模拟乘法器和应用Word格式.docx

1、式中：Am为增益系数2. 集成模拟乘法器的基本原理模拟乘法器是一种能实现模拟量相乘的集成电路，设vO和vX、vY分别为输出和两路输入 其中K为比例因子，具有 的量纲。模拟乘法器的电路符号如图所示。对于差动放大电路，电压放大倍数 如果用 vY去控制IE，即IEvY。实现这一基本构思的电路如图所示。 图2.2模拟乘法器原理图 3. 变跨导型模拟乘法器 根据图的原理可以制成所谓变跨导模拟乘法器。在推导高频微变等效电路时，将放大电路的增益写成为 只不过在式中的gm是固定的。而图中如果gm是可变的，受一个输入信号的控制，那该电路就是变跨导模拟乘法器。由于vYIE，而IEgm，所以vYgm。输出电压为：由

2、于图中的电路，对非线性失真等因素没有考虑，相乘的效果不好。实际的变跨导模拟乘法器的主要电路环节如图所示。图2.3 变跨导模拟乘法器三、模拟乘法器的应用1. 普通AM振幅调制普通AM振幅调制电路的原理框图如图所示设载波信号的表达式为调制信号的表达式为直流电压为uDC,则乘法器输出的AM调幅信号的表达式为 图3.1 AM调制 m为调制深度，AM调制中，必须满足m1，否则将会引起过调从而产生失真。2. 抑制载波双边带振幅调制1） 抑制载波双边带振幅调制电路的原理框图如图2所示 图3.2 DSB调制则乘法器输出的DSB调幅信号的表达式为2） 单边带调幅波的表达式为 或将DSB调制信号输出至理想的低通或

3、高通滤波器即可得到SSB调制。3. 乘积型同步检波器 AM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，实现同步检波是很方便的，其系统框图如下：图3.3 同步检波在乘法器的一个输入端输入抑制载波双边带信号信号：另一输入端输入同步信号（即载波信号）经乘法器相乘，由此可得输出信号上式中，第一项是所需要的低频调制信号分量，后两项为高频分量，可用低通滤波器滤掉，从而实现双边带信号的解调。同

4、步检波具有很高的精度要求，即要求本地的解调载波与发送端的调制载波同频同相。如果其频率或相位有一定的偏差，将会使恢复出来的调制信号产生失真。4. 模拟乘法器实现倍频 图3.5 倍频器由模拟相乘器构成的倍频器电路原理框图如图所示：当输入信号：ux=uy=ui 其输出与输入的关系是：uo=kuxuy=kui2如果ux=uy=ui=Uimsinwt则有uo=k（Uimsinwt）2=kUim2（1-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。其输出电压即为: uo=（kUim2 cos2wt）/2四、MATLAB仿真1. AM调制1） 程序代码：fs=1000; %

5、抽样频率N=1024; %FFT长度n=0:N-1; t=n/fs; %截止时间和步长u0=1; %载波幅度f=（0:N-1）*fs/N; %频率转换w = 2*pi*f; %w、f转换ws=2*pi*10;w0=2*pi*500;m=1; %调制深度,取不同的值测试%m=0.5;%m=2;Uz=u0.*（1+m.*cos（ws.*t）.*cos（w0.*t）; %乘法器u00=fft（U0,N）; %傅立叶变换uss=fft（Us,N）;uzz=fft（Uz,N）;mag0=abs（u00）; %取模mags=abs（uss）;mag=abs（uzz）;subplot（3,2,1）,plot

6、（t,Us）;title（调制信号）;grid;axis（0 0.3 -1.5 1.5）;subplot（3,2,3）,plot（t,U0）;载波信号subplot（3,2,5）,plot（t,Uz）;已调波axis（0 0.3 -3 3）;subplot（3,2,2）;plot（f,mags）;调制信号频谱axis（0 150 0 300）;subplot（3,2,4）;plot（f,mag0）;高频载波频谱axis（400 600 0 500）;subplot（3,2,6）;plot（f,mag）;已调信号频谱2） 仿真波形： 图4.1.1 m=0.5 AM调制图4.1.2 m=1 AM调

7、制图4.1.3 m=2 AM调制2. DSB调制us=0.5; %调制信号幅度k= 1; %增益系数U0=u0.*cos（w0.*t）; %载波信号Us=us.*cos（ws.*t）; %调制信号Uz=k*U0.*Us;axis（400 600 0 400）;图4.2.1 DSB调制3. 同步检波uc=1; %本地解调载波幅度wc=w0;Uc=uc.*cos（wc.*t）; %本地解调载波uz=Uz.*Uc; %解调ui=fft（uz,N）;uss=fft（Uc,N）;mag0=abs（uss）;mags=abs（uzz）;mag=abs（ui）;subplot（3,2,1）,plot（t,U

8、z）;subplot（3,2,3）,plot（t,Uc）;本地解调载波subplot（3,2,5）,plot（t,uz）;解调信号已调制信号频谱本地解调载波频谱axis（400 600 0 300）;解调信号频谱axis（0 50 0 500）;图4.3.1 同步检波4. 倍频器ui=1; %输入幅度wi=2*pi*100;Ui=ui.*sin（wi.*t）; %输入信号Uz=k*Ui.*Ui;u0=fft（Ui,N）;uz=fft（Uz,N）;mag0=abs（u0）;mag=abs（uz）;subplot（2,2,1）,plot（t,Ui）;title（输入信号）;subplot（2,2,

9、3）,plot（t,Uz）;title（倍频信号）;subplot（2,2,2）;title（输入信号频谱）;axis（0 300 0 300）;subplot（2,2,4）;title（倍频信号频谱）;axis（0 300 0 400）;图4.4.1 倍频器五、总结 本次作业，对模拟乘法器电路组成进行了理论分析，对调幅、检波以及倍频用MATLAB进行了仿真分析，取得了很大的收获。 模拟乘法器能够实现AM、DSB波的调制及同步检波与倍频。仿真结果与理论结果相一致。对于AM调制而言，应当注意调制幅度的选择，为了确保后级检波电路中避免出现对脚切割失真和底部切割失真，m选择在30%左右。对于DSB波而言，他的调幅信号输出抑制了载波，减小了输出功率提高了效率。对于倍频，用模拟乘法器来实现显得尤为容易。 总的来说，通过本次作业，加深了对模拟乘法器电路的了解，掌握了模拟乘法器的基本应用原理。六、参考文献1.阳翠娥主编高频电子线路实验与课程设计工业大学2001年2.王卫东 傅佑麟编高频电子线路电子工业 2004年3.怀琛编著MATLAB及其在理工课程中的应用指南（第二版）电子科技 大学2004年