模拟相乘器是完成两个模拟信号瞬时值相乘功能的电路或器件。其主要技术指标是工作象限、线性度和馈通度。它利用晶体管的基-发射结电压与集电极电流的非线性特性实现相乘。模拟相乘器在诸如乘、除、开方、平方等模拟运算方面和混频、调制、鉴频、鉴相等
模拟信号处理方面,都得到广泛应用。
特性分析
式中ux(t)和uy(t)分别表示两个输入的模拟信号电压,uO(t)为输出电压,K为模拟相乘器的相乘增益。
若ux(t)=uCcosωCt,uy(t)=uΩcosΩt,则uO(t)=KuCuΩcosΩtcosωCt;
它们的时间函数图形分别如图1a、b、 c。ux(t)和uy(t)也可以是直流电压,这时若ux=5伏,uy=7伏,K=0.1,则uO=3.5伏。
模拟相乘器技术
模拟相乘器的主要技术指标是工作象限、线性度和馈通度。
工作象限是指容许输入变量的符号范围。只容许ux和uy均为正值的相乘器称为一象限的,而容许ux和uy都可以取正、负值的则称为四象限的。线性度是指相乘器的输出电压uO与输入电压ux(或uy)成线性的程度。馈通度是指两个输入信号中一个为零时,另一个在输出端输出的大小。
典型电路
如图2。它利用晶体管的基-发射结
电压与集电极电流的非线性特性实现相乘。
这是一种四象限相乘器,在ux与uy信号幅度较小时(小于26毫伏),它具有接近理想的相乘特性。引入附加校正电路可以扩大ux与uy的取值范围。
图2中的相乘器电路还常用于两个输入信号中一个是大信号,一个是小信号或两个都是大信号的情况。
常用模拟相乘器
二极管环形相乘器。
它的典型电路如图3。若四个二极管D1~D4的特性一致,利用二极管的电流与加在二极管两端电压的非线性关系,即可实现ux与uy的相乘。
这种电路结构简单,但不能实现两个直流信号的相乘。
实现方法
方法还有很多。例如,利用霍尔效应可以将通过霍尔元件的电流与外加磁场所建立的
磁感应强度相乘,得到与乘积成比例的电压。模拟相乘器在诸如乘、除、
开方、
平方等模拟运算方面和
混频、
调制、
鉴频、鉴相等
模拟信号处理方面,都得到广泛应用。