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1、第第6章章 模拟乘法器电路模拟乘法器电路 n内容提要n 模拟乘法器能实现两个互不相关的模拟信号间的相乘功能，是一种普遍应用的非线性模拟集成电路。本章介绍了模拟乘法器的基本概念与特性，multisim2001模拟乘法器，以及模拟乘法器组成的乘法与平方运算电路、除法与n开平方运算电路、函数发生电路、调幅电路、振幅键控（ASK）调制电路、混频器电路、倍频器电路、抑制载波双边带调幅（DSB/SC AM）解调电路和功率测量电路与计算机仿真设计方法。n 本章的重点是掌握模拟乘法器应用电路的仿真设计与分析方法。模拟乘法器是构成应用电路的基础，注意模拟乘法器与运算放大器的结合，以及将模拟乘法器连接在运算放大器
2、的输入回路和负反馈回路上对电路功能的影响。6.1模拟乘法器的基本概念与特性模拟乘法器的基本概念与特性 6.1.1 通用模拟乘法器n 模拟乘法器是一种普遍应用的非线性模拟集成电路。模拟乘法器能实现两个互不相关的模拟信号间的相乘功能。它不仅应用于模拟运算方面，而且广泛地应用于无线电广播、电视、通信、测量仪表、医疗仪器以及控制系统，进行模拟信号的变换及处理。z图6.1.1 模拟乘法器符号 n 模拟乘法器具有两个输入端口X和Y，及一个输出端口Z（K*XY），是一个三端口非线性网络，其符号如图6.1.1所示。一个理想的模拟乘法器，其输出端Z的瞬时电压UO仅与两个输入端（X和Y）的瞬时电压UX和UY的(波
3、形、幅值、频率均是任意的)的相乘积成正比，不含有任何其它分量。模拟乘法器输出特性可表示为:UOKUX UY （6.1.1）式（6.1.1）中，K为相乘增益。根据模拟乘法器两输入电压UX和UY的的极性，乘法器有四个工作象限（又称区域）。如果两输入电压都只能取同一极性（同为正或同为负）时，乘法器才能工作，则称之为“单象限乘法器”；如果其中一个输入电压极性可正、可负，而另一个输入电压极性只能取单一极性（即只能是正或只能是负），则称之为“二象限乘法器”；如果两输入电压极性均可正、可负，则称之为“四象限乘法器”。两个单象限乘法器可构成一个二象限乘法器；两个二象限乘法器则可构成一个四象限乘法器.n 模拟乘
4、法器有两个独立的输入量UX和UY，输出量UO与UX和UY之间的传输特性既可以用式VOKUX UY表示，也可以用四象限输出特性和平方律输出特性来描述。n当模拟乘法器两个输入信号中，有一个为恒定的直流电压E，根据式（6.1.1）得到 UO(KE)UY （6.1.2）n或 UO(KE)UX （6.1.3）n 上述关系称为理想模拟乘法器四象限输出特性。由上式可知，模拟乘法器输入、输出电压的极性关系满足数学符号运算规则；有一个输入电压为零时，模拟乘法器输出电压亦为零；有一个输入电压为非零的直流电压E时；模拟乘法器相当于一个增益为Au=KE的放大器。n 当模拟乘法器两个输入电压相同，则其输出电压为:n U
5、OKUX 2KUY2 （6.1.4）n 当模拟乘法器两个输入电压幅度相等而极性相反，则其输出电压为 UOKUX 2KUY2 （6.1.5）上述关系称为理想模拟乘法器的平方律输 出特性。模拟乘法器是一种非线性器件，一般情况下，它体现出非线性特性。例如，两输入信号为UX UYUmcost时，则输出电压为 n UOKUX UYKU2mcos2tKU2mcos2tn KU2mcos2t+KU2mcos22t （6.1.6）n可见，输出电压中含有新产生的频率分量。n注意：一般情况下，线性迭加原理不适用于模拟乘法器。模拟乘法器是一种非线性器件，一般情况下，它体现出非线性特性。例如，两输入信号为UX UYU
6、mcost时，则输出电压为 6.1.2 6.1.2 multisim2001multisim2001模拟乘法器模拟乘法器 n 在multisim2001模拟乘法器模型中，输出电压：（6.1.7）式中：Uout：在Z（K*XY）端的输出电压。UX：在X端的输入电压。UY：在Y端的输入电压。nK：输出增益，默认值1V/V。nOff：输出补偿，默认值0 V。nYoff：Y补偿，默认值0V。nXoff：X补偿，默认值0V。nYK：Y增益，默认值1V/V。nXK：X增益，默认值1V/V。n点击控制类元器件库的乘法器图标，即可取出一个乘法器放置在电路工作区中，双击乘法器图标，即可弹出乘法器属性对话框如图6.1.2所示，可以在对应的窗口中对乘法器的参数值、标识符等进行修改。图6.1.2 乘法器设置对话框