模拟乘法器的建模及其应用
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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。
基于Multisim10的模拟乘法器应用设计与仿真摘要作为电子线路仿真与设计的EDA 工具软件Multisim是其中之一。
Multisim在教育教学与生产生活中被广泛应用于电路学习、电路图设计以及模拟仿真。
利用Multisim和虚拟仪器技术,可以很好地将理论教学与实际动手实验相结合,可以提高学习的积极性。
利用这些虚拟仪器与元器件,为模拟乘法器的电路设计与应用提供了先进的设计方法并且可以预防电路设计中的错误,并模拟预期效果,提高成功性,调试比较方便。
模拟乘法器是对两个模拟信号(电压或电流)实现相乘功能的的有源非线性器件。
主要功能是实现两个互不相关信号相乘,即输出信号与两输入信号相乘积成正比。
它有两个输入端口,即X和Y输入端口。
设计的主要内容为在Multisim10软件工具下创建集成电路模块,Multisim软件工具提供了原理图输入工具、仿真器和波形分析功能对模拟乘法器构成的电路进行仿真。
然后对设计的电路进行测试和仿真结果分析。
关键词:Multisim10;模拟乘法器;仿真Application of Design and Simulation of AnalogMultiplier Based on MultisimAbstractAs electronic circuit simulation and design EDA tool software Multisim is one of them. Multisim in education teaching and life are widely used in circuit, circuit design and simulation e Multisim and virtual instrument technology, is a good way to combining theory teaching and practical experiment, can improve the enthusiasm of e these virtual instruments and components for the circuit design and application of analog multiplier provides advanced design method and can prevent the errors in the circuit design, and simulation of the desired effect, improve the success, debugging more convenient.Analog multiplier is two analog signals (voltage or current) to realize the multiplication function of active nonlinear devices.Main function is to realize the two orthogonal signals multiplication, the output signal is proportional to the product of two input signals.It has two input ports, the X and Y input port.The main content of design for under Multisim10 software tools to create integrated circuit module, Multisim software tools provide principle diagram input tool, simulators and waveform analysis function of analog multiplier circuit simulation.And then to design the circuit testing and the analysis of simulation results.Key Words:Multisim10; Analog multiplier; simulatian目录引言 (1)1 概述 (1)1.1 研究的背景和意义 (1)1.2 研究状况 (1)2.模拟乘法器的基本原理 (2)2.1 模拟乘法器的概念 (2)2.2 模拟乘法器的实现方法 (4)2.3 模拟乘法器的应用 (5)3 总体设计思想 (5)3.1 利用模拟乘法器实现幅度调制 (5)3.1.1 普通调幅 (5)3.1.2 抑制载波的双边带调幅 (6)3.2 利用模拟乘法器实现同步检波 (7)3.3 利用模拟乘法器实现混频 (8)3.4 利用模拟乘法器实现倍频 (8)3.5 本章小结 (9)4 电路调试与仿真 (9)4.1 调幅的仿真 (9)4.2 DSB信号调制与解调的仿真 (14)4.3 混频电路的仿真 (15)4.4 倍频电路的仿真 (17)4.5 本章小结 (18)5 结束语 (18)参考文献 (19)引言对于一些如乘方、开方、乘法、除法等模拟量的运算,集成模拟乘法器应用较广泛,在频率变换中,模拟乘法器也可以完成如调制解调、混频、鉴频、鉴相等非线性电路功能。
第6章模拟乘法器及其应用6・1变跨导型模拟乘法器6.2单片模拟乘法器6.3乘法器应用6.1变跨导型模拟乘法器1U T )、、纤1丄2 (2 U 丁丿变跨导型模拟乘法器原理电路如图6-1所示,它是一个具有恒流源的差动放大器,只是厶受输入电压竹控制,约控制V3 管的集电极电流厶,即1o ~式中,A 为V3的跨导。
■i + tk2U T )( 1 \1+丄.生2 U T )上面各式近似条件是1如2内。
差动电路的跨导为_ di c8m_ du x 2U T 2U T这样,差动电路的输出电压为c cl c2乞〜 ---------------Q Irytk2U T° 2U T差动电流■为AR C-^u x u y=A{u x u y冷=g m R c^X作为实用乘法器而言,它存在下列三个问题:(1)由于控制厶的输入电压约必须是单极性的,所以基本电路称作两象限乘法器,即如,约均为正或纵为负、约为正。
如果希望◎纬均可正可负,则就会有更大的实用意义。
为此,必须解决四象限相乘问题。
(2)线性范围太小。
为此,必须引入线性化措施,以扩大线性范围。
(3)相乘增益A】与内有关,即儿与温度有关,需要解决温度引起的不稳定性问题。
6.1.2双差动乘法器R Rc _ + c%+ 6u y—o-\T\T XTHI X34厂6厂L一 仇34‘51 +假定晶体管V]〜V6的特性相同,组成三个差分对管,其中V3, V4和V5、V6组成集电极交叉连接的双差分对,由输入电压棘控制; V], V2组成的差分对由输入电压约控制,并给V3, V4和V5, V6提供电流厶和厶。
根据差动电路的原理,可以列出u1 —2U T( 、 1-加厶I2t/J)‘u 1-th —2U(Ux 2U r %> (6-7)1三5=f1 +1 +也上^I 25丿第宀章集咸栈叙乗诙器及其疹< ' 总差动输出电流心为ic =(4 - h = (,3 + J 一 °4 +‘6)输出电皿为娱卫严IE 詮h 益当输入电压足够小,即件竹均小于50mV 时,贝【JI ()R rA .UZ Q —2 U x Uy 二 A U x Uy心斗1UT式中r4[/ —为双差动乘法器的相乘增益;I Q th2U Tth2U T第氏章集战議叙乘诙器及其疹生6.1.3线性化变跨导乘法器:"第耳章集咸模叙乘该器及漠拓L_ “_…-一二—假定V DI ,V D 2及V]A ,V]B 都是匹配的,则预失真网络输出电压%为Av U ^ 1 +U 天—I^DI — U D 2 ~ Tl\B ]—1。
模拟乘法器的原理及应用1. 引言模拟乘法器是一种电子器件,可以对输入的两个模拟信号进行乘法运算。
它在电子领域中具有广泛的应用,例如在模拟信号处理、功率管理、通信系统等方面。
本文将介绍模拟乘法器的原理和常见的应用场景。
2. 模拟乘法器的原理模拟乘法器的原理基于模拟电路中的乘法运算。
它通常由两个输入端和一个输出端组成。
输入端接收两个模拟信号,输出端输出两个输入信号的乘积。
模拟乘法器的核心部件是乘法单元。
乘法单元通常采用差分放大器、电流镜等元件构成,利用其特性进行模拟信号的乘法运算。
差分放大器可以将输入信号相乘,并输出其结果。
模拟乘法器还可能包含其他辅助元件,例如补偿电路、滤波器等。
补偿电路用于提高乘法器的线性度和带宽,滤波器用于滤除输出信号中的噪声和杂散信号。
3. 模拟乘法器的应用3.1 信号处理模拟乘法器在信号处理领域中有广泛的应用。
它可以用于信号调制、混频、频谱分析等方面。
例如,在无线通信系统中,模拟乘法器可以用于调制信号到指定的载波频率,实现信号的传输和接收。
3.2 功率管理模拟乘法器在功率管理中也扮演重要角色。
例如,它可以用于电源管理芯片中的电压调整功能。
通过控制乘法器的输入信号,可以实现对输入电压的调整和电源效率的优化。
3.3 通信系统在通信系统中,模拟乘法器常用于解调、调制和调节信号功率等功能。
例如,在调制解调器中,模拟乘法器可以将数字信号转换为模拟信号,并通过调制器将其传输到目标设备。
3.4 音频处理模拟乘法器在音频处理中也有一定的应用。
例如,在音频混合器中,模拟乘法器可以将多个音频信号进行混合和调整,实现音频效果的增强和处理。
4. 模拟乘法器的发展趋势随着电子技术的不断发展,模拟乘法器也在不断演进和改进。
在新一代模拟乘法器中,更加关注功耗和带宽的优化。
同时,模拟乘法器的精度和速度也在不断提高。
5. 结论模拟乘法器是一种重要的电子器件,具有广泛的应用领域。
本文介绍了模拟乘法器的原理和常见的应用场景。
摘要Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于初级的模拟/数字电路板的设计工作,包含电路原理图图形及电路硬件描述语言的输入方式,具有丰富的仿真分析能力。
模拟乘法器是一种完成两个模拟信号(电压或电流)相乘作用的电子器件。
它具有两个输入端对和一个输出端对,是三端对有源器件。
主要内容为基于Multisim的模拟乘法器应用设计与仿真。
阐述了双边带调幅及普通调幅、同步检波、混频、乘积型鉴相电路的原理,并在电路设计与仿真平台Multisim11仿真环境中创建集成模拟乘法器MC1496电路模块,利用模拟乘法器MC1496完成各项电路的设计与仿真,并结合LabVIEW虚拟仪器实现对语音信号的普通调幅及解调。
关键词:Multisim;模拟乘法器;MC1496AbstractMultisim introduced by United States National Instruments(NI) Limited company is a Windows-based simulation tool, suitable for design elementary analog / digital circuit, contains a circuit theory of diagram and the circuit hardware description language input methods, with extensive simulation analysis.Analog multiplier is a complete two analog signals (voltage or current) multiplied by the role of electronic devices. It has two inputs and one output on the right, yes three-terminal on the active device.The main content is that analog multiplier multisim-based application design and simulation. Describe some circuit’s theory, such as Double Side Band amplitude modulation and common amplitude modulation、synchronous detection、mixing、product type phase. Create the integrated circuit analog multiplier MC1496 module in simulation platform Multisim11 simulation environment, make use of the analog multiplier MC1496 module complete circuit design and simulation, combined with labVIEW fictitious instrument to complete the speech signal amplitude modulation and demodulation.Keywords: Multisim;Analog Multiplier;MC1496目录第1章概述 (1)1.1 Multisim简介 (1)1.2 Multisim发展 (1)第2章总体设计思想 (3)2.1 模拟乘法器MC1496的工作原理 (3)2.2 幅度调制 (5)2.3 同步检波 (7)2.4 混频 (8)2.5 乘积型鉴相 (9)2.6 语音信号调制解调 (10)2.7 本章小结 (11)第3章电路调试与仿真 (12)3.1 模拟乘法器MC1496的创建 (12)3.2 调幅设计 (15)3.3 同步检波设计 (17)3.4 混频设计 (19)3.5 乘积型鉴相设计 (21)3.6 语音信号调制 (24)3.7 本章小结 (25)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)第1章概述1.1 Multisim简介Multisim是加拿大图像交互技术公司(Interactive Image Technoligics简称IIT 公司)推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于初级的模拟/数字电路板的设计工作。
模拟乘法器应用一、实验目的1、进一步加深对模拟乘法器原理和功能的理解2、学会应用模拟乘法器实现低电平调幅、同步检波、混频、倍频等功能,并学会这些功能二、实验主要仪器和设备直流稳压电源EM1715、高频信号发生器GFG813、低频信号发生器HC9205、示波器HC6504各一台,万用表一块,实验电路板一块。
三、实验原理1、模拟乘法器的应用模拟乘法器由于其相乘功能,因此能实现频谱迁移,在调制与解调,混频和倍频等方面得到广泛应用,其应用原理如下: (1)双边带调制用乘法器实现双边带调制的原理框图如图1所示,图中A M 为乘法器增益,单位为1/V 。
当输入端分别为加入载波信号 u c = U cm coswt 和调制信号u o = U om cos Ωt 时,输出端得到已调信号的双边带信号,即()()[]t t U tt U u u A u ccom c m C M o ΩΩΩΩ-++===ωωωcos coscos cos 21在图5.6所示的实验电路中,是U Ω = 0,只加载信号,调节MC1496(1)脚和(4)脚间的偏置电路使载波输出最小,则加上U Ω信号后, 就可以实现双边带调制。
(2)普通调幅原理框图如图2所示,其输出()()tt m Uu A tU U t U A u U u A ucaQcmMm QcMMQ cMoωωcos cos cos cos 1(ΩΩΩΩ+=+=+=式中UU m Qm a Ω=,为调制度。
在图5.6中,调节点位器Rp1给MC1496的(1)、(4)间提供合适的偏置,就可以实现普通调频。
图2 用乘法器实现普通调幅框图u cU Qu Ωu o(3)混频和倍频用乘法器实现混频的原理框图如图3所示。
当两输入端分别为加入信号电压Us =U sm cosw s t 和本振电压U L = U Lm cosw L t ,则输出电流i o 中将含有(ωL+ωS ) 和 (ωL –ωS)分量,通过中心角频率为ωi =ω1–ωs 的带通滤波器除其中的和频分量,则得到输出中频电压u1=u o =U m cos ω1t用乘法器实现倍频的原理框图如图4所示。
Simulink建模与仿真-乘法器示例
1、打开MATLAB软件,然后在命令窗口中输入simulink或点击左上角的【新建】,然后选择【simulink Model】,如下图所示。
2、此时将进入如下图所示的Simulink界面,我们点击工具栏中的【Library Browser】,如下图所示。
3、如果需要生成代码,则解算器需要选择如下图所示:
4、打开Simulink的库,这里存放着用于建立仿真模型的Simulink库模块,其中带有HDL字样的,可以生成HDL代码,如下图所示。
5、以乘法器简装示意为例,进行建模仿真,需要用到的如下模块-乘法器,流水寄存器。
如下图所示:
6、将上述两种模块,拖进Simulink工作区,建模如下图所示:
7、框住所有模块,将上述模块封装成子系统,见下图所示:
8、给封装成的子系统输入输出添加相应的模块,如下图所示,:
9、运行仿真,结果如下图所示,结果延迟,是由于添加了寄存器。