集成模拟乘法器及其应用01
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，
8.6模拟乘法电路及其应用
当
若 若 若 若
，形成负反馈 ，形成正反馈 ，形成负反馈 ，形成正反馈 负反馈 使运放 工作在 线性区
当根运算电路 ① 平方运算符号 ② 电路组成 由“虚断”和“虚地” 有 ，则
可见，只有当
时才能实现平方根运算，
故该电路为负电压开方电路。
8．集成运算放大电路的基本应用
8.6 模拟乘法电路及其应用
模拟乘法电路的基本概念 （1）模拟乘法电路简介 模拟乘法电路（模拟乘法器），它是用来实现两个或多个模拟量的相乘。
（2）利用对数和指数运算电路实现乘法运算
模拟乘法电路的应用 （1）除法运算电路 乘法器与集成运放相结合，且乘法器作集成运放的反馈元件。 （2）运算关系
第6章 集成模拟乘法器及其应用
1 1 ′ ′ ′ uo = U cm (1 + ma cos Ωt ) cos ωct = U cm cos ωct + maU cm cos(ωc + Ω)t + maU ′ cos(ωt − Ω)t 2 2
第6章
集成模拟乘法器及其应用
6.2 集成模拟乘法器的应用
三、调幅与解调
5、用乘法器实现解调(检波) 采用乘法器实现解调(检波)
1 uo = KU xmU ym [cos(ω x + ω y )t + cos(ω x − ω y )t ] 2
和频 差频
第6章
集成模拟乘法器及其应用
6.2 集成模拟乘法器的应用
二、倍频、混频与鉴相 倍频、
3、鉴相电路
课程引入 教学目标 重点难点 教学内容
鉴相电路用来比较两个输入信号的相位差， 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。 成正比，用模拟乘法器构成的鉴相电路。
一、基本运算电路
2、除法运算器
课程引入 教学目标 重点难点 教学内容 思考练习
由集成运放和模拟乘法 器组成。 >0时 器组成。当u1>0时， <0， <0， uO<0，为使u3<0，则 >0； <0时 >0， u2>0；当u1<0时，uO>0， >0， 为使u3>0，则 u2>0 。 uo=-R2/KR1·u1/u2 条件：u3与u1必须反相 条件：
教学内容 思考练习
4.掌握调幅和解调的原理 。
第6章
集成模拟乘法器及其应用
重点难点：
课程引入 教学目标 重点难点 教学内容 思考练习
集成模拟乘法器的设计及应用
信息系统综合设计报告书课题名称集成模拟乘法器的设计及应用 姓 名 学 号 院、系、部电气工程系 专 业电子信息工程 指导教师石家庄铁道大学四方学院2011年12月30日 ※※※※※※※※※※※ ※※※※ ※※※※※※※※※ 2008级信息系统综合设计集成模拟乘法器的设计及应用一、设计目的掌握集成模拟乘法器（MC1496）的基本工作原理及构成的振幅调制、同步检波电路的原理。
二、设计要求振幅调制电路设计，改变滑动变阻器的值实现抑制载波的振幅调制或有载波的振幅调制同步检波电路设计三、设计原理1．MC1496集成模拟相乘器基本工作原理及内部结构集成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、动态增益控制等。
根据双差分对模拟相乘器基本原理制成的单片集成模拟相乘器MC1496是四象限的乘法器。
其内部电路如图1.(a)所示，其中 V7、R1、V8、R2、V9、R3和R5等组成多路电流源电路，V7、R5、R1为电流源的基准电路，V8、V9分别供给V5、V6管恒值电流I0/2，R5为外接电阻，可用以调节I0/2的大小。
由V5、V6 两管的发射极引出接线端2和3，外接电阻RY ，利用RY 的负反馈作用，以扩大输入电压U2的动态范围。
Rc 为外接负载电阻。
根据差分电路的基本工作原理，可以得到)2/(1521T c c c U u th i i i =- (1.1.1))2/(1631T c c c U u th i i i =- (1.1.2))2/(2065T c c U u th I i i =- (1.1.3)式中 ic1、ic2、ic3、ic4、ic5、ic6 分别是三极管V1、V2、V3、V4、V5、V6 的集电集电流。
模拟集成乘法器.
则差分电路的跨导
电路中，恒流源电流I0为
I0
v y v BE RE
第4章 模拟集成乘法器 可见，当大小变化时，I0值变化，从而控制了差分电路的 跨导，此时输出电压为
iod g m v x
v0 iod RC g m v x RC
RC RC vx v y v BE v x 2VT RE 2VT RE
或 Z＝(KE)Y
上述关系称为理想模拟乘法器四象限输出特性，其曲线如图4.1.3所示。 由图可知，模拟乘法器输入、输出电压的极性关系满足数学符号运算规则； 有一个输入电压为零时，模拟乘法器输出电压亦为零；有一个输入电压为 非零的直流电压正时，模拟乘法器相当于一个增益为Av＝KE的放大器。
第4章 模拟集成乘法器
模拟乘法器具有两个输入端口X和Y及一个输出端口Z，是一个三 端口非线性网络，其符号如图4.1.1所示。 一个理想的模拟乘法器，其输出端的瞬时电压仅与两输入端的 瞬时电压和[、的波形、幅值、频率均是任意的]的相乘积成正比， 不含有任何其它分量。模拟乘法器输出特性可表示为
v0 (t ) Kv x (t )v y (t )
图4－1－3 理想模拟乘法器四象限输出特性
图4－1－4 理想模拟乘法器平方律输出特性
第4章 模拟集成乘法器 4.1.2.2 平方律输出特性 当模拟乘法器两个输入电压相同，即X＝Y，则其输出电压为 Z＝KX2＝KY2 (4.1.5) 当模拟乘法器两个输入电压幅度相等而极性相反，则其输出 电压为 Z＝一KX2＝一KY2 (4.1.6) 上述关系称为理想模拟乘法器的平方律输出特性，其曲线如图 4.1.4所示。 由图可知，是两条抛物线。
1 ` 1 2 2 KVm KVm cos 2t 2 2
实验四 集成电路模拟乘法器的应用
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。
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
ωs >> Ω
UΩm 调 系 ： = 幅 数 m Usm
调 波 uo =Usm ( + mcosΩ )cosωst 幅 ： 1 t
=Usm cosωst + m sm cosΩ cosωst U t 1 =Usm cosωst + m sm cos( s +Ω t U ) ω 2 1 + m sm cos( s −Ω t U ω ) 2
2 2
1 = KU 2 1 u o = KU 2
Sm
(1 + cos 2 ω s t ) cos 2 ω s t
2 Sm
§4 其他应用
ui E x y K
uo
可控增益 放大器
uo = (K )ui E
绝对值电路
ui x y -K
uo
A
uo'
压控方波三角 波发生器
C Uc
UZ
uo1 = ± KU CU Z 可改变积分电容的充放电速率， 从而通过模拟乘法器实现频率可调
若 通 波 中 频 为 l −ωs， 宽 于 Ω 带 滤 器 心 率 ω 带 大 2 ， 1 则 uo = K SmULm (1+mcosΩ )cos(ωl −ωs )t 有 U t 2
五 倍频
us
x y K
' uo
uo
高通滤波器
us = U
'
Sm
cos ω s t
2 Sm
u o = KU
cos ω s t
uo ' = KuiuR = KUsmURm (1+ mcosΩt) cos2 ωst 1 1 = KUsmURm (1+ mcosΩt)( + cos2ωst) 2 2 1 1 1 = KUsmURm (1+ cos2ωst + mcosΩt + mcosΩt cos2ωst) 2 2 2 1 1 = KUsmURm[1+ cos2ωst + mcosΩt 2 2 1 1 + mcos(2ωs + Ω)t + mcos(2ωs − Ω)t] 4 4
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。
第7章 集成模拟乘法器
93第七章 集成模拟乘法器及其应用7.1 电路如图P7.1所示，试写出输出电压u O 与输入u I 的关系式。
解：322)(I I I O u K Ku Ku u ==7.2 电路如图P7.2所示，乘法器的增益系数K=0.1V -1，试求：（1）u 1=2V 、u 2=4V 时，u O =?（2）u 1=-2V 、u 2=4V 时，u O =?（3）u 1=2V 、u 2=-4V 时，u O =?解：（1）12'u u Ku u O O −==，所以 V Ku u u O 541.0221−=×−=−= （2）V Ku u u O 541.0221=×=−= （3）因u 2为负极性，运放工作在正反馈状态，故电路不能正常工作。
7.3 电路如图P7.3(a)、(b)所示，求输出电压u O 的表达式，并说明对输入电压u 1、u 2有什么要求？解：(a)由集成运放可得u 1=u N由乘法器可得 2122R R R u Ku u O N += 由此可得输出电压表达式为 图P7.1图P7.294 21221u u KR R R u O ⋅+= 可见输出电压u O 与两个输入电压u 1、u 2之商成正比，实现了除法运算。
当u 2为正极性，乘法器输出电压的极性决定于u 1，集成运放构成负反馈；当u 2为负极性，乘法器输出电压的极性与u 1相反，运放构成正反馈而处于锁定状态，电路工作不正常。
所以图6.5(a)电路要实现除法运算，要求u 2必须为正极性，u 1可正可负。
(b)由集成运放可知，u 1=u N ，由乘法器可知，u N =Ku O u 2，所以输出电压21Ku u u O = 为除法运算。
同样，为了使运放工作在负反馈状态，要求u 2为正极性，u 1可正可负。
7.4 电路如图P7.4所示，已知模拟乘法器的增益系数K=0.1V -1，当u 1=2V 时，求u O =?，当u 1=-2V 时，u O 为多少？ 解：221R Ku R u O I −= 故 I I I O u u u K R R u 20101.02012−=×−=−=，要求u I 为负值。
模拟乘法器及应用
＋
－ u BE2
＋
－ ＋ －
Re
图 6-1 变跨导型模拟乘法器基本电路
第六章 集成模拟乘法器及其应用
变跨导型模拟乘法器原理电路如图 6-1 所示，它是一个具 有恒流源的差动放大器，只是I0受输入电压uy控制，uy控制V3 管的集电极电流I0，即
I 0 = Au y
式中，A为V3的跨导。
ux 1 + th ic1 = 2 2U T ux 1 + th ic 2 = 2 2U T
' x
第六章 集成模拟乘法器及其应用
i2 A
i2 B
uy ≈ I oy + Ry uy ≈ I oy − Ry
uz = [(i3 A + i4 B ) − (i3 A + i4 A )]Rc = 2 Rcu y Ry u th 2U T
' x
第六章 集成模拟乘法器及其应用
15 − 0.7 R3 + 0.5 = 1 R3 = 13.8kΩ
同理，可求得R13=13.8k ，取标称值R13=13k ，实际使用中， 一般由10 k 电阻与6.8 k 电位器相串联，以便调整Iox，控制相 乘增益A。
第六章 集成模拟乘法器及其应用
(2) 负反馈电阻Rx和Ry 式(6-12)和式(6-15)是在忽略了发射结 电阻条件下得出的，为此Rx, Ry不宜太小，因此要求
第六章 集成模拟乘法器及其应用
第6章 模拟乘法器及其应用 章
6.1 变跨导型模拟乘法器 6.2 单片模拟乘法器 6.3 乘法器应用
第六章 集成模拟乘法器及其应用
6.1 变跨导型模拟乘法器 6.1.1 原理电路
i c1 Rc uz Io Rc i c2 V2
集成模拟乘法器的应用电路
第6章
集成模拟乘法器及其应用
6.2.2 倍频,混频和鉴相 倍频, 一,倍频电路
KXY X
u′o ′ uo
2
′ = K (uI )2 uO
uI = U im cos ω t
uI
Y
1 ′ uO = K (U im cos ω t ) = KU 2 im (1 + cos 2ω t ) 2 1 经电容隔直: 经电容隔直: uo = KU2im cos 2ωt 2 二,混频电路 uX = U xm cos ω x t KXY uX X uo u Y = U ym cos ω y t uY Y
第6章
集成模拟乘法器及其应用
6.2
集成模拟乘法 器 的应用电路
6.2.1 基本运算电路 6.2.2 倍频,混频和鉴相 倍频, 6.2.3 调幅与解调
第6章
集成模拟乘法器及其应用
6.2.1 基本运算电路 一,平方运算
uI
X Y KXY
uo
uO = K(uI )
2
二,除法运算
u2 R2 u1 R1 u3
C 3×108 设 f = 1 kHz λ = = ) = 3×105 (m 3 f 10 显然,低频信号直接发射是不现实的. 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. ) 使接收者能区分不同信号.
第6章
集成模拟乘法器及其应用
2. 调制和解调 调制(Modulation)— 将低频信号装载于高频信号. 调制( ) 将低频信号装载于高频信号. 解调( 解调(Demodulation)— 将已调信号还原为低频信号. ) 将已调信号还原为低频信号. 3. 调制(解调)的方式 调制(解调) 检波) 调幅 AM (检波) 鉴频) 调频 FM (鉴频) 鉴相) 调相 PM (鉴相) 4. 信息传输系统
集成模拟乘法器在高频电路中的应用
第11章集成模拟乘法器在高频电路中的应用本章重点模拟乘法器及集成模拟乘法器调幅、调频、调相和解调检波、鉴频和鉴相本章难点混频及倍顿锁相环路集成模拟乘法器是集成运算放大器的基本运算电路之一，可以对信号实现乘法、除法、平方、平方根等数学运算；还可以实现电子、通信系统中的频率变换，如调制、解调、混频、倍频等。
11.1 模拟乘法器11.1.1 乘法运算电路1.变跨导式乘法电路变跨导式乘法电路如图11-1所示，这是一个带有恒流源的差动放大电路, 为输入信号，u°作为输出信号。
X和U y作■号,Ti411 IW0L3Tj图11-1 乘法运算(11-1)用跨导来表示A u电路的输出电压为其中代入式11-2得U o =-g m R c U x26 UyE32 Re其中UoR C R e 52Uy=KU x U y (11-2)(11-3)图中二极管的控制作用可以用跨导来表示，即i cP i bP g m 二Ube Ube「be其中「be =30026I EI E 单位取mA （下同），当工作电流较小时代入式11-1得 称为乘法增益系数，式11-3表明输出电压与两个输入电压的乘积成正比。
图11-1所示的乘法器要求 U y 必须为正值，以保证 T 3管在U y 的偏置下能工作在线性放大区。
为使 U y 不论是正值还是负值，都能得到乘法运算的结果，常用双平衡式变跨导 乘法器。
如图11-2所示，T 5和T 6由恒流管T 8和T 9提供偏置电流，因此不论 U y 是正值还是负值，输出均可得到U y 和U x 的乘积。
2.集成模拟乘法器集成模拟乘法器是实现两个模拟信号相乘作用的器件，电路符号如图 11-3所示。
它有两个输入端U x 和U y ,输出端为U o ,它们之间的关系是Eg m I E26U oU x I E R CU o 二KU x U y其中，K称为乘法增益系数。
模拟乘法器的种类很多，如AD634、AD534L、MC1496等，且不需外接元件，无须调零即可使用。
模拟集成乘法器在信号处理方面中的应用
0.1 F
C5
uO
0.1 F
RP 47 k
－ 12 V
图4.6.8 MC1496型模拟乘法器调幅电路 －UEE
第4章 模拟集成乘法器
如果调节RP使1、4之间的直流电位相等,即1端子 上只有调制信号uΩ(t),就实现了uΩ(t)与uc(t)的直接相乘, 可得
uo (t) Kuc (t)u (t) KUcmUcm cosct cost
cos(c
)t
第4章 模拟集成乘法器
u幅 度
(a)
O
uc幅 度
(b)
O uAM幅 度
(c)
c
O
c－ c c＋
图4.6.5
(a)调制信号频谱;(b)载波频谱; (c)已调波频谱
第4章 模拟集成乘法器
从式（4.6.6）可以看出,调幅波有三个频率分量,它 是由三个高频正弦波叠加而成的。第一项的频率分量 是载波的频率分量,它与调制信号无关;第二项的频率等 于载波频率与调制信号频率之和,叫做上边频;第三项的 频率等于载波频率与调制信号频率之差,叫做下边频。 调制信号的信息包含在上、下边频分量之内。如果把 这些频率分量画在频率轴上,就构成单频余弦调制的调 幅波的频谱,如图4.6.5所示。这两个边频分量ωc+Ω及 ωc-Ω以载波ωc为中心对称分布,两个边频幅度相等并与 调制信号幅度成正比,与载频的相对位置决定于调
第4章 模拟集成乘法器
模拟乘法器是典型的非线性器件,如图4.6.1所示,假 设作用于乘法器的两个输入信号电压分别为
ux (t) U xm cosxt uy (t) U ym cos yt
则乘法器输出电压为
uo (t) Kux (t)uy (t)
Kuxuy cosxt cos yt
第6讲_模拟集成乘法器
6.3 模拟乘法器的应用-信号处理
解调电路
同步解调电路 双边带、单边带调幅信号的同步检波 调幅信号特点：不含载波分量 解调原理： 通过外设振荡器产生频率相位与载波信号同步的信号vR
6.3 模拟乘法器的应用-信号处理
解调电路
鉴相电路（鉴相器） 将两个信号之间的相位差变换成电压信号的电路
vm 2 = Kvm1vo = K ( Kv )vo = K v
2 o
2 3 o
所以：
1 vo = 2 v i K
3
6.3 模拟乘法器的应用-运算电路
函数发生器
函数 f1 ( x) = 2.6 x 1.69 x 2 由运放输入的叠加原理： 运放只有输入vi ， vm为0时
1.69 R vo ' = (1 )v P R ||1.86 R
模拟集成电路原理与应用
王青蒂 qingdiwang@
第6讲 模拟集成乘法器
模拟乘法器的基本概念、特性 6.2 模拟乘法器的工作原理 6.3 模拟乘法器的应用
6.1
6.1 模拟乘法器的基本概念、特性
基本概念
模拟乘法器 实现两个互不相关的模拟信号相乘的电路 电路符号
vo = vo1
6.3 模拟乘法器的应用-运算电路
函数发生器
x3 x5 函数 f 3( x ) = sin x x 6 120
166.7k v m1 10k
vo1 ' =
v i2 v m1 = 10 4 vi vm 2 = 100
vo1 '' = (1
166.7k 83.33k ||10k ) vm 2 10k 10k 83.33k ||10k 166.7k 10k ||10k ) 10 10k 83.33k 10k ||10k
实验二：模拟乘法器应用实验PPT教学课件
图1.模拟乘法器应用电路：振幅调制、 混频等
2020/12/10
5
图2.MC1596内部电路及引脚功能图如下：
2020/12/10
6
基本命题 fx=500KHz ， Ux=50mV ， fy=10KHz ， Uy=0.2V 的 信 号 时 调 电 位 器 RW 工 作 在 不 平 衡 状态时便可产生含载波的正弦调幅信号。
2020/12/10
2
实验仪器
高频信号发生器 QF1055A 一台;
超高频毫伏表 DA22A
一台;
频率特性测试仪 BT－3C 一台;
直流稳压电源 HY1711－2 一台;
数字示波器 TDS210
一台.
2020/12/10
3
实验任务与要求
基本实验的实验线路及说明
实验电路如图1所示。该电路可用来实现普通 调幅、平衡调制、混频、倍频、同步检波等功 能。图中RL为负载电阻，RB是偏置电阻，RE 是负载反馈电阻，RW和R1、R2组成平衡调节 电路，调节RW，可使1、4两脚的直流电位差 为零，从而满足平衡调幅的需要，若1、4脚直 流电位差不为零，则1、4输入包括调制信号和 20直20/12/流10 分量两部分，此时可实现普通调幅波。 4
*实验时可只用一个输入信号，然后将x和y通 道短接
2020/12/10
9
PPT精品课件
谢谢观看
Thank You For Watching
10
c.保持ux(t)不变，使Uy由小到大变化，观察uo(t)的变化， 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。
2d02.0保/12/1持0 ux(t)不变，fy变化时uo(t)变化情况如何？
8
第21讲 集成模拟乘法器及其应用电路
哈尔滨工程大学
7.2
一、概述
集成模拟乘法器
1、定义： 模拟乘法器是实现两个模拟量（电压或 电流）相乘作用的非线性器件。
模拟乘法器一般有两个输入端和一个输出端，是一个三端 口的非线性有源器件。有同相模拟乘法器和反相模拟乘法器两 种。
2、分类 同相乘法器 uo kuX uY 反相乘法器 uo kuX uY
1 其中，K为正数，称为增益系数，单位为 V
。
模拟电子技术
哈尔滨工程大学
3、集成模拟乘法器功能符号如图所示。
(a)同相乘法器
(b)反相乘法器
模拟电子技术
哈尔滨工程大学
根据两个输入信号的极性可以将模拟乘法器分为：
四象限乘法器、两象限乘法器、单象限乘法器
理想模拟乘法器应具备以下条件： 1、输入阻抗为无穷大 2、输出阻抗为0 3、k值不随信号的幅值和频率而变化 4、小信号带宽为无限 5、当ux或uy为0时，uo为0，电路没有失调电 压、电流和噪声。 在以后的分析计算乘法器应用电路中，均按理想模拟乘 法器处理。
因为运放的“-”端是虚地, 并且 i
0 , 所以
ui1 uo1 0 R1 R2
uo1 kui 2uO
R2 ui1 uO kR1 ui 2
正确地选取R1与R2的值, 使R2/R1=k, 则
ui1 uO ui 2
模拟电子技术
哈尔滨工程大学
（2）同相除法运算
ui1
uo1
kuX uY
ui 2
模拟电子技术
哈尔滨工程大学
（3）开平方运算
kuX uY
uo1
u X uY uo
ui
(ui 0)
当ui>o时，可采用反相乘法器。
集成模拟乘法器及其应用-模拟电子技术课件
U6、12 U8、10 2V、U8、10 U1、4 2.7V、U1、4 U5 2.7V
上一页
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.2220.10.22Thursday, October 22, 2020
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。05:35:2905:35:2905:3510/22/2020 5:35:29 AM
波）。将式展开，并应用三角函数关系，则得
u0 Ucm 1 ma cos t cosct
U cm
cos c t
1 2
maU cm
cosc
1 2
maU cm
cosc
被单频信号调幅后的高频已调波的频谱分布如图 6.2.9所示。
上一页
下一页
uc X
uΩ-+ -+uYQ
Y
幅度
Ucm
K u0
maUcm′ maUcm′
一、信息传输的基本概念
信号可以用来传输信息，信息可用语言、文字、 图象等来表达，也可用人们事先规定好的编码来表 达。但在很多情况下，这些表达信息的语言、文字、 图象、编码等不便于直接传输 。因此在近代科学技 术中，常用电信号来传送各种信息，即利用一种变 换装置把各种信息转换为随时间作相应变的电压或 电流进行传输，这种随信息作相应变化的电压或电 流就是电信号。
信号，如令 uX U xm cos xt ,uY U ym cos yt ，则模拟乘 法器的输出电压等于
uo Kux uY KU xmU ym cos x t cos y t
1 2
KU xmU ym
cos x
y
t cos x
y
t
上一页
下一页
三、鉴相电路
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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u
x 、u
Y
，则输出信号u
o
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u
x 、u
Y
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u
x
=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u
x
=0，u
Y
≠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。
二、变跨导模拟乘法器的基本工作原理
图6.1.2 模拟乘法器原理图
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，它的基本原理电路如图6.1.2所示。
图中V 1、V 2为特性相同的三极管，其β1=β2=β, r be1=r be2=r be 。
V 3为恒流管，当
时，其集电极电流
，当输入电
压u x =0时，I E1=I E2=I c3/2，差分放大电路输出电压u 0=0。
若差分放大电路输入电压为u x ，则由图6.1.2可得输出电压u 0为
当I E1、I E2比较小时，V 1、V 2管的输入电阻r be 可近似为
其中
在室温下，K为常数，可见输出电压u
o 与输入电压u
X
、u
Y
的乘积成比例，就
是说图6.1.2所示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，其次，u
X
小时误差比较大。
因此，该电路的乘法性能是不够理
想的。
由于这种乘法器电路中，V
3管的电流I
c3
随U
Y
而变化，导致V
1
、V
2
管的跨
导g
m
变化，因此称为变跨导模拟乘法器。
6.1.2单片集成模拟乘法器
图6.1.3 MC1496型集成模拟乘法器
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。
图6.1.3所示(虚线框内)是根据双差分对模拟乘
法器基本原理制成的单片集成模拟乘法器MCl496的内部电路。
图中，V
1、V
2
、V
5
和V
3、V
4
、V
6
分别组成两个基本模拟乘法器，V
7
、V
8
、V
9
、R
5
等组成电流源电路。
R 5、V
7
、R
1
为电流源的基准电路，V
8
、V
9
均提供恒值电流I
／2，改变外接电阻R
5
的大小，可调节I
0／2的大小。
图中2、3两脚，即V
5
、V
6
两管发射极上所跨接的
电阻R
Y
，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u
Y 的线性动态范围。
该乘法器输出电压u
o
的表示式为
其增益系数为
式(6.1.6)中u
X 必须为小信号，其值应小于U
T
(≈26mV)；因电路采用了负反馈
电阻R
Y ，u
Y
的线性动态范围被扩大了，它的线性动态范围为
也就是说，的最大线性动态范围决定于电流源I
0／2与负反馈电阻R
Y
的乘积。
对u
X 也可以采用线性动态范围扩展电路，使之线性动态范围大于U
T
，MCl595
集成模拟乘法器就属于这种类型。
其内部电路由两部分组成：一部分为双差分对模拟乘法器，与MCl496电路相同；另一部分为u
X
线性动态范围扩展电路。
MCl595
外接电路及外形图如图6.1.4所示。
4、8脚为u
X 输入端，9、12脚为u
Y
输入端，
2、14脚为输出端，其输出电压u
表示式为
其增益系数
图6.1.4 MCl595外接电路及外形图
通过调节I
0/的大小(由微调R
3
的阻值实现)可以改变增益系数，MCl595增益系
数的典型值为0.1V-1。
R
X 、R
Y
为负反馈电阻，用以扩大u
X
、u
Y
的线性动态范围，
u X 、u
Y
的线性动态范围分别为。