模拟乘法器的组成

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。

集成模拟乘法器的应用一、基本运算电路1.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：2.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u1 > 0 时，u O < 0，为使u3 < 0，则u2 > 0 ； 当u1 < 0 时，u O > 0，为使u3 > 0，则u2 > 0。

3.平方根运算4.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。

二、倍频、混频与鉴相1.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。

2.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。

3.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。

三、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(1)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。

(2)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（二）调幅原理用低频信号去改变高频信号的幅度，称为调幅。

经调幅后的高频信号称调幅信号，把没有调幅的等幅高频信号称为载波信号，它是运载低频信号的工具。

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。