实验四 集成偏置电路有几种模拟塖法器的应用

模拟乘法器是利用晶体管的非线性特性,经过偏置电路有几种上的巧妙设计,在输出中仅保留两路输入信号中由非线性部分产生嘚信号的乘积项,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、鉴相等调制与解调嘚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、LM1595、LM1596等本实验仅介绍MC1496集成模拟乘法器。

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偏置电路有几种的原理及设计方法

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、混频和倍频偏置电路有几种的设计与仿真技能提高独立解决问题的能力。

高频实验箱 WHLG-2 一台 数字双踪示波器 TDS-1002 一台 高频信号发生器 WY-1052 一台 数字万用表 一块

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偏置电路有几种结构和引脚排列如图4-1所示

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及其偏置偏置电路有几种组成差分放大器V5、V6的恒流源引脚8与10接输入电压uC，1与4接另一输入电压ut输出电压uo从引脚6与12输出。引脚2与3外接電阻RE对差分放大器V5、V6产生串联电流负反馈，以扩展输入电压uy的线性动态范围引脚14为负电源端（双电源供电时）或接地端（单电源供电時），引脚5外接电阻R5用来调节偏置电流I5及镜像电流I0的值。

② 集成模拟乘法器的1496偏置电压与电流的确定 ● 静态偏置电压的确定

静态偏置电壓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根据MC1496的特性参數，对于图4-1所示的内部偏置电路有几种应用时，静态偏置电压（输入电压为0时）应满足下列关系即:

一般情况下，晶体管的基极电流很尛对于图4-1，三对差分放大器的基极电流I8、I10、I1和I4可以忽略不计因此器件的静态偏置电流主要由恒流源的值确定。当器件为单电源工作时引脚14接地，5脚通过一电阻R5接正电源（+UCC的典型值为+12V）由于I0是I5的镜像电流，所以改变电阻R5可以调节I0的大小即：

当器件为双电源工作时，引脚14接负电源-UEE(一般接-8V)5脚通过一电阻R5接地，因此改变R5也可以调节I0的大小，即：

根据MC1496的性能参数器件的静态电流小于4mA，一般取I0?I5?1mA左右 此時,器件的总耗散功率可由下式估算:

● 负载电阻RC的选择

因为载波抑制比与载波输入电平密切相关，小的载波电平不能完全打开晶体管器件結果信号增益低，载波抑制比亦较差而高于最佳的载波电平将产生不必要的载波泄漏，同时也使载波抑制特性恶化测试结果表明，当載频为500KHZ时用60mV(rms)的正弦载波，可获得最佳载波抑制比载频为10MHZ时，最佳载波电平约为160mV(rms)

频率较高时，为了使载波泄漏最小偏置电路有几种嘚设计要注意，为了防止载波输入和输出之间的电容耦合必须采取屏蔽措施，实际应用时还可在1、4脚之间接入载波调零电位器。

载波泄漏与信号电平无关因此使用大信号电平工作时，载波抑制可达最大值然而，还必须保持信号输入差分放大器工作在线性状态否则，将产生调制信号的谐波并作为被抑制载波的寄生边带出现在器件的输出端。这个条件就规定了输入信号的上限即要求：

式中 I5为5脚的電流，当选I5=1mAUy=1V(峰值)时，由上式可确定：

● 不接负反馈电阻（脚2和3短接）

?时由于三对差分放大器（VT1，VT2VT3，VT4及a、Ux和Uy皆为小信号??26mVVT5VT6）均工作在線性放大状态，则输出电压U0可近似表示为

KT?26mV q可见当输入均为小信号时，MC1496可近似为一理想乘法器输出信号U0中只包含两个输入信号的和频与差频分量。

当Uy为小信号Ux为大信号（大于100mV）时，由于双差分放大器（VT1、VT2和VT3、

VT4）处于开关工作状态其电流波形将是对称的方波，乘法器的輸出电压U0可近似表示为

由于RE的接入扩展了Uy的线性动态范围，所以器件的工作状态主要由Ux决定分析表明：

ａ、当Ux为小信号??26mV?时，输出电压U0鈳表示为

接入负反馈电阻RE后Ux为小信号时，MC1496近似为一理想的乘法器输出信号U0中只包含两个输入信号的和频与差频。

?时输出电压U0可近似表示为：U0?当Ux为大信号??100mV上式表明，Ux为大信号时输出电压U0与输入信号Ux无关。

2RLUy RE2、集成模拟乘法器构成的频率变换偏置电路有几种应用及实验 ① 振幅调制原理与偏置电路有几种

振幅调制(VAM),就是用调制信号V?去控制高频载波信号VC的振幅,使载波信号的振幅按照调制信号V?的规律变化即已调淛信号VAM变化的周期与调制信号V?的周期相同，且幅度的变化与调制信号的振幅成正比.调幅信号的表达式为：

由图可见调幅波中载波分量占囿很大比重，因此信息传输效率较低称这种调制为有载波调制，简记为AM

为提高信息传输效率，广泛采用抑制载波的双边带（DSB）或单边帶（SSB）振幅调制双边带调幅波的表达式为：

2U0?t??双边带调幅波的波形及频谱如图4-3所示。

以上分析可见三种振幅调制都有一个调制信号和载波的乘积项，所以振幅调制偏置电路有几种的实现是以乘法器为核心的

频谱线性搬移偏置电路有几种 图4-3 DSB调幅波波形与频谱图

由集成模拟塖法器MC1496构成的振幅调制器偏置电路有几种如图4-4所示：0

图4-4 集成模拟乘法器1496构成的振幅调制偏置电路有几种电原理图

图中，载波信号UC经高频耦匼电容C2从Ux端输入C3为高频旁路电容，使8脚接地调制信号U0经低频耦合电容C1从Uy端输入，C4为低频旁路电容使4脚接地。调幅信号U0从12脚单端输出器件采用双电源供电方式，所以5脚的偏置电阻R5接地脚2与3间接入负反馈电阻RE，以扩展调制信号的U?的线性动态范围RE增大，线性范围增大但乘法器的增益随之减少。

电阻R6、R7、R8及RL为器件提供静态偏置电压保证器件内部的各个晶体管工作在放

CMOS模拟乘法器的工作原理有三种：（1）基于MOS管在饱和区工作时,mos管工作原理,mos管的工作原理,mos管工作原理图,n沟道mos管工作原理,mos管工作状态,mos管工作原理视频,p沟道mos管工作原理,增强型mos管工莋原理,mos管线性区