*第11章
集成模拟乘法器在高频电路中的应用
11.4 调频与调相 11.4.1 调频与调相 11.4.2 调频方法 11.5 混频、倍频与锁相环路 11.5.1 混频 11.5.2 倍频 11.Fra bibliotek.3 锁相环路
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集成模拟乘法器在高频电路中的应用
本章重点 • 模拟乘法器及集成模拟乘法器 • 调幅、调频、调相和解调 • 检波、鉴频和鉴相 本章难点 • 混频及倍顿
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集成模拟乘法器在高频电路中的应用
11.1 模拟乘法器 11.1.1 乘法运算电路 11.1.2 模拟乘法器的应用 11.2 信息传输过程 11.2.1 信息的传输过程 11.2.2 信息传输处理 11.3 调幅与检波 11.3.1 调幅 11.3.2 模拟乘法器调幅电路 11.3.3 模拟乘法器检波电路
图11-6 调幅波波形 (a)调制信号；(b)高频载波；(c)已调波
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2. 调幅波的频谱 将式11-9展开，得
uAM (t ) U cm (1 ma cos t )cos ct
1 1 Ucm cos ct maUcm cos(c )t maUcm cos(c )t (11-10) 2 2 从式11-10可以看出，调幅波有三个频率分量，它是由三个高频正弦波 叠加而成的。第一项的频率分量是载波的频率分量，它与调制信号无关； 第二项的频率称为上边频，等于载波频率与调制信号频率之和；第三项的 频率称为下边频，等于载波频率与调制信号频率之差。调制信号的信息包 含在上、下边频分量之内。如果把这些频率分量画在频率轴上，就构成单 频余弦调制的调幅波的频谱，如图11-8所示。这两个边频分量ωc+Ω及ωc－ Ω以载波ωc为中心对称分布，两个边频幅度相等并与调制信号幅度成正比， 与载频的相对位置决定于调制信号的频率，这说明上、下边频中包含着调 制信号的幅度及频率。
u3 R u 2 1 Ku2 KR1 u2
u3 Ku0 u2
即输出电压与两个输入电压的商成比例关系
图11-4 除法电路
*第11章 集成模拟乘法器在高频电路中的应用 11.2
11.2.1
信息传输过程
信息的传输过程
图11-5 信息传输过程 11.2.2 信息传输处理 信息传输处理主要包括调制与解调两个过程
其中
rbe 300
26 r IE单位取mA(下同)，当工作电流较小时 be IE IE g 代入(11-1)式推得 m 26
用跨导来表示差放电路的放大倍数 电路的输出电压为 uo gm Rcux
Au uo Rc g m Rc ux rbe
26 (1 ) IE
（11-6）
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通常满足，若用调制信号对载波进行调制，根据振幅调制的定义，在 理想情况下，已调信号的振幅应随调制信号线性变化，已调信号瞬时幅值 为 um (t ) U Ωm uc (t ) U cm kaU Ωm cos t U cm (1 ma cos t ) (11-7) 其中
2. 集成模拟乘法器
集成模拟乘法器是实现两个模拟信号相乘作用的器件，电路符 号如图11-3所示。它有两个输入端ux和uy，输出端为uo，它们之间的 关系是
uo Kux uy
件，无须调零即可使用
K-称为乘法增益系数
模拟乘法器的种类很多，如AD634、AD534L、MC1496等，且不需外接元
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ic i b ube ube rbe
(11-1)
I E Rc ux 26
（11-2）
其中
IE
uy 1 I E3 2 2 Re
uo
代入（11-2）得
Rc ux uy Kux uy （11-3） Re 52
Rc Re 52
其中乘法增益系数
K
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(11-9)
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正常情况下，ma≤1。图11-6(c)所示 调幅波的调幅系数ma＜1，此时振幅变化的 最大值为(1＋ma)Ucm，振幅变化的最小值为 (1-ma)Ucm。当ma=1时，调幅波最大值为2Ucm， 最小值为零。若ma＞1，就要引起调幅失真。 从图11-6(c)可以看出：①调幅波的包 络信号振幅各峰值点的连线完全反映了调 制信号的变化；②调幅波的上下包络相位 相差180°；③调幅波的频率就是载波的频 率。 实际要传送的信号往往是一个复杂的 波形，如图11-7(a)所示，由于调幅波的包 络变化规律与低频信号波形一致，因而可 做出它的调幅波波形，如图11-7(b)所示。
11.1.2
模拟乘法器的应用
1. 平方电路
若uy = ux，则，此时，模拟乘法器称为平方电路。 2. 除法电路 变跨导乘法器还可组成除法电路，如图11-4所示。根据“虚短和 “虚断”可得
则 u3
R2 u1 R1
i1 i2
即
u u1 3 R1 R2
由乘法器的功能可得 因此得
uo
11.3.1
调幅与检波
调幅
1. 调幅信号的表示方式 调幅就是用调制信号控制高频载波的振幅，使高频载波的振幅按调制信 号的变化规律而变化，设调制信号为正弦波，如图11-6(a)所示。其电压表达式为
uΩ (t ) U
Ωm
cos t
（11-5）
载波为一高频等幅波，如图11-6(b)所示，表达式为
uc (t ) U Ωm cos ct
调制
就是一个信号(如光、电磁波等)的某些参数(如振幅、相 位、频率等)按照另一个拟传输的信号(如声音、图像等) 的特点变化的过程 是调制的反过程，亦即把低频调制信号从高频已调信号 中还原出来的过程。调幅波的解调过程称为检波；调频 波的解调过程称为检频；调相波的解调过程称为检相。
解调
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ma
U cm kaU Ωm U cm U cm
(11-8)
式中，ma称为调幅系数，表示载波振幅受调制信号控制的程度；Ka为由调制 电路决定的比例常数。由此可得调幅信号的表达式为
uAM (t ) U m (t )cos ctU cm (1 ma cos t )cos ct
其波形如图11-6(c)所示
• 锁相环路
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11.1.1
模拟乘法器
乘法运算电路
变跨导式乘法电路
带有恒流源的差动 放大电路，ux和uy 作为输入信号，uo 作为输出信号
图11-1 乘法运算
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图中三极管的控制作用可以用跨导来表示，即
gm