非線性運(yùn)算電路ppt課件(已修改)
2025-05-19 08:26 本頁面
【正文】 第 10章 非線性運(yùn)算電路 變跨導(dǎo)模擬乘法器 峰值檢測(cè)電路 對(duì)數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路 電壓比較器 學(xué)習(xí)本章后，讀者將了解： 跨導(dǎo)模擬乘法器的原理，四象限變跨導(dǎo)集成乘法器 對(duì)數(shù)電路、指數(shù)電路和對(duì)數(shù)式乘除法電路； 絕對(duì)值運(yùn)算電路和最大值運(yùn)算電路； 單限電壓比較器、遲滯比較器和窗口比較器的電路和傳輸特性，比較器的分析方法；集成電壓比較器。 YXoYXo vKvvorvKvv ??? 其中 K為稱為 相乘增益 ，具有 V1的量綱。電路符號(hào)如圖 示，圖（ a）同相乘法器，圖（ b）反相乘法器。 當(dāng) 1個(gè)輸入信號(hào)是 單極性 ，而另一個(gè)信號(hào)是 雙極性 時(shí)，則稱為 兩象限乘法器；當(dāng) 2個(gè)輸 入信號(hào)均是雙極性時(shí)， 則稱為四象限乘法器。 變跨導(dǎo)模擬乘法器 乘法器是一種廣泛使用的模擬集成電路，它可以實(shí)現(xiàn)乘、除、開方、乘方、調(diào)幅等功能，廣泛應(yīng)用于模擬運(yùn)算、通信、測(cè)控系統(tǒng)、電氣測(cè)量和醫(yī)療儀器等許多領(lǐng)域。 乘法器： 輸出信號(hào) (vo)與 2個(gè)輸入信號(hào) (vx和 vy)之積成正比 的電路。 圖 模擬乘法器電路符號(hào) （ a）同相乘法器 K K vX vY vO （ b）反相乘法器 K vX vY vO 當(dāng)輸入信號(hào) 均是單極性 時(shí)，如 vX0, vY0，則稱單象限乘法器； 圖 兩象限變跨導(dǎo)乘法器 IC3 β， rbe Xbeco vrRv ???YeTTCETbem vRVVIIVrg 212)1(3 ????????YXXYeTco vKvvvRVRv ????2當(dāng) vYVBE30時(shí)，差分對(duì)管的跨導(dǎo)為 差分對(duì)管的跨導(dǎo)近似與輸入信號(hào)成正比。代入上式得 通過改變差分對(duì)管的跨導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了兩象限反相乘法器（ vY0，單極性； vX可正可負(fù)，雙極性 ）。 變跨導(dǎo)模擬乘法器原理 β和 rbe分別是差分對(duì)管的電流放大系數(shù)和輸入電阻。 利用恒流源差分放大電路可實(shí)現(xiàn)變跨導(dǎo)乘法運(yùn)算，如圖 所示。輸出電壓為 1/)1( // ?????? TBEVvSVvSEC VveIeIii TBETBETXTBEBETBETBE VvVvvVvSVvSEECC eeeIeIiiii //)(//2121 2121 ???? ?5//15/2111CVvVvCCVvCieeiieiTXTXTX????TXCCVvVvVvVvCVvVvCC VvthiieeeeieeiiTXTXTXTXTXTX211)(55)2/()2/()2/()2/(5//21 ??????????圖 四象限變跨導(dǎo)乘法電路 為了允許 vY為雙極性，采用雙差分放大電路組成四象限變跨導(dǎo)乘法器，如圖 所示。由電路，得 晶體管的電流方程為 考慮到 T1和 T2特性一致，得 52121 CEECC iiiii ????代入 ，得 四象限變跨導(dǎo)乘法器 52121 CEECC iiiii ????th(x)是非線性的雙曲正切函數(shù) 。 YOYCYOYCiIiiIi????65TXCCcoVvthiiRv2)( 65 ??TXYYco VvthvRRv 22 ??再由電路并考慮到 RY遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 T5和 T6的發(fā)射極電阻，得 將（ ）和（ ）代入（ ），得 將（ ）代入上式，得 YYYCC Rviii 2265 ??? ） 輸出電壓為 )]()[()]([)]([34213142CCCCcCCcCCCCcCCoiiiiRiiRViiRVv?????????? ） 當(dāng) TXCCC Vvthiii2)( 634 ??同理可得 （ ） 時(shí)，當(dāng) 12TXVvYXTYcTXYYcTXYYco vvVR RVvvR RVvthvR Rv ????? 2222 vX和 vY都是雙極性 信號(hào)，即電路實(shí)現(xiàn)了四象限同相乘法器。但電路溫度變化的影響，且 vX的線性范圍很小。單片集成乘法器MC1496等是按圖 ，電路原理和管腳如圖 示。 vX vY vO RY IOY偏置 T1 D1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 圖 單片集成模擬乘法器 MC1496電路原理圖和管腳圖 ,ov,ov圖 變跨導(dǎo)乘 /除法器電路原理圖 + 反雙曲正切運(yùn)算 電路 四象限變跨導(dǎo)乘法電路 求和電路 z A 為了擴(kuò)展輸入信號(hào) vX的線性范圍和減少外圍電路元件，在四象限變跨導(dǎo)乘法器的基礎(chǔ)上增設(shè)了反雙曲正切運(yùn)算電路和求和電路，如圖 。 單片集成乘法器 AD534和 AD734等是按圖 。 （ ） （ ） 變跨導(dǎo)模擬乘 /除法器 ZZZCC Rviii 221112 ???由電路可得 （ ） 圖 變跨導(dǎo)乘 /除法器電路原理圖 + 反雙曲正切運(yùn)算 電路 四象限變跨導(dǎo)乘法電路 求和電路 z A ,ov)(]2)[( 1112165, CCcTCCco iiRVvthiiRv ???? 是運(yùn)放的凈輸入電壓。 注意到 v1是四象限乘法電路的輸入，將（ ）和（ ）代入（ ），得 )()]()[()]([)]([1112342111311242,CCcCCCCcCCCcCCCCCcCCoiiRiiiiRiiiRViiiRVv?????????????? （ ） 將（ ）和（ ）代入上式，得
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