模拟乘法器的组成
实验二：模拟乘法器应用实验
3.用MC1596实现倍频:调整模拟乘法器仍工作 MC1596实现倍频: 在平衡状态 ， 在平 衡状态， 在 x 输入端和 y 输入端同时加 输入端和y fi=200KHz， Ui=50mV信号，微调Rw，用示 200KHz， 50mV信号，微调R 波器双踪观察u 波器双踪观察uo(t) 和ui(t)的关系，即有fo=2fi。 (t)的关系，即有f *实验时可只用一个输入信号，然后将x和y通 实验时可只用一个输入信号，然后将x 道短接
2.用模拟乘法器MC1596实现平衡调幅波。 用模拟乘法器MC1596实现平衡调幅波。 a.调平衡：将乘法器y输入端接地,即uy(t)=0,x输入端加 调平衡：将乘法器y输入端接地, (t)=0,x输入端加 入 fx=500KHz,Ux=100mV的输入信号 , 调电位器 RW 使 500KHz,U 100mV 的输入信号, 调电位器R uo(t)=0。 (t)=0 b 分别加入 fx=500KHz,Ux=100mV;fy=50KHz,Uy=200mV 分别加入f 500KHz,U 100mV; 50KHz,U 200mV 的信号时, 微调R 即可得到平衡的双边带信号, 的信号时 , 微调 RW 即可得到平衡的双边带信号 , 描绘 uo(t) 的波形,要特别注意调制信号过零时载波倒相现 的波形, 象。 由小到大变化，观察u (t)的变化， c.保持ux(t)不变，使Uy由小到大变化，观察uo(t)的变化， 保持u (t)不变， 记下变化结果， 并测出最大不失真的 u (t)所对应的 记下变化结果 ， 并测出最大不失真的uo(t) 所对应的 Uy的大小。 的大小。 d.保持ux(t)不变，fy变化时uo(t)变化情况如何？ 保持u (t)不变， 变化时u (t)变化情况如何？
4模拟乘法器
uO
减 法 器
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模拟乘法器
一、乘法器
单入双 出差分 放大器
过度 R
C
+VCC RC R1 + N
R2 uo = —— uo1 R1
R2
Rc uo1 = - —— uX rbe
uO1
— R1 P
i1 uI i2
R2
－ A +
uO
减 法 器
uX
R +
T1
T2
iE1
iE2 iEE
T4
uY
—
T3
第二项我们并不 需要且频率很高。
低通滤波器是可以通过低频 模拟乘法器
uc=Uccosc t
滤除高频的网络。当此网络能 把高频 c - S 和 c+ S滤除， 那么输出就只剩下第一项了。 乘法器的解调
掌握由运放组成的开平方电路的工作原理
了解用乘法器组成的调制和解调原理 学习要点
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输入端 除法运算器结束页
K uX uY (同相乘法器) u2 R2 iR2 i
uX2
uX1 R1
iR1
－ +
uo
uI RP
除法运算器
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模拟乘法器
三、开平方电路 ——
u1 uo = - — K
(u1<0)
乘法器及其应用电路
乘法器是反相型，ui≥0。
仅介绍几种基本运算电路。
1. 乘方运算
a） ui
K
uo
uo= Kui2
b） ui
K
K
uo
uo= Kui3
第六章 集成运算放大器及其应用
2. 除法运算
由反相输入端得
ui1 u2
R1
R2
由乘法器 u2= Kuoui2
uo
R2 KR1
ui1 ui2
为保证引入负反馈：
u2 K
R2
ui1
R1
Rp
− +
+
第六章 集成运算放大器及其应用
乘法器及其应用电路
模拟乘法器是一种完成两个模拟信号相乘作用的电
子器件。电路符号为
输入和输出之间的关系：
uo Kuxuy
ux uy
K
uo
其中K为乘法器的比例系数或标度系数。 当K>0时，为同相乘法器， K<0时，为反相乘法器。
第六章 集成运算放大器及其应用
利用模拟乘法器和集成运放相组合，通过各种不同的外 接电路，可组成乘方、除法及开方等运算电路，还可组成各 种函数发生器、调制解调器和锁相环电路等。
ui2 uo
若乘法器为同相型，则ui2≥0。ui1可正可负，故此电路为二 象限的除法器。
第六章 集成运算放大器及其应用
3. 开方运算
由反相输入端得 ui u2
R1
R2
u2 K
R2
由乘法器 u2 Kuo2
ui
R1
−
uo R2 KR1ui NhomakorabeaRp
+ +
模拟乘法器
图1：基础模拟乘法器与乘法器象限的定义从数学角度来看，乘法是一种“四象限”运算——换言之，两个输入可能为正，也可能为负，输出亦是如此。
然而，用于生产电子乘法器的某些电路仅支持单极性信号。
如果两个信号都必须是单极性的，结果形成一个“单象限”乘法器，输出同样也会是单极性的。
如果其中一个信号为单极性，而其他信号可能为正或负，则乘法器就是一个“二象限”输出可能为两个极性之一(因而为“双极性”)。
用于产生一象限或二象限乘法器的电路可能比四象限乘法器所需电路要简单，由于许多应用并不需要全四象限乘法，因此，常用的是仅支持一象限或二象限的精密器件。
一个示例是AD539，这是一款宽带双通道二象限乘法器，具有一个单极性Vy 输入，其相对受限带宽为5 MHz，还有两个双极性Vx输入，每个乘法器各一个，带宽为60 MHz。
图2显示的是AD539的框图。
图2：AD539模拟乘法器框图最简单的电子乘法器采用对数放大器。
计算依赖于以下事实：两个数的对数之和的反对数为这两些数字之积(如图3所示)。
图3：利用对数放大器实现乘法运算图4：基础跨导乘法器这是一种性能很差的乘法器，因为(1) Y 输入被随V Y 非线性变化的V BE 抵消；之间存在指数关系，因而X 输入呈现非线性；(3) 比例因子随温度而变化。
图5：基础跨导乘法器如此，吉尔伯特单元有三个不便之处：(1) 其X输入为差分电流；(2) 其输出为差分电流；输入为单极性电流——因此吉尔伯特单元只是一个二象限乘法器。
通过交叉耦合两个这样的单元并使用两个电压-电流转换器(如图6所示)，我们可以把基础架构转换成一种带电压输入的四象限器件，如AD534。
在中低频率下，可以用一个减法器放大器把输出端的差分电流转换成电压。
鉴于其电压输出架构，AD534的带宽仅为1 MHz 左右，而后续版本AD734的带宽则为10 MHz。
图6：AD534：一款四象限跨导线性乘法器Q1A和Q1B以及Q2A和Q2B形成两个吉尔伯特单元的两对核心长尾对，而Q3A 则为两个单元的线性化晶体管。
Gilbert cell
EC ic1 RC VT1 ux ube1 Io uy ube3 VT3 RE uo VT2 ube2 ic2 RC
恒流源电流I 恒流源电流 o为: I o = R ，VT1、y>0） 根据晶体三极管特性， （u VT） 根据晶体三极管特性 2 E 集电极电流为： 集电极电流为： 输出电压u 输出电压uo为 :
或Z=kX·Y
式中： 为增益系数或标度因子 为增益系数或标度因子， 式中：k为增益系数或标度因子， 1 单位： V − 1 或 ，k的数值与乘法器的电路参数有关。 单位： 的数值与乘法器的电路参数有关。
V
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一、乘法器的工作象限 乘法器有四个工作区域，可由它的两个输入电压的极性确定。 乘法器有四个工作区域，可由它的两个输入电压的极性确定。 Y 输入电压可能有四种极性组合： 输入电压可能有四种极性组合 ： X Y Z Ymax （+） · （+） = （+） 第Ⅰ象限 ） ） ） -Xmax Xmax X （-） · （+） = （-） 第Ⅱ象限 ） ） ） （-） · （-） = （+） 第Ⅲ象限 ） ） ） -Ymax （+） · （-） = （-） 第Ⅳ象限 ） ） ） 如果：两个输入信号只能为单极性的信号的乘法器为“ 如果：两个输入信号只能为单极性的信号的乘法器为“单 象 限乘法器” 一个输入信号适应两种极性， 限乘法器”；一个输入信号适应两种极性，而一个只能是一种 单 二、理想乘法器的基本性质 极性的乘法器为“二象限乘法器” 两个输入信号都能适应正、 极性的乘法器为“二象限乘法器”； 两个输入信号都能适应正、 1、乘法器的静态特性 “四象限乘法器”。 负两种极性的乘法器为“ 负两种极性的乘法器为 四象限乘法器” 、 （1） 当 X = 0 ,Y 为任意值时 , Z = 0 ） X 为任意值 ,Y = 0时 , Z = 0
702模拟乘法器(一般了解)
第七章 信号的运算和处理
1. 模拟乘法器简介
uI1 uI2 uO
uo = KuI1uI2
模拟乘法器符号
图 7.3.1
输出电压正比于两个输入电压之积 如果比例系数 K 为正值——同相乘法器； 为正值 同相乘法器； 同相乘法器 为负值——反相乘法器。 反相乘法器。 如果比例2.理想模拟乘法器具备的条件 理想模拟乘法器具备的条件
1. ri1和ri2为无穷大； 为无穷大； 2. ro为零； 为零； 3. k值不随信号幅值而变化，且不 值不随信号幅值而变化， 值不随信号幅值而变化 随频率而变化； 随频率而变化； 4.当uX或uY为零时 o为零，电路没 当 为零时u 为零， 有失调电压、噪声。 有失调电压、噪声。
第七章 信号的运算和处理
7.2模拟乘法器及其在运算电路中的应用 模拟乘法器及其在运算电路中的应用 (一般了解 一般了解) 一般了解 • 什么是模拟乘法器？模拟乘法器可以用来 什么是模拟乘法器？ 做什么？ 做什么？ • 画出模拟乘法器的符号及其等效电路。 画出模拟乘法器的符号及其等效电路。 • 理想模拟乘法器应具备哪些条件？ 理想模拟乘法器应具备哪些条件？ • 按照允许输入信号的极性不同，可以将模 按照允许输入信号的极性不同， 拟乘法器分为哪几种？ 拟乘法器分为哪几种？
uI2 − uBE3 uI2 I= ≈ Re Re Rc uO ≈ − uI1uI2 = KuI1uI2 2 ReU T
须大于零。 须大于零。故图 7.3.4 为两象限模拟乘法器
uI1可正可负，但uI2必 可正可负，
两象限模拟乘法器 两象限模拟乘法器
第七章 信号的运算和处理
5.四象限变跨导型模拟乘法器 四象限变跨导型模拟乘法器
则：
R2 uI1 uO = − R1 K uI 2
模拟乘法器及其应用讲解
模拟乘法器及其应用摘要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、抑制载波双边平衡调制器，不需要耦合变压器或调谐电路，还可以作为高性能的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的数学运算，如乘法、除法、乘方、开方等。
The integrated analog multiplier is the second one of the analog integrated circuitoperational amplifier after the general linear integrated circuits, is a multi use. Can be usedas broadband, suppressed carrier double balanced modulator, does not require a coupling transformer or tuning circuit, also can be used as SSB multiplication detector of high performance, AM modulator / demodulator, FM demodulator, mixer, multiplier, the phasedetector, and it can also complete theamplifier combining mathematical operation many, such as multiplication division,involution, evolution, etc..一、实验目的1．了解模拟乘法器的工作原理2．掌握利用乘法器实现AM调制、DSB调制、同步检波、倍频等几种频率变换电路的原理3．学会综合地、系统地应用已学到模、数字电与高频电子线路技术的知识，通过MATLAB掌握对AM调制、DSB调制、同步检波、倍频电路的制作与仿真技术，提高独立设计高频单元电路和解决问题的能力。
集成模拟乘法器的应用
集成模拟乘法器的应用一、基本运算电路1.平方运算将模拟乘法器的两个输入端输入相同的信号，平方运算电路如下图所示：2.除法运算器由集成运放和模拟乘法器组成，除法运算电路如上图所示。
当u1 > 0 时，u O < 0，为使u3 < 0，则u2 > 0 ； 当u1 < 0 时，u O > 0，为使u3 > 0，则u2 > 0。
3.平方根运算4.压控增益改变直流电压U XQ的大小，就可以调节电路的增益。
二、倍频、混频与鉴相1.倍频电路当两个输入信号为同频率的信号即可实现两倍频作用。
如下图所示。
2.混频电路模拟乘法器的输出为两个输入信号的和频和差频信号，即实现了混频作用，若用滤波器取出和频（信或差频）号输出，就称为混频，电路如下图所示。
3.鉴相电路鉴相电路用来比较两个输入信号的相位差，即它的输出电压与两输入信号之间的相位差成正比，用模拟乘法器构成的鉴相电路如下图所示。
作出u o与φ的关系曲线称为鉴相特性曲线，当|φ|≤0.5rad（约30°）时，sinφ≈φ，鉴相特性接近于线性。
三、调幅与解调（一）信息传输的基本概念1.对传输信号进行调制的原因(1)根据电磁波理论，天线尺寸大于信号波长的十分之一，信号才能有效发射。
如声音信号的频率范围为 0.1 ~ 6 kHz。
设f = 1 kHz，λ=C/ƒ=3×108/103=3×105（m），显然，低频信号直 接发射是不现实的。
(2)使接收者能区分不同信号。
2. 调制和解调调制(Modulation)— 将低频信号装载于高频信号。
解调(Demodulation)— 将已调信号还原为低频信号。
3.调制(解调)的方式调幅 AM (检波) 、调频 FM (鉴频) 、调相 PM (鉴相)4.信息传输系统（二）调幅原理用低频信号去改变高频信号的幅度，称为调幅。
经调幅后的高频信号称调幅信号，把没有调幅的等幅高频信号称为载波信号，它是运载低频信号的工具。
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6. 集成运放组成的运算电路
原理框图
对数运算 对数运算
加法 运算
反对数运算
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6. 集成运放组成的运算电路
T1
对数乘法运算电路
R1
–
+A1
• R3
R5
T2 R2
– +A2
R4
– +A3
• T4
R6 –运算电路
2. 变跨导式乘法器
T1
+ _
A +
T
+
2
+R T4
_
了解
T3
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谢 谢！
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6. 集成运放组成的运算电路
6.1 基本运算电路 6.2 对数和反对数运算电路 6.3 模拟乘法器及其应用
6.3.1 模拟乘法器的组成
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6. 集成运放组成的运算电路
6.3.1 模拟乘法器的组成
乘法器符号 K
实现的功能
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6. 集成运放组成的运算电路
1．对数乘法器 由
式中 可利用对数电路、加法电路和反对数电路 实现的乘法运算功能。