模拟乘法器应用实验

1、高频电子线路实验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 于无我电广播、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，振幅训制、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.

2、LM1595、 LM1596等.一、实验目的(1) 了解模拟乘法器的电路组成结构与工作原理(2)学会利用模拟乘法器完成振幅调制(AM/DSB)、混频、 倍频及同步检波等功能.(3)学会综合地、系统地应用已学到模、数电与高频电子线路 技术的知识，掌握对振幅调制、同步检波、混频和倍频等单元电 路的设计与仿真技能，提高独立解决问题的能力。二、综合设计实验说明本次综合设计实验，由大家独自依据所学的有关高频电子 线路中频率变换技术的相关理论知识，以模拟乘法器为核心器 件，设计出实现普通调幅、平衡调制、混频、倍频和同步检波 等功能的实际电路。并完成对所设计的各种功能电路的仿真调 试.三、实验色务与要求_一

3、、实验任务：用模拟乘法器实现振幅调制（含AM与DSB）、同步检波、混频、倍频和鉴 频等频率变换电路的设计.已知：模拟乘法器为1496,采用双电源供电，Vcc=12V Vee=-8V.二、实验要求：全载波振幅调制与抑制载波振幅调制电路的设计与仿真： 基本条件：高频载波：500KHZ/100mV, 调制信号：l-3KHz/200mV, 模拟乘法器采用LM1496.并按信号流程记录各级信号波形。计算此条件时的AM调制信号的调制度 m= ?,分析AM与DSB信号m100%时，过零点的特性.同步检波器电路设计与仿真实现对DSB信号的解调.基本条件；载波信号UX: f=500KHZ /50-100mV 调

4、制信号Uy：f=2KHz/200mV,并按信号流程记录各级信号波形.三、实验任务与要求_二、实验要求：混频器电路设计与仿真实现对信号的混频.基本条件：AM信号条件：（载波信号UX: f=500KHZ /50mV ,调制信号Uy: f=2KHz/200mV, M=30%）中频信号：465KHZ,本地载波：按接收机制式自定. 记录各级信号波形.倍频器电路设计与仿真实现对信号的倍频。基本条件：Ux=Uy （载波信号UX: f=500KHZ /50mV ）完成电路设计与仿 真，并记录各级信号波形.推证输入、输出信号的关系.鉴频器电路设计与仿真（扩展实验）实现对调频FM信号的鉴频。基本条件：载波信号6.

5、5MHZ;调制信号2KH2;频偏75KHZ。完成电路 设计与仿真操作，并记录各级信号波形。整理所测数据及波形，认真分析各种频率变换电路工作原理，用坐标纸画 出所测波形，写出符合规范的综合设计性实验报告，并谈谈自己的体会.500 n lJseon I H图1 MC1496内部电路号用昌乂用昌冬MC1496图2 MC1496弓|胜以非列图3模拟乘法器电路符号实验原理说明及设计思路提示1. MC1496集成模拟相乘器电路组成与 基本工作原理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所示：其中VI、V2与V3、V4组成双差分放 X 大器V5

6、、V6组成的单差分放大器用以激励VI V4; V7. RI、V8、R2、V9、R3和R5等组成多路电流源电路；V7 MR5、R1为电流源的势准电路；V8、V9分别供给V5、V6 管恒值电流Io/2,R5为外接电阻，可用以调节Io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。引脚8与10接输入 电压Ux, 1与4接另一输入电压Uy.MC1496的管脚排列如图2所示，其符号如图3所示图2 MC1496电路模块实验原理说明及设计思路提示2 .电子工作平台multisimll模拟乘法器MC1496的创建启

7、动multisimll程序，Ctrl+N新建电路困文 件，按照MC1496内部结构图，将元器件放到 电子工作平台的电路窗口上，按住鼠标左键 拖动，全部选中。被选择的电路部分由周围 的方框标示，表示完成子电路的选择.为了 能对子电路进行外部连接，需要对子电路添 加输入/榆出端口.单击Place / HB/SB Connecter命令或使用CttI+I快捷操作，屏 幕上出现输入/输出符号，将其与子电路的输 人/输出信号端进行连接.带有输入/输出符 号的子电路才能与外电路连接.单击 Place/Replace by Subcircuit命令，屏幕上 出现Subcircuit Name对话框，疝对话框

8、中榆 入MC1496,单击0K,完成子电路的创建选择 电路复制到用户器件库，同时给出子电路图 标,双击子电路模块，在出现的对话框中单 击Edit Subcircuit命令，屏幕型示子电路 的电路图，可直接修改该电路图.MC1496内 部结构mult is im电路图如图1所示.电路模决 如困2所示.3 .振幅调制器电路设计在振幅调制过程中，根据所取出已调信号的频谱分量不同，可分为普通调幅 （AM）、抑制载波的双边带调幅（DSB）和抑制载波的单边带调幅（SSB） .1）普通振幅调制电路的原理框图如图1所示设我波信号的表达式为 “.（，）= Utm cos/调制信号的表达式为Uc（/）=q）“co

9、sc、直流电压为Udc则乘法器榆出的AM调幅信号的我达式为Uo（，）= Uem（ +）cos/=U,”cos5f + gm U,m345 + o +2）抑制载波双边带振幅调制电路的原理框图如图2所示 j=j设载波信号的表达式为a（r）=a”,cos3jMf X 调制信号的表达式为 Uq（/） = U6,cosQ卜0则乘法器输出的DSB调幅信号的表达式为乘法器实现双边调制框的亿）（，）= g，7 a,cos（e + 34叫 - c=m Ui m cos叫，cosC，单边带调幅波的表达式为cos+ Q 或 UQ（t）=mUcmcos（a）e - Qu?实验原理说明及设计思路提示3 .振幅调制器电路

10、设计3.1 乘法器振幅调制电路设计与制作启动multisimll程序，Clrl+N新建也路图文件，Ctr 1+B调用MC1496电路模块, 将设计好的电路元器件放到电子工作平台的电路窗口上，搭建AM/DSB调幅整体电路，仿真时，若将R15设为50%,即时电路平衡，可实现DSB调制：若将R15设为2%或99%时，即电路不平衡，可实现AM调制。实验原理说明及设计思路提示4 .乘积型同步检波器振幅调制信号的解调过程称为检波.常用方法有包络检波和同步检波两种.而 抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变化规律， 所以无法用包络检波进行解调，必须采用同步检波方法.同步检波又分为

11、叠加型同步检波和乘积型同步检波.利用模拟乘法器的相乘原理,劭Uc-低通滤波器f乘法器同步检波原理框图实现同步检波是很方便的，其系统框图如下：在奥法器的一个榆入端输入抑制我波双边带信号信号S（，）=-=m cosrw, r eosOr另一输入端输入同步信号（即战波信号）al”,/。，卬经费法器相乘，由此可得输出信号“（，）=； K/Wm cosOr + g K5, cqs（2e. + O）/-；K ,”（2叫一上式中，第一项是所需要的低频调制信号分量，后两项为高频分量，可用低通滤波 器忘掉，从而实现双边带信号的解调。实验原理说明及设计思路提示4 .乘积型同步检波器启动multisimll程序，C

12、tr 1+N新建电路图文件，Ct M+B调用MC1496电路模块, 将元器件放到电子工作平台的电路窗口上，搭建设计好的同步检波整体电路，其 mull isim电路图如图所示。实验原理说明及设计思路提示5 .模拟乘法器实现混频海频电路的作用是在本地振荡电压的作用下，将载频为fc的高频已调信号不失真 地变换为载频为f的中频已碉信号。日于乘法器可以产生只包含两个输入信号之和频及差频分量的输出信号，所以用 模拟乘法器和带通滤波器可以方便地实现混频功能。其原理如图所示：I带通统波器封乘法器混频原理框图由图可知： 若 (/,(/) = (/, cosai/U.(i) = Ultcosay经费法器相乘，由此

13、可得榆出信号U,=KUcosjcos/=K(/a470cos(oa + ” + cos()-在川 2经铸通滤波器后，取差频0sgi),5-e= 为所需要的中频频率，可见用模拟乘法器实现混频，就是在U,端和生.端分别加上两个不同频率的信号，两信号 相是一中频，再经过带通流波器取出中频信号。实验原理说明及设计思路提示6 .模拟乘法器实现混频启动multisimH程序，Ctr 1+N新建电路图文件，Ct M+B调用MC1496电路模块, 将元器件放到电子工作平台的电路窗口上，搭建所设计好的同步检波电路，其 mull isim电路图如图所示。1496混频电路实验原理说明及设计思路提示Ux- x乘法器倍

14、频电路框图7 .模拟乘法器实现倍频由模拟相乘器构成的倍频器电路原理框图如 图所示：当榆入信号： 其输出与输入的关系是：ufKvw产 Kv90如果=V而sinst,则有：”产K(Vmsin3t)2 ;KVJ(l-cos2wt)/2因此，只要在图4的输出端加一隔直电容，便可实现正弦波的二倍频。1496倍频电路其输出电压即为:v0.=(KVini2 co32o)t)/2u;实验原理说明及设计思路提示8 .模拟乘法器实现倍频启动multisimll程序，Ctr 1+N新建电路图文件，Ctr 1+B调用MC1496电路模块， 将元器件放到电子工作平台的电路窗口上，搭建所设计的倍频电路，其multisim电路扩展命题1.用模拟乘法器实现鉴频：设计条件如下：输入信