集成模拟乘法器及其应用-集成电路
集成模拟乘法器在高频电路中的应用
调幅与检波
调幅
1. 调幅信号的表示方式 调幅就是用调制信号控制高频载波的振幅，使高频载波的振幅按调制信 号的变化规律而变化，设调制信号为正弦波，如图11-6(a)所示。其电压表达式为
uΩ (t ) U
Ωm
cos t
Hale Waihona Puke （11-5）载波为一高频等幅波，如图11-6(b)所示，表达式为
uc (t ) U Ωm cos ct
（11-6）
*第11章 集成模拟乘法器在高频电路中的应用
通常满足，若用调制信号对载波进行调制，根据振幅调制的定义，在 理想情况下，已调信号的振幅应随调制信号线性变化，已调信号瞬时幅值 为 um (t ) U Ωm uc (t ) U cm kaU Ωm cos t U cm (1 ma cos t ) (11-7) 其中
ic i b ube ube rbe
(11-1)
I E Rc ux 26
（11-2）
其中
IE
uy 1 I E3 2 2 Re
uo
代入（11-2）得
Rc ux uy Kux uy （11-3） Re 52
Rc Re 52
其中乘法增益系数
K
*第11章 集成模拟乘法器在高频电路中的应用
其中
rbe 300
26 r IE单位取mA(下同)，当工作电流较小时 be IE IE g 代入(11-1)式推得 m 26
用跨导来表示差放电路的放大倍数 电路的输出电压为 uo gm Rcux
Au uo Rc g m Rc ux rbe
26 (1 ) IE
ma
U cm kaU Ωm U cm U cm
第六章集成模拟乘法器及其应用
第六章集成模拟乘法器及其应用内容简介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，同时也广泛用于电子测量仪表、通信系统，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。
知识教学目标了解集成模拟乘法器的基本工作原理和单片集成模拟乘法器的简单应用。
技能教学目标会进行模拟乘法器调幅电路的调整和测试。
本章重点集成模拟乘法器的基本特性。
本章难点集成模拟乘法器的基本运算电路。
6.1 集成模拟乘法器6.1.1 集成模拟乘法器的基本工作原理一、模拟乘法器的基本特性模拟乘法器的电路符号如图6.1.1所示，它有两个输入端、一个输出端。
若输入信号为ux 、uY，则输出信号uo为式中，K称为乘法器的增益系数，单位为V-1。
图6.1.1 模拟乘法器电路符号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图。
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，u Y =0时，u≠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u Y =0，u x ≠0)时，u 0≠0，称这时的输出电压为u Y (或u x )的输出馈通电压。
输出失调电压和输出馈通电压越小越好。
此外，实际乘法器中增益系数K 并不能完全保持不变，这将引起输出信号的非线性失真，在应用时需加注意。
集成电路模拟乘法器的应用
课程设计任务书题目集成电路模拟乘法器的应用专业、班级学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：一．主要内容用集成模拟乘法器MC1496设计调幅器和同步检波器二．基本要求1：电源电压12v 集成模拟乘法器 MC1496载波频率 f c=5MHZ 调制信号频率 fΩ=1KHZ2：完成课程设计说明书，说明书应含有课程设计任务书，设计原理说明，设计原理图，要求字迹工整，叙述清楚，图纸齐备。
3：设计时间为一周。
三．主要参考资料1:李银华电子线路设计指导北京航天航空大学出版社2005.6 2:谢自美电子线路设计·实验·测试华中科技大学出版社2003.103:张肃文高频电子线路高等教育出版社2004.11完成期限：指导教师签名：课程负责人签名：年月日目录第一章mc1496的介绍第一节模拟乘法器的内部结构及原理 (4)第二节 mc1496的引脚图及其功能 (5)第三节 mc1496的内部结构及原理 (6)第二章 mc1496构成调幅器第一节调幅器的基本介绍 (10)第二节振幅调制器的原理图 (12)第三节振幅调制器的数据说明 (14)第三章 mc1496构成同步检波器第一节同步检波器的基本介绍 (14)第二节振幅同步检波器的原理图 (15)第三节振幅同步检波器的数据说明 (16)第四章设计体会 (18)主要参考文献振幅调制器的原理图振幅同步检波器的原理图摘要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。
集成模拟乘法器MC1496是目前常用的平衡调制/解调器。
它的典型应用包括乘、除、平方、开方、倍频、调制、混频、检波、鉴相、鉴频、动态增益控制等。
调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使高频振荡的振幅按调制信号的规律变化。
把调制信号和载波同时加到一个非线性元件上经过非线性变换电路，产生新的频率成分，再利用一定带宽的谐振回路选出所需的频率成分就可实现调幅。
实验四 集成电路模拟乘法器的应用资料
实验四集成电路模拟乘法器的应用模拟乘法器是利用晶体管的非线性特性,经过电路上的巧妙设计,在输出中仅保留两路输入信号中由非线性部分产生的信号的乘积项,从而获得良好的乘积特性的集成器件。
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。
本实验仅介绍MC1496集成模拟乘法器。
一、实验目的1．了解模拟乘法器（MC1496）的组成结构与工作原理，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振幅调制(AM与DSB)、同步检波、混频、倍频等几种频率变换电路的原理及设计方法。
3．学会综合地、系统地应用已学到模电、数电与高频电子线路的知识，掌握对振幅调制、同步检波、鉴频、混频和倍频电路的设计与仿真技能，提高独立解决问题的能力。
二、实验设备与仪器高频实验箱 WHLG-2 一台数字双踪示波器 TDS-1002 一台高频信号发生器 WY-1052 一台数字万用表一块三、实验任务与要求1、模拟乘法器1496的构成、基本原理说明①集成模拟乘法器的内部结构MC1496集成模拟乘法器的内部电路结构和引脚排列如图4-1所示。
图4-1 MC1496的内部电路及引脚图MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。
其中V1、V2与V3、V4组成双差分放大器，V5、V6组成的单差分放大器用以激励V1～V4。
V7、V8及其偏置电路组成差分放大器V5、V6的恒流源。
引脚8与10接输入电压C u ，1与4接另一输入电压t u ，输出电压o u 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V5、V6产生串联电流负反馈，以扩展输入电压y u 的线性动态范围。
集成电路模拟乘法器MC1496应用——振幅调制
集成电路模拟乘法器MC1496应用——振幅调制【摘要】分析了模拟相乘器MC1496的乘法特性,介绍了该乘法器在高频电子实验系统中的应用电路设计方法。
介绍了MC1496的实用电路--振幅调制。
【关键词】模拟乘法器;MC1496;振幅调制集成电路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离器件如二极管和三极管要简单,且性能优越。
广泛应用于无线通信、广播电视等方面。
在实验电路设计中经常采用MC1496。
1、MC1496的内部结构MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。
内部电路图和引脚分布如图1(a)、(b)所示。
图1(a)中VT1、VT2与VT3、VT4组成双差分放大器,VT5、VT6组成的单差分放大器用以激励VT1~VT4。
VT7、VT8及其偏置电路组成差分放大器VT5、VT6的恒流源。
引脚8与10接输入电压UX,1与4接另一输入电压Uy,输出电压U0从引脚6与12输出。
引脚2与3 外接电阻RE,对差分放大器VT5、VT6产生串联电流负反馈,以扩展输入电压Uy的线性动态范围。
引脚14为负电源端(双电源供电时)或接地端(单电源供电使),引脚5外接电阻R5。
用来调节偏置电流IS 及镜像电流I0的值。
2、集成模拟乘法器MC1496的应用举例--振幅调制振幅调制是使载波信号的峰值正比于调制信号的瞬时值的变换过程。
通常载波信号为高频信号,调制信号为低频信号。
用集成模拟乘法器MC1496构成的振幅调制器电路,如图3所示载波信号UC经过高频耦合电容C2从Ux端输入,C3为高频旁路电容,使8脚接地。
调制信号UΩ经低频耦合电容C1从Uy端输入,C4为低频旁路电容,使4脚接地。
调幅信号Uo从12脚单端输出。
器件采用双电源供电方式,所以5脚的偏置电阻R5接地,由式(4)可计算器件的静态偏置电流I5或I0=1mA。
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。
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。
集成模拟乘法器及其应用-模拟电子技术课件
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三、鉴相电路
鉴相电路用来比较两输入信号的相位差，即它 的输出电压与两输入信号的相位差成正比。用模拟
乘法器构成的鉴相电路如图6.2.5(a)所示，令输入电
压 u X 、uY 分别为
uX Uxmsint
uy Uymcost
uoKxuyKxUm Uym si ntcots
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由式 u 0U m tco ct可s见，模拟乘法器的输出电压
是一个幅度Um(t)随低频信号而变化的高频信号，波 形如图6.2.7(c)所示。称它为普通调频波（简称AM
波）。将式展开，并应用三角函数关系，则得
u 0 U cm 1 m aco tc so c ts U cc mo c t s 2 1 m a U cc mo c s 2 1 m a U cc mo c s
+VCC
+
uBE3 -
IC3 V3
RE
-VEE
图6.1.2 模拟乘法器原理图
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6.1.2 单片集成模拟乘法器
采用两个差分放大电路可构成较理想的模拟 乘法器，称为双差分对模拟乘法器，也称为双平 衡模拟乘法器。
如图6.1.3所示（虚线框内）是根据双差分对
6.1 集成模拟乘法器
6.1.1 集成模拟乘法器的基本工作原理
一、模拟乘法器的基本特性 模拟乘法器有两个输入端、一个输出端。
若输入信号为 u X 、u Y ，则输出信号 u O 为 ：
X K
Y
uOKuXuY
模拟乘法器电路符号
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第6章 集成模拟乘法器及其应用
6.1集成模拟乘法器
教学要求：
1.掌握集成模拟乘法器的基本工作原理；
2.理解变跨导模拟乘法器的基本原理；
3.了解单片集成模拟乘法器的外部管脚排列及外接电路特点。
一、集成模拟乘法器的工作原理
（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。
其符号如下图所示，K 为乘法器的增益系数。
1.模拟乘法器的类型
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—u x = 0 ， u y = 0 时，u O ¹ 0，此时的输出电压称为输出输出失调电压。
u x = 0，u y ¹ 0 （或 u y = 0，u x ¹ 0）时，u O ¹ 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
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
O
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、单片集成模拟乘法器
实用变跨导模拟乘法器由两个具有压控电流源的差分电路组成，称为双差分对模拟乘法器，也称为双平
衡模拟乘法器。
属于这一类的单片集成模拟乘法器有MC1496、MC1595等。
MC1496内部电路如下图所示。
6.2 集成模拟乘法器的应用
教学要求 ：
1.掌握集成模拟乘法器的基本运算电路；
2. 理解倍频、混频与鉴相电路的特点；
3.掌握调幅和解调的原理。
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 u 1 > 0 时，u O < 0，为使 u 3 < 0，则 u 2 > 0 ； 当 u 1 < 0 时，u O > 0，为使 u 3 > 0，则 u 2 > 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。
1.单频调制波形
2.采用乘法器实现调幅
采用模拟乘法器构成的调幅电路如下图所示。
调幅系数表示载波受低频信号控制的程度，为了不产生调幅失真，要求U YQ≧UΩm。
3.调幅波(已调波)频谱
4.双边带调幅和单边带调幅
由于载波本身不包含信息，为了提高设备的功率利用率，可以不传送载波而只传送两个边带信号，这种调制方式称为抑制载波双边带调幅，简称双边调幅，用DSB表示。
由于上、下边频带中的任何一个边频带以及功能包含调制信号的全部信息，因此为了节省占有的频带、提高波段利用率，可以只传送两个边带信号中的任何一个，称为抑制载波单边带调幅，简称单边调幅，用SSB表示。
（三）采用乘法器实现解调(检波)
调幅波的解调又称幅度检波，简称检波，它是调幅的反过程。
第6章集成模拟乘法器及其应用
本章小结
1.集成模拟乘法器的工作原理；
2.模拟乘法器输出电压和输入电压的运算关系；
3.模拟乘法器在运算电路中的应用，在除法运算电路中进一步强调运算电路中必须引入负反馈；
4.了解调制的作用及调幅与解调的基本原理；
5.变跨导型模拟乘法器的工作原理；。