实验四集成电路模拟乘法器的应用.doc

一、实验目的
1、了解模拟乘法器(MC1496)的工作原理,掌握其调整与特性参数的测量方法。
2、掌握利用乘法器实验混频,平衡调幅,同步检波,几种频率变换电路的原理及方法。
二、实验原理及电路
1、集成模拟乘法器的内部结构
集成模拟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。采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分离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。
1) MC1496 的内部结构
图1 MC1496的内部电路及引脚图
MC1496 是双平衡四象限模拟乘法器。其内部电路图和引脚图如图7-1(a)(b)所
示。其MC1496 是双平衡四象限模拟乘法器。其内部电路图和引脚图如图1(a)(b)所示。其中VT1、VT2 与VT3、VT4 组成双差分放大器,VT5、VT6 组成的单差分放大器用以激励VT1~VT4。VT7、VT8 及其偏置电路组成差分放大器VT5、VT6的恒流源。引脚8与10接输入电压UX,1与4接另一输入电压Uy,输出电压U0从引脚6与12输出。引脚2与3外接电阻RE,对差分放大器VT5、VT6 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(单电源供电使),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)静态工作点设置
MC1496 可以采用单电源供电,也可以采用双电源供电。器件的静态工作点由外接元件确定。
(1)静态偏置电压的确定
静态偏置电压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 的特性参数,对于图1所示的内部电路,应用时,静态偏置电压(输入电压为0时)应满足下列关系,即
(2)静态偏置电流的确定
一般情况下,晶体管的基极电流很小,对于图1(a),三对差分放大器的基极
电流I8、I10、I1 和I4 可以忽略不记,因此器件的静态偏置电流主要由恒流源I0 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,当器件为双电源工作时,引脚14接负电源-UEE(一般接-8V),5脚通过电阻R5接地,因此,改变R5也可以调节I0 的大小,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。
2、基本工作原理
设输入信号ux=uxmcoswxt, uy=uymcoswyt,则MC1496乘法器的输出U0与反馈电阻RE及输入信号ux、uy 的幅值有关。
1)不接负反馈电阻(脚2和3短接)
(1)ux和uy皆为小信号(<26mV)时,由于三对差分放大器(VT1,VT2,VT3,VT4 及VT5,VT6)均工作在线性放大状态,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。
(2)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