multisim仿真教程模擬乘法器的基本概念與特性

1、2021/4/21第第6章章 模擬乘法器電路模擬乘法器電路 2021/4/22n內(nèi)容提要n 模擬乘法器能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)互不相關(guān)的模擬信號(hào)間的相乘功能，是一種普遍應(yīng)用的非線性模擬集成電路。本章介紹了模擬乘法器的基本概念與特性，multisim2001模擬乘法器，以及模擬乘法器組成的乘法與平方運(yùn)算電路、除法與2021/4/23n開(kāi)平方運(yùn)算電路、函數(shù)發(fā)生電路、調(diào)幅電路、振幅鍵控（ASK）調(diào)制電路、混頻器電路、倍頻器電路、抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB/SC AM）解調(diào)電路和功率測(cè)量電路與計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)方法。2021/4/24n 本章的重點(diǎn)是掌握模擬乘法器應(yīng)用電路的仿真設(shè)計(jì)與分析方法。模擬乘法器是構(gòu)成應(yīng)用電路的

2、基礎(chǔ)，注意模擬乘法器與運(yùn)算放大器的結(jié)合，以及將模擬乘法器連接在運(yùn)算放大器的輸入回路和負(fù)反饋回路上對(duì)電路功能的影響。 2021/4/256.1模擬乘法器的基本概念與特性模擬乘法器的基本概念與特性 2021/4/266.1.1 通用模擬乘法器n 模擬乘法器是一種普遍應(yīng)用的非線性模擬集成電路。模擬乘法器能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)互不相關(guān)的模擬信號(hào)間的相乘功能。它不僅應(yīng)用于模擬運(yùn)算方面，而且廣泛地應(yīng)用于無(wú)線電廣播、電視、通信、測(cè)量?jī)x表、醫(yī)療儀器以及控制系統(tǒng)，進(jìn)行模擬信號(hào)的變換及處理。 2021/4/27z圖6.1.1 模擬乘法器符號(hào) n 模擬乘法器具有兩個(gè)輸入端口X和Y，及一個(gè)輸出端口Z（K*XY），是一個(gè)三端口非線

3、性網(wǎng)絡(luò)，其符號(hào)如圖6.1.1所示。2021/4/28 一個(gè)理想的模擬乘法器，其輸出端Z的瞬時(shí)電壓UO僅與兩個(gè)輸入端（X和Y）的瞬時(shí)電壓UX和UY的(波形、幅值、頻率均是任意的)的相乘積成正比，不含有任何其它分量。模擬乘法器輸出特性可表示為: UOKUX UY （6.1.1） 式（6.1.1）中，K為相乘增益。 2021/4/29 根據(jù)模擬乘法器兩輸入電壓UX和UY的的極性，乘法器有四個(gè)工作象限（又稱區(qū)域）。如果兩輸入電壓都只能取同一極性（同為正或同為負(fù)）時(shí)，乘法器才能工作，則稱之為“單象限乘法器”；如果其中一個(gè)輸入電壓極性可正、可負(fù)，而另一個(gè)輸2021/4/210入電壓極性只能取單一極性（即只

4、能是正或只能是負(fù)），則稱之為“二象限乘法器”；如果兩輸入電壓極性均可正、可負(fù)，則稱之為“四象限乘法器”。兩個(gè)單象限乘法器可構(gòu)成一個(gè)二象限乘法器；兩個(gè)二象限乘法器則可構(gòu)成一個(gè)四象限乘法器.2021/4/211n 模擬乘法器有兩個(gè)獨(dú)立的輸入量UX和UY，輸出量UO與UX和UY之間的傳輸特性既可以用式VOKUX UY表示，也可以用四象限輸出特性和平方律輸出特性來(lái)描述。 n當(dāng)模擬乘法器兩個(gè)輸入信號(hào)中，有一個(gè)為恒定的直流電壓E，根據(jù)式（6.1.1）得到 UO(KE) UY （6.1.2）n或 UO(KE) UX （6.1.3） 2021/4/212n 上述關(guān)系稱為理想模擬乘法器四象限輸出特性。由上式可知

5、，模擬乘法器輸入、輸出電壓的極性關(guān)系滿足數(shù)學(xué)符號(hào)運(yùn)算規(guī)則；有一個(gè)輸入電壓為零時(shí)，模擬乘法器輸出電壓亦為零；有一個(gè)輸入電壓為非零的直流電壓E時(shí)；模擬乘法器相當(dāng)于一個(gè)增益為Au=KE的放大器。 2021/4/213n 當(dāng)模擬乘法器兩個(gè)輸入電壓相同，則其輸出電壓為: n UOKUX 2KUY2 （6.1.4） 2021/4/214n 當(dāng)模擬乘法器兩個(gè)輸入電壓幅度相等而極性相反，則其輸出電壓為 UOKUX 2KUY2 （6.1.5） 上述關(guān)系稱為理想模擬乘法器的平方律輸 出特性。 模擬乘法器是一種非線性器件，一般情況下，它體現(xiàn)出非線性特性。例如，兩輸入信號(hào)為UX UYUmcost時(shí)，則輸出電壓為 20

6、21/4/215n UOKUX UYKU2mcos2tKU2mcos2tn KU2mcos2t+KU2mcos22t （6.1.6）n可見(jiàn)，輸出電壓中含有新產(chǎn)生的頻率分量。 n注意：一般情況下，線性迭加原理不適用于模擬乘法器。 模擬乘法器是一種非線性器件，一般情況下，它體現(xiàn)出非線性特性。例如，兩輸入信號(hào)為UX UYUmcost時(shí)，則輸出電壓為 2021/4/2166.1.2 6.1.2 multisim2001multisim2001模擬乘法器模擬乘法器 n 在multisim2001模擬乘法器模型中，輸出電壓： ffoffYKoffxKoutOYUYXUXKU)()( （6.1.7） 式中：

7、Uout ：在Z（K*XY）端的輸出電壓。UX ：在X端的輸入電壓。UY ：在Y端的輸入電壓。 2021/4/217nK ：輸出增益，默認(rèn)值1V/V。nOff ：輸出補(bǔ)償，默認(rèn)值0 V。nYoff ：Y補(bǔ)償，默認(rèn)值0V。nXoff ：X補(bǔ)償，默認(rèn)值0V。nYK ：Y增益，默認(rèn)值1V/V。nXK ：X增益，默認(rèn)值1V/V。2021/4/218n點(diǎn)擊控制類元器件庫(kù)的乘法器圖標(biāo) ， 即可取出一個(gè)乘法器放置在電路工作區(qū)中，雙擊乘法器圖標(biāo)，即可彈出乘法器屬性對(duì)話框如圖6.1.2所示，可以在對(duì)應(yīng)的窗口中對(duì)乘法器的參數(shù)值、標(biāo)識(shí)符等進(jìn)行修改。2021/4/219圖6.1.2 乘法器設(shè)置對(duì)話框 2021/4/2