集成电路模拟乘法器的应用
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。
模拟乘法器的应用-同步检波
模拟乘法器的应用——乘积型同步检波器一、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，VT1至VT6的基极均需外加偏置电压。
实验电路乘法器实现同步检波的原理同步检波分为乘积型和叠加型两种方式，它们都需要接收端恢复载波的支持，本实验采用乘积型同步检波。
乘积型同步检波是直接把本地恢复载波与调幅信号相乘，用低通滤波器滤除无用的高频分量，提取有用的低频信号，它要求恢复载波与发射端的载波同频同相，否则将使恢复出来的调制信号产生失真。
实验中，用MC1496/1596构成的振幅调制电路产生调幅信号，然后采用实验电路实现信号的解调。
本实验电路的输出电流中，除了解调所需要的低频分量外，其余所有分量都属于高频范围，很容易滤除，因此不需要载波调零电路，而且可采用单电源供电。
本电路可解调DSB 或SSB信号，亦可解调AM信号。
MC1496/1596的10脚输入载波信号，可用大信号输入，一般为100-500mV；1脚输入已调信号，信号电平应使放大器保持在线性工作区内，一般在100mV 以下。
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。
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。
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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MC1496集成电路模拟乘法器的应用
8
惰性失真是由于负载电阻 R 与负载电容 C 选得不合适，使放 电时间常数 RC 过大引起的。惰性失真又称对切割失真，如下图 所示。
MC1496 可采用单电源，也可采用双电源供电，其直流偏置由外接元器 件来实现。
1 脚和 4 脚所接对地电阻 R5、R6 决定于温度性能的设计要求。若要在较 大的温度变化范围内得到较好的载波抑制效果（如全温度范围-55 至+125）， R5、R6 一般不超过 51Ω；当工作环境温度变化范围较小时，可以使用稍大的 电阻。
： 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 fc=5MHZ 调制信号频率 fΩ=1KHZ
2：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。
2
三 设计的具体实现
3.1 MC1496 的工作原理及电路图
1)MC1496 的内部结构
图为 MC1496 的内部电路及引脚图
MC1496 是四象限模拟乘法器，其内部电路图和引脚图如图 10-1 所示。 其中 V1、V2 与 V3、V4 组成双差分放大器，以反极性方式相连接，而且两 组差分对的恒流源 V5 与 V6 又组成一对差分电路，因此恒流源的控制电压可 正可负，以此实现了四象限工作。V7、V8 为差分放大器 V5 与 V6 的恒流源。 2）静态工作点的设定
模拟乘法器及其应用
模拟乘法器及其应用摘要模拟乘法器就是一种普遍应用的非线性模拟集成电路。
模拟乘法器能实现两个互不相关的模拟信号间的相乘功能。
它不仅应用于模拟运算方面,而且广泛地应用于无线电广播、电视、通信、测量仪表、医疗仪器以及控制系统,进行模拟信号的变换及处理。
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与三极管要简单的多,而且性能优越。
Analog multiplier is a kind of widely used nonlinear analog integrated circuits、Analog multiplier can be achieved between two unrelated analog multiplication function、It is not only applied in the simulation operation aspect, and widely used in radio, television, communications, measuring instruments, medical equipment and control system, the analog signal conversion and processing、In the high frequency electronic circuit, amplitude modulation, synchronous detection, mixing, frequency doubling, frequency, modulation and demodulation process, the same as can be seen as two signal multiplication or contain multiplication process、The function is realized by using integrated analog multiplier than using discrete components such as diodes and transistors are much more simple, and superior performance、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与解决问题的能力。
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
模拟乘法器
模拟乘法器及其应用学院：信息工程专业班级：电信1206姓名：李嘉辛学号： 0121209310603摘要模拟乘法器是一种普遍应用的非线性模拟集成电路。
模拟乘法器能实现两个互不相关的模拟信号间的相乘功能。
它不仅应用于模拟运算方面，而且广泛地应用于无线电广播、电视、通信、测量仪表、医疗仪器以及控制系统，进行模拟信号的变换及处理。
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。
Analog multiplier is a kind of widely used nonlinear analog integrated circuits.Analog multiplier can be achieved between two unrelated analog multiplication function.It is not only applied in the simulation operation aspect, and widely used in radio, television, communications, measuring instruments, medical equipment and control system, the analog signal conversion and processing.In the high frequency electronic circuit, amplitude modulation, synchronous detection, mixing, frequency doubling, frequency, modulation and demodulation process, the same as can be seen as two signal multiplication or contain multiplication process.The function is realized by using integrated analog multiplier than using discrete components such as diodes and transistors are much more simple, and superior performance.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。
模拟乘法器
模拟乘法器的原理与运用一．实验目的1． 了解模拟乘法器的构成和工作原理。
2． 掌握模拟乘法器在运算电路中的运用。
二．实验原理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。
1． 模拟乘法器的基本特性模拟乘法器是一种完成两个模拟信号（连续变化的电压或电流）相乘作用的电子器件，通常具有两个输入端和一个输出端，电路符号如图1所示。
图1 模拟乘法器的电路符号 若输入信号为x u , y u ,则输出信号o u 为：o u =k y u x u式中： k 为乘法器的增益系数或标尺因子，单位为V 1.根据两个输入电压的不同极性，乘法输出的极性有四种组合，用图2所示的工作象限来说明。
图2 模拟乘法器的工作象限若信号x u 、y u 均限定为某一极性的电压时才能正常工作，该乘法器称为单象限乘法器；若信号x u 、y u 中一个能适应正、负两种极性电压，而另一个只能适应单极性电压，则为二象限乘法器；若两个输入信号能适应四种极性组合，称为四象限乘法器。
2． 集成模拟乘法器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BG314集成模拟乘法器。
（1） BG314内部结构如图3所示，外部电路如图4所示：图3 内部结构图图4 外部结构图输出电压o u =k x u y u 式中 k=yx ox cR R I R 2为乘法器的增益系数。
（2） 内部结构分析a 当反馈电阻x R 和y R 足够大时，输出电压o u 与输入电压x u 、y u 的乘积成正比，具有接近于理想的相乘作用； b 输入电压x u 、y u 均可取正或负极性，所以是四象限乘法器；c 增益系数k 由电路参数决定，可通过调整电流源电流ox I 进行调节，BG314增益系数的典型值为k=0.1V 1;d k 与温度无关，因此温度稳定性较好。
模拟乘法器应用实验
整理所测数据及波形，认真分析各种频率变 换，用坐标纸画出所测波形，写出规范的实验 报告，并谈谈自己的体会。
实验说明及思路提示
MC1596(MC1496 电原理图和引脚图如图3 MC1596(MC1496)电原理图和引脚图如图3所示 1596(MC1496)
模拟乘法器的典型应用及仿真波形
1. 平衡调制――抑制载波调制(DSB－SC):即乘 平衡调制――抑制载波调制(DSB－SC): 法器在载波和调制同时输入时， 法器在载波和调制同时输入时 ， 通过平衡调 整 （ 接在信号 Uy 通路的电位器 ） ， 使载波馈 接在信号U 通路的电位器） 通为零， 输出端只有两输入信号的乘积项， 通为零 ， 输出端只有两输入信号的乘积项 ， 从而完成平衡调制，实现框图如图4 从而完成平衡调制，功能图如下： 3.MC1596内部电路及引脚功能图如下：
图4:平衡调制框图如下： 4:平衡调制框图如下：
由框图有： 用图1进行平衡调幅仿真，其波形和频谱分别见图 5(a).5(b)
图5(a).双边带平衡调幅波形如下： 5(a).双边带平衡调幅波形如下：
图5(b).双边带平衡调幅频谱如下： 5(b).双边带平衡调幅频谱如下：
扩展命题
1. 用模拟乘法器实现鉴频:实验电路如图2。输入 用模拟乘法器实现鉴频:实验电路如图2 信号U 其载频f =10.7MHz，调制频率F=1KHz， 信号Us其载频fc=10.7MHz，调制频率F=1KHz， 频偏Δf =75KHz,载波幅度U =40mV,观察 频偏Δfm=75KHz,载波幅度Ucp.p=40mV,观察 (t)，并测出整个电路的特性曲线. Uo(t)，并测出整个电路的特性曲线.即鉴频特 性曲线(本实验用扫频仪进行),扫频仪的使用 性曲线(本实验用扫频仪进行),扫频仪的使用 请参考本章第一节相关内容。图2 请参考本章第一节相关内容。图2给出的是用 模拟乘法器MC1596实现的相位鉴频电路。其中 模拟乘法器MC1596实现的相位鉴频电路。其中 C1与并联谐振回路LC共同组成线性移相网络， 与并联谐振回路LC共同组成线性移相网络， 将调频波的瞬间时频率变化转变为瞬时相位的 变化（即FM波变为FM－PM）。MC1596的作用是 变化（即FM波变为FM－PM）。MC1596的作用是 将FM波与FM－PM波相乘，输出端接集成的差分 FM波与FM－PM波相乘，输出端接集成的差分 放大器将双端输出变为单端输出，再经RC构成 放大器将双端输出变为单端输出，再经RC构成 的LPF输出。 LPF输出。
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。
集成模拟乘法器在通信中的应用设计
摘要Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于初级的模拟/数字电路板的设计工作，包含电路原理图图形及电路硬件描述语言的输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
模拟乘法器是一种完成两个模拟信号（电压或电流）相乘作用的电子器件。
它具有两个输入端对和一个输出端对，是三端对有源器件。
主要内容为基于Multisim的模拟乘法器应用设计与仿真。
阐述了双边带调幅及普通调幅、同步检波、混频、乘积型鉴相电路的原理，并在电路设计与仿真平台Multisim11仿真环境中创建集成模拟乘法器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LabVIEW虚拟仪器实现对语音信号的普通调幅及解调。
关键词：Multisim；模拟乘法器；MC1496AbstractMultisim introduced by United States National Instruments(NI) Limited company is a Windows-based simulation tool, suitable for design elementary analog / digital circuit, contains a circuit theory of diagram and the circuit hardware description language input methods, with extensive simulation analysis.Analog multiplier is a complete two analog signals (voltage or current) multiplied by the role of electronic devices. It has two inputs and one output on the right, yes three-terminal on the active device.The main content is that analog multiplier multisim-based application design and simulation. Describe some circuit’s theory, such as Double Side Band amplitude modulation and common amplitude modulation、synchronous detection、mixing、product type phase. Create the integrated circuit analog multiplier MC1496 module in simulation platform Multisim11 simulation environment, make use of the analog multiplier MC1496 module complete circuit design and simulation, combined with labVIEW fictitious instrument to complete the speech signal amplitude modulation and demodulation.Keywords: Multisim;Analog Multiplier;MC1496目录第1章概述 (1)1.1 Multisim简介 (1)1.2 Multisim发展 (1)第2章总体设计思想 (3)2.1 模拟乘法器MC1496的工作原理 (3)2.2 幅度调制 (5)2.3 同步检波 (7)2.4 混频 (8)2.5 乘积型鉴相 (9)2.6 语音信号调制解调 (10)2.7 本章小结 (11)第3章电路调试与仿真 (12)3.1 模拟乘法器MC1496的创建 (12)3.2 调幅设计 (15)3.3 同步检波设计 (17)3.4 混频设计 (19)3.5 乘积型鉴相设计 (21)3.6 语音信号调制 (24)3.7 本章小结 (25)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)第1章概述1.1 Multisim简介Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT 公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于初级的模拟/数字电路板的设计工作。
6.7 模拟乘法器及其应用
vO kvx v y
模拟乘法器的符号
模拟乘法器的等效电路
6.7.2 变跨导型模拟乘法器的工作原理
变跨导二象限乘法器
利用输入电压控制差分管发射极电路，使跨导变化，实现差模 信号的相乘。 89页 式2.7.2，式2.7.3 v 在差模信号作用下 th( )
vO2 kvI2
2
vO
R2 R2 2 2 (vO1 vO2 ) (vI1 vI2 ) kR1 R1
按电源
单电源、双电源
6.7 模拟乘法器及其应用
模拟乘法器是实现两个模拟量相乘的电子器件，利用模拟乘
法器以及运算放大器可实现乘法、除法、乘方、开方等运算。
vO kvo1vI3
6.7.1 模拟乘法器简介
模拟乘法器的输入信号为两个互不相关的模拟量，输出为它们的乘积。
理想模拟乘法器应具备：
输入阻抗 Rix，Riy 为无穷大； 输出阻抗 Ro 为零； 乘积系数 k 为常数; 当 vx 或 vy 为零时 vo 为零。
vx i1 i2 i5 th( ) 2VT
vx ) 2VT vx ) 2VT
vy 2VT
) th(
I v vy 2 x 4VT
i5 i6 I th(
vy
2VT vx i4 i3 i6 th( ) 2VT
)
vO (iO1 iO2 ) RC IRC v v y kvx v y 2 x 4VT
ID
iC1
1 1 I EE I EE 2 2
2VT
iC1
iC2
iO iC1 iC2 I EE t h(
集成电路模拟乘法器的应用实验
集成电路模拟乘法器的应用实验
一、实验目的
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。 掌握乘法器实现鉴频电路的原理及方法。
二、实验内容
改变模拟乘法器外部电路，实现鉴频电路。 观察测量输出点波形。
测量鉴频特性曲线。
三、实验仪器
GDS数字示波器 万用表 调试工具 频率特性扫频仪
鉴频灵敏度：
五、实验步骤
六、注意事项
由于万用表输出电容的影响，将万用表接在 变容二极管D1两侧和不接在D1两侧时，Q2发 射极信号的频率会不一样，本步骤实验万用 表在测量直流电压后应取下，再用示波器在 Q2发射极测信号频率。
七、思考题
为什么静态电流Ieo增大，输出振幅增加而Ieo 过大反而会使振荡器输出幅度下降； 讨论回路电感变化对三点式振荡器输出波形 非线性失真的影响； 讨论变容二极管接入电容对压控振荡器频偏 的影响。
MC1496构成的同步检波器
电路对有载波调幅信号及抑制载波的调幅信号均可实现解调
载波输入端：频率fc=10.7MHz，峰峰值UCP-P= 200mV。 调节平衡电位器RP，使输出信号u0（t）=0。 信号输入端：输入有载波的调制信号uS： fc=10.7MHz，fΩ=1KHz， UCP-P= 200mV ，调制度m=100%。 输出信号u0（t）波形如下图。
抑制载波振幅调制
1. 载波输入端：频率fc=10.7MHz，峰峰值UCP-P= 40mV 2 . 调制信号输入端： 频率fΩ=1KHz，先使峰峰值UΩP-P=0 3 .调节RP，使输出u0=0，逐渐增加UΩP-P，则输出信号u0（t）的幅度逐渐增大， 出现下图所示的抑制载波的调幅信号。
第21讲 集成模拟乘法器及其应用电路
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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
。
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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
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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
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（2）同相除法运算
ui1
uo1
kuX uY
ui 2
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（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。
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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。
调制器主要由三部分构成：高频振荡器（产生5MH的正弦信号）、正弦RL信号发生器（产生1KH 的正弦信号）、mc1496构成的振幅调制部分。
检波是从调幅波中取出低频信号的解调过程。
它主要也由三部分组成：形成本地载波信号、mc1496构成的同步检波部分，LC二阶低通滤波器。
我们可用框图概括调制——解调的过程：第一章mc1496的介绍第一节 模拟乘法器的内部结构及原理说明：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。
由单差分式模拟乘法器可知：v v K v 2110=(K 1为常数) T T 65是一对差分放大器，作为上述两对放大器的电流源；T 7则作为T T 65的电流源，T 7与T 8组成景象电流源。
在这里，只要在v 1、v 2中其中有一个为零，那么就会导致输出v 0为零。
这是因为在T T 65中激起大小相等，相位相反的集电极交流电流1c i =I c +i ∆，3c i =I c -i ∆，ic =1c i +3c i =2 I c ，通过的总电流最终只有直流部分，同理通过的总电流也为2 I c ，所以输出电压等于0。
同理，可得当时，输出v 0=0。
所以只有当v 1、v 2都不为0时，令 ， 得t V v m 011cos ω=t V m v Ω=cos 22第二节 mc1496的引脚图及其原理一． mc1496的引脚及内部结构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。
它内部电路含有8 个有源晶体管，有两个输入端VX、VY和一个输出端VO。
一个理想乘法器的输出为VO=KVXVY，而实际上输出存在着各种误差，其输出的关系为：VO=K（VX +VXOS）（VY+VYOS）+VZOX。
MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。
其内部电路和引脚如图2-1(a)(b)所示。
其中VT1、VT2与VT3、VT4组成双差分放大器，VT5、VT6组成的单差分放大器以激励VT1～VT4。
VT7、VT8及其偏置电路组成VT5、VT6的恒流源。
1：SIG+ 信号输入正端 2: GADJ 增益调节端3：GADJ 增益调节端 4: SIG- 信号输入负端5：BIAS 偏置端 6: OUT+ 正电流输出端7: NC 空脚 8: CAR+ 载波信号输入正端9: NC 空脚 10: CAR- 载波信号输入负端11: NC 空脚 12: OUT- 负电流输出端13: NC 空脚 14: V- 负电源第三节 mc1496的内部结构及原理和特性一．mc1496内部结构由图可见，电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对（T1～T4），且这两组差分对的恒流源管（T5、T6）又组成了一个差分对，因而亦称为双差分对模拟相乘器。
其典型用法是：⑻、⑽脚间接一路输入输入v1，⑴、⑷脚间接另一路输入v2，⑹、⑿脚分别经由集电极电阻R c 接到正电源+12V 上，并从⑹、⑿脚间取输出v o。
⑵、⑶脚间接负反馈电阻R t。
⑸脚到地之间接电阻R B，它决定了恒流源电流I7、I8 的数值，典型值为6.8kO。
⒁脚接负电源8V。
⑺、⑼、⑾、⒀脚悬空不用。
由于两路输入v1、v2 的极性皆可取正或负，因而称之为四象限模拟相乘器。
可以证明：因而，仅当上输入满足v1≤V T (26mV)时，方有：才是真正的模拟相乘器。
二．mc1496的特性（一）.静态工作点的设定１．静态偏置电压的设置 静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集-基极间的电压应大于或等于2V ，小于或等于最大允许工作电压。
根据MC1496的特性参数，对于图2-1所示的内部电路，应用时，静态偏置电压（输入电压为0时）应满足下列关系，即ν8=ν10 , ν1=ν4 , ν6=ν12 15V ≥ν 6(ν12)-ν8 (ν10)≥2V 15V ≥ν8(ν10)-ν 1 (ν4)≥2V 15V ≥ν 1 (ν4)- ν5≥2V（二）静态偏置电流的确定静态偏置电流主要由恒流源I 0的值来确定。
当器件为单电源工作时，引脚14接地，5脚通过一电阻VR 接正电源+VCC 由于I 0是I 5的镜像电流，所以改变V R 可以调节I 0的大小，即5007.050+-=≈R CC V V V I I当器件为双电源工作时，引脚14接负电源-V ee ，5脚通过一电阻V R 接地，所以改变V R 可以调节I 0的大小，即5007.050+-=≈R ee V V V I I根据MC1496的性能参数，器件的静态电流应小于4mA ，一般取mA I I 150=≈。
（三）mc1496模拟相乘器主要特性参数理想的相乘器，当加入信号后，其输出端只应有乘积信号，而单个输入信号将被全部抑制掉。
但由于制造工艺和材料的限制，实际的相乘器内部器件不可能完全一致，因而在输出端难免存在着一定的漏信号。
对漏信号的抑制能力，常用载漏抑制度和信漏抑制度来衡量。
1.MC1496主要参数（TA= 25℃）2.载漏抑制度CFT它是指调制信号电压VΩ=0，只加载波输入信号时，该载波信号电压V c 与输出漏载波电压V o之比值，常用分贝数表示，即CFT(dB) =信漏抑制度SFT它是指载波电压V c=0，只加调制输入信号时，该调制信号电压VΩ与输出漏调制电压V o之比值，即SFT(dB) = 20lg3. MC1496外接直流偏置的估算方法MC1496可以采用单电源，也可以采用双电源供电，其直流偏置由外接元件来实现。
首先确定偏置电流I5，通常I5取值小于5mA，一般取I5＝1mA。
片脚5端的外接电阻R5可由下式定：式中，V D是二极管正向压降，一般为0.7V左右。
如果是双电源供电，片脚5通过R5接地；如果单电源供电，片脚14接地，用R5所接的电源值代替到|V14|中去。
四组偏置电压应满足下列关系:(V6，V12) > ( V8，V10) > ( V1，V4) >0 V14< 0此外，还应保证各个晶体管的集-基极间电压大于或等于2V，小于或等于最大允许工作电压。
一般令 V6 =V12, V8=V10, V1=V4,15V≥(V6，V12) 并(V8，V10) ≥2V15V≥(V8，V10) 并 (V1，V4)≥2.7V15V≥(V1，V4) 并V5≥2.7V第二章 mc1496构成调幅器第一节振幅调制器的基本介绍所谓调制, 就是用调制信号去控制高频载波的参数, 使载波信号的某一个或几个参数（振幅、频率或相位）按照调制信号的规律变化。
根据载波受调制参数的不同, 调制分为三种基本方式, 它们是振幅调制（调幅）、频率调制（调频）、相位调制（调相）, 分别用AM、FM、 PM表示，还可以有组合调制方式。
振幅调制与实现方法(1) 振幅调制:所振幅调制与实现方法谓振幅调制, 就是用调制信号ＵΩ去控制高频载波信号Uc的振幅,使载波信号的振幅按照调制信号ＵΩ的规律变化。
即调制信号Uc变化的周期与调制信号的周期相同，且幅度的变化与调制信号的振幅成正比(2)振幅调制实现方法:实现振幅调制的方法就是利用非线性器件和线性时变器件实现信号的相乘运算。
而且是在时域信号上作相乘运算，在频域则是频率的加减运算，也就是实现现调制信号频谱的搬移抑制载波双边带振幅调制与实现方法在全载波调制过程中,由于已调波中含有不携带信息的载波分量,故调制效率较低.为了提高调制效率,在全载波调制的基础上抑制掉载波分量.使总功率全部包含在双边带中,就形成了抑制载波双边带调制信号,这种调制方式,称为抑制载波双边带调制。
简称DSB.调制信号的过程如下图所示：（a）调制信号（b）高频载波（c）已调波乘法器调制原理调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度,使振荡幅度随着调制信号瞬时值进行线性变化。
而载波的频率和初相位则保持不变。
实现调幅的方法很多，本实验采用MC1496集成模拟相乘法器来实现调幅。
如图所示：第二节mc1496构成振幅调制器的部分原理图一.mc1496振幅调制部分电路说明：（1）载波信号加在V1－V4的输入端，即引脚8、10之间；载波信号Vc 经高频耦合电容C1从10脚输入，C2为高频旁路电容，使10脚交流接地。
（2） RP 用来调节⑴、⑷端之间的平衡（3）用RP在⑴、⑷端之间产生附加的直流电压，因而当Us端加入调制信号时即可产生AM 波（4）供电（＋12V，－8V），所以5脚偏置电阻R15接地。