6.1模拟乘法器的基本概念与特性

第6章模拟乘法器电路 内容提要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 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 SCAM 解调电路和功率测量电路与计算机仿真设计方法 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 6 1 1通用模拟乘法器 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 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 UO KUXUY 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 模拟乘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VO KUXUY表示 也可以用四象限输出特性和平方律输出特性来描述 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 或UO KE UX 6 1 3 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 当模拟乘法器两个输入电压相同 则其输出电压为 UO KUX2 KUY2 6 1 4 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UO KUX2 KUY2 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 UY Umcos t时 则输出电压为 UO KUXUY KU2mcos2 t KU2mcos2 t KU2mcos2 t KU2mcos22 t 6 1 6 可见 输出电压中含有新产生的频率分量 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 UY Umcos t时 则输出电压为 6 1 2multisim2001模拟乘法器 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 K 输出增益 默认值1V V Off 输出补偿 默认值0V Yoff Y补偿 默认值0V Xoff X补偿 默认值0V YK Y增益 默认值1V V XK X增益 默认值1V V 点击控制类元器件库 的乘法器图标 即可