《通信电子线路》第四章1.ppt

第4章 频率变换电路基础 4.2 非线性元器件的特性描述 第四章 非线性电路，线性时变参数电路 §5．2线性时变电路分析法 差分对模拟乘法器电路分析 三 开关函数分析法 2. 单差分对电路 ①基本电路结构 T1，T2，T3，T4为双 平衡的差分对，T5，T6差 分对分别作为T1，T2和T3，T4双差分对的射极恒流源。 2、Gilbert乘法单元电路 是大多数集成乘法器的基础电路。 ②工作原理分析 根据差分电路的工作原理： 又因，输出电压： + ux - + uy - - uo + iA iB i2 i1 i3 i4 i5 i6 当输入为小信号并满足： 而标度因子 Gilbert乘法器单元电路，只有当输入信号较小时，具有较理想的相乘作用,ux，uy 均可取正、负两极性，但因其线性范围小，不能满足实际应用的需要。 仿真 Io 2、具有射极负反馈电阻的Gilbert乘法器 使用射极负反馈电路Ry，可扩展uy的线性范围，Ry取值应远大于晶体管T5 ,T6 的发射极电阻，即有 静态时，i5=i6=IoY ,当加入 信号uy时，流过Ry的电流为： i5 i6 iA iB + ux - + uy - - uo + Ioy Ioy iY ∴有 + uy - iY 仿真 如果ux2UT =52mV时， 3、线性化Gilbert乘法器电路 具有射极负反馈电阻的双平衡Gilbert乘法器，尽管扩大 了对输入信号vy的线性动态范围，但对输入信号ux的线性动态 范围仍较小，在此基础上需作进一步改进，下图为改进后的 线性双平衡模拟乘法器的原理电路，其中D1，D2，T7，T8 构 成一个反双曲线正切函数电路。 ux ux uy uo 工作原理分析： i7 ix i8 iy iA iB ux uy ux 上图电路中，T7， T8，Rx，Iox构成线性 电压—电流变换器。 ∴有 vo Iox Iox Ioy Ioy 而 为二极管D1 与D2上的电压差， 即: 利用数学关系： ， 则上式可写成： （1）代入（2）可得： 其中标度因子： 可见大大扩展了电路对ux和uy的线性动态范围， 改变电阻Rx或Iox可很方便地改变相乘器的增益。 仿真 + UD1 - + UD2 - iD1 iD2 4.5 单片集成模拟乘法器及其典型应用 一、MC1496/MC1596及其应用 vx vy 1、 内部电路结构 与具有射极负反馈的双平 衡Gilbert 相乘器单元电路比 较，电路基本相同， 仅恒流 源用晶体管T7，T8代替，二极 管D与500 电阻构成T7，T8的 偏置电路。 反偏电阻Ry外接在引脚②、 ③两端，可展宽vy输入信号的 动态范围，并可调整标度因子 K。 2、外接元件参数的计算 iy + vy - ①负反馈电阻Ry 且应满足|iy|Ioy 若选择Ioy=1mA，vym=1V（峰值） Ioy D 500 由右图电路可得： 当 时， ③负载电阻Rc=R4=R5 引脚⑥、⑨端的静态电压： V6=V9=Vcc-IoY·Rc， 若选V6=V9=8V，Vcc=12V， 则有： ， 标称值为3.9 。 ②偏置电阻R10 V6 V9 R10 500 -Vee Ioy 三、? MC1495/MC1595（BG314）及其应用 1、内部电路结构 vx + + vy ①内部电路如图 所示，由线性化双平 衡Gilbert乘法器单元 电路组成。 ?输入差分对由T5，T6，T7，T8和T11，T12，T13，T14的达林顿复合管构成，以提高放大管增益及输入阻抗。 ?负反馈电阻RY， Rx，负载电阻Rc，恒 流偏置电阻R3及RW5 ，R13及R1均采用外接 元件。 vo vx + - vy + - MC1595 （BG314） 1 2 14 4 8 9 12 5 6 10 11 7 13 3 R1 Rc Rc R13 Rx Ry VCC VEE R3 Rw5 2、外围元件设计计算 如果设计一个上图所示的乘法器电路，并要求： 输入信号范围为： 输出电压范围为： 由以上的要求可知，乘法器的增益系数 ①负电源的-VEE的选取