模拟乘法器
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。
第七章模拟乘法器电路
若带通滤波器中心频率为ω l − ω s，带宽大于2Ω， 1 则有uo = KU SmU Lm (1 + m cos Ωt ) cos(ω l − ω s )t 2
电子线路
五 倍频
us
x y K
uo'
高通滤波器
uo
us = U
'
Sm
cos ω s t
2 Sm
u o = KU
cos ω s t
2 2
uo'
带通滤波器
uo
u = KUsm cosωst ⋅ mcos Ωt 1 1 = KmUsm cos(ωs +Ω)t + KmUsm cos(ωs −Ω)t 2 2
电子线路
单边带调幅
1 u o = KmU sm cos(ω s + Ω )t 2 1 or u o = KmU sm cos(ω s − Ω )t 2
1 ui1 + ui 2 uo = − ⋅ A uy
多个输入除法电路
电子线路
三 平方根运算电路
vO1 vX =− R1 R2
2 vO1 = KvO来自所以有 vO = 1 R2 (−vX) K R1
显然，vO是- vI平方根。因此只有当vI为负值 时才能开平方，也就是说vI为负值电路才能实现 负反馈的闭环。图中的二极管即为保证这一点而 接入的。
电子线路
五 函数发生电路
R2 x
x
K=1 y
uo1 R1 f(x)
R3 R4
R2 2 R2 R4 f ( x) = − x + (1 + ) x R1 R 3 + R 4 R1
电子线路
Uiy 运算电路
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。
模拟乘法器应用实验
二、综合设计实验说明
本次综合设计实验，由大家独自依据所学的有关高频电子 线路中频率变换技术的相关理论知识，以模拟乘法器为核心器 件，设计出实现普通调幅、平衡调制、混频、倍频和同步检波 等功能的实际电路。并完成对所设计的各种功能电路的仿真调 试。
三、实验任务与要求
一、实验任务：
用模拟乘法器实现振幅调制(含AM与DSB)、同步检波、混频、倍频等频 率变换电路的设计。 已知：模拟乘法器为1496，采用双电源供电，Vcc=12V Vee=-8V.
② 同步检波器电路设计与仿真
实现对DSB信号的解调。 基本条件；载波信号UX：f=1MHZ /50-100mV 调制信号Uy： f=2KHz/200mV，并按信号流程记录各级信号波形。
三、实验任务与要求
二、实验要求：
③ 混频器电路设计与仿真 实现对信号的混频。 基本条件：AM信号条件：（载波信号UX：f=1MHZ /50mV ，调制信号Uy： f=2KHz/200mV，M=30%）中频信号：465KHZ，本地载波：按接收机制式自定。 记录各级信号波形。 ④ 倍频器电路设计与仿真 实现对信号的倍频。 基本条件：Ux=Uy（载波信号UX：f=1MHZ /50mV ）完成电路设计与仿真， 并记录各级信号波形。推证输入、输出信号的关系。
U 0 (t )
1 KU sU 0 cos( 0 s )t 2
0 s i
为所需要的中频频率，可见
用模拟乘法器实现混频，就是在 U x 端和 U y 端分别加上两个不同频率的信号，两信号 相差一中频，再经过带通滤波器取出中频信号。
四、实验原理说明及设计思路提示
5.模拟乘法器实现混频
U 0 t 1 m Ucm cos c t cos c t 2 m Ucm cos c t cost
《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。
《模电实验》模拟乘法器
模拟乘法器幅度调制实验姓名：学号：模拟乘法器幅度调制实验模拟乘法器是利用三极管的非线性特性，经过电路的巧妙设计，在输出中仅保留两路输入信号的乘积项，从而获得良好的乘积特性的集成器件。
模拟乘法器其可用于各种频率变化，如平衡调制、混频、同步检波、鉴波、检波、自动增益控制等电路。
本实验利用模拟乘法器MC1496实现幅度调制电路。
一、实验目的1、了解模拟乘法器的工作原理；2、学会利用模拟乘法器搭建振幅调制电路，掌握其工作原理及特点。
3、了解调制系数Ma的测量方法，了解Ma<1、Ma=1、Ma>1时调幅波的波形特点。
二、复习要求1、复习幅度调制器的有关知识；2、分析实验电路中用MC1496乘法器调制的工作原理，并分析计算各引脚的直流电压；3、了解调制系数M的意义及测量方法；4、分析全载波调幅信号的特点；5、了解实验电路各元件的作用。
三、实验电路原理实验电路如下图所示。
该电路可用来实现幅度调制，混频。
倍频，同步检波等功能。
图中R8和R9为负载电阻，R10为偏置电阻，R7为负载反馈电阻。
R1、R2和Rp组成平衡调节电路，调节Rp可以调节1、4两管脚的电位差。
当电位器为0时，电路满足平衡调幅。
当电位差不为零时，输入包含调制信号和直流分量两部分，则可实现普通调幅。
四、实验步骤1、按照电路图焊接电路。
2、实现普通单音调幅：a、在Ux上加入振幅Vx=50mV、频率f=500KHz的正弦信号，在Uy上加入振幅Vy=200mV、频率f=10KHz的正弦信号，调节电位器Rp，使电路工作在不平衡状态，用示波器观察输出波形。
b、保持Ux不变，改变Uy的幅值，当Uy的幅度为50mV、100mV、150mV、200mV、250mV时，用示波器观察输出信号的变化，并作出Ma—Uy曲线。
c、保持Ux不变，fx由小变大，观察输出波形的变化。
3、实现平衡调幅a、将Uy接地，在Ux上加入振幅Vx=50mV、频率fx=500KHz的正弦信号，调节电位器Rp使输出Uo=0.b、在Ux上加入振幅Vx=50mV、频率fx=500KHz的正弦信号，在Uy上加入振幅Vy=200mV、频率f=10KHz的正弦信号，微调调节电位器Rp，得到抑制波的双边带信号。
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。
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
模拟乘法器输出与输入的关系式
模拟乘法器输出与输入的关系式模拟乘法器是一种电路，可以将两个输入信号相乘，输出它们的乘积。
这种电路通常用于模拟信号处理中，例如音频处理和图像处理。
在理解模拟乘法器的工作原理时，我们需要了解输出信号和输入信号之间的关系式。
具体而言，我们需要知道输出信号与输入信号的幅度和相位之间的关系。
假设我们有两个输入信号x1(t)和x2(t)，它们的幅度分别为A1和A2，相位分别为θ1和θ2。
我们可以将它们表示为：x1(t) = A1cos(ωt + θ1)x2(t) = A2cos(ωt + θ2)其中，ω是角频率，t是时间。
模拟乘法器将两个输入信号相乘，得到输出信号y(t)。
输出信号的幅度和相位与输入信号有如下关系：y(t) = A1A2cos(θ1 + θ2)cos(ωt) - A1A2sin(θ1 + θ2)sin(ωt)其中，cos(θ1 + θ2)和sin(θ1 + θ2)是输入信号之间的相位差。
我们可以使用三角函数的恒等式将它们展开为：cos(θ1 + θ2) = cosθ1cosθ2 - sinθ1sinθ2sin(θ1 + θ2) = sinθ1cosθ2 + cosθ1sinθ2将它们代入输出信号的公式中，我们得到：y(t) = A1A2(cosθ1cosθ2 - sinθ1sinθ2)cos(ωt) -A1A2(sinθ1cosθ2 + cosθ1sinθ2)sin(ωt)化简后，我们得到：y(t) = A1A2cos(θ1 - θ2)cos(ωt) - A1A2sin(θ1 - θ2)sin(ωt)这就是模拟乘法器输出信号和输入信号之间的关系式。
它告诉我们，输出信号的幅度和相位都与输入信号的幅度和相位以及它们之间的相位差有关。
总之，了解模拟乘法器输出信号和输入信号之间的关系式对于设计和理解模拟信号处理电路非常重要。
模拟乘法器-PPT
对 uX 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UT，MC1595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MC1496电路相同；另一部分为 uX 线性动
态范围扩展电路。MC1595外接电路 R5 及外形图如图
6.1.4所示。 4、8脚为uX输入端，9、12脚为uY输入端，
uO
R CIC3 2 U T
uX
R CIC3 2UT
uX
RC 2R E UT
uX uY
KuX uY
(6.1.4)
其中
K
RC 2R E U T
(6.1.5)
在室温下，K 为常数，可见输出电压uO与输入电压
uX、uY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uY必须为正才能正常工作，故为
6.2.2 倍频、混频与鉴相 一、倍频电路
当图6.2.1所示平方运算电路输入相同的余弦波信 号uI=uX=uY=Uimcosωt时，则由式(6.2.1)可得
输只可u 要入见O在信 ，图号K 这U (6i 的时m 6.2 .2二乘c 2.o .1次s 法7的2 )谐器 输t 波输出 成出端1 2 分电接K U 12压一i m2 中K( 隔1 U含直 im有2c 电o c直s 容o2 流 ，st 成2便)分可t12得,K因到U i此二m 2 次和，
2、14 脚为输出端，其输出电压uO表示式为
uO
4RC RXRYIO
uXuY
KuXuY
(6.1.9)
图 6.1.4 MC1595外接电路及外形图
其增益系数
K 4RC R X R YIO
(6.1.10)
通过调节IO′的大小(由微调R3的阻值实现)可以改 变增益系数，MC1595增益系数的典型值为0.1V-1。 RX、 RY 为负反馈电阻，用以扩大uX、uY的线性动态范围，uX、 uY的线性动态范围分别为
7.3 模拟乘法器及其在运算电路中的应用
′ uO
uI3
R2 100k R1 N uI1 10k P +A uI2 R1 R2
uO
ห้องสมุดไป่ตู้
§7.3
模拟乘法器及其 在运算电路中的应用
一、模拟乘法器简介
模拟乘法器有两个输入端，一个输出端， 模拟乘法器有两个输入端，一个输出端，输入 及输出均对“ 而言。 及输出均对“地”而言。模拟乘法器的符号如图所 输入的两个模拟信号是互不相关的物理量， 示。输入的两个模拟信号是互不相关的物理量，输 出电压是它们的乘积， 出电压是它们的乘积，即
uX uY uO
uo=kuXuY
理想模拟乘法器应具备的条件： 理想模拟乘法器应具备的条件： 1、 ri1和ri2为无穷大； 、 为无穷大； 2、 ro为零； 、 为零；
＋ ∆u X ro ＋ ∆uO －
＋ ∆uY － －
ri2
ri1
k ∆uX ∆uY
3、k值不随信号幅值而变化，且不随频率变化； 、 值不随信号幅值而变化 且不随频率变化； 值不随信号幅值而变化， 4、当uX或uY为零时， uo为零，电路没有失调电压、 、 为零时， 为零，电路没有失调电压、 电流和噪声。 电流和噪声。
i2 A + R3
uI2
uO
i1 = i2
′ uO kuI 2 uO uI 1 =− =− R1 R2 R2
R2 uI 1 uO = − kR1 uI 2
3、开方运算电路
在运算电路中， 在运算电路中，必须 R2 + － R1 保证电路引入的是负反 uI 馈。所以uI小于零。 所以 小于零。 i
′ uO
二、变跨导型模拟乘法器的工作原理（自学） 变跨导型模拟乘法器的工作原理（自学）
模拟乘法器电路原理
模拟乘法器电路原理
乘法器电路是一种用于计算两个输入数的乘积的电子电路。
它由多个逻辑门和电子元件组成，能够将输入信号相乘得到输出信号。
在一个乘法器电路中，通常会有两个输入端和一个输出端。
输入端通常被标记为A和B，分别表示待乘数和乘数。
输出端通常被标记为P，表示乘积。
乘法器电路的工作原理是根据乘法的性质，将每一位的乘积相加得到最后的结果。
具体的实现方式可以有多种，下面介绍一种常见的实现方式。
乘法器电路通常被分为多个级别，每个级别负责计算某一位的乘积。
第一个级别接收A和B的最低位，通过逻辑门或触发器计算出对应的乘积，并将其存储为P的最低位。
然后，每个级别的输出和前一级别输出的进位信号经过逻辑门或触发器进行运算，得到当前级别的乘积和进位信号。
这个过程会一直进行，直到计算完所有位的乘积。
最后，所有级别的乘积和进位信号会被加和，得到最终的输出结果P，即A和B的乘积。
乘法器电路的实现可以使用多种逻辑门和元件，如AND门、OR门、XOR门、D触发器等。
具体的电路设计取决于要求的精度和速度。
需要注意的是，乘法器电路的设计和实现是一项复杂的任务，需要考虑多种因素，如延迟、功耗和精度等。
因此，在实际应用中，通常会使用专门的乘法器芯片，而不是自己设计和制造乘法器电路。
《模拟相乘器》课件
模拟相乘器的组成
输入信号源
提供需要相乘的两个信号。
乘法器
实现信号的相乘操作。
输出缓冲器
将相乘后的结果输出。
模拟相乘器的工作流程
输入信号源将两个需 要相乘的信号输入到 乘法器中。
输出缓冲器将相乘后 的结果输出，完成一 次模拟相乘过程。
乘法器根据数学模型 对输入信号进行相乘 操作。
模拟相乘器的数学模型
模拟相乘器
目录
Contents
• 引言 • 模拟相乘器的工作原理 • 模拟相乘器的实现方法 • 模拟相乘器的性能分析 • 模拟相乘器的优化策略 • 模拟相乘器的未来发展
01 引言
模拟相乘器简介
模拟相乘器是一种电子设备，用于模拟两个数相乘的过程。它通常由输入端、输 出端和内部电路组成，通过接收两个输入信号，经过内部电路处理后，输出两个 输入信号的乘积。
02
动态功耗主要与信号处理过程中的电流变化和时钟频率有关。
能效优化
03
通过优化电路设计和降低时钟频率，可以降低模拟相乘器的功
耗，提高其能效比。
05 模拟相乘器的优化策略
算法优化
பைடு நூலகம்
1 2
并行化算法
通过同时处理多个数据，减少计算时间，提高效 率。
迭代算法
通过迭代方式逐步逼近结果，减少计算量，提高 精度。
模拟相乘器的响应时间取决于其内部电路的传输延迟和信号处理 速度。
并行处理
通过并行处理技术，可以加快模拟相乘器的速度，提高其处理能力 。
时序控制
优化时序控制逻辑，确保信号处理的时序正确性，也是提高速度的 一种方法。
功耗分析
静态功耗
01
模拟相乘器的静态功耗主要由电路内部的漏电流和偏置电流产
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。
双平衡四象限模拟乘法器工作原理
双平衡四象限模拟乘法器是一种常用于电子电路中的模拟乘法器，它可以对两个输入信号进行乘法运算，并输出它们的乘积。
这种乘法器可以在各种电子设备中使用，比如模拟信号处理系统、通信系统和控制系统等。
其工作原理主要基于双平衡调制技术和四象限运算技术，通过精确的电路设计和运算放大器的作用，实现了高精度和高线性度的模拟乘法运算。
1. 双平衡四象限模拟乘法器的基本原理双平衡四象限模拟乘法器主要由一个双平衡调制器和四象限运算放大器组成。
双平衡调制器是一种特殊的调制器，它可以对输入信号进行平衡混频处理，得到两路相位正交的信号。
四象限运算放大器是一种能够在所有四个象限内进行线性运算的运算放大器，通过它可以对两路输入信号进行乘法运算。
2. 工作原理分析两个输入信号分别经过双平衡调制器的处理，得到它们的正交相位信号。
这两路正交信号分别输入到四象限运算放大器中，进行乘法运算。
在四象限运算放大器内部，通过合适的反馈网络和控制电路，实现了对两路信号的乘法运算，并将乘积信号输出。
输出的乘积信号经过滤波、放大等后续处理，得到最终的模拟乘法器输出信号。
3. 特点和优势双平衡四象限模拟乘法器具有高精度、高线性度、宽带宽、低失真等特点和优势。
通过合理的电路设计和精确的参数选择，可以实现对输入信号的高精度乘法运算，输出信号的失真度极低，并且适用于宽频带的信号处理。
4. 应用领域双平衡四象限模拟乘法器广泛应用于各种模拟信号处理系统中，比如射频调制解调、通信系统中的信号处理、微波信号处理、医学成像系统中的信号处理等。
它在这些领域中可以实现高精度和高质量的信号处理，对系统的整体性能起到至关重要的作用。
总结：双平衡四象限模拟乘法器是一种非常重要和实用的模拟电路元件，它通过双平衡调制和四象限运算技术，实现了对两路输入信号的乘法运算，并具有高精度、高线性度、宽带宽、低失真等特点和优势。
它在电子电路中有着非常广泛的应用，对于各种模拟信号处理系统的设计和性能提升具有重要意义。
模拟乘法器
3.12模拟乘法器一．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应用。
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，同时广泛用于信息传输系统中作为调幅，解调，混频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，目前已有许多单片的集成电路。
此外，模拟乘法器还是一些现代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3-12-1所示。
若输入信号为VyVx,，则输出信号Vo为KVxVyVo=式中，K为乘法器的增益系数或标尺因子，单位为1-V。
根据两个输入电压的不同极性，乘积输出的极性有四种组合，可用图3-12-2所示的工作象限来说明。
若信号VyVx,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VyVx,中一个能适应正，负两种极性电压，而另一个只能是单极性电压，为二象限乘法器；若两个输入信号能适应四种极性组合，则称为四象限乘法器。
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。
BG314内部结构与典型应用电路分别如图3-12-3和图3-12-4所示。
输出电压与输入电压的关系为KVxVyVo=式中，IoxRxRyRcK2=为乘法器的增益系数。
图3-12-1 模拟乘法器的电路符号 图3-12-2 模拟乘法器的工作象限图3-12-3 BG314内部电路（1） 电路特点a. 当反馈电阻Rx 和Ry 足够大时，输出电压Vo 与输入电压Vy Vx ,的乘积成正比，具有接近于理想的相乘作用。
b. 输入电压Vy Vx ,均可取正或负极性，所以是四象限乘法器。
模拟乘法器的原理及应用
模拟乘法器的原理及应用1. 引言模拟乘法器是一种电子器件，可以对输入的两个模拟信号进行乘法运算。
它在电子领域中具有广泛的应用，例如在模拟信号处理、功率管理、通信系统等方面。
本文将介绍模拟乘法器的原理和常见的应用场景。
2. 模拟乘法器的原理模拟乘法器的原理基于模拟电路中的乘法运算。
它通常由两个输入端和一个输出端组成。
输入端接收两个模拟信号，输出端输出两个输入信号的乘积。
模拟乘法器的核心部件是乘法单元。
乘法单元通常采用差分放大器、电流镜等元件构成，利用其特性进行模拟信号的乘法运算。
差分放大器可以将输入信号相乘，并输出其结果。
模拟乘法器还可能包含其他辅助元件，例如补偿电路、滤波器等。
补偿电路用于提高乘法器的线性度和带宽，滤波器用于滤除输出信号中的噪声和杂散信号。
3. 模拟乘法器的应用3.1 信号处理模拟乘法器在信号处理领域中有广泛的应用。
它可以用于信号调制、混频、频谱分析等方面。
例如，在无线通信系统中，模拟乘法器可以用于调制信号到指定的载波频率，实现信号的传输和接收。
3.2 功率管理模拟乘法器在功率管理中也扮演重要角色。
例如，它可以用于电源管理芯片中的电压调整功能。
通过控制乘法器的输入信号，可以实现对输入电压的调整和电源效率的优化。
3.3 通信系统在通信系统中，模拟乘法器常用于解调、调制和调节信号功率等功能。
例如，在调制解调器中，模拟乘法器可以将数字信号转换为模拟信号，并通过调制器将其传输到目标设备。
3.4 音频处理模拟乘法器在音频处理中也有一定的应用。
例如，在音频混合器中，模拟乘法器可以将多个音频信号进行混合和调整，实现音频效果的增强和处理。
4. 模拟乘法器的发展趋势随着电子技术的不断发展，模拟乘法器也在不断演进和改进。
在新一代模拟乘法器中，更加关注功耗和带宽的优化。
同时，模拟乘法器的精度和速度也在不断提高。
5. 结论模拟乘法器是一种重要的电子器件，具有广泛的应用领域。
本文介绍了模拟乘法器的原理和常见的应用场景。
模拟电子技术4.4模拟乘法器
➢除法电路
uo
ui1 ui2
求对数，得：
ln uo
ln ui1 ui2
ln ui1 ln ui2
再求指数，得：
u eln ui1 ln ui2 o
电路方块图：
ui 1 ui 2
对数电路 ln ui1 对数电路 ln ui2
减法 ln ui1 ln ui2 指数电路 电路
（1）平方运算
K
ui
uo
平方运算电路
K
K
ui
4次方运算电路
uo Kui2
uo uo K 2ui4
（2）除法运算
K
uo1
uI 2
uo1 Kui2uo
R2 i2
ui1
R1
-
i1
A
+
R
因为 i1 = i2 ，所以：
uo
ui1 uo1
R1
R2
uo
R2 R1 K
ui1 ui 2
（3）平方根运算
K
4.4 模拟乘法器
由对数和指数电路组成的乘除电路
➢乘法电路
uo = ui1ui2
求对数，得： ln uo ln(ui1ui2 ) ln ui1 ln ui2
u e 再求指数，得： o
ln ui1 ln ui2
电路的方块图：
ui1 对数电路 ln ui1 求和 ln ui1 ln ui2 指数电路 uo ui1ui2
uo1
R2 i2
ui1
R1
-
i1
A
+
R
ui1 uo1
R1
R2
uo1
R2 R1
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沈阳大学科技工程学院模拟乘法器1.课程设计目的随着电子技术的发展，集成模拟乘法器应用也越来越广泛，它不仅应用于模拟量的运算，还广泛应用于通信、测量仪表、自动控制等科学技术领域。
在本次课程设计实验中，通过对高频电子线路的振幅调制与解调，模拟乘法器的学习设计出由双差分对乘法器为主构成的乘法器常规调幅电路，通过对电路的设计，参数的确定，设计出了方案，按照设计的电路图在Multisim 仿真软件中画出具体的仿真电路图并进行了调试，观察实验结果并与课题要求的性能指标做了对比，最后对实验结果经行了分析总结。
2.设计方案论证2.1 乘法器常规调幅的设计作用随着电子技术的发展，集成模拟乘法器应用也越来越广泛，它不仅应用于模拟量的运算，还广泛应用于通信、测量仪表、自动控制等科学技术领域。
用集成模拟乘法器可以构成性能优良的调幅和解调电路，其电路元件参数通常采用器件典型应用参数值。
作调幅时，高频信号加到输入端，低频信号加到Y 输入端；作解调时，同步信号加到X 输入端，已调信号加到Y 输入端。
调试时，首先检查器件各管脚直流电位应符合要求，其次调节调零电路，使电路达到平衡。
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。
2.2乘法器常规调幅设计调制就是指携带有用信息的调制信号去控制高频载波信号解调是调制的逆过程，将有用的低频信号从高频载波中还原出来。
调幅过程是非线性变换的过程。
普通调幅是用需传送的信息(调制信号))(t u Ω去控制高频载波)(t u c 的振幅，使其随调制信号)(t u Ω的规律而变化。
调幅时，载波的频率和相位不变，而振幅将随调制信号线性变化。
若载波信号为t U t u c cm c ωcos )(=，调制信号为)(t u Ω。
则普通调幅波的振幅为：)()(t u k U t U a cm cm Ω+=沈阳大学科技工程学院式中，a k 是一个与调幅电路有关的比例常数。
)(t U cm 称为包络函数，它反映了)(t u Ω的变化规律。
因此，调幅波的数学表达式为t t u k U t t U t u c a cm c cm A M ωωcos )]([cos )()(Ω+==2.3 乘法器框图及分析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。
图1 乘法器框图作调幅时，高频信号加到X 输入端，低频信号加到Y 输入端；作解调时，同步信号加到X 输入端，已调信号加到Y 输入端，本实验电路中将载波信号加在X 端，调制信号加在Y 端。
调试时，先检查器件各管脚直流电位应符合要求，其次调节调零电路，使电路达到平衡。
还需注意：（1）Y 端输入信号幅度不应超过允许的线性范围，其大小与反馈电阻R Y 有关，否则输出波形会产生严重失真；（2）X 端输入信号可采用小信号（小于26mV ）或者大信号（大于260mV ），采用大信号可获得较大的调幅或解凋信号输出，本实验给出的是大信号。
信息传输系统中，调制是用以实现电信号远距离传输及信道复用的重要手段。
由于低频信号不能实现远距离传输，若将它装载在高频信号上，就可以进行远距离传输，当使用不同频率的高频信号，可以避免各种信号之间的干扰，实现多路复用。
2.4电路设计基本思路及各部分结构原理差分放大器是基本放大电路之一，由于它具有抑制零点漂移的优异性能，因此得到广泛的应用，并成为集成电路中重要的基本单元电路，常作为集成运算放大器的输入级。
本实验采用双差分对相乘器设计，其电路如下图图2 双差分放大器电路差分放大电路不仅具有放大作用，还具有乘法功能，所以它成为变跨导单片集成模拟乘法器的基本单元电路。
双差分电路由两对差分放大器组成第一对差分放大器Q11，Q9管，第二对差分放大器Q10，Q13管，Q14和1Q8分别是两对差分放大器的恒流源他们的输入电压为差模输入电压，输出集电极交叉连接，同时Q14，Q18又组成一对差分放大管。
本实验恒流源Io/2用Q17，Q19实现，二极管与电阻500Ω构成Q17与Q19的偏置电路，R7为反馈电阻,用于扩展输入信号的范围，计算电路参数，在Multism10中画出仿真电路图正确输入载波信号和调制信号即可进行设计电路仿真。
直流电源采用正负双极电源VCC=|VEE|，差分放大电路都具有放大差分信号，抑制共模信号的作用，实验设计电路中设计的输入信号是差模信号，5和8线输入的是输入信号，由于其幅值很小，在实际电路中采用负反馈技术来扩展它的动态范围R7为增益电阻，在这里起到负反馈的作用流过R7 的共模电流为0，给每管的负载为R7的一半，R4，R5 R6组成单端输出，利用这三个电阻的负反馈作用抑制共模信号，在设计电路中对差模视为短路，R3的作用是给内部差分对管提供恒流源的外接阻抗。
沈阳大学科技工程学院沈阳大学科技工程学院2.5乘法器常规调幅电路参数选择计算低频信号U Ωt U U m Ω=ΩΩcos Ft U m π2cos Ω=高频载波信号分别为 Fct U t w U Uc cm c cm π2cos cos ==式中，F 为输入信号频率，c F 为载波频率，设两者波形的初相角均为零。
将Uc 和ΩU 分别输入模拟乘法器的X 和Y 输入端，a U 为一固定的直流电压，要求a U ≥ΩU ，一般选取a U 为1V 。
由此可得输入端总的输入电压为Y U = a U +t U m ΩΩcos因此，模拟乘法器的输出电压U 。
=K X U Y U =K (a U +t U m ΩΩcos )t w U c cm cos= K t w t U U U U c a cm a cos ]cos )/(1[Ω+Ω= K t w t m U U c a cm a cos )cos 1(Ω+其中Ma 为调幅系数，由设计要求已知调幅系数为0.5，UΩm=500mv ,F=1.5KHz;cm U =100mv.Fc=10KHz.U 。
=K c U U Ω =K0.5 cos2π15000t .0.1cos2π10000t=0.25(cos3000πt+cos20000πt)根据要求对输出波形放大10倍，所以K 取10，所以U 。
=0.25[cos (23000πt)+ cos (17000πt)]对于其它参数根据资料查询可知K=)/()(2t X c V R R aR3的取值可由下面方程决定0-（-VEE ）=（3β+βb I ）R3+Vbe+（1+β）IbR2c I 的取值可根据电路具体情况取值，c I =（VEE-be V ）/(R3+R6),所以取R3为1KΩ。
估算R1和R2，R1=R2，集电极电位约为Vcc —IcR1，基极电位通过外接电阻设定约为0.5Vcc 为了保证T1，T2和T3，处于放大状态则Vcc-IcR1≥0.5V cc ，于是R1≤0.5V cc /Ic=6KΩ，选取R1和R2为1KΩ，Rx为增益控制电阻，暂取500Ω选取Vcc=12V，Vee=-12V,比例电流源射极电阻均取500Ω。
2.6乘法器常规调幅电路设计图3 乘法器常规调幅电路沈阳大学科技工程学院2.7设计电路仿真实现乘法器常规调幅仿真电路图图4 乘法器常规仿真电路图沈阳大学科技工程学院仿真实现结果（1）输入信号仿真波形图5 仿真波形(2）载波信号输入仿真波形图6 载波信号输入仿真波形沈阳大学科技工程学院(3) 输出仿真波形图7 输出仿真波形(4) 调幅波的频谱图8调幅波的频谱沈阳大学科技工程学院沈阳大学科技工程学院(5) AM 波的频谱图9 AM 波的频谱3．设计结果与分析3.1设计电路仿真结果分析用调制信号去改变载波信号的振幅，使其振幅不再是恒指而是随着调制信号成比例变化，m a 为调幅系数，由于m a ≤1，则（1+m a cosΩt ）≥0始终为正，所以这时AM 波的包络与U Ω（t ）成正比关系AM 波的最大值)1(max a cm m U U +=，AM 波的最小值)1(min a m U -=，从而的调幅系数为)/()(min max min max U U U U m a --=，可见m a 越大，AM 波的包络起伏越大，但当m a >1时由于（1+m a cosΩt ）不在始终为正，会出现负值，这时AM 波的包络与U Ω成正比关系，这种情况称为过调，对AM 波来说应尽量避免过调出现。
单频信号调幅后的高频已调波，由幅度为cm U 、角频率为ωc 的载频和两个幅度一样、角频率分别为(ωc+ Ω)、(ωc -Ω)的边频所组成，)(F f c + 称上边频、)(F f c -称下边频，它们对称地排列在载频的两侧，相对于载频的位置仅取决于调制信号的频率。
显然，载波分量并不包含信息，调制信号的信息只包含在上、下边频分量内，边频的幅度反映了调制信号幅度的大小，边频的频率虽属于高频的范畴，但反映了调制信号频率的高低。
由于载波本身并不包含信息，因此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，简称双边带调幅。
m a等于1时仿真波形图10 仿真波形m a大于1时的仿真波形图11 仿真波形ma>1沈阳大学科技工程学院3.2仿真电路设计失真分析由于通过对仿真电路图进行分析发现此设计电路的仿真输出波形存在一定的失真，其产生失真的原因主要是因为电路设计存在一定的缺陷，模拟乘法器的输出电压含有调制频率与载波频率的“和”频与“差”频分量，即双边带调幅波产生，同时也会有奇次谐波与调制频率的“和”频与“差”频，所以，输出端应该想办法滤除这些无用的分量。
电路还有很多地方需要改善，此设计电路存在相对优缺点，优点是电路设计图相对简单，主要采用双差分对乘法器，相似于MC1496内部结构，即采用芯片实物相连更加简单，成本相对较低，缺点是仿真波形存在失真，还需要改善。
4．设计体会集成模拟乘法器是实现两个模拟量相乘功能的器件它是另一类使用很广泛的模拟集成电路以构成乘法、平方、除法、平方根等运算电路，也可构成压控增益、倍频、混频、鉴相等电路。
混频电路能获得两个输入信号的和频及差频信号输出，集成模拟乘法器混频电路具有良好的特性而被广泛采用。