8.模拟乘法器的应用-乘积型混频器
实验1 集成模拟乘法器混频及平衡调幅实验
集成模拟乘法器混频、平衡调幅实验一、实验目的掌握利用乘法器（MC1496）实现混频，平衡调幅的原理及方法。
二、实验仪器双踪示波器一台、高频电子实验箱一台、万用表一台三、实验原理（1）混频用模拟乘法器实现混频，只要x u 端和y u 端分别加上两个不同频率的信号，相差一中频如，再经过带通滤波器取出中频信号，其原理如图所示：若()cos x s s u t V w t = ()00cos y u t V w t =则()00cos cos c s s u t KVV w t w t = ()()0001cos cos 2s s s KV V w w t w w t =++-⎡⎤⎣⎦ 经带通滤波器后，取差频 ()()0001cos 2s s V t KV V w w t =- 0s i w w w -=为某中频频率。
（2）振幅调制 设载波信号的表达式为()c o s c c m c u t U t ω=，调制信号的表达式为()c o s m u t U t ΩΩ=Ω，调制信号叠加直流电源Q U ，则调幅信号的表达式为 ()()()()000cos 11cos cos cos 22o M Q cm c m c a m c a m c u t A U u t U tU t m U t m U t ωωωωΩ⎡⎤=+⎣⎦=++Ω+-Ω0m M Q cm U A U U =a m ——调幅系数，a m Q m U U Ω=；0cos m c U t ω——载波信号；()01cos 2a m c m U t ω+Ω——上边频分量； ()01cos 2a m c m U t ω-Ω——下边频分量 它们的波形及频谱如图所示。
由图可见，调幅波中载波分量占有很大比重，因此信息传输效率较低，称这种调制为有载波调制。
为提高信息传输效率，广泛采用抑制载波的双边带或单边带振幅调制。
双边带调幅波的表达式为()()()0cos cos 11cos cos 22M m cm c m c m c u t A U t U tU t U t ωωωΩ=Ω⋅=+Ω+-Ω 式中 m M m cm U A U U Ω=⋅⋅四、实验步骤1、混频器实验● 连接好跳线J12、J13、J15、J19、J110（此时J11、J14、J16、J17、J18应断开）。
乘法器与混频器
乘法器与混频器前言之前有人问过我这样的问题：乘法器和混频器到底有什么关系，混频器能不能用作乘法器？这里介绍一下它们的原理和异同点，相信各位都能有所理解。
乘法器乘法器正如其名，是做乘法的电子器件。
主要用途有调幅、调频、数学运算等。
真正数学意义上的乘法器全称四象限模拟乘法器。
所谓“四象限”指乘法器的两个输入信号的符号可能为正也可能为负均为双极性信号，此时乘法器能实现真正的数学意义上的乘法运算。
如果其中一个信号为单极性信号而另一个为双极性，那么称其为二象限。
如果全为单极性信号则为一象限。
但是通常我们在设计电路时并不会太多地设计四象限电路，所以一、二象限的应用更多一些。
首先一个理想的乘法器的输出和两输入的乘积成比例，具有以下端口特性：Vout=K×VX×VYV_{out}=K \times V_{X} \times V_{Y} Vout =K×VX×VY当然并不局限于本例中的电压信号，电流信号也是可以的。
一开始的乘法器是基于对数放大器设计的，对数放大器和加法器就能构成乘法器。
Vout=log(VX)+log(VY)V_{out}=log(V_{X})+log(V_{Y})Vout=log(VX)+log(VY)但是这种结构的劣势也很明显。
对数放大器是基于PN结的，结果受温度影响较为明显。
同时这种结构较难设计高速电路，带宽比较受限。
而且这个结构只能实现一个象限内的运算。
后来一位叫巴里·吉尔伯特(Barrie Gilbert)的高人设计了名为吉尔伯特单元（Gilbert cell）的电路，这个电路直接改变了整个电子通信行业。
巴里·吉尔伯特（Barrie Gilbert，1937年6月5日至2020年1月30日）)，IEEE终身院士、美国国家工程院院士、同时也是ADI的首位院士（ADI Fellow）。
他于1937年出生于英国伯恩茅斯，1972年担任ADI公司的IC设计师，成为第一代研究员，1979年创建ADI首个远程设计中心，此后一直专注于高性能模拟IC的开发。
乘法器 混频原理
乘法器混频原理乘法器是一种重要的电子器件，用于将两个输入信号进行乘法运算并输出结果。
在通信系统中，乘法器被广泛应用于混频器中，用于实现信号的频率变换和混频功能。
混频原理是指利用乘法器将两个不同频率的信号相乘，得到新的信号，从而实现频率变换和信号混频的过程。
在混频器中，乘法器的工作原理是将两个输入信号相乘，得到一个新的信号，该新信号的频率等于两个输入信号频率的和或差。
这种频率变换的原理是利用信号的乘法性质，实现频率的转换和信号的混频。
混频器的输入信号通常包括射频信号和本振信号，通过乘法器的作用，将这两个信号相乘得到中频信号或其他频率信号，实现信号的频率变换和混频功能。
乘法器的工作原理主要是利用二极管的非线性特性，将两个信号输入到二极管中，经过非线性乘法运算，得到新的信号输出。
乘法器的输出信号包含了原始信号频率的乘积，实现了信号的频率变换和混频功能。
乘法器的性能对混频器的性能和整个通信系统的性能具有重要影响，因此设计高性能的乘法器对于实现优秀的混频器至关重要。
在实际的混频器设计中，乘法器的性能参数包括线性度、动态范围、带外抑制等，这些参数直接影响混频器的性能。
因此，选择合适的乘法器对于设计高性能的混频器至关重要。
乘法器的工作原理和性能特点决定了混频器的频率转换范围、信号的转换损耗、信号的杂散和带外频率的抑制等性能指标。
总的来说，乘法器在混频器中的应用是实现信号频率变换和混频功能的关键。
混频器的性能取决于乘法器的设计和性能，因此混频器的设计需要充分考虑乘法器的特性，以实现优秀的混频器性能。
乘法器的工作原理和性能对于混频器的频率转换、信号抑制和性能指标的实现起着重要的作用，是混频器设计的关键因素之一。
(完整word版)基于模拟乘法器的混频器
基于模拟乘法器的混频器摘要Multism10是属于新一代的电子工作平台，是一种在电子技术界广泛应用的优秀的计算机仿真软件，Multism10被称为电子工作人员的“计算机里的电子实验室”。
集成模拟乘法器是完成两个模拟量（电压或电流）相乘的电子器件。
在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、监频、相频等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。
采用集成模拟乘法器实现上述工程采用分离器件如二极管和三极管要简单的多，而且性能优越。
所以目前在无线通信、广播电视等方面应用比较多。
继承模拟乘法器的常见产品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596等。
主要内容是基于MC1496混频器应用设计与仿真，阐述了混频器基本原理，并在电路设计与Multism仿真环境中创建集成电路乘法器MC1496电路模块，利用模拟乘法器MC1496完成各项电路的设计与仿真，并结合双踪示波器实现对信号的混频。
关键字：Multism10，模拟乘法器MC1496，混频器第一章绪论混频器在高频电子线路和无线电技术中，应用非常广泛，在调制过程中，输入的基带信号都要经过频率的转换变成高频的已调信号。
在解调过程中，接受的已调高频信号也要经过频率转换，变成对应的中频信号。
特别是在超外差式接收机中，混频器应用比较广泛，如AM广播接收机将已调信号535KHZ-1605KHZ要变成465KHZ 的中频信号，电视接收机将48.5M-870M的图像信号要变成38M的中频图像信号。
再发射机中，为提高发射频率的稳定度，采用多级式发射机。
用一个频率较低的石英晶体振荡器为主振荡器，产生一个频率非常稳定的主振荡信号，然后经过频率的加减乘除运算变换成射频，所以必须使用混频电路。
由此可见，混频电路是电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。
本文通过MC1496构成的混频器来对接收信号进行频率转换，变成需要的中频信号。
实验七 集成电路模拟乘法器的应用
实验七集成电路模拟乘法器的应用一、乘法器混频1、预调工作：参看附图G2a) 接好连接器J12，J13，J15，J19，J110构成混频电路；b) 按下开关K11；2、接输入信号；a) 从IN11脚输入频率为10.7MHz载波信号，大小为Vp-p=300mV的信号（由高频信号源部分产生参考高频信号源的使用）；b) 从IN13脚输入频率为10.245MHz的信号，此信号由“正弦波振荡器”单元的晶体振荡部分产生，从测试钩TT51引入；3、实验现象：在测试钩TT11脚测得信号的频率为455KHz（用频率计观测），大小为400mV（用示波器观测）。
二、乘法器调幅1、预调工作：参看附图G2a) 接好连接器J11，J14，J16，J17，J18（断开J12、J13、J15、J19、J110），构成调幅电路；b) 按下开关K11；2、接输入信号：a) 从IN11脚输入10.7MHz的载波信号，大小为Vp-p=1.2V，从高频信号源部分引入（参考高频信号源使用）；b) 从IN12脚输入频率为1KHz，大小为Vp-p=2V的正弦波调制信号，从低频信号源部分引入（参考低频信号源使用），改变调制信号的大小使调幅波不失真；3、实验现象：调节电位器W11，在测试钩TT11脚处用示波器可以观察到调制深度不同“有载波的调幅波”和“抑制载波的调幅波”，如图12所示。
图12三、乘法器同步检波1、预调工作：如附图G3所示a) 接好连接器J22，J24，J26（断开J21、J23、J25），构成检波电路；b) 按下开关K21；2、接输入信号：a) 从IN21脚输入10.7MHz的载波信号（幅度大小与平衡调幅的一样，相当于同步载波），由高频信号源提供（参考高频信号源使用）；b) 从IN23脚输入调幅波，此信号由“乘法器调幅”部分产生，由测试钩TT11输出；3、实验现象：在测试钩TT21脚处用示波器可以观察到检波后得到的正弦波，如图13所示。
实验七-集成电路模拟乘法器的应用
实验报告实验名称 集成电路模拟乘法器的应用成绩姓名 马晓恬 专业班级 电信081 实验日期 学号指导教师刘富强提交报告日期12.19一、实验目的1、了解模拟乘法器（MC1496）的工作原理，掌握其调整与特性参数的测量方法。
2、掌握利用乘法器实现混频，平衡调幅，同步检波，鉴频等几种频率变换电路的原理及方法。
二、实验内容1、 改变模拟乘法器外部电路，实现混频器电路，观察输出点波形，并测量输出频率。
2、 改变模拟乘法器外部电路，实现平衡调幅电路，观察输出点波形。
3、 改变模拟乘法器外部电路，实现同步检波电路，观察输出点波形。
4、 改变模拟乘法器外部电路，实现鉴频电路，观察输出点波形。
三、实验仪器1、双踪示波器一台2、频率特性扫频仪（选项）一台四、实验原理及电路1、集成模拟乘法器的内部结构集成模拟乘法器是完成两个模拟量（电压或电流）相乘的电子器件。
在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。
采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分立器件如二极管和三极管要简单的多，而且性能优越。
所以目前在无线通信、广播电视等方面应用较多。
集成模拟乘法器的常见产品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596等。
下面介绍MC1496集成模拟乘法器。
（1）MC1496的内部结构MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。
其内部电路和引脚如图7-1(a)(b)所示。
其中1VT 、2VT 与3VT 、4VT 组成双差分放大器，5VT 、6VT 组成的单差分放大器用以激励1VT ～4VT 。
7VT 、8VT 及其偏置电路组成差分放大器5VT 、6VT 的恒流源。
引脚8与10接输入电压U X ，1与4接另一输入电压U y ，输出电压U 0从引脚6与12输出。
引脚2与3 外接电阻R E ，对差分放大器5VT 、6VT 产生串联电流负反馈，以扩展输入电压U y 的线性动态范围。
模拟相乘器和混频器
三、二极管相乘器
2. 二极管平衡相乘器
② 工作原理
➢ V1m>>V2m，V1m>>VD(on)
v1控制 D1 、 D2开关工作
★ 若v1>0，D1、D2导通；若v1<0，D1、D2截止
i
iD1
- iD2
2v2 K1 ( 1t )
RD 2RL
v2K1(1t )
RL
➢ i 含频谱分量：ω2，ω1±ω2，3ω1±ω2 … …
三、二极管相乘器
2. 二极管平衡相乘器 ② 工作原理
➢ 实现相乘条件：
在RL两端并上LC带通滤波 (满足中心频率为ω1，BW3dB = 2ω2)
则：在负载上选出
iω1 ω2
2 RL π V1m
v1v2
➢
vo
iω1 ω2
RL
π
2 V1m
v1v2
三、二极管相乘器
1. 二极管双平衡相乘器（环形相乘器） ① 电路及特点
② 非线性传输特性 ③ 正弦信号传输特性
一、模拟相乘器的基本特性
3. 误差分析（静态误差 (vx vy)） 引起误差原因：
AM AM A
vx vx vxos voAMvxvy vo AMvxvy (vx vy )
vy vy vyos
(vx vy ) Avxvy vxF vyF voo N(vx vy )
➢ 若V1m≥260mv,
th
qv1 2kT
K2 ( ω1t
)
2．单差分对相乘器
1) 电路
v1=V1mcosω1t v2=V2mcosω2t
2) 工作原理
➢ iC3
v2
VBE( on ) RE
模拟乘法器的应用
随着电子技术的发展，集成模拟乘法器应用也越来越广泛，它不仅应用于模拟量的运算，还广泛应用于通信、测量仪表、自动控制等科学技术领域。
用集成模拟乘法器可以构成性能优良的调幅和检波电路，其电路元件参数通常采用器件典型应用参数值。
作调幅时，高频信号加到输入端，低频信号加到Y输入端；作解调时，同步信号加到X输入端，已调信号加到Y输入端。
调试时，首先检查器件各管脚直流电位应符合要求，其次调节调零电路，使电路达到平衡。
集成模拟乘法器是实现两个模拟信号相乘的器件，它广泛用于乘法、除法、乘方和开方等模拟运算，同时也广泛用于信息传输系统作为调幅、解调、混频、鉴相和自动增益控制电路，是一种通用性很强的非线性电子器件，目前已有多种形式、多品种的单片集成电路，同时它也是现代一些专用模拟集成系统中的重要单元。
作调幅时，高频信号加到输入端，低频信号加到Y输入端；作检波时，同步信号加到X输入端，已调信号加到Y输入端。
调试时，首先检查器件各管脚直流电位应符合要求，其次调节调零电路，使电路达到平衡。
还需注意：（1）Y端有关，否则输出波输入信号幅度不应超过允许的线性范围，其大小与反馈电阻RY形会产生严重失真；（2）X端输入信号可采用小信号（小于26mV）或者大信号（大于260mV），采用大信号可获得较大的调幅或解凋信号输出。
信息传输系统中，检波是用以实现电信号远距离传输及信道复用的重要手段。
由于低频信号不能实现远距离传输，若将它装载在高频信号上，就可以进行远距离传输，当使用不同频率的高频信号，可以避免各种信号之间的干扰，实现多路复用。
关键词：模拟乘法器，调幅器，检波器，MC1496第一章、集成模拟乘法器的工作原理 (2)第一节、模拟乘法器的基本特性 (2)一、模拟乘法器的类型 (2)第二节、变跨导模拟乘法器的基本工作原理 (2)第三节、单片集成模拟乘法器 (3)第二章、集成模拟乘法器的应用 (4)第一节、基本运算电路 (4)一、平方运算 (4)二、除法运算器 (5)三、平方根运算 (5)四、压控增益 (5)第二节、倍频、混频与鉴相 (6)一、倍频电路 (6)二、混频电路 (6)三、鉴相电路 (6)第三节、调幅与解调 (7)一、信息传输的基本概念 (7)二、调幅原理 (8)三、采用乘法器实现解调(检波) (10)第三章、MC1496模拟乘法器构成的振幅器 (10)第一节、振幅调制的基本概念 (10)第二节、抑制载波振幅调制 (13)第三节、有载波振幅调制 (14)第四章、MC1496模拟乘法器构成的同步检波器 (14)总结 (18)参考文献 (18)附录 (19)第一章、集成模拟乘法器的工作原理第一节、模拟乘法器的基本特性模拟乘法器是实现两个模拟量相乘功能的器件，理想乘法器的输出电压与同一时刻两个输入电压瞬时值的乘积成正比，而且输入电压的波形、幅度、极性和频率可以是任意的。
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模拟乘法器的应用
——乘积型混频器
学号：200800120228 姓名：辛义磊仪器编号：30
一、实验目的
1、掌握集成模拟乘法器的工作原理及其特点
2、进一步掌握集成模拟乘法器（MC1596/1496）实现振幅调制、同步检波、混频、倍频的电路调整与测试方法
二、实验仪器
低频信号发生器
高频信号发生器
频率计
稳压电源
万用表
示波器
三、实验原理与实验电路
集成模拟乘法器是继集成运算放大器后最通用的模拟集成电路之一，是一种多用途的线性集成电路。
可用作宽带、抑制载波双边带平衡调制器，不需要耦合变压器或调谐电路，还可作为高性能的SSB乘法检波器、AM调制解调器、FM解调器、混频器、倍频器、鉴相器等，它与放大器相结合还可以完成许多数学运算，如乘法、除法、乘方、开放等。
MC1496的内部电路继引脚排列如图所示
MC1496型模拟乘法器只适用于频率较低的场合，一般工作在1MHz以下的频率。
双差分对模拟乘法器MC1496/1596的差值输出电流为
MC1595是差值输出电流为
式中，错误！未找到引用源。
为乘法器的乘法系数。
MC1496/1596使用时，VT
1至VT
6
的基极均需外加偏置电压。
实验电路
四、实验步骤
检查电路无误后接通电源，完成如下操作： 1、 当本振信号的频率为43
.4=L
f MHz 、振幅为5
.0≤-p
p V V ，输入信号的频率
为4
=C
f MHz ，振幅为50
≤-p
p V mV 时，观察并测绘输入输出信号波形，记
录I L C f f f 、、。
2、当本振信号的频率为43.4=L f MHz 、振幅为5.0≤-p p V V ，输入信号的振幅为
50
≤-p
p V
mV 时，改变输入信号频率C f （在3.9-4.1MHz 之间，每隔200kHz 测量
一次），测量输出信号的频率和幅度，记录在表格中，并由此计算带通滤波器的
通频带宽度。
f c 3.9MHz 4.0MHz 4.1MHz f 4.43 MHz 4.43 MHz 4.43 MHz v
500mV
500mV
500mV
3、保持两输入信号的频率及本振信号幅度不变，改变输入信号振幅V sm （峰峰值在40-100mV 之间变化）的大小，逐渐测量输入V sm 和中频输出V im 。
将测量及计算结果填入表格中，并完成下列任务：
①计算混频增益A vc 。
将混频电压增益A vc 定义为变频器中频输出电压幅值与输入信号幅值之比，以分贝表示为sm
vc V V A Im lg 20=
②作出V sm 和V im 的关系曲线 V sm 40 mV 60 mV 80 mV 100mV V im
60mV
85mV
100mV
120mV
五、思考题。