集成模拟乘法器

第六章集成模拟乘法器及其应用内容简介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，同时也广泛用于电子测量仪表、通信系统，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。

知识教学目标了解集成模拟乘法器的基本工作原理和单片集成模拟乘法器的简单应用。

技能教学目标会进行模拟乘法器调幅电路的调整和测试。

本章重点集成模拟乘法器的基本特性。

本章难点集成模拟乘法器的基本运算电路。

6.1 集成模拟乘法器6.1.1 集成模拟乘法器的基本工作原理一、模拟乘法器的基本特性模拟乘法器的电路符号如图6.1.1所示，它有两个输入端、一个输出端。

若输入信号为ux 、uY，则输出信号uo为式中，K称为乘法器的增益系数，单位为V-1。

图6.1.1 模拟乘法器电路符号根据乘法运算的代数性质，乘法器有四个工作区域，由它的两个输入电压的极性来确定，并可用X—Y平面中的四个象限表图。

能够适应两个输入电压四种极性组合的乘法器称为四象限乘法器；若只对一个输入电压能适应正、负极性，而对另一个输入电压只能适应一种极性，则称为二象限乘法器；若对两个输入电压都只能适应一种极性，则称为单象限乘法器。

式(6.1.1)表示，一个理想的乘法器中，其输出电压与在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。

对于一个理想的乘法器，当ux 、uY中有一个或两个都为零时，输出均为零。

但在实际乘法器中，由于工作环境、制造工艺及元件特性的非理想性，当ux=0，u Y =0时，u≠0，通常把这时的输出电压称为输出失调电压；当ux=0，uY≠0(或u Y =0，u x ≠0)时，u 0≠0，称这时的输出电压为u Y (或u x )的输出馈通电压。

输出失调电压和输出馈通电压越小越好。

此外，实际乘法器中增益系数K 并不能完全保持不变，这将引起输出信号的非线性失真，在应用时需加注意。

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。

信息系统综合设计报告书课题名称集成模拟乘法器的设计及应用 姓 名 学 号 院、系、部电气工程系 专 业电子信息工程 指导教师石家庄铁道大学四方学院2011年12月30日 ※※※※※※※※※※※ ※※※※ ※※※※※※※※※ 2008级信息系统综合设计集成模拟乘法器的设计及应用一、设计目的掌握集成模拟乘法器（MC1496）的基本工作原理及构成的振幅调制、同步检波电路的原理。

二、设计要求振幅调制电路设计，改变滑动变阻器的值实现抑制载波的振幅调制或有载波的振幅调制同步检波电路设计三、设计原理1．MC1496集成模拟相乘器基本工作原理及内部结构集成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。

集成模拟乘法器MC1496是目前常用的平衡调制/解调器。

它的典型应用包括乘、除、平方、开方、倍频、调制、混频、检波、鉴相、动态增益控制等。

根据双差分对模拟相乘器基本原理制成的单片集成模拟相乘器MC1496是四象限的乘法器。

其内部电路如图1.(a)所示，其中 V7、R1、V8、R2、V9、R3和R5等组成多路电流源电路，V7、R5、R1为电流源的基准电路，V8、V9分别供给V5、V6管恒值电流I0/2，R5为外接电阻，可用以调节I0/2的大小。

由V5、V6 两管的发射极引出接线端2和3，外接电阻RY ，利用RY 的负反馈作用，以扩大输入电压U2的动态范围。

Rc 为外接负载电阻。

根据差分电路的基本工作原理，可以得到)2/(1521T c c c U u th i i i =- (1.1.1))2/(1631T c c c U u th i i i =- (1.1.2))2/(2065T c c U u th I i i =- (1.1.3)式中 ic1、ic2、ic3、ic4、ic5、ic6 分别是三极管V1、V2、V3、V4、V5、V6 的集电集电流。

课程设计任务书题目集成电路模拟乘法器的应用专业、班级学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：一．主要内容用集成模拟乘法器MC1496设计调幅器和同步检波器二．基本要求1：电源电压12v 集成模拟乘法器 MC1496载波频率 f c=5MHZ 调制信号频率 fΩ=1KHZ2：完成课程设计说明书，说明书应含有课程设计任务书，设计原理说明，设计原理图，要求字迹工整，叙述清楚，图纸齐备。

3：设计时间为一周。

三．主要参考资料1:李银华电子线路设计指导北京航天航空大学出版社2005.6 2:谢自美电子线路设计·实验·测试华中科技大学出版社2003.103:张肃文高频电子线路高等教育出版社2004.11完成期限：指导教师签名：课程负责人签名：年月日目录第一章mc1496的介绍第一节模拟乘法器的内部结构及原理 (4)第二节 mc1496的引脚图及其功能 (5)第三节 mc1496的内部结构及原理 (6)第二章 mc1496构成调幅器第一节调幅器的基本介绍 (10)第二节振幅调制器的原理图 (12)第三节振幅调制器的数据说明 (14)第三章 mc1496构成同步检波器第一节同步检波器的基本介绍 (14)第二节振幅同步检波器的原理图 (15)第三节振幅同步检波器的数据说明 (16)第四章设计体会 (18)主要参考文献振幅调制器的原理图振幅同步检波器的原理图摘要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。

集成模拟乘法器MC1496是目前常用的平衡调制/解调器。

它的典型应用包括乘、除、平方、开方、倍频、调制、混频、检波、鉴相、鉴频、动态增益控制等。

调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使高频振荡的振幅按调制信号的规律变化。

把调制信号和载波同时加到一个非线性元件上经过非线性变换电路，产生新的频率成分，再利用一定带宽的谐振回路选出所需的频率成分就可实现调幅。

实验七集成电路模拟乘法器的应用一、乘法器混频1、预调工作：参看附图G2a) 接好连接器J12，J13，J15，J19，J110构成混频电路；b) 按下开关K11；2、接输入信号；a) 从IN11脚输入频率为10.7MHz载波信号，大小为Vp-p=300mV的信号（由高频信号源部分产生参考高频信号源的使用）；b) 从IN13脚输入频率为10.245MHz的信号，此信号由“正弦波振荡器”单元的晶体振荡部分产生，从测试钩TT51引入；3、实验现象：在测试钩TT11脚测得信号的频率为455KHz（用频率计观测），大小为400mV（用示波器观测）。

二、乘法器调幅1、预调工作：参看附图G2a) 接好连接器J11，J14，J16，J17，J18（断开J12、J13、J15、J19、J110），构成调幅电路；b) 按下开关K11；2、接输入信号：a) 从IN11脚输入10.7MHz的载波信号，大小为Vp-p=1.2V，从高频信号源部分引入（参考高频信号源使用）；b) 从IN12脚输入频率为1KHz，大小为Vp-p=2V的正弦波调制信号，从低频信号源部分引入（参考低频信号源使用），改变调制信号的大小使调幅波不失真；3、实验现象：调节电位器W11，在测试钩TT11脚处用示波器可以观察到调制深度不同“有载波的调幅波”和“抑制载波的调幅波”，如图12所示。

图12三、乘法器同步检波1、预调工作：如附图G3所示a) 接好连接器J22，J24，J26（断开J21、J23、J25），构成检波电路；b) 按下开关K21；2、接输入信号：a) 从IN21脚输入10.7MHz的载波信号（幅度大小与平衡调幅的一样，相当于同步载波），由高频信号源提供（参考高频信号源使用）；b) 从IN23脚输入调幅波，此信号由“乘法器调幅”部分产生，由测试钩TT11输出；3、实验现象：在测试钩TT21脚处用示波器可以观察到检波后得到的正弦波，如图13所示。

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。

关键词：集成模拟乘法器；调幅电路；ＰＳＰＩＣＥ子电路模型；四象限引言自改革开放以来，我国经济与科技迅速发展，渐渐地以网络取代书信的方式进行沟通与交流，给人们带来了极大的方便，不需要快马加鞭，一通电话即可解决问题。

近年来，在现代科学技术中，传送信息的信号出现了问题，传送信息过程中只有输送高频信号才可以输送成功，而电路通常发出的信号为低频信号，为了解决该问题，研究中加入振幅调制电路可有效缓解，故通过该系统的调制和解调过程来设计电路。

１调幅电路理论知识１．１调幅电路的基本概念调幅电路也就是人们通常讲的中波，它的范围通常在５３０－１６００ｋＨｚ之间上下浮动，浮动的范围不超过这个区间。

调幅实际上是一种电信号，将声音的高低变化变化为幅度，通常它传输的距离可以达到很远，但是极易受天气因素的影响而造成传输距离出现改变，目前调幅电路应用于简单的通信设备当中［１］。

２集成模拟乘法器的调幅电路基本原理２．１模拟乘法器的原理模拟乘法器的原理指的是对两个模拟信号（电压或电流）实现相乘功能的有缘非线性器件。

它实际上是指两个本来毫无关系的信号通过模拟乘法器进行相乘运算，也就是输出信号与输入信号相乘的积成正比。

模拟乘法器有两个输入端口，分别是Ｘ输入端口以及Ｙ输入端口。

模拟乘法器特有的两个输入信号的极性各有各的不同，模拟乘法器坐标平面利用的是Ｘ轴与Ｙ轴，将平面直角坐标系分为四个象限，其中，当信号仅靠某个极性电压才可以进行工作时，那么该模拟乘法器成为单象限乘法器；若信号中的一个可以使用两种电压，两种电压分别为正电压以及负电压，而信号当中的另一个仅可以工作于一种电压，那么该模拟乘法器称为二象限乘法器；两个信号均可以适应四种极性组合时，该模拟乘法器成为四象限乘法器［２］。

通过电路原理表达式对模拟乘法器进行了一系列测试。

模拟乘法器及测试电路，如图１所示。

２．２乘法器调幅电路的模拟与实现通过图１的一系列测试之后，将电路的正负电压设置为１２Ｖ，向其中输入正弦信号，输入Ｘ轴的电压频率为５００ｋＨｚ、幅值为３Ｖ；Ｙ轴电压频率为２０ｋＨｚ，幅值为０．１Ｖ。

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。

模拟乘法器MC1496的模拟调制、解调与混频、倍频的设计与仿真学号：************名：***年级专业：测控工程指导老师：***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。

本设计主要应用集成模拟乘法器MC1496实现以上功能。

目录摘要 (1)第一章模拟乘法器MC1496/1596 (3)第二章，集成模拟乘法器的应用 (5)2.1 利用乘法器实现振幅调制 (5)2.2利用乘法器实现同步检波 (6)2.3利用乘法器实现混频 (6)2.4利用乘法器实现倍频 (6)第三章电路仿真与结果 (8)3.1振幅调制与解调电路的仿真 (8)3.2 混频电路的仿真 (9)3.3倍频器电路的仿真 (11)第四章仿真电路的参数和结果分析 (12)第四章仿真电路的参数和结果分析 (13)4.1 振幅的调制与解调 (13)4.2混频电路 (13)4.3倍频器电路 (13)第五章心得体会 (14)第六章参考文献 (15)第一章 模拟乘法器MC1496/1596单片集成模拟乘法器MC1496/1596的内部电路如图1-1所示。

图1-1 单片集成模拟相乘器MC1496/1596的内部电路图中晶体管VT 1～VT 4组成双差分放大器，VT 5、VT 6组成单差分放大器，用以激励VT 1～VT 4；VT 7、VT 8、VD 及相应的电阻等组成多路电流源电路、VT 7、VT 8分别给VT 5、VT 6、提供I 0/2的恒流电流；R 为外接电阻，可用以调节I 0/2的大小。

另外，由VT 5、VT 6两管的发射级引出接线端2和3，外接电阻R y ，利用R y 的负反馈作用可以扩大输入电压u 2的动态范围。