模拟相乘器和混频器
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平方律特性（ v1 = v2 ）
② 非线性传输特性 ③ 正弦信号传输特性
● ●
3．误差分析 误差 引起误差原因：
二．模拟相乘器的实现方法 ● 二极管相乘器技术 ● 四分之一相乘技术 ● 三角波相乘技术 ● 对数反对数相乘技术 ● 脉冲高度宽度的相乘技术 ● 可变跨导的相乘技术（晶体管）
v1v2 v1v2
12
● 优点： a) 实现任意两个模拟信号的相乘 b) AM=4Rc /Io’RE1RE2与T无关，所以电路特性稳定
● 实现相乘条件：
，
五 、 集成模拟相乘器 1 .MC1596 相乘器(或XFC1596)
2. MC1595(或BG314）相乘器
① 电路与工作原理 ● 内部电路
● 工作原理 ：
第三章 模拟相乘器和混频器
§3-1 模拟相乘器 §3-2 混频器
§3-1 模拟相乘器
一、基本特性 二、 模拟相乘器的实现方法 三、二极管相乘器
四、晶体管相乘器 五 、 集成模拟相乘器 六. 电流模相乘器 七. 集成MOS模拟相乘器 八. 相乘器的应用
第三章 模拟相乘器和混频器
§3-1 模拟相乘器
v0 AM v1v2
三、二极管相乘器 (二极管平衡相乘器、二极管双平衡（环形）相乘器) 1．分析方法――开关函数分析 ① 余弦型 若
i 单向正相余弦开关函数
ii 单向反相余弦开关函数
iii 双向开关函数
② 正弦型 若
i 单向正相正弦开关函数
ii 单向反相正弦开关函数
iii 双向开关函数
★ 大信号控制二极管开关工作，二极管等效导通电阻RD与开关K串联。
2. 二极管平衡相乘器 ① 电路及特点
● 电路
v1(t)=V1msinω1t v2(t)=V2msinω2t
● 特点： a) D1、D2为近似理想开关二极管 b) v1同相加到D1、D2上， v2反相加到D1、D2上 c) Tr1二次与Tr2一次绕组具有中心抽头，并上下严格对称 d) 电流差分输出 i=iD1- iD2
必须为小信号
ii V1m<26mv, V2m<26mv 实现近似理想相乘
iii 26mv<V1m<260mv , V2m<26mv iv V1m≥260mv , V2m<26mv
● 欲实现理想相乘时存在的问题：
输出i经LC带通滤波器，
（中心频率谐振
在 1,
可实现
BW3db
1、2
22 ） 不失真的相乘
i 实现理想相乘,要受到V1m<26mv，V2m<26mv的限制
ii 相乘增益与温度T2成反比（即AM∝ ）
4．三差分对管相乘器（线性化四象限可变跨导相乘
器或模拟相乘器）
目的：扩大υ1υ、1、υ2υ的2 动态范围，实现任意两个模拟信号的相Biblioteka Baidu。
● 框图：
● 电路
① 流控吉尔伯特电路 ● 电路（由T1～T4、T7、T8构成）
② 工作原理 V1m>>V2m V1m>>VD(on) v1控制 D1 、 D2开关工作
● 若v1>0，D1、D2导通 ；若v1<0，D1、D2截止
根据等效电路，可以列出回路方程求得
●
(因RL RD )
1 2
● 实现相乘条件 应在RL两端并上LC带通滤波器 (满足中心频率谐振在
1上，BW3db 22 )
● 实现：
v'= vBE7 – vBE8
② 电压—电流线性变换器
● 电路
● 实现：
；
● 实现方法：分别在差分对管T5 、T6 与T9、 T10的两个射极间分别
加一个大电阻RE2与RE1,实现深度负反馈；
3) 结论：
i= iⅠ iⅡ
412
I0 RE1RE2
；0
i RC
4RC 12
I0 RE1RE 2
② 工作原理
●
●
●
1 2
● 实现相乘条件： 在RL两端并上LC带通滤波器（满足中心频率谐振 在 1上，BW3db 22 ）
●
vo
22
V1m
v1v2
★二极管环形相乘器与平衡相乘器相比不仅频谱更纯净，而且相乘
效率提高一倍，得到了广泛应用，所以把环形电路接成环形电路组
件。
4. 二极管环形组件相乘器：
在负载上选出
i12
2
RLV1m
12
●
输出电压
o
i12
RL
2
V1m
12
3. 二极管双平衡相乘器（环形相乘器） ① 电路及特点
● 电路：
● 特点： i D1-D4理想开关二极管 ii Tr1次级Tr2初级具有中心抽头，上下严格对称 iii v1同相，v2反相加到D1、D2或D3、D4上
iv i= iⅠ iⅡ 差分输出
若V1m≥260mv，
th
qv1 2kT
K2 (1t)
2．单差分对管相乘器 ① 电路 ② 工作原理
●
●
● 分别在V1m<26mv、26mv<V1m<260mv、V1m>260mv时，对 ic进
行频谱分析讨论,通过LC 带通滤波器（中心频率谐振在 ,3dB
带宽为2 2），即可实现 1、2不失真的相乘。
v0=AMv1v2， 其中
AM
4RC
I
' 0
RE1RE2
● 外部连接图
② 工程估算 ● 已知：
● 估算：（设计） a) RE1,RE2: 估算时，
b) Rc: c) 估算+VCC,-VEE：
从V2max,-V2max分别往上，往下估算，遇C-B结，用2.5V 估算，遇B-E结用0.7V估算，加适当的裕量即可。 d) R3,R13:
一、基本特性 1. 基本概念
① 含义：可实现任意两个互不相关模拟信号相乘的 三端口的非线性电子器件
v0 AM v1v2
（AM为相乘增益，亦称比例系数或标尺因子）
② 工作区域 单象限
二象限
四象限
2．传输特性
① 直流和低频传输特性 ● 零输入响应 ： 零输入状态时，是非零的输出，存在误差 电压（输出失调电压和馈通误差电压） 直流传输特性 （一个输入为直流时）
● 欲实现理想相乘时存在的问题: a) 相乘增益与温度T成反比（即AM∝
b) 1 动态范围受V1m<26mv的限制
）不稳定
3．双差分对管相乘器 ①电路及其特点
● 电路：
● 特点
a) 交叉地加到T1、 T2与T3、T4基极上
b) i=iI - iII差分输出 ② 工作原理
●
● 分类讨论 i V1m>26mv, V2m>26mv 无意义，说明
● 电路：
● 工作原理由同学自己完成。
四. 晶体管相乘器 1． 差分特性分析法
● 电路：
● 差分特性
，
● 双曲正切函数表示
●对
近似方法
① 若V1m<26mv，
qv1 2kT
② 若26mv<V1m<260mv
th
qv1 2kT
2[1
(
qV1m kT
cos 1t
3
(
qV1m kT
)
cos
31t
…]
③
② 非线性传输特性 ③ 正弦信号传输特性
● ●
3．误差分析 误差 引起误差原因：
二．模拟相乘器的实现方法 ● 二极管相乘器技术 ● 四分之一相乘技术 ● 三角波相乘技术 ● 对数反对数相乘技术 ● 脉冲高度宽度的相乘技术 ● 可变跨导的相乘技术（晶体管）
v1v2 v1v2
12
● 优点： a) 实现任意两个模拟信号的相乘 b) AM=4Rc /Io’RE1RE2与T无关，所以电路特性稳定
● 实现相乘条件：
，
五 、 集成模拟相乘器 1 .MC1596 相乘器(或XFC1596)
2. MC1595(或BG314）相乘器
① 电路与工作原理 ● 内部电路
● 工作原理 ：
第三章 模拟相乘器和混频器
§3-1 模拟相乘器 §3-2 混频器
§3-1 模拟相乘器
一、基本特性 二、 模拟相乘器的实现方法 三、二极管相乘器
四、晶体管相乘器 五 、 集成模拟相乘器 六. 电流模相乘器 七. 集成MOS模拟相乘器 八. 相乘器的应用
第三章 模拟相乘器和混频器
§3-1 模拟相乘器
v0 AM v1v2
三、二极管相乘器 (二极管平衡相乘器、二极管双平衡（环形）相乘器) 1．分析方法――开关函数分析 ① 余弦型 若
i 单向正相余弦开关函数
ii 单向反相余弦开关函数
iii 双向开关函数
② 正弦型 若
i 单向正相正弦开关函数
ii 单向反相正弦开关函数
iii 双向开关函数
★ 大信号控制二极管开关工作，二极管等效导通电阻RD与开关K串联。
2. 二极管平衡相乘器 ① 电路及特点
● 电路
v1(t)=V1msinω1t v2(t)=V2msinω2t
● 特点： a) D1、D2为近似理想开关二极管 b) v1同相加到D1、D2上， v2反相加到D1、D2上 c) Tr1二次与Tr2一次绕组具有中心抽头，并上下严格对称 d) 电流差分输出 i=iD1- iD2
必须为小信号
ii V1m<26mv, V2m<26mv 实现近似理想相乘
iii 26mv<V1m<260mv , V2m<26mv iv V1m≥260mv , V2m<26mv
● 欲实现理想相乘时存在的问题：
输出i经LC带通滤波器，
（中心频率谐振
在 1,
可实现
BW3db
1、2
22 ） 不失真的相乘
i 实现理想相乘,要受到V1m<26mv，V2m<26mv的限制
ii 相乘增益与温度T2成反比（即AM∝ ）
4．三差分对管相乘器（线性化四象限可变跨导相乘
器或模拟相乘器）
目的：扩大υ1υ、1、υ2υ的2 动态范围，实现任意两个模拟信号的相Biblioteka Baidu。
● 框图：
● 电路
① 流控吉尔伯特电路 ● 电路（由T1～T4、T7、T8构成）
② 工作原理 V1m>>V2m V1m>>VD(on) v1控制 D1 、 D2开关工作
● 若v1>0，D1、D2导通 ；若v1<0，D1、D2截止
根据等效电路，可以列出回路方程求得
●
(因RL RD )
1 2
● 实现相乘条件 应在RL两端并上LC带通滤波器 (满足中心频率谐振在
1上，BW3db 22 )
● 实现：
v'= vBE7 – vBE8
② 电压—电流线性变换器
● 电路
● 实现：
；
● 实现方法：分别在差分对管T5 、T6 与T9、 T10的两个射极间分别
加一个大电阻RE2与RE1,实现深度负反馈；
3) 结论：
i= iⅠ iⅡ
412
I0 RE1RE2
；0
i RC
4RC 12
I0 RE1RE 2
② 工作原理
●
●
●
1 2
● 实现相乘条件： 在RL两端并上LC带通滤波器（满足中心频率谐振 在 1上，BW3db 22 ）
●
vo
22
V1m
v1v2
★二极管环形相乘器与平衡相乘器相比不仅频谱更纯净，而且相乘
效率提高一倍，得到了广泛应用，所以把环形电路接成环形电路组
件。
4. 二极管环形组件相乘器：
在负载上选出
i12
2
RLV1m
12
●
输出电压
o
i12
RL
2
V1m
12
3. 二极管双平衡相乘器（环形相乘器） ① 电路及特点
● 电路：
● 特点： i D1-D4理想开关二极管 ii Tr1次级Tr2初级具有中心抽头，上下严格对称 iii v1同相，v2反相加到D1、D2或D3、D4上
iv i= iⅠ iⅡ 差分输出
若V1m≥260mv，
th
qv1 2kT
K2 (1t)
2．单差分对管相乘器 ① 电路 ② 工作原理
●
●
● 分别在V1m<26mv、26mv<V1m<260mv、V1m>260mv时，对 ic进
行频谱分析讨论,通过LC 带通滤波器（中心频率谐振在 ,3dB
带宽为2 2），即可实现 1、2不失真的相乘。
v0=AMv1v2， 其中
AM
4RC
I
' 0
RE1RE2
● 外部连接图
② 工程估算 ● 已知：
● 估算：（设计） a) RE1,RE2: 估算时，
b) Rc: c) 估算+VCC,-VEE：
从V2max,-V2max分别往上，往下估算，遇C-B结，用2.5V 估算，遇B-E结用0.7V估算，加适当的裕量即可。 d) R3,R13:
一、基本特性 1. 基本概念
① 含义：可实现任意两个互不相关模拟信号相乘的 三端口的非线性电子器件
v0 AM v1v2
（AM为相乘增益，亦称比例系数或标尺因子）
② 工作区域 单象限
二象限
四象限
2．传输特性
① 直流和低频传输特性 ● 零输入响应 ： 零输入状态时，是非零的输出，存在误差 电压（输出失调电压和馈通误差电压） 直流传输特性 （一个输入为直流时）
● 欲实现理想相乘时存在的问题: a) 相乘增益与温度T成反比（即AM∝
b) 1 动态范围受V1m<26mv的限制
）不稳定
3．双差分对管相乘器 ①电路及其特点
● 电路：
● 特点
a) 交叉地加到T1、 T2与T3、T4基极上
b) i=iI - iII差分输出 ② 工作原理
●
● 分类讨论 i V1m>26mv, V2m>26mv 无意义，说明
● 电路：
● 工作原理由同学自己完成。
四. 晶体管相乘器 1． 差分特性分析法
● 电路：
● 差分特性
，
● 双曲正切函数表示
●对
近似方法
① 若V1m<26mv，
qv1 2kT
② 若26mv<V1m<260mv
th
qv1 2kT
2[1
(
qV1m kT
cos 1t
3
(
qV1m kT
)
cos
31t
…]
③