模拟乘法器基本原理
模拟乘法器解读
第 6 章 集成模拟乘法器及其应用
引言
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。本章将以差分放大电路为基本单元电路的变 跨导模拟乘法器为例，讨论模拟乘法器的基本工作原 理及其应用。
K
RC 2R E U T
图6.1.3 MC1496型集成模拟乘法器
R5、V7、R1为电流源的基准电路，V8、V9均提供恒值电 流IO/2, 改变外接电阻R5的大小，可调节IO/2在的大小。 图中 2 、 3两脚，即 V5 、 V6 两管发射极上所跨接的电阻 RY ，除可调节乘法器的增益外，其主要作用是用来产 生负反馈，以扩大输入电压 uY 的线性动态范围。该 乘法器输出电压 uO 的表示式为
uX
uY
X
K Y uO
根据乘法运算的代数性质，乘法器有四个工作区域， 由它的两个输入电压的极性来确定，并可用X-Y平面中 的四个象限表示。能够适应两个输入电压四种极性组合 的乘法器称为四象限乘法器；若只对一个输入电压能适 应正、负极性，而对另一个输入电压只能适应一种极性， 则称为二象限乘法器；若对两个输入电压都只能适应一 种极性，则称为单象限乘法器。 式( 6.1.1 )表示，一个理想的乘法器中，其输出 电压与在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。 对于一个理想的乘法器，当 uX、uY中有一个或两 个都为零时，输出均为零。但在实际乘法器中， 由于 工作环境、制造工艺及元件特性的非理想性，当 uX =0， uY=0时，uO≠0，通常把这时的输出电压称为输出失调电 压；当 uX=0，uY≠0(或 uY=0,uX≠0) 时，uO≠0，
第十讲 模拟乘法器的应用
1、利用模拟乘法器MC1496构成调幅电路
(1) 接通电源，测量电路静态工作点（P212所示)
(2)调Rp使V1等于V4， 输入适当的载波信号和调制 信号，产生DSB波（见 P214) (3) 记录DSB波的波形及数值大小 (4)调Rp使V1不等于V4，输入适当的载波信号和调 制信号，产生 AM波 (5) 记录AM的波形、数值大小及计算调幅度Ma的大 小。
uAM(t)的频谱包括了三个频率分量：ωc(载波)、 ωc+Ω(上边 频)和ωc-Ω(下边频)。原调制信号的频带宽度是 Ω或（F ） , 而普通调幅信号的频带宽度是2Ω(或2F), 是原 调制信号的两倍。普通调幅将调制信号频谱搬移到了载频的 左右两旁, 如图6.2.1(b)所示。
2.同步检波－－调幅波的解调
第十讲 模拟乘法器的应用 －－振幅调制与解调
学习目的：
1.了解模拟乘法器的基本原理
2.掌握模拟乘法器构成的振幅调制与解调电路 的设计与调试
一、模拟乘法器的的基本原理
双差分对电路 见p210图6.6.1
二、模拟乘法器的的应用
模拟乘法器可以构成调幅、混频、同步检波、相位 鉴频等电路
1.调幅电路
调幅波产生的原理框图
设输入信号为DSB信号,即
us=UscosΩtcosωct, 本地恢复载波ur=Urcos(ωrt+φ), 这两个信号相乘
usur U s cos t cos ct cos( r t )t 1 U sU r cos t cos[( r c )t ] cos[( r c )t ] 2
uDSB (t ) kUCU t cos ct g (t ) cos ct
模拟乘法器原理
模拟乘法器原理乘法器是一种电路设计，用于将两个输入数相乘，并输出它们的乘积。
乘法器常用于数字信号处理、计算机和通信系统中。
乘法器的原理基于布尔代数和逻辑门。
它通常由多个逻辑门和触发器组成，以实现乘法运算。
乘法器的设计要考虑精度和运算速度。
一种常见的乘法器设计是Booth乘法器，它使用偏置编码技术来减少部分乘积的计算。
另一种常见的设计是Wallace树乘法器，它通过级联多个片段乘法器来提高速度。
乘法器的操作原理是分别将两个输入数的每个位进行乘法运算，并将结果相加。
具体步骤如下：1. 将两个输入数分别展开为二进制形式，对应位分别相乘。
最低位乘积直接输入到第一级部分乘积的输入。
2. 对每一位乘积进行部分乘积运算。
部分乘积运算是将当前位乘积和之前的部分乘积相加，并将结果输出到下一级。
3. 重复步骤2，直到所有位的乘积都被计算出来。
4. 对所有部分乘积进行累加，得到最终的乘积结果。
乘法器还需要考虑进位和溢出的问题。
在每一位相乘时，会产生进位位和当前位的乘积。
如果乘积超过了位数的范围，就会产生溢出。
乘法器的性能可以通过速度和面积这两个指标来评估。
速度是指乘法器完成一次乘法运算所需的时间，面积是指乘法器所占据的芯片空间大小。
总结来说，乘法器是一种常见的电路设计，用于将两个输入数相乘。
乘法器的原理基于布尔代数和逻辑门，它的设计考虑了精度和运算速度。
乘法器的操作原理是对输入数的每一位进行乘法运算，并将结果累加得到最终的乘积。
乘法器还需要考虑进位和溢出的问题。
乘法器的性能可以通过速度和面积来评估。
乘法器工作原理
乘法器工作原理
乘法器是一种电子设备，用于实现两个数字（或模拟）信号的乘法运算。
其工作原理可以简单地描述如下：
1. 输入信号：乘法器通常有两个输入端，分别用于接收待相乘的数字信号A和B。
2. 位展开：乘法器将输入信号A和B进行位展开操作，即将
每一个输入位（或字节）进行分离和独立处理。
这可以通过触发器、逻辑门电路等实现。
3. 部分乘积计算：对每一对输入位进行乘法运算，并将结果存储在部分乘积寄存器中。
这可以通过加法器电路来实现，其中每一个乘积被加到累加器中。
4. 乘积累加：将所有的部分乘积相加得到最终的乘积结果。
这可以通过多级加法器电路来实现。
一般来说，乘法器采用树形结构或布斯-舍乘法算法（Booth's algorithm）来提高计算效率。
5. 结果输出：输出端给出乘法运算的结果。
根据需求，这个结果可以是数字信号，模拟电压或电流等形式。
乘法器的工作原理可以根据底层电路和算法的不同而有所变化。
现代的乘法器采用复杂的电路设计和优化算法，以实现更高的运算速度和精度。
模拟乘法器工作原理
四象限乘法器——如果两输入电压极性均可正、可负。 特别注意：输入电压的极性选取是根据电路来决定，而不是 数学上正负的任意选取。 两个单象限乘法器可构成一个二象限乘法器；两个二象限乘 法器则可构成一个四象限乘法器。
根据PN结伏安特性方程，三极管电流为
iC
iE
I ES
exp( vBE ) VT
(注意VT＝26mV——温度的电压当量)
第4章 模拟集成乘法器
可得差分对管电流与I0的关系为
I0
iC1
iC2
iC1[1
exp(
vBE VT
)]
iC
2
[1
exp(
vx VT
)]
iC1
I0 2
[1 th( vx 2VT
第4章 模拟集成乘法器
4.1.2模拟乘法器的传输特性
模拟乘法器有两个独立的输入量X和Y，输出量Z与X、Y之间的传输特性 既可以用式(4.1.1)、(4.1.2)表示，也可以用四象限输出特性和平方律输出 特性来描述。
第4章 模拟集成乘法器
4.1.2.1 四象限输出特性
当模拟乘法器两个输入信号中，有一个为恒定的直流电压E，根据式
第4章 模拟集成乘法器
例1：两输入信号为X＝Y＝VmCosωt时，则输出电压为
Z
KXY
KVm2
cos2 t
1 2
KVm2
`1 2
KVm2
cos2t
(4.1.7)
可见，输出电压中含有新产生的频率分量。 我们在乘法器后面串接一个隔直电容即可以构成倍频电路。
模拟乘法器的调查报告
模拟乘法器的调查报告陈凤通信与信息系统一、 模拟乘法器的基本原理现在，常用的模拟乘法器基本上都已实现集成化。
而且集成模拟乘法器是一种重要的非线性器件，广泛应用于频率变换、信号处理电路中，构成调制、解调或其它电路。
随着集成技术的发展和应用的日益广泛，它已成为继集成运算放大器后最通用的模拟集成电路之一。
下面简单介绍一下模拟乘法器。
（一）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。
其符号如下图一中（a ）和(b)所示，K 为乘法器的增益系数。
图一 模拟乘法器符号图理想乘法器—对输入电压没有限制， u x = 0 或 u y = 0 时，u O = 0，输入电压的波形、幅度、极性和频率可以是任意的 。
实际乘法器当u x = 0 ， u y = 0 时，u O ≠ 0，此时的输出电压称为输出输出失调电压。
u x = 0，u y ≠ 0 （或 u y = 0，u x ≠ 0）时，u O ≠ 0，这是由于u y （u x ）信号直接流通到输出端而形成的，此时 的输出电压为u y （u x ）的输出馈通电压。
（二）变跨导模拟乘法器的基本工作原理变跨导模拟乘法器是在带电流源差分放大电路的基础上发展起来的，其基本原理电路如下图所示 。
在室温下，K 为常数，可见输出电压u O 与输入电压u y 、u x 的乘积成正比，所以差分放大电路具有乘法功能。
但u y 必须为正才能正常工作，故为二象限乘法器。
当 u Y 较小 时，相乘结果误差较大，因 I C3 随 u Y 而变，其比值为电导量，称变跨导乘法器.二、模拟乘法器在振幅调制解调中的应用（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。
《模拟乘法器》课件
# 模拟乘法器 本课程将介绍模拟乘法器的原理及其应用。
模拟乘法器的定义
பைடு நூலகம்
作用
模拟乘法器用于实现模拟 信号的乘法运算，将不同 信号相乘得到新的信号。
原理
模拟乘法器基于电子元件 的特性，通过电压或电流 乘法进行运算。
分类
模拟乘法器可以根据不同 的实现方式和应用场景进 行分类。
模拟乘法器的应用
电子测量中的应用
模拟乘法器在测量仪器中用于信号放大和校正，提高测量精度。
通信系统中的应用
模拟乘法器在通信系统中用于信号调制、解调和频谱分析。
音频系统中的应用
模拟乘法器在音频系统中用于音频效果处理和音频信号放大。
模拟乘法器的实现
电路实现
模拟乘法器可以通过电路设计和集成电路制 造来实现。
软件实现
模拟乘法器也可以通过软件算法来实现，例 如在数字信号处理中。
2 应用前景
模拟乘法器在未来将继续发挥重要作用，随着科技的发展将有更广泛的应用。
参考文献
1. 2. 3.
Author 1. Title 1. Publisher 1. Author 2. Title 2. Publisher 2. Author 3. Title 3. Publisher 3.
模拟乘法器的应用案例
电子秤上的应用
模拟乘法器在电子秤中用于 测量物体的重量并进行计算。
无线电通信系统中 的应用
模拟乘法器在无线电通信系 统中用于信号调制和解调， 实现高质量的通信。
音频放大器中的应 用
模拟乘法器在音频放大器中 用于调节音量和音频效果的 处理。
总结
1 优点和不足
模拟乘法器的优点包括快速响应和高精度，但也存在精度损失和成本较高的不足。
《模拟电子技术基础》教学课件 7.2模拟乘法器及其应用
T4 -UEE
7.2 模拟乘法器及其应用 2. 在运算电路中的基本应用
(1)乘法运算
（2）乘方运算
uO kuI1uI2
实际的模拟乘法器k常为+0.1V-1或－0.1V-1。
若uI 2Ui sin t 则uO 2kUi2 sin2 t 2kUi2 (1 cos2 t)
uO k uI2
实现了对正弦电压的二倍频变换
7.2 模拟乘法器及其应用
（3）除法运算
i2
i1
运算电路中集成运放必须引入负反馈！
为使电路引入的是负反馈，k和uI2的极性应如何？
i1 i2 uI1 uO' R1 R2
uO'
R2 R1
uI1
k uI2uO
uO
R2 R1
uI1 k uI2
7.2 模拟乘法器及其应用
（4）平方根运算电路
ui＞0时平方根运算电路
7.2 模拟乘法器及其应用 7.2.1模拟乘法器的基本概念
1.模拟乘法器的定义 模拟乘法器，就是实现两个模拟信号相乘功能的非线性电子器件。 2.模拟乘法器的符号
uO kuXuY
3.模拟乘法器的分类 按照输入电压信号允许的极性，分为变跨导式二象限和双平衡式四象限。
7.2 模拟乘法器及其应用
7.2.2 模拟乘法器的工作原理
ui＜0时平方根运算电路
uo1
=
-
R2 R1
ui
uo1 = Kuo2
uo =
- R2 KR1
ui
7.2 模拟乘法器及其应用
3. 调制解调器 (1)调制
（2）解调
在调制过程中，音频信号需要用高频信号来运载， 解调是调制的逆过程。 高频信号称为载波信号，音频信号称为调制信号。 即从调幅波提取调制信号的过程称为解调。
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12.5 模拟乘法器的基本原理
乘法器是又一种广泛使用的模拟集成电路，它可以实现乘、除、开方、乘方、调幅等功能，广泛应用于模拟运算、通信、测控系统、电气测量和医疗仪器等许多领域。
12.5.1 模拟乘法器电路的基本原理
模拟乘法器是一种能实现模拟量相乘的集成电路，设v O和v X、v Y分别为输出和两路输入
其中K为比例因子，具有的量纲。
模拟乘法器的电路符号如图12.5.1所示。
对于差动放大电路，电压放大倍数
如果用 v Y去控制I E，即I E∝v Y。
于是实现这一基本构思的电路如12.5.2图所示。
图12.5.1 模拟乘法器符号图12.5.2 模拟乘法器原理图
18.1.2 变跨导型模拟乘法器
根据图12.5.2的原理可以制成所谓变跨导模拟乘法器。
在推导高频微变等效电路时，将放大电路的增益写成为
只不过在式中的g m是固定的。
而图12.5.2中如果g m是可变的，受一个输入信号的控制，那该电路就是变跨导模拟乘法器。
由于v Y∝I E，而I E∝g m，所以v Y ∝g m。
输出电压为：
由于图12.5.2的电路，对非线性失真等因素没有考虑，相乘的效果不好。
实际的变跨导模拟乘法器的主要电路环节如图12.5.3所示。
图12.5.3 变跨导模拟乘法器。