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內容提要n 模擬乘法器能實現兩個互不相關的模擬信號間的相乘功能，是一種普遍應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算電路、除法與2021/4/23n開平方運算電路、函數發生電路、調幅電路、振幅鍵控（ASK）調制電路、混頻器電路、倍頻器電路、抑制載波雙邊帶調幅（DSB/SC AM）解調電路和功率測量電路與計算機仿真設計方法。2021/4/24n 本章的重點是掌握模擬乘法器應用電路的仿真設計與分析方法。模擬乘法器是構成應用電路的

2、基礎，注意模擬乘法器與運算放大器的結合，以及將模擬乘法器連接在運算放大器的輸入回路和負反饋回路上對電路功能的影響。 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用的非線性模擬集成電路。模擬乘法器能實現兩個互不相關的模擬信號間的相乘功能。它不僅應用于模擬運算方面，而且廣泛地應用于無線電廣播、電視、通信、測量儀表、醫療儀器以及控制系統，進行模擬信號的變換及處理。 2021/4/27z圖6.1.1 模擬乘法器符號 n 模擬乘法器具有兩個輸入端口X和Y，及一個輸出端口Z（K*XY），是一個三端口非線

3、性網絡，其符號如圖6.1.1所示。2021/4/28 一個理想的模擬乘法器，其輸出端Z的瞬時電壓UO僅與兩個輸入端（X和Y）的瞬時電壓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 根據模擬乘法器兩輸入電壓UX和UY的的極性，乘法器有四個工作象限（又稱區域）。如果兩輸入電壓都只能取同一極性（同為正或同為負）時，乘法器才能工作，則稱之為“單象限乘法器”；如果其中一個輸入電壓極性可正、可負，而另一個輸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），則稱之為“二象限乘法器”；如果兩輸入電壓極性均可正、可負，則稱之為“四象限乘法器”。兩個單象限乘法器可構成一個二象限乘法器；兩個二象限乘法器則可構成一個四象限乘法器.2021/4/211n 模擬乘法器有兩個獨立的輸入量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描述。 n當模擬乘法器兩個輸入信號中，有一個為恒定的直流電壓E，根據式（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、輸出電壓的極性關系滿足數學符號運算規則；有一個輸入電壓為零時，模擬乘法器輸出電壓亦為零；有一個輸入電壓為非零的直流電壓E時；模擬乘法器相當于一個增益為Au=KE的放大器。 2021/4/213n 當模擬乘法器兩個輸入電壓相同，則其輸出電壓為: n UOKUX 2KUY2 （6.1.4） 2021/4/214n 當模擬乘法器兩個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，它體現出非線性特性。例如，兩輸入信號為UX UYUmcost時，則輸出電壓為 20

6、21/4/215n UOKUX UYKU2mcos2tKU2mcos2tn KU2mcos2t+KU2mcos22t （6.1.6）n可見，輸出電壓中含有新產生的頻率分量。 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，它體現出非線性特性。例如，兩輸入信號為UX UYUmcost時，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，默認值1V/V。nOff ：輸出補償，默認值0 V。nYoff ：Y補償，默認值0V。nXoff ：X補償，默認值0V。nYK ：Y增益，默認值1V/V。nXK ：X增益，默認值1V/V。2021/4/218n點擊控制類元器件庫的乘法器圖標 ， 即可取出一個乘法器放置在電路工作區中，雙擊乘法器圖標，即可彈出乘法器屬性對話框如圖6.1.2所示，可以在對應的窗口中對乘法器的參數值、標識符等進行修改。2021/4/219圖6.1.2 乘法器設置對話框 2021/4/2