模拟乘法器应用.doc

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AM为乘法器增益，单位为1/V。当输入端分别为加入载波信号 uc = Ucmcoswt 和调制信号uo= Uomcost时，输出端得到已调信号的双边带信号，即在图5.6所示的实验电路中，是U = 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 式中，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。uoAMxyAMxyxucucyxUQ+-uy+-u图2 用乘法器实现普通调幅框图图1 用乘法器实现双边调制框图（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 =Usmcoswst 和本振电压UL = ULmcoswLt，则输出电流io中将含有（L+S） 和 (LS)分量，通过中心角频率为i=1s的带通滤波器除其中的和频分量，则得到输出中频电压u1=uo=Umcos1t用乘法器实现倍频的原理框图如图4所示。当两个输入端加入同一个信号电压us =Usmcosst时，根据Us2 = Usm2cos2wst = 1/2U2sm（1 + 2coswst）则输出电流io中将含有直流分量和二倍频分量。通过高频滤波器滤除其中的直流分量，则输出二倍电压uo = Ucmcosst带 通滤 波 器xyAMxyAMxy高通滤波器xyusuo图3 用乘法器实现混频框图图4 用乘法器实现倍频框图AMxyAMxyuoULus（4）同步检波图5是实现对双边调制信号同步检波的原理。当输入调幅信号us = Usmcoswctcost 和载波信号uc = Usmcoswct 时，相乘器将两输入信号进行相乘，即通过低通滤波器滤除上式第二项高频分量，即可得到解调输出电压为uo = Umcost低通滤波器xyAMxyAMxyULuuo图5 用乘法器实现同步江波框图2、 集成模拟乘法器MC1496的使用方法（1）电源供给与偏置电路MC1496乘法器的管脚排列图与MC1596的相同，如图1所示。它可以双电源供电，也可以单电源供电，关键是外加偏置电路要适合，以保证其内部各三级管处于放大状态且有一定的动态范围。一般来说，在双电源供电时，T5, T6管的基极的直流点位近似为0V，而双分差对管基极常被偏置在Vcc/2左右；在单电源供电时，1脚和4脚应为Vcc/3左右，8和10脚背偏置在Vcc。静态工作电流可通过5脚外接电阻Rr来调整，一般Io/2为1mA左右为宜。双电源时，Rr接在5脚和地之间，单电源时，Rr应接在5脚和Vcc端之间。（2）输入、输出方式MC1496相乘器的两对输入端均为双端差动输入方式，若改为单端输入，可通过变压器耦合或阻容耦合进行转换。但要求装换电路能平衡工作。同样，若双端输入转换为单端输出也是一样，要保证整个电路始终处于平衡状态。以抵消相乘器输出中不需要的谐波分量。（3）平衡调节Rp1, Rp2是平衡调节电位器，调制得当，可是的载波漏最小。3、 实验电路本实验中，利用MC1496实现普通调幅、双边带调幅、混频、倍频和同步检波，实验电路如图6所示。图（a）中，R6、R7将正电源分压共给8和10脚作为内部差分管的基极偏置电压，R1R4和Rp1将负电源分压给1和4脚偏置电压，调Rp1可是输出载波最小或提供普通调幅所需的直流电压UQ。Rr为乘法器恒流源外接偏置电阻，用以控制恒流源电流的电流值Io/2，图中Io/2 = 1mA,这时MC1496各脚的直流点位分别为U1 = U4 = 0V, U1 = U3 = 0.7V, U5 = -11V, U6 = 7.7V, U8 = U10 = 6V.电阻Ry用以扩展输入信号uy端输入，调节Rp1使载漏最小，然后调节信号从uo端输入。若载波幅值UCM 260mV,观察输出uoh的包络波形和高频波形，并将uoh的波形和幅值记录与表5.2中。继续增大Ucm，观察它对uoh波形的形状、大小的影响。（4）连接B段玉uoh端，调节中周磁芯，是带通滤波器输出端uob的波形幅度最大，则回路调谐在500hkz频率上，观察uob的包网络波形和高频波形，记录uvob波形和幅值与表5.2中，并比较uoh和uob高频波形的形状。图7 有载漏使得双边带调幅波3、普通调幅载波输入为500khz、幅值20mV，调制信号输入为1khz，幅值200mV，调节Rp1，使uoh输出为普通调幅波，且调制系数ma = 50%。将波形、已调波包络峰峰值和载波峰峰值记录与表5.3中。调节调制信号uo大小，观察ma分别为100%和过调幅时波形，并记录波形与5.3中。4、混频使B端与uoh端处于相连状态，然后在载波输入端加入500khz、幅值50mV的中频信号，用示波器观察带通滤波器输出uob波形。调节中周磁芯，使uob最大，说明回路已调谐在500khz的中频上。然后调节Rp1是uob最小，这样就使载漏最小。在载波输入端加2MHz、调幅50mV的本振信号uL，信号输入端加1.5MHz、幅值50mV的混频信号us，并微调us信号频率，使uob最大。用双踪示波器同时观察us和uob波形，测量us和uob的频率，并记录于表5.4中。5、倍频载波输入端加500khz、幅值20mV的正弦信号us，令uo = 0，调节Rp1使高通输出uoh最小，然后将上述正弦信号亅同时加到载波输入端和信号输入端，用双踪示波器同时观察us和uoh波形，测量us和uoh的频率并记录于表5.4中。表 5.4 混频及倍增电路输入、输出信号频率的比较3、 同步检波在图6（a）中，载波输入端加2MHz，幅值0.5V的载波信号uc，信号输入端加5khz、幅值0.5V的调制信号uo，调节Rp1使高通输出uoh端输出双端带调幅波。然后，连接图6（a）载波输入端和图6（b）的同步输入端，调节图6（b）的点位器Rp2使图6（b）中MC1496的12脚的载漏输出最小。再连接图6（a）的uoh输出端和图6（b）的DSB信号输入端，若检波电路工作正常，这时应在输出端uo得到5khz的低频解调信号。观测并记录记录原始调制信号uo、uoh端已调信号的包络合解调输出信号uo的波形的形状、大小和频率， 并加以比较。五、实验数据处理表1 MC1496 静态工作电位VccVEEU1U2U3U4U5U6U8U10U12Io/2图（a）12V-12V-0.14V-0.8V-1.2V-0.12V-11V7.5V6.0V6.0V8.0V1.09图（b）-12V-5V-5V-5.2V-6V-5.6V-12V8.0V6.0V6.0V7.0V1.09表 2 DSB调幅波观测测试内容载波输入uc调制信号输入uo输出fc/khzUcm/vF/khzUom/vuohuob最大幅值/V波形最大幅值/V 波形小信号Ucm26mV1100K300mV10K0.5K0.8V2100K400mV10K0.5V0.85V表3 普通调幅波的观测(测试条件：fc = 500khz, Ucm = 20mV, F = 1KHz)调制信号幅值Uom/mV调制系数ma/%输出uoh波形包络峰峰值/V载波峰峰值/V200500.72V0.02V20mV100%0.96V0.02V1V过调制表4 混频及倍频电路输入、输出信号频率的比较测试项目输入信号us频率/kHz输出信号频率/kHz混频（测试条件：fL=2MHz,ULm=50mV,Usm=50mV）24倍频（测试条件：fs=2MHz,Usm=20mV）24实验体会： 从理论到实践。 在整整两天的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西。 同时不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次实验使我懂得了理论与实际相结合是很重要的。 只有理论知识是远远不够的。 只有把所学的理论知识与实践相结合起来。从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考