模拟乘法器

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。

集成电路模拟乘法器的综合应用模拟乘法器是利用晶体管的非线性特性，经过电路上的巧妙设计，在输出中仅保留两路输入信号中由非线性部分产生的信号的乘积项，从而获得良好的乘积特性的集成器件。

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得多，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。

本实验仅介绍MC1496集成模拟乘法器。

一、实验目的1．了解模拟乘法器（MC1496）的组成结构与工作原理，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振幅调制(AM与DSB)、同步检波、混频、倍频等几种频率变换电路的原理及设计方法。

3．学会综合地、系统地应用已学到模电、数电与高频电子线路的知识，掌握对振幅调制、同步检波、鉴频、混频和倍频电路的设计与仿真技能，提高独立解决问题的能力。

4．掌握二极管包络检波的原理及电路设计方法。

了解二极管包络检波电路中元件选择要求及对检波器性能的影响；学会检波器的检测方法。

二、实验设备与仪器通原与高频信号实验箱一台振幅调制、包络检波、同步检波电路模块一块信号发生器一台数字双踪示波器一台数字万用表一块计算机（MULTISIM仿真软件）三、实验任务与要求1、模拟乘法器1496的构成、基本原理说明①集成模拟乘法器的内部结构MC1496集成模拟乘法器的内部电路结构和引脚排列如图4-1所示。

图4-1 MC1496的内部电路及引脚图MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。

其中V1、V2与V3、V4组成双差分放大器，V5、V6组成的单差分放大器用以激励V1～V4。

V7、V8及其偏置电路组成差分放大器V5、V6的恒流源。

引脚8与10接输入电压C u ，1与4接另一输入电压t u ，输出电压o u 从引脚6与12输出。

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。

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。

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。

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。

实验四模拟乘法器的应用（振幅调制器）一.实验目的1.掌握用集成模拟乘法器F1496实现普通调幅和抑制载波的双边带调幅的方法与过程；2.研究输出已调波信号与输入载波信号、调制信号的关系。

3.掌握调幅系数的测量方法。

二.实验原理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。

高频电子线路中的振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调过程，均可视为两个信号相乘的过程。

F1496是双平衡四象限模拟乘法器，电路如图4-1所示。

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 o从引脚⑥与⑿输出。

引脚②与③外接电阻为电流负反馈电阻，可调节乘法器的信号增益，并扩展输入电压U y的线性动态范围。

引脚⒁为负电源（双电源供电时）或接地端（单电源供电时）。

本实验将完成普通调幅和抑制载波调幅的内容。

三.实验设备1. 示波器SS7802A 1台2. 信号源EE1643 1台3. 数字万用表1块4. 高频电路实验板G31块四.实验内容与步骤实验电路如图4-1所示，按图接好电路。

1.载波输入端平衡调节在调制信号输入端IN2输入调制信号UΩ（t），UΩ（t）为f=1KHz幅度为100mV（V P-P）的正弦信号。

将示波器接至OUT处，调节电位器R P2，使示波器上输出的波形幅度最小。

（然后去掉输入信号UΩ）。

2.抑制载波调幅（在载波输入端平衡的状态下进行）1）输入端IN1输入载波信号U C（t），U C（t）为f=465KHz，幅度U C（p-p）=30mv的正弦信号，将示波器接至OUT处。

调节R P1，使输出电压Vo最小。

2）入端IN2输入调制信号UΩ（t），其频率为1KHz，幅度由零逐渐增大，当UΩ（p—p）为几百毫伏时，将出现如图4-2所示的抑制载波的调幅信号。

由于器件内部参数不可能完全对称，致使输出波形出现漏载信号。

可通过调节电位器R P2来改善波形的对称性。

记录波形并测出V O（p-p）值。

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。

实验十一模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）一、实验目的1.掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅、抑止载波双边带调幅和单边带调幅的方法。

2.研究已调波与调制信号以及载波信号的关系。

3.掌握调幅系数的测量与计算方法。

4.通过实验对比全载波调幅、抑止载波双边带调幅和单边带调幅的波形。

5.了解模拟乘法器（MC1496）的工作原理，掌握调整与测量其特性参数的方法。

二、实验内容1.调测模拟乘法器MC1496正常工作时的静态值。

2.实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。

3.实现抑止载波的双边带调幅波。

4.实现单边带调幅。

三、实验原理及实验电路说明幅度调制就是载波的振幅（包络）随调制信号的参数变化而变化。

本实验中载波是由晶体振荡产生的465KHz高频信号，1KHz的低频信号为调制信号。

振幅调制器即为产生调幅信号的装置。

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离器件如二极管和三极管要简单得多，而且性能优越。

所以目前无线通信、广播电视等方面应用较多。

集成模拟乘法器常见产品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596等。

(1)MC1496的内部结构在本实验中采用集成模拟乘法器MC1496来完成调幅作用。

MC1496是四象限模拟乘法器，其内部电路图和引脚图如图11-1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。

图11-1 MC1496的内部电路及引脚图2）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。

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。