数字电路实验 乘法器ppt课件
数字电路课程设计之乘法器
X
Y
C
S
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
0
最简积之和式为 S=X`Y+XY`=X○+ Y;C=XY.
电路图为：
X`
1
3
Y
2
X
1
3
Y`
2
X
1
3
S
Y
2
1
3
S
2
X
1
Y
2
3
C
1
3
C
2
2.2 全加器
全加器是为三输入两输出，输入存在进位，真值表如下图所示,输入 X,Y,Z,输出 C,S
X
Y
Z
C
S
0
0
0
0
0
0
0
1
0
carry_look_add cla1 (.A(v),.B(w),.Cin(0),.Cout(d[4]),.S(d[3:0])); assign S[1]= d[0]; and (z[0],A[2],B[0]); and (z[1],A[2],B[1]); and (z[2],A[2],B[2]); and (z[3],A[2],B[3]); carry_look_add cla2 (.A(d[4:1]),.B(z),.Cin(0),.Cout(d1[4]),.S(d1[3:0])); assign S[2]=d1[0];
and (x[0],A[3],B[0]); and (x[1],A[3],B[1]); and (x[2],A[3],B[2]); and (x[3],A[3],B[3]); carry_look_add cla3 (.A(d1[4:1]),.B(x),.Cin(0),.Cout(d2[4]),.S(d2[3:0])); assign S[7:3]=d2[4:0]; endmodule 3.6 Verilog 测试平台语言编写 `timescale 1ns/1ps module mul_tb(); reg[3:0] A,B; wire [7:0] S; mul mu (.A(A),.B(B),.S(S)); initial begin
数字电路实验 乘法器
部分积移位相加乘法器算法
结论：
1、该算法共有四个重复运算周期
2、每个周期共有三步运算 a、求得Ni与M的乘积
b、将Ni与M的乘积与前一个周期右移的部分积之和相加
c、将第二步的结果右移一位得到新的部分积之和一个周期右移后的部分积之和相加。 触发器：加法器相加过程中会出现超过4bit的进位位，需将进位 位 通过触发器先寄存，然后通过移位寄存器的右输入端送入移 位寄存器。
控制器：接收时钟信号和乘法器开始运行的启动命令信号，向A， B两个移位寄存器发出清零、移位、保持（停止移位）等各种命 令信号。
1×4bit乘法器：实现Ni与M的乘积。
设备与器材
（1）电路与数字实验箱 （2）直流稳压电源 （3）万用表 （4）主要器材 YB3262型 DF1701S MF78 74LS194 74LS00 74LS283 74LS08 74LS160 74LS74 1台 1台 1只 2片 1片 1片 1片 1片 1片
模拟乘法器-PPT
对 uX 也可以采用线性动态范围扩展电路，使之线 性动态范围大于UT，MC1595集成模拟乘法器就属于这种 类型。其内部电路由两部分组成：一部分为双差分对模
拟乘法器，与MC1496电路相同；另一部分为 uX 线性动
态范围扩展电路。MC1595外接电路 R5 及外形图如图
6.1.4所示。 4、8脚为uX输入端，9、12脚为uY输入端，
uO
R CIC3 2 U T
uX
R CIC3 2UT
uX
RC 2R E UT
uX uY
KuX uY
(6.1.4)
其中
K
RC 2R E U T
(6.1.5)
在室温下，K 为常数，可见输出电压uO与输入电压
uX、uY的乘积成比例，就是说图6.1.2所示差分放大电
路具有乘法功能。但uY必须为正才能正常工作，故为
6.2.2 倍频、混频与鉴相 一、倍频电路
当图6.2.1所示平方运算电路输入相同的余弦波信 号uI=uX=uY=Uimcosωt时，则由式(6.2.1)可得
输只可u 要入见O在信 ，图号K 这U (6i 的时m 6.2 .2二乘c 2.o .1次s 法7的2 )谐器 输t 波输出 成出端1 2 分电接K U 12压一i m2 中K( 隔1 U含直 im有2c 电o c直s 容o2 流 ，st 成2便)分可t12得,K因到U i此二m 2 次和，
2、14 脚为输出端，其输出电压uO表示式为
uO
4RC RXRYIO
uXuY
KuXuY
(6.1.9)
图 6.1.4 MC1595外接电路及外形图
其增益系数
K 4RC R X R YIO
(6.1.10)
通过调节IO′的大小(由微调R3的阻值实现)可以改 变增益系数，MC1595增益系数的典型值为0.1V-1。 RX、 RY 为负反馈电阻，用以扩大uX、uY的线性动态范围，uX、 uY的线性动态范围分别为
数字电路实验乘法器精品PPT课件
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
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不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
部分积移位相加乘法器算法
结论：
1、该算法共有四个重复运算周期
2、每个周期共有三步运算
a、求得Ni与M的乘积 b、将Ni与M的乘积与前一个周期右移的部分积之和相加 c、将第二步的结果右移一位得到新的部分积之和，为下 一个周期的运算作准备
加法器ห้องสมุดไป่ตู้将Ni与M的乘积与前一个周期右移后的部分积之和相加。
触发器：加法器相加过程中会出现超过4bit的进位位，需将进位 位 通过触发器先寄存，然后通过移位寄存器的右输入端送入移 位寄存器。
控制器：接收时钟信号和乘法器开始运行的启动命令信号，向A， B两个移位寄存器发出清零、移位、保持（停止移位）等各种命 令信号。
1×4bit乘法器：实现Ni与M的乘积。
结束语
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
第8讲 乘法器..
阵列乘法器（8位） 结构原理，特点 树形乘法器 基于wallace树的结构原理 4：2压缩器 结构原理（Basic, full-adder, Mux, Xor, TG等）、特点 BOOTH编码器
一、阵列乘法器电路原理
实现乘法的一个较快的方法是采用类似 于手工计算乘法的方法。所有的部分积 同时产生并组成一个阵列。运用多操作 数相加来计算最终的积。这一方法如下 图（１）所示，这一组操作可直接影射 到硬件。所形成的结构称为阵列乘法器， 它结合了下面三个功能：产生部分积、 累加部分积和最终相加：
CL CO
B
A
S
A B CL
∑
S CO
S CO
CL
2、半加器（HA）
逻辑表达式如右： 功能描述：如果不考 虑有来自低位的进位 将两个1位二进制相 加，称为半加。实现 半加运算的电路叫做 半加器。
S AB AB A B CO AB
1）真值表： 输 入 输 出
A
B
S
CO
0 0 0 1 1
2. 和的产生
被乘数 乘数
部分积
结果
1、二进制乘法举例
101010 × 1011 101010 101010 C0 0000000 S0 1111110 000000 ＋1 0 1 0 1 0 00101000 C1 111001110 S1
部分积的产生
－－与门
结果－－加法器
2. 8位阵列乘法器
a1 a2 a3
a4
a1 a2 a3 a4
Full Adder
Cout 4-2 Cin
Cin Cout
Full Adder
电路中的乘法器设计
电路中的乘法器设计乘法器作为数字电路中重要的基本组件之一，被广泛应用于各种数字信号处理系统中。
乘法器的设计与优化对于提高性能、节省资源以及降低功耗都有着重要的价值。
一、乘法器的原理和分类乘法器是一种将两个输入信号相乘并输出结果的电路。
在数字电路中，乘法器有多种不同的实现方式，常见的有布斯乘法器、波尔久杰斯基乘法器以及Wallace树乘法器等。
布斯乘法器是一种基于二进制补码运算的乘法器。
它通过将两个输入信号逐位相乘，并将结果相加得到最终的乘积。
此种乘法器的优点是结构简单，实现方便，但缺点是速度相对较慢。
波尔久杰斯基乘法器是一种通过分解乘法运算来提高速度的乘法器。
它将两个输入信号分别展开成若干个中间变量，并通过特定的组合电路将这些变量相乘，并最终将结果相加得到最终的乘积。
该乘法器相比布斯乘法器具有更快的运算速度，但需要更多的硬件资源。
Wallace树乘法器则是一种通过并行计算实现高速乘法的乘法器。
它将输入信号分组，并通过特定的组合电路实现了并行计算的功能，从而大大提高了运算速度。
然而，该乘法器在实现过程中，需要大量的硬件资源，且相对复杂。
二、乘法器的设计优化在实际乘法器的设计过程中，往往需要考虑多个因素，如运算速度、资源利用率、功耗以及抗干扰能力等。
为了达到更好的设计效果，我们可以采取一些优化策略。
第一，使用合适的乘法算法。
不同的乘法算法在运算速度、资源利用率以及功耗等方面会有所不同，根据具体的应用需求选择合适的乘法算法是非常重要的。
第二，考虑并行计算。
众所周知，乘法操作是一个非常耗时的运算，可以通过并行计算的方式来提高运算速度。
比如，可以采用布斯树和Wallace树等并行计算的方法来实现高速乘法。
第三，精确控制电路延迟。
在进行乘法运算时，电路延迟是一个重要的因素，可以通过合理设计电路结构、选用合适的器件以及优化布线等方式来减少电路延迟，提高乘法器的运算速度。
第四，采用节能技术。
如今，节能已经成为电路设计不可忽视的因素之一。
实验二：模拟乘法器应用实验PPT教学课件
图1.模拟乘法器应用电路：振幅调制、 混频等
2020/12/10
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图2.MC1596内部电路及引脚功能图如下：
2020/12/10
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基本命题 fx=500KHz ， Ux=50mV ， fy=10KHz ， Uy=0.2V 的 信 号 时 调 电 位 器 RW 工 作 在 不 平 衡 状态时便可产生含载波的正弦调幅信号。
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实验仪器
高频信号发生器 QF1055A 一台;
超高频毫伏表 DA22A
一台;
频率特性测试仪 BT－3C 一台;
直流稳压电源 HY1711－2 一台;
数字示波器 TDS210
一台.
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实验任务与要求
基本实验的实验线路及说明
实验电路如图1所示。该电路可用来实现普通 调幅、平衡调制、混频、倍频、同步检波等功 能。图中RL为负载电阻，RB是偏置电阻，RE 是负载反馈电阻，RW和R1、R2组成平衡调节 电路，调节RW，可使1、4两脚的直流电位差 为零，从而满足平衡调幅的需要，若1、4脚直 流电位差不为零，则1、4输入包括调制信号和 20直20/12/流10 分量两部分，此时可实现普通调幅波。 4
*实验时可只用一个输入信号，然后将x和y通 道短接
2020/12/10
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PPT精品课件
谢谢观看
Thank You For Watching
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c.保持ux(t)不变，使Uy由小到大变化，观察uo(t)的变化， 记下变化结果，并测出最大不失真的uo(t)所对应的 Uy的大小。
2d02.0保/12/1持0 ux(t)不变，fy变化时uo(t)变化情况如何？
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乘法器
一、实验目的1、掌握数字系统RTL级设计方法，即数字系统的逻辑设计分为两个独立的部分，数据路径和控制逻辑。
2、掌握算法流程图、算法状态机（ASM）、模块体系结构框图的画法。
3、熟悉可编程逻辑器件设计流程，掌握逻辑综合、分配引脚，掌握静态时序分析和动态时序分析。
4、掌握用quartusii对设计进行功能仿真、时序仿真的方法步骤。
二、实验要求要求用一个8bit加法器串行相加实现，模块如图2-1所示，完成模块设计和功能仿真。
图2-1输入输出说明：Reset：复位Clk：时钟St：启动信号Done：运算结束信号Mul：乘数Muld：被乘数Product：运算结果三、算法原理如果mul=8’d74=8’b01001010; muld=8’d165=8’b10100101；其算法原理如图3-1所示。
Mul*muld=12210；MM图3-1四、模块算法流程图和结构框图说明：St：操作启动信号acc[16:0]: 累加器cnt: 移位计数器sum[8:0]: 加法器和muld: 8bit被乘数muL: 8bit乘数结果放在acc[15:0]中图4-1模块算法流程图图4-1是模块算法流程图，其原理如下：1、开始后，先判断st是否为1，如果st=1，则移位寄存器清零，把乘数加载到累加器的低八位。
如果，st=0，程序不能往下进行，继续判断st是否为1，直到st=1，为止。
2、把累加器的高九位和被乘数相加和赋给加法器。
3、判断累加器的最低位是否为1，若为1，把加法器的和赋给累加器的高九位，然后累加器右移一位，否则累加器直接右移一位。
4、判断cnt是否为7，如果为7，则，这次乘法运算完成，返回第1步，重新开始。
否则，cnt加1，并返回第2步。
图4-2 模块体系结构框图信号说明：clk：同步时钟load：数据加载信号right：ACC右移信号ad_update：ACC[16:8]更新信号done：结束信号st：开始信号M：乘数值信号图4-2是其模块体系结构图，它有两个模块组成控制逻辑模块和数据路径模块，数据路径模块是输入数据的处理单元，一般完成数据的算数运算、逻辑运算和移位等操作，主要由加法器、逻辑运算单元、译码器、多路选择器、计数器、移位寄存器和数据寄存器等器件构成，本模块，它只有加法器和移位寄存器单元。
相乘器电路讲义课件
A
B
C
因而，T1、T2 和 T3、T4 两个差分对管的输出差值 电流分别为：
因而双差分对管的输出差值电流(由电路) i = (i1 + i3) (i2 + i4) = (i1 i2) (i4 i3)
可见，T7、T8 和 T1～T4 共同构成两个差值电流 (i5 i6)和(i7 i8)相乘电路。现设法转为两电压乘。
(3) ≤ 26 mV， ≥ 260 mV
当 时，
， ≥ 260 mV，即 x1 ＞10 ，所以(4-2-25)
实现开关工作。
3. 扩展 v2 的动态范围 上述三种工作特性，均要求 v2 为小值， 使它的应用范围受到限制。 在实际电路中， 往往采用负反馈技术来扩展 v2 的动态范围。
(1) 电路 T5、T6 管发射极之间 接入负反馈电阻 RE，以扩 展 v2 动态范围
由此，可画出二极管的等效 电路如图。
图中，二极管用开关等效， 开关受 控制，按角频率 做周期性的启闭，闭合时的导通 电阻为 。
在这种工作状态下，可进一
步减少
中
p 为偶数的众多组合频率分量，使无用分量大大减少。 可见，二极管用受 控制
的开关等效是线性时变工作状态的 一个特例，它可以减少组合频率分 量。
除 v2足够小外，还要求 v1足 够大，以致二极管特性可用在原点 处转折的两段折线逼近。
这时管子的导通与截止仅由 v1 控制而不受 v2 影响时，线性时变 工作状态便转换为开关状态。
2. 差分对管 已知差分对管差模特性
差模输入
，若使偏置电流源 I0 受有用
信号 v2 控制，且有
，
A 和 B 为常数，则差分对管就能
为了便于集成化，将
电流源 I0 两个 I0/2 的电流 源
乘法器电路的设计ppt课件
精选版课件ppt
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/*************** 4×4查找表乘法器 ****************/ module mult4x4( out, a, b, clk ); output[7:0] out; // 乘积 input[3:0] a, b; // 操作数 input clk; reg[7:0] out;
精选版课件ppt
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4'h3: out = 4'b0000;
4'h4: out = 4'b0000;
4'h5: out = 4'b0001;
4'h6: out = 4'b0010;
4'h7: out = 4'b009;
精选版课件ppt
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4'h8: out = 4'b0000;
4'h9: out = 4'b0010;
reg[3:0] firsta, firstb; // 操作数高4位 reg[3:0] seconda, secondb; // 操作数低4位 wire[7:0] outa, outb, outc, outd; // 乘积每8位1组
精选版课件ppt
19
always @( posedge clk ) begin
always @( posedge clk ) begin
out = ( outa << 8 ) + ( outb << 4 ) // 乘积 + ( outc << 4 ) + outd;
end endmodule
精选版课件ppt
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8位查找表乘法器仿真波形图
高频电子线路6.2 乘法器电路(PPT文档)
（6.2.19）
显然，iL 中包含的频率分量为 (2n 1)1 2 ，
(n 0,1, 2, ) 若 1 较高，则 31 2 、51 2 ，…，
等组合频率分量很容易滤除，故环形电路的性能更
接近理想相乘器，这是频谱线性搬移电路要解决的核
心问题。
i有用
RD
2 2RL
4
n! d n VQ
f n (VQ ) n!
由于
n
(1 2 )n
n m0
n! m!(n
m)!1nm2m
（6.2.3）
故式（6.2.2）可以改写为
i
f
()
n0
n m0
n! m!(n
m)!an1n
m m 2
（6.2.4）
由式（6.2.4）知，当m=1，n=2时i ， 2a212 ，实现了
Tr1和 Tr2 为带有中心抽头的宽频带变压器
（如传输线变压器），其初、次级绕组的匝数比 分别为1：2和2：1。相应的等效电路如图6.2.4 （b）所示。
当1当01 时V1，m co二s极1t 、管D2 1导V2m通co，s2t 时，若 V1m V2m ，V1m
止D足2区截够。止大，，流二过极二管极将管在D11的的电控流制为下轮流工作在导通区和截
2 的幂级数，即将式（6.2.1）
i f () f (VQ 1 2 )
在 VQ 1 上对2 展开为泰勒级数式，得到
i f () f (VQ 1 2 )
f
(VQ
1)
f
(VQ
1 )2
1 2!
f
(VQ
8位移位乘法器ppt课件
DOUT(I) <= DIN(I) AND ABIN;
END LOOP;
END PROCESS;
END behav;
实验
实验8-1 移位相加8位硬件乘法器电路设计
【例8-35】
LIBRARY IEEE; --16位锁存器/右移寄存器
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY REG16B IS
实验
实验8-1 移位相加8位硬件乘法器电路设计
（1〕实验目的：学习应用移位相加原理设计8位乘法器。 （2〕实验原理：该乘法器是由8位加法器构成的以时序方式设计的8位乘 法器。
实验
实验8-1 移位相加8位硬件乘法器电路设计
其乘法原理是：乘法通过逐项移位相加原理来实现，从被乘数的最低位 开始，若为1，则乘数左移后与上一次的和相加；若为0，左移后以全零相 加，直至被乘数的最高位。从图9-5的逻辑图及其乘法操作时序图图9-4〔示 例中的相乘数为9FH和FDH ）上可以清楚地看出此乘法器的工作原理。图 9-5中，START信号的上跳沿及其高电平有两个功能，即16位寄存器清零和 被乘数A[7..0]向移位寄存器SREG8B加载；它的低电平则作为乘法使能信号 。CLK为乘法时钟信号。当被乘数被加载于8位右移寄存器SREG8B后，随 着每一时钟节拍，最低位在前，由低位至高位逐位移出。当为1时，1位乘 法器ANDARITH打开，8位乘数B[7..0]在同一节拍进入8位加法器，与上一 次锁存在16位锁存器REG16B中的高8位进行相加，其和在下一时钟节拍的 上升沿被锁进此锁存器。而当被乘数的移出位为0时，与门全零输出。如此 往复，直至8个时钟脉冲后，最后乘积完整出现在REG16B端口。在这里，1 位乘法器ANDARITH的功能类似于1个特殊的与门，即当ABIN为‘1’时， DOUT直接输出DIN，而当ABIN为‘0’时，DOUT输出全“00000000”。
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部分积移位相加乘法器算法
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结论：
1、该算法共有四个重复运算周期
2、每个周期共有三步运算
a、求得Ni与M的乘积 b、将Ni与M的乘积与前一个周期右移的部分积之和相加 c、将第二步的结果右移一位得到新的部分积之和，为下 一个周期的运算作准备
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加法器：将Ni与M的乘积与前一个周期右移后的部分积之和相加。
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设备与器材
（1）电路与数字实验箱 （2）直流稳压电源 （3）万用表 （4）主要器材
YB3262型 DF1701S MF78 74LS194 74LS00 74LS283 74LS08 74LS160 74LS74
1台 1台 1只 2片 1片 1片 1片 1片 1片
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触发器：加法器相加过程中会出现超过4bit的进位位，需将进位 位 通过触发器先寄存，然后通过移位寄存器的右输入端送入移 位寄存器。
控制器：接收时钟信号和乘法器开始运行的启动命令信号，向A， B两个移位寄存器发出清零、移位、保持（停止移位）等各种命 令信号。
1×4bit乘法器：实现Ni与M的乘积。
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