模拟乘法器作用及电路

摘要

随着电子技术的发展，集成模拟乘法器应用也越来越广泛。用集成模拟乘法器可以构成性能优良的调幅和检波电路，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。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。

作调幅时，高频信号加到输入端，低频信号加到Y输入端；作检波时，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。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

有关，否则输出

Y

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。信息传输系统中，检波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。

关键词：模拟乘法器，调幅器，检波器，MC1496

目录

第一章、集成模拟乘法器的工作原理 (2)

第一节、模拟乘法器的基本特性 (2)

一、模拟乘法器的类型 (2)

第二节、变跨导模拟乘法器的基本工作原理 (2)

第三节、单片集成模拟乘法器 (3)

第二章、集成模拟乘法器的应用 (4)

第一节、基本运算电路 (4)

一、平方运算 (4)

二、除法运算器 (5)

三、平方根运算 (5)

四、压控增益 (5)

第二节、倍频、混频与鉴相 (6)

一、倍频电路 (6)

二、混频电路 (6)

三、鉴相电路 (6)

第三节、调幅与解调 (7)

一、信息传输的基本概念 (7)

二、调幅原理 (8)

三、采用乘法器实现解调(检波) (10)

第三章、MC1496模拟乘法器构成的振幅器 (10)

第一节、振幅调制的基本概念 (10)

第二节、抑制载波振幅调制 (13)

第三节、有载波振幅调制 (14)

第四章、MC1496模拟乘法器构成的同步检波器 (14)

总结 (17)

参考文献 (18)

附录 (18)

第一章、集成模拟乘法器的工作原理

第一节、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。

一．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。

第二节、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

O

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。

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，称变当u

Y

跨导乘法器 .

第三节、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。

第二章、集成模拟乘法器的应用

第一节、基本运算电路

一、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：

二、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 。

三、平方根运算

四、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。

第二节、倍频、混频与鉴相

一、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。

二、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。

三、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。

第三节、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

A、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。

B、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