RH5RL33AA-T1-F选用开关速度较高的MC1596型乘法器。

目前,模拟乘法器的应用极其广泛,随着集成乘法器品种的增多、成本降低、精度提高和应用方便(无调零电路)等多方面的优点,它会像集成运放一样,共同推进电子技术的发展。

什么叫变跨导式模拟乘法器?说明差模电压一电流(v-i)变换器的原理。

电路对输入电压oi的极性有什么要求?若vi为正极性电压时,为使电路正常工作,在乘法器的输出端o2应加何种电路?并画出电路图。

列举3种乘法器的应用电路.

放大电路是一种弱电系统,具有很高的灵敏度,因而容易接受外界和内部一些无规则信号的影响。例如,当放大电路的输入端短路时,输出端仍有杂乱无规则的电压输出,利用示波器或扬声器就可觉察到,这就是放大电路的噪声或干扰。如果这些噪声与干扰的大小可以与有用信号相比较时,那么在放大电路的输出端有用信号将被淹没,因而妨碍了对有用信号的观察和测量。因此,噪声和干扰在高灵敏度放大电路中就成为必须要认真对待的问题。

放大电路中的噪声,放大电路中的内部噪声是放大电路中各元器件(包括器件、电阻等)内部载流子运动的不规则所造成的,主要是由电路中的电阻热噪声和BJT(或FET)内部噪声所形成,它实际上是杂乱无章的变化电压vn或电流in,如图6.7.1所示。

噪声的种类及性质,电阻的热噪声,任何电阻(导体)即使不与电源噪声电压(电流)波形接通,它的两端仍有电压,这是由于导体中构成传导电流的自由电子随机的热运动而引起的,因此,某一瞬时向一个方向运动的电子有可能比向另一个方向

运动的电子数目多,即在任何时刻通过导体每个截面的电子数目的代数和不等于零。这一电流流经电路就产生一个正比于电路电阻的电压,这种由电子无规则热运动而产生的随时间变化的电压称为热噪声电压。

理论和实践都证明,一个阻值为R(Ω)的电阻(或BJT的体电阻、FET的沟道电阻)未接入电路时,在频带宽度B内所产生的热噪声电压均方值为

vn2=in2rn2=4ktrm.B       (⒍7.1)

式中方为玻耳兹曼常数,其值为1.37×10-23J/K,r是热力学温度(K),B为频带宽度(Hz)。

式(6.7.1)可改写为功率或电压的形式,即

Pn=vn2/r=4ktb          (6.7.2)

vn=4ktr・B       (⒍7.3)

由式(6.7.3)可以看出,噪声电压yn(有效值)与温度、电阻值和频带宽度乘积

的平方根成正比。由式(6.7.2)有

pn/b=4kt           (⒍⒎4)

Pn/B称为热噪声的功率频谱密度,即在限带范围(例如高至1013Hz)内,对于每一赫具有相同功率。具有均匀的功率频谱的噪声称为白噪声,取其与白色光包含的所有可见光的频率成分相似。

式(6.7.3)可改写为

vn/b=4ktr     (⒍7.5)

vn/√B称为热噪声电压密度,单位为nⅤ/√Hz。

热噪声电压本身是一个非周期变化的时间函数,它的频率范围是很宽广的,因而噪声电压yn将随放大电路带宽的增加而增加。所以在设计放大电路时要综合考虑增益、带宽等诸多因素。

三极管的噪声,当有电流流过BJT时,就会产生噪声。BJT的噪声来源有三种:

热噪声,由于载流子不规则的热运动通过BJT内三个区的体电阻及相应的引线电阻时而产生。其中rbb所产生的噪声是主要的。FET主要是沟道电阻的热噪声。

散粒噪声,通常所说的BJT中的电流,只是一个平均值,是实际上通过发射结注入到基区的载流子数目,在各个瞬时都不相同,因而引起发射极电流或集电极电流

有一个无规则的波动,产生散粒噪声。散粒噪声电流为

in=/2qib        (⒍7.6)

式中g是每个载流子所带电荷量的绝对值,r表示通过PN结电流的平均值,B为频带宽度。散粒噪声具有白噪声的性质.

闪砾噪声,电子器件产生闪砾噪声的原因现在还不十分清楚,但被设想为载流子在晶体表面的产生和复合所引起,因此与半导体材料本身及工艺水平有关。这种噪声与频率成反比,故叉称为1/f噪声或低频噪声。

值得指出的是,JFET的噪声主要来源于沟道电阻热噪声,而MOSFET是表面场效应器件,它的1/f噪声较严重,囚而低频时MOSFET比JFET的噪声大。一般而言,FET的噪声比BJT小。此外,电阻元件中碳膜电阻的1/f噪声最大,绕线电阻的1/f噪声最小。

集成运放的噪声.是由组成运放内部电路的元器件产生的噪声源以及内部电路连接的噪声源累计的结果。一般是通过实验方法进行测量。

放大电路的噪声指标 噪声系数,放大电路噪声性能的好坏,可用等效输人噪声电压密度、等效输人噪声电流密度、输出端信噪比(信号功率对噪声功率的比值)、噪声系数等来评价。当比较两个低噪声放大电路的设计方案时,通常利用噪声系数ⅣF来衡量噪声的大小,它的定义是

7Psi/Pni Pn。

nF=输入端信号噪声比/输出端信号噪声比=psi/pni/pso/pno=pno/ap/pni

(⒍7.7)

式中P、Ps。分别表示输入端和输出端的信号功率,Pni表示信号源输入端的噪声功率,等于信号源内阻Rs产生的热噪声功率,Pn。表示输出端的总噪声功率,它包括信号源带来的噪声,器件本身的噪声以及放大电路其他元件产生的噪声等。AP表示功率增益。

放大电路不仅把输入端的噪声进行放大,而且放大电路本身也存在噪声。所以,其输出端的信噪比必然小于输人端信噪比。放大电路本身噪声越大,它的输出端信噪比就越小于输人端信噪比,ⅣF就越大。

当ⅣF用分贝(dB)表示时

nf(dB)=101gpsi/pni/pso/pno=101gpno/appni(db)      (6.7.8)

如vsi、vso分别表示输人端和输出端信号电压,vni、vno分别表示输入端和输

出端的噪声电压。则因为Psi=vsi2/Ri,Pnl=vni2/Ri,Pso=vso2/Ro,Pno=vno2/Ro,

而又满足Ri=Ro,则ⅣF可表示为另一种形式:

nf=201gvsi/vni/vso/vno=201gvsi/vni-201gvso/vno(db)     (6.7.9)