第七章模拟乘法器电路

模拟乘法器实验报告模拟乘法器实验报告引言：模拟乘法器是电子电路领域中非常重要的一种电路设计，它能够实现数字信号的乘法运算。

在本次实验中，我们将学习并实现一种基于模拟电路的乘法器设计，并对其性能进行评估。

一、实验目的本次实验的主要目的是通过设计和实现模拟乘法器电路，加深对模拟电路设计原理的理解，并通过实际测量和分析，评估乘法器的性能。

二、实验原理模拟乘法器是通过电压的乘法运算来实现的。

在本次实验中，我们采用了一种基于差分放大器和电流镜电路的乘法器设计。

其基本原理是利用差分放大器的非线性特性，将输入信号进行放大和非线性变换，从而实现乘法运算。

三、实验步骤1. 设计乘法器电路的基本框架，包括差分放大器、电流镜等电路元件的选择和连接。

2. 根据设计要求，选择适当的电阻和电容值，并进行电路元件的布局和连线。

3. 使用示波器和信号发生器，分别输入模拟的乘数和被乘数信号，并观察输出信号。

4. 调整输入信号的幅值和频率，记录输出信号的变化情况，并进行分析和比较。

5. 对乘法器电路进行性能评估，包括增益、非线性失真、带宽等方面的指标。

四、实验结果与分析通过实验测量和分析，我们得到了乘法器电路的性能数据。

首先，我们观察到输出信号的幅值与输入信号的幅值成正比关系，表明乘法器电路的放大倍数与输入信号的幅值相关。

其次，我们发现输出信号的频率与输入信号的频率一致，说明乘法器电路能够正确地传递输入信号的频率特性。

此外，我们还对乘法器电路的非线性失真进行了评估，发现在输入信号较大的情况下，输出信号存在一定的非线性畸变，这可能是由于差分放大器的非线性特性引起的。

五、实验总结通过本次实验，我们深入学习了模拟乘法器的原理和设计方法，并通过实际测量和分析，对乘法器的性能进行了评估。

实验结果表明，所设计的乘法器电路能够较好地实现乘法运算，并具有一定的线性范围。

然而，在实际应用中，我们还需要考虑乘法器电路的稳定性、功耗等因素，并进一步优化电路设计，以满足不同应用场景的需求。

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。

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。

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。

实验模拟乘法器电路一、实验目的和要求1．掌握模拟乘法器的基本概念与特性，NI multisim 10模拟乘法器。

2．掌握模拟乘法器组成的乘法与平方运算电路、除法与开平方运算电路、函数发生电路电路与计算机仿真设计与分析方法。

二、实践内容或原理1．NI multisim 10模拟乘法器在NI multisim 10模拟乘法器模型中，输出电压U＝K[X K(U X+X off)·Y K(U X+X off)]+O ff（1.1）out式中，U out为在Z（K*XY）端的输出电压；U X为在X端的输入电压；U Y为在Y端的输入电压；K为输出增益，默认值1V/V；O ff为输出补偿，默认值0V；Y off为Y 补偿，默认值0V；X off 为X补偿，默认值0V；Y K为Y增益，默认值1V/V；X K为X增益，默认值1V/V。

单击Sources→CONTROL-FUNCTION→ MULTIPLLER，即可取出一个乘法器放置在电路工作区中，双击乘法器图标，即可弹出乘法器属性对话框，可以在对应的窗口中对乘法器的参数值、标识符等进行修改。

2．乘法与平方运算电路当两个输入电压U X（图2.1中的V1）和U Y（图2.1中的V2）加到乘法器X 和Y端时，乘法器输出端的输出电压U O可表示为U＝KU X U Y （2.1）O图2.1 乘法电路从图2.1仿真分析结果可见，K ＝1，U X （V1）＝2V ，V Y （V2）＝4.3V ，输出电压U O ＝8.6V ，满足U O ＝KU X U Y 关系。

从图2.2仿真分析结果可见，当K ＝1，U X （V1）＝U Y （V2）＝2V 时，输出电压U O ＝4V ，满足U O ＝KU 2X ＝KU 2Y 关系，即平方运算关系。

图2.2 平方运算电路3．反相输入除法运算电路一个二象限反相输入除法运算电路如图3.1所示，它由运放3554AM 和接于负反馈支路的乘法器A1构成。

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。

实验七 模拟乘法器电路一、实验目的和要求1．掌握模拟乘法器的基本概念与特性，NI multisim 10模拟乘法器。

2．掌握模拟乘法器组成的乘法与平方运算电路、除法与开平方运算电路、函数发生电路电路与计算机仿真设计与分析方法。

模拟乘法器是构成应用电路的基础，注意模拟乘法器与运算放大器的结合，以及将模拟乘法器连接在运算放大器的输入回路和负反馈回路上对电路功能的影响。

二、实践内容或原理1．通用模拟乘法器（P162）2．NI multisim 10模拟乘法器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，是一种普遍应用的非线性模拟集成电路。

在NI multisim 10模拟乘法器模型中，输出电压U out ＝K [X K (U X +X off )·Y K (U X +X off )]+O ff式中，U out 为在Z （K*XY ）端的输出电压；U X 为在X 端的输入电压；U Y 为在Y 端的输入电压；K 为输出增益，默认值1V/V ；O ff 为输出补偿，默认值0V ；Y off 为Y 补偿，默认值0V ；X off 为X 补偿，默认值0V ；Y K 为Y 增益，默认值1V/V ；X K 为X 增益，默认值1V/V 。

单击Sources→CONTROL -FUNCTION→ MULTIPLLER ，即可取出一个乘法器放置在电路工作区中，双击乘法器图标，即可弹出乘法器属性对话框，可以在对应的窗口中对乘法器的参数值、标识符等进行修改。

3．反相输入除法运算电路一个二象限反相输入除法运算电路如图7.1所示，它由运放3554AM 和接于负反馈支路的乘法器A1构成。

根据运放线性应用时的特点及乘法器的特性，不难推理出输出电压U o 与输入信号U i （V2）、U r （V1）的关系。

因为,211211i A A i U R R V R V R U -=⇒-=又因为,1o r A V KV V =所以,21i o r U R R V KV =故 ri o U U R R K U 121-=当取R 1=R 2时，U o 为ri d r i o U U K U U K U -=-=1 （7.1） 式中相除增益K d 为乘法器相乘增益K 的倒数。

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。

径/Next开始自动安装过程。

（3）以后出现的对话框均选“否”或“确定”，/关闭记事本/一直到Finish。

（4）回到Electronics Workbench MULTISMv7.0文件夹下/双击破解CRACK文件夹。

（5）将文件夹里的multisim文件复制到刚才安装好的Multisim7文件夹中，弹出是否要复盖已经存在的multisim文件对话框？选择“是”。

（6）双击Multisim7文件夹中的multisim.exe文件或点击开始/程序/Multisim7，即可运行Multisim7。

此设计是利用Multisim10.0.1设计的乘法运算电路并且进行仿真分析。

Multisim10.0.1不但提供了强大的元件库用来模拟实际器件，使我们可以在计算机上画出要进行仿真分析的电路，代替传统的实验室搭接硬件电路的实验发法；同时又提供了许多的分析命令和虚拟仪器，使我们可以用它们来分析电路，确定电路工作的性能。

如图2所示为Multisim的开始工作界面图2 multisim开始工作界面2.2 元器件清单表1元件清单如下表：图4 multisim的仿真（１）整流，滤波电路用四个整流二极管组成单相桥式整流电路，将交流电压Ｕ2变成脉动的直流电压,再经滤波电容C1滤除纹波,输出直流电压Ui ，U I =1.2U2两个二极管分别与LM7812和LM7912反向并联，起到保护电路的作用。

（2）稳压电路稳压电路中用三端固定稳压器组成固定电压输出电路，电容Ｃ为抗干扰电容，用以旁路在输入导线过长时窜入的高频干扰脉冲，后面的电容Ｃ是用来改善输出瞬变特性和防止电路产生自激振荡．所接的二极管对稳压器起保护作用，防止输入端短路时C2和C2上电荷对稳压器内部放电使内部输出管击穿而损坏．三端固定式集成稳压器构成稳压电路时要求输入电压Ｕi不能过低，Ｕi—U>3V2.3.2 乘法运算电路部分电路原理图如下图5所示：IsRU U Uo I T 1ln 1-≈IsRU U Uo T 2ln 2-≈()221213ln)(R I U U U U U U S I I T O O O ≈+-=图5 乘法运算电路原理图RI u u R I u S I I U u T21S O 03e-=-=总原理图如下图6所示：图6 总电路图 电路由三部分组成：第一部分为两个对数运算电路公式如下，电路原理图如图7所示：U -u o1T =RI SI u 1lnU -u o2T =RI SI u 2ln;图7 对数原理图图7 对数原理图第二部分由一个加法运算电路组成。

实验七、模拟乘法器及调幅与检波电路一、实验原理：实验前要求预习有关模拟乘法器、调幅与检波的基本概念和主要元器件参数的设计要点及电路性能指标的测试方法，分析下页图中模拟乘法器外接器件的作用及取值大小的出发点。

二、实验元件与设备：1. 传感器实验主板；2 . MC1496（2片）；3. 电阻、电容、二极管若干（参考电路图）。

三、基本实验内容：图7-1 调制电路图7-2 解调电路1. 调制电路测试（1）、按上图接好调制部分电路（不插入集成块），首先检查各端点的直流电平，使电路正常无误后插入集成块，再检查各点直流电平，并使电路工作正常。

（2）、在Uc1端加入载波信号（Vpp=500mV，fc=15KHz），先使Ux端的Vx信号幅度（fs=1kHz）为零，调节调幅级电位器，使输出载波为零，然后逐渐增加Vx信号幅度，从DRVI中观察输出端双边带抑制载波的调幅信号Uy，并测出上述条件下，最大不失真的V o1的pp值及此时的Vx幅度值。

(3)、输入载波信号（Vpp=500mV，fc=15KHz），调节调幅级电位器，使V o1输出中有载波，然后输入fs=1kHz的调制信号，从DRVI中观察输出端Uy的AM 信号，并注意它与抑制载波的双边带调幅信号的区别。

调节Vs的大小与电位器的位置，使输出端AM信号的V o1pp值为1V，调制度为100%，测出此时的Vx 幅度值。

2. 检波电路测试：（1）接好检波部分电路，检查电路无误，直流电平正常后，插入集成块，检查集成块各引出脚直流电平，使电路工作正常。

（2）在检波器的Uc2输入端输入载波信号（Vpp=500mV，fc=15KHz），Y2端输入信号为零，调节检波级电位器，使输出载波为零，即电路平衡。

（3）在检波器的Uy输入端输入fc=15KHz、fs=1kHz调制度为100%的AM 信号（已连接），在Uc2输入端输入载波信号（Vpp=500mV，fc=15KHz），观察输出端解调出来的调制信号，调节W2电位器，使输出V o的幅度最大，失真最小，并测出此时的V o值。