分对T1T1、T2T2的差模的差模输出电流为输出电流为 1125()2Tiii thV4.2.4 差分对差分对T T3 3、T T4 4的的差模输出电流为差模输出电流为 1436()2Tiii th
33、V注意注意v1的正负极分的正负极分别与哪些管子的基别与哪些管子的基极连接极连接主讲主讲: 元辉元辉 故双差分对模拟相乘器故双差分对模拟相乘器的差值输出电流为的差值输出电流为 1243156() ()() ()2Tiiiiiii thV 其中，晶体管其中，晶体管T5T5和和T6T6差差分对管的差模输出电流值为分对管的差模输出电流值为 2560()2TiiI thV图4.2.14 吉尔伯特乘法器单元主讲主讲: 元辉元辉 因而双差分对相乘器电路的输出电流为因而双差分对相乘器电路的输出电流为121560() ()() ()222TTTiii thI ththVVV显然，该电路不能实现两个电压显然，该电
34、路不能实现两个电压 1、 2的相乘运算，仅的相乘运算，仅提供了两个非线性函数（双曲正切）相乘的特征。但由提供了两个非线性函数（双曲正切）相乘的特征。但由双曲正切函数的特性知：双曲正切函数的特性知： 时，式（时，式（4.2.374.2.37）可以）可以（1 1）当）当 126mV， 226mV近似为近似为 2112002()()224TTTiI ththIVVV（4.2.38） 实现了两个电压实现了两个电压 1、 2的相乘运算。的相乘运算。 4.2.4（4.2.37）主讲主讲: 元辉元辉 （2 2）当）当 226mV， 1为任意值时，式（为任意值时，式（4.2.374.2.37）可以）可以近似为
35、近似为 021102() ()()2222TTTTIiI thththVVVV（4.2.39） 实现了线性时变工作状态。实现了线性时变工作状态。（3 3）当）当 226mV， 1260mV121()()2TthktV时，时， 输出电流可表示为输出电流可表示为0210221() ()()222TTTIiI ththktVVV（4.2.40） 实现了开关工作。实现了开关工作。4.2.4主讲主讲: 元辉元辉 二、二、MC1496/1596 MC1496/1596 集成模拟相乘器集成模拟相乘器 根据双差分对模拟相乘器基本原理制成的单片根据双差分对模拟相乘器基本原理制成的单片集成模拟相乘器集成模拟相乘器
36、 MC1496/1596 MC1496/1596 的内部电路如的内部电路如图图 4.2.154.2.15（a a）所示，引脚排列如图所示，引脚排列如图 (b)(b)所示，电路所示，电路内部结构与图内部结构与图 4.2.14 4.2.14 基本类似。基本类似。4.2.4主讲主讲: 元辉元辉 图4.2.15 单片集成模拟相乘器 MC1496/1596 的内部电路及其引脚排列 4.2.4主讲主讲: 元辉元辉 yR的作用是扩大输入电压的作用是扩大输入电压 2的动态范围，其基本原理的动态范围，其基本原理如下：如下：图4.2.16 2动态范围的扩展 电路满足深度负反电路满足深度负反馈的条件，于是馈的条件，
37、于是256BEeyBEi R其中其中 5656lnBEBETVii且且 56lnTeyVi ii R远小于所以，上式可以简化为所以，上式可以简化为 2eyi R4.2.40506=2=-2eeIiiIii主讲主讲: 元辉元辉 所以所以25622eyiiiR双差分对模拟相乘器的差值输出电流为双差分对模拟相乘器的差值输出电流为 121562() ()()22TyTiii ththVRV（4.2.41） 此时此时 2允许的最大动态范围为允许的最大动态范围为 02011()()44yTyTI RVI RV（4.2.42） 4.2.4主讲主讲: 元辉元辉 三、三、MC1595 MC1595 集成模拟相乘
38、器集成模拟相乘器 作为通用的模拟相乘器，还需将作为通用的模拟相乘器，还需将 1进行扩展。进行扩展。MC1595MC1595（或（或BG314BG314） 就是在就是在MC1496MC1496的基础上增加了的基础上增加了 动态范围扩展电路，使之成为具有四象限相乘功能的通动态范围扩展电路，使之成为具有四象限相乘功能的通用集成器件，如用集成器件，如图图4.2.174.2.17所示。图（所示。图（a a）为）为MC1595MC1595的内的内部电路，部电路，(b)(b)为相应的外接电路。为相应的外接电路。14.2.4的动态范围的动态范围主讲主讲: 元辉元辉 图4.2.17 集成模拟乘法器MC1595(
39、BG314)的内 部电路及相应的外接电路 4.2.4主讲主讲: 元辉元辉 T T7 7T T1010管组成的补偿电路简化管组成的补偿电路简化为图为图4.2.184.2.18所示的形式。所示的形式。图4.2.18 1动态范围的扩展 1动态范围的扩展原理。为分析方便，将动态范围的扩展原理。为分析方便，将 xR为深度负反馈电阻，所以为深度负反馈电阻，所以19102xiiR的动态范围为的动态范围为 101011()()44xTxTI RVI RV4.2.4由图知：由图知：主讲主讲: 元辉元辉 当三极管当三极管T T7 7T T1010的的 值足够大时，值足够大时， 79ii， 810ii0kII， 又
40、由于又由于 7180BEBE所以：所以：781BEBE4.2.4图4.2.18 1动态范围的扩展 主讲主讲: 元辉元辉 而而 781789100()()22BEBEkTTiiiiI thI thVV于是得到于是得到9101100222TTxiiV arcthV arcthII R 1即为图即为图4.2.154.2.15中的输入电压中的输入电压 1将上式代入式（将上式代入式（4.2.414.2.41）中得到）中得到 121204MxyiAI R R（4.2.44） 式中式中 04MxyAI R R为乘法器的乘法系数。为乘法器的乘法系数。 4.2.4121562() ()()22TyTiii ththVRV主讲主讲: 元辉元辉 图4.2.15 单片集成模拟相乘器 MC1496/1596 的内部电路及其引脚排列 4.2.4
