multisim仿真教程模拟乘法器的基本概念与特性
模拟乘法器解读
第 6 章 集成模拟乘法器及其应用
引言
集成模拟乘法器是实现两个模拟信号相乘的器件， 它广泛用于乘法、除法、乘方和开方等模拟运算，同 时也广泛用于信息传输系统作为调幅、解调、混频、 鉴相和自动增益控制电路，是一种通用性很强的非线 性电子器件，目前已有多种形式、多品种的单片集成 电路，同时它也是现代一些专用模拟集成系统中的重 要单元。本章将以差分放大电路为基本单元电路的变 跨导模拟乘法器为例，讨论模拟乘法器的基本工作原 理及其应用。
K
RC 2R E U T
图6.1.3 MC1496型集成模拟乘法器
R5、V7、R1为电流源的基准电路，V8、V9均提供恒值电 流IO/2, 改变外接电阻R5的大小，可调节IO/2在的大小。 图中 2 、 3两脚，即 V5 、 V6 两管发射极上所跨接的电阻 RY ，除可调节乘法器的增益外，其主要作用是用来产 生负反馈，以扩大输入电压 uY 的线性动态范围。该 乘法器输出电压 uO 的表示式为
uX
uY
X
K Y uO
根据乘法运算的代数性质，乘法器有四个工作区域， 由它的两个输入电压的极性来确定，并可用X-Y平面中 的四个象限表示。能够适应两个输入电压四种极性组合 的乘法器称为四象限乘法器；若只对一个输入电压能适 应正、负极性，而对另一个输入电压只能适应一种极性， 则称为二象限乘法器；若对两个输入电压都只能适应一 种极性，则称为单象限乘法器。 式( 6.1.1 )表示，一个理想的乘法器中，其输出 电压与在同一时刻两个输入电压瞬时值的乘积成正比， 而且输入电压的波形、幅度、极性和频率可以是任意的。 对于一个理想的乘法器，当 uX、uY中有一个或两 个都为零时，输出均为零。但在实际乘法器中， 由于 工作环境、制造工艺及元件特性的非理想性，当 uX =0， uY=0时，uO≠0，通常把这时的输出电压称为输出失调电 压；当 uX=0，uY≠0(或 uY=0,uX≠0) 时，uO≠0，
模拟相乘器
扩大v1 、v2的动态范围，实现任意两个模拟 信号的相乘。
➢ 框图： 流控吉尔伯特电路
V－I 线性变换器
V－I 线性变换器
➢ 电路：
1) 流控吉尔伯特电路
➢ 电路：
➢ 实现：
i
iI
iII
1 iK
( iC5
iC6
)( ie7
ie8
)
[( iC5
iC6
)( ie7
ie8
)]
2) 电压—电流线性变换器
➢ 零输入响应 ： 零输入状态时，是非零的输出， 存在误差电压（输出失调电压和馈通误差电压）。
➢ 直流传输特性 （一个输入为直流时）
➢ 平方律特性（ vx vy 时 ）
② 非线性传输特性 ③ 正弦信号传输特性
一、模拟相乘器的基本特性
误差分析（静态误差 (vx vy)） 引起误差原因：
AM AM A
2) 工作原理
➢
i
iI
iII
I0th
qv2 2kT
th
qv1 2kT
➢ 分类讨论
i) V1m>26mv, V2m>26mv 无意义，说明v2必须为小信号
ii) V1m<26mv, V2m<26mv 实现近似理想相乘
iii) 26mv<V1m<260mv , V2m<26mv iv) V1m≥260mv , V2m<26mv
3. 特点
3) 易于实现电流的存贮与转移
➢ 动态电流镜可作为偏置电流，或作为电流1：1拷贝、 倍乘或整除。
➢ 广泛用在开关电流滤波器、开关电流A/D、D/A转换 器中。
4) 便于实现电流与电压的线性与非线性转换
模拟乘法器原理
模拟乘法器原理乘法器是一种电路设计，用于将两个输入数相乘，并输出它们的乘积。
乘法器常用于数字信号处理、计算机和通信系统中。
乘法器的原理基于布尔代数和逻辑门。
它通常由多个逻辑门和触发器组成，以实现乘法运算。
乘法器的设计要考虑精度和运算速度。
一种常见的乘法器设计是Booth乘法器，它使用偏置编码技术来减少部分乘积的计算。
另一种常见的设计是Wallace树乘法器，它通过级联多个片段乘法器来提高速度。
乘法器的操作原理是分别将两个输入数的每个位进行乘法运算，并将结果相加。
具体步骤如下：1. 将两个输入数分别展开为二进制形式，对应位分别相乘。
最低位乘积直接输入到第一级部分乘积的输入。
2. 对每一位乘积进行部分乘积运算。
部分乘积运算是将当前位乘积和之前的部分乘积相加，并将结果输出到下一级。
3. 重复步骤2，直到所有位的乘积都被计算出来。
4. 对所有部分乘积进行累加，得到最终的乘积结果。
乘法器还需要考虑进位和溢出的问题。
在每一位相乘时，会产生进位位和当前位的乘积。
如果乘积超过了位数的范围，就会产生溢出。
乘法器的性能可以通过速度和面积这两个指标来评估。
速度是指乘法器完成一次乘法运算所需的时间，面积是指乘法器所占据的芯片空间大小。
总结来说，乘法器是一种常见的电路设计，用于将两个输入数相乘。
乘法器的原理基于布尔代数和逻辑门，它的设计考虑了精度和运算速度。
乘法器的操作原理是对输入数的每一位进行乘法运算，并将结果累加得到最终的乘积。
乘法器还需要考虑进位和溢出的问题。
乘法器的性能可以通过速度和面积来评估。
模拟乘法器及其应用
6.3.1 乘法器的工作原理 1．对数乘法器
由
式中 由此可知，可利用对数电路、加法电路和反对数电 路实现的乘法运算功能。
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模拟电子技术基础
原理框图
பைடு நூலகம்
对数运算 对数运算
加法 运算
反对数运算
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模拟电子技术基础
T1
R1
–
A1
+
T2 R2
–
A2
+
对数乘法运算电路
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模拟电子技术基础
由以上各式得
式中
T1 +
+ _
T
2
+R
T4
T3
_
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模拟电子技术基础
T1 +
+ _
T
2
+R
T4
T3
_
A
+
接入差分比 例电路
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模拟电子技术基础
6.3.2 乘法器应用电路 1. 平方运算电路 K
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模拟电子技术基础
2． 开平方运算电路
幅度解调原理框图
K
低通 滤波器 音频信号
载波信号 调幅信号
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
K
载波信号
调幅信号
低通 滤波器 音频信号
滤除高频信号
输出信号信号
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R3
R5
R4
–
A3
+
R6
T4
–
A4
+
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模拟电子技术基础
Multisim仿真详解
仪器仪表 工具栏
状态栏
菜单
View：调整视图窗口 Place：在编辑窗口中放置节点、元器件、总 线、输入/输出端、文本、子电路等对象 Simulate：提供仿真的各种设备和方法 Transfer：将所搭电路及分析结果传输给其他 应用程序 Tools：用于创建、编辑、复制、删除元件 Options：对程序的运行和界面进行设置
Multisim意为“万能仿真 ”
一、主要功能
直流工作点分析 交流分析 暂态分析 傅立叶分析 噪声分析 失真分析 直流扫描 灵敏度分析
参数扫描 温度扫描 零-极点分析 传输函数分析 最坏情况分析
……
二、主要特点
仿真的手段切合实际，选用的元器件和测量仪器与实 际情况非常接近；并且界面可视、直观。
注：电压表和电流表在指示器件库，而不是仪器 库中选择
四、定制Multisim用户界面
操作： 设置菜单栏Option /Preferences中各属性
选择元件的符号标准 ANSI：美国标准 DIN：欧洲标准。
选择元件、节点及 连接线上所要显示 的说明文字等
设置电路编辑窗口 元器件和背景的颜色
设置元件的识别、参数值 与属性、节点序号、引脚 名称和原理图文本等文字 的属性设置
计算机辅助电路分析 Multisim仿真
Multisim 基础
Electronics Workbench (EWB)是加拿大IIT公 司于八十年代末、九十年代初推出的用于电路仿真与 设计的EDA软件，又称为“虚拟电子工作台”。
IIT公司从EWB6.0版本开始，将专用于电路仿真与 设计模块更名为MultiSim，大大增强了软件的仿真 测试和分析功能，大大扩充了元件库中的仿真元件数 量，使仿真设计更精确、可靠。
Multisim仿真教程剖析
例1. 求下图所示电路的节点电压U1.U2。
50
二 求戴维宁等效电路
基本操作: 1. 利用数字万用表测量电路端口的开路电压和短路电流 2. 求解出该二端网络的等效电阻 3. 绘制戴维宁等效模型
例2 求下图所示电路的戴维宁等效电路。
51
Req=16/6.333≈3Ω
添加输入/输出节点
函数信号 发生器
1kHz 0.4V
a 0.22μ C
b Vca
R 1k
c
荧光屏
Y1
Y2
双踪示波器
45
（一） 建立电路文件 （二） 从元器件库中调有所需的元器件 （三） 电路连接及导线调整 （四）为电路增加文本 （五）示波器的连接 （六）电路仿真
46
47
基于Multisim的电路分析
1 电阻电路分析
13
设置元件的识别、参数值 与属性、节点序号、引脚 名称和原理图文本等文字 的属性设置
14
设置显示窗口 图纸格式
设置窗口图纸的大小
选择窗口图纸的 缩放比例
15
设置导线的宽度 设置导线的自动 连接方式
16
选择文件自动保存功能 并设定保存时间间隔
设置存取文件路径 设置数字电路的 仿真方式
选择PCB的接地方式
设置分析类型 设置显示状态 设置电压幅值
设置标号
设置故障
2.直流电压源
20
3.交流电压源
设置最大值 设置有效值
设置频率 设置初相位
21
4.时钟电压源
实质上是一个频率、占空比及幅度皆可调的方波发生器
22
5.受控源
1）VCVS
23
2）VCCS
24
3）CCVS
multisim仿真教程模拟乘法器的基本概念与特性
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/SC AM）解调电路和功率测量电路 与计算机仿真设计方法。
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。 z
图6.1.1 模拟乘法器符号
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
K ：输出增益，默认值1V/V。
Off ：输出补偿，默认值0 V。 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。
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
或
UO＝(KE) UY UO＝(KE) UX
（6.1.2） （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。
模拟乘法器作用及电路讲解
摘要随着电子技术的发展，集成模拟乘法器应用也越来越广泛。
用集成模拟乘法器可以构成性能优良的调幅和检波电路，其电路元件参数通常采用器件典型应用参数值。
作调幅时，高频信号加到输入端，低频信号加到Y输入端；作解调时，同步信号加到X输入端，已调信号加到Y输入端。
集成模拟乘法器是实现两个模拟信号相乘的器件，它广泛用于乘法、除法、乘方和开方等模拟运算，同时也广泛用于信息传输系统作为调幅、解调、混频、鉴相和自动增益控制电路，是一种通用性很强的非线性电子器件，目前已有多种形式、多品种的单片集成电路，同时它也是现代一些专用模拟集成系统中的重要单元。
作调幅时，高频信号加到输入端，低频信号加到Y输入端；作检波时，同步信号加到X输入端，已调信号加到Y输入端。
调试时，首先检查器件各管脚直流电位应符合要求，其次调节调零电路，使电路达到平衡。
还需注意：（1）Y 端输入信号幅度不应超过允许的线性范围，其大小与反馈电阻R有关，否则输出Y波形会产生严重失真；（2）X端输入信号可采用小信号（小于26mV）或者大信号（大于260mV），采用大信号可获得较大的调幅或解凋信号输出。
信息传输系统中，检波是用以实现电信号远距离传输及信道复用的重要手段。
由于低频信号不能实现远距离传输，若将它装载在高频信号上，就可以进行远距离传输，当使用不同频率的高频信号，可以避免各种信号之间的干扰，实现多路复用。
关键词：模拟乘法器，调幅器，检波器，MC1496目录第一章、集成模拟乘法器的工作原理 (2)第一节、模拟乘法器的基本特性 (2)一、模拟乘法器的类型 (2)第二节、变跨导模拟乘法器的基本工作原理 (2)第三节、单片集成模拟乘法器 (3)第二章、集成模拟乘法器的应用 (4)第一节、基本运算电路 (4)一、平方运算 (4)二、除法运算器 (5)三、平方根运算 (5)四、压控增益 (5)第二节、倍频、混频与鉴相 (6)一、倍频电路 (6)二、混频电路 (6)三、鉴相电路 (6)第三节、调幅与解调 (7)一、信息传输的基本概念 (7)二、调幅原理 (8)三、采用乘法器实现解调(检波) (10)第三章、MC1496模拟乘法器构成的振幅器 (10)第一节、振幅调制的基本概念 (10)第二节、抑制载波振幅调制 (13)第三节、有载波振幅调制 (14)第四章、MC1496模拟乘法器构成的同步检波器 (14)总结 (17)参考文献 (18)附录 (18)第一章、集成模拟乘法器的工作原理第一节、模拟乘法器的基本特性模拟乘法器是实现两个模拟量相乘功能的器件，理想乘法器的输出电压与同一时刻两个输入电压瞬时值的乘积成正比，而且输入电压的波形、幅度、极性和频率可以是任意的。
模拟乘法器
图1：基础模拟乘法器与乘法器象限的定义从数学角度来看，乘法是一种“四象限”运算——换言之，两个输入可能为正，也可能为负，输出亦是如此。
然而，用于生产电子乘法器的某些电路仅支持单极性信号。
如果两个信号都必须是单极性的，结果形成一个“单象限”乘法器，输出同样也会是单极性的。
如果其中一个信号为单极性，而其他信号可能为正或负，则乘法器就是一个“二象限”输出可能为两个极性之一(因而为“双极性”)。
用于产生一象限或二象限乘法器的电路可能比四象限乘法器所需电路要简单，由于许多应用并不需要全四象限乘法，因此，常用的是仅支持一象限或二象限的精密器件。
一个示例是AD539，这是一款宽带双通道二象限乘法器，具有一个单极性Vy 输入，其相对受限带宽为5 MHz，还有两个双极性Vx输入，每个乘法器各一个，带宽为60 MHz。
图2显示的是AD539的框图。
图2：AD539模拟乘法器框图最简单的电子乘法器采用对数放大器。
计算依赖于以下事实：两个数的对数之和的反对数为这两些数字之积(如图3所示)。
图3：利用对数放大器实现乘法运算图4：基础跨导乘法器这是一种性能很差的乘法器，因为(1) Y 输入被随V Y 非线性变化的V BE 抵消；之间存在指数关系，因而X 输入呈现非线性；(3) 比例因子随温度而变化。
图5：基础跨导乘法器如此，吉尔伯特单元有三个不便之处：(1) 其X输入为差分电流；(2) 其输出为差分电流；输入为单极性电流——因此吉尔伯特单元只是一个二象限乘法器。
通过交叉耦合两个这样的单元并使用两个电压-电流转换器(如图6所示)，我们可以把基础架构转换成一种带电压输入的四象限器件，如AD534。
在中低频率下，可以用一个减法器放大器把输出端的差分电流转换成电压。
鉴于其电压输出架构，AD534的带宽仅为1 MHz 左右，而后续版本AD734的带宽则为10 MHz。
图6：AD534：一款四象限跨导线性乘法器Q1A和Q1B以及Q2A和Q2B形成两个吉尔伯特单元的两对核心长尾对，而Q3A 则为两个单元的线性化晶体管。
模拟乘法器及其应用讲解
模拟乘法器及其应用摘要集成模拟乘法器是继集成运算放大器后最通用的模拟集成电路之一，是一种多用途的线性集成电路。
可用作宽带、抑制载波双边平衡调制器，不需要耦合变压器或调谐电路，还可以作为高性能的SSB乘法检波器，AM调制/解调器、FM解调器、混频器、倍频器、鉴相器等，它与放大器相结合还可以完成许多的数学运算，如乘法、除法、乘方、开方等。
The integrated analog multiplier is the second one of the analog integrated circuitoperational amplifier after the general linear integrated circuits, is a multi use. Can be usedas broadband, suppressed carrier double balanced modulator, does not require a coupling transformer or tuning circuit, also can be used as SSB multiplication detector of high performance, AM modulator / demodulator, FM demodulator, mixer, multiplier, the phasedetector, and it can also complete theamplifier combining mathematical operation many, such as multiplication division,involution, evolution, etc..一、实验目的1．了解模拟乘法器的工作原理2．掌握利用乘法器实现AM调制、DSB调制、同步检波、倍频等几种频率变换电路的原理3．学会综合地、系统地应用已学到模、数字电与高频电子线路技术的知识，通过MATLAB掌握对AM调制、DSB调制、同步检波、倍频电路的制作与仿真技术，提高独立设计高频单元电路和解决问题的能力。
模拟乘法器电路原理
模拟乘法器电路原理
乘法器电路是一种用于计算两个输入数的乘积的电子电路。
它由多个逻辑门和电子元件组成，能够将输入信号相乘得到输出信号。
在一个乘法器电路中，通常会有两个输入端和一个输出端。
输入端通常被标记为A和B，分别表示待乘数和乘数。
输出端通常被标记为P，表示乘积。
乘法器电路的工作原理是根据乘法的性质，将每一位的乘积相加得到最后的结果。
具体的实现方式可以有多种，下面介绍一种常见的实现方式。
乘法器电路通常被分为多个级别，每个级别负责计算某一位的乘积。
第一个级别接收A和B的最低位，通过逻辑门或触发器计算出对应的乘积，并将其存储为P的最低位。
然后，每个级别的输出和前一级别输出的进位信号经过逻辑门或触发器进行运算，得到当前级别的乘积和进位信号。
这个过程会一直进行，直到计算完所有位的乘积。
最后，所有级别的乘积和进位信号会被加和，得到最终的输出结果P，即A和B的乘积。
乘法器电路的实现可以使用多种逻辑门和元件，如AND门、OR门、XOR门、D触发器等。
具体的电路设计取决于要求的精度和速度。
需要注意的是，乘法器电路的设计和实现是一项复杂的任务，需要考虑多种因素，如延迟、功耗和精度等。
因此，在实际应用中，通常会使用专门的乘法器芯片，而不是自己设计和制造乘法器电路。
Multisim仿真实用教程讲义
1.3.3 Multisim仪器仪表栏
波特图仪（Bode Plotter） 利用波特图仪可以方便地测量和显示电路的频率响应，波特图
仪适合于分析滤波电路或电路的频率特性，特别易于观察截止频率。 需要连接两路信号，一路是电路输入信号，另一路是电路输出信号， 需要在电路的输入端接交流信号。 波特图仪控制面板分为Magnitude（幅值）或Phase（相位）的 选择、Horizontal（横轴）设置、Vertical（纵轴）设置、显示 方式的其他控制信号，面板中的F指的是终值，I指的是初值。在波 特图仪的面板上，可以直接设置横轴和纵轴的坐标及其参数。
以上这些操作可以在菜单栏File子菜单下选择命令， 也可以应用快捷键或工具栏的图标进行快捷操作。
菜单
1.1.3 元器件基本操作 常用的元器件编辑功能有： 90 Clockwise--顺时针旋转90 90 CounterCW--逆时针旋转90 Flip Horizontal--水平翻转 Flip Vertical--垂直翻转 Component Properties--元件属性等。
两个连接端口是Ready and Triger
1.3.3 Multisim仪器仪表栏
逻辑转换器（Logic Converter）
Multisim提供了一种虚拟仪器：逻辑转换器。实际中没有这 种仪器，逻辑转换器可以在逻辑电路、真值表和逻辑表达式之间进 行转换。有8路信号输入端，1路信号输出端。
6种转换功能依次是：逻辑电路转换为真值表、真值表转换为 逻辑表达式、真值表转换为最简逻辑表达式、逻辑表达式转换为真 值表、逻辑表达式转换为逻辑电路、逻辑表达式转换为与非门电路。
菜单
1.1.5 图纸标题栏编辑 单击Place / Title Block命令，在打开对话框的查找范围 处指向Multisim / Titleblocks目录，在该目录下选择一 个*.tb7图纸标题栏文件，放在电路工作区。用鼠标指向文 字块，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择Properties命令， 或者双击title block进行编辑。
实验 模拟乘法器电路
实验模拟乘法器电路一、实验目的和要求1．掌握模拟乘法器的基本概念与特性，NI multisim 10模拟乘法器。
2．掌握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、函数发生电路电路与计算机仿真设计与分析方法。
二、实践内容或原理1．NI multisim 10模拟乘法器在NI multisim 10模拟乘法器模型中，输出电压U＝K[X K(U X+X off)·Y K(U X+X off)]+O ff（1.1）out式中，U out为在Z（K*XY）端的输出电压；U X为在X端的输入电压；U Y为在Y端的输入电压；K为输出增益，默认值1V/V；O ff为输出补偿，默认值0V；Y off为Y 补偿，默认值0V；X off 为X补偿，默认值0V；Y K为Y增益，默认值1V/V；X K为X增益，默认值1V/V。
单击Sources→CONTROL-FUNCTION→ MULTIPLLER，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，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。
2．乘法与平方运算电路当两个输入电压U X（图2.1中的V1）和U Y（图2.1中的V2）加到乘法器X 和Y端时，乘法器输出端的输出电压U O可表示为U＝KU X U Y （2.1）O图2.1 乘法电路从图2.1仿真分析结果可见，K ＝1，U X （V1）＝2V ，V Y （V2）＝4.3V ，输出电压U O ＝8.6V ，满足U O ＝KU X U Y 关系。
从图2.2仿真分析结果可见，当K ＝1，U X （V1）＝U Y （V2）＝2V 时，输出电压U O ＝4V ，满足U O ＝KU 2X ＝KU 2Y 关系，即平方运算关系。
图2.2 平方运算电路3．反相输入除法运算电路一个二象限反相输入除法运算电路如图3.1所示，它由运放3554AM 和接于负反馈支路的乘法器A1构成。
1、Multisim仿真概述(课件PPT)
个图标所表示的元器件含义、功能和使
用方法将在后面介绍。还可使用在线帮
助功能查阅有关的内容。
14
电 源 按 钮
基 本 元 件
二 极 管 按
按钮
钮
晶模 体拟 管元 按件 钮按
钮
元 器 件 按 钮 （
元其模 器他数 件数混 按字合 钮元元 （器器
件件
指 示 器 件 按 钮
电 源 器 件 按 钮
杂 项 库 元 器 件
Help: NI Multisim 10有丰富的Help功能，其 Help系统不仅包括软件本身的操作指南，更 重要的是包含有元器件的功能解说。
9
1.2.3 multisim工具栏
multisim常用工具栏如图所示：
1.系统工具栏
新建：清除电路工作区，准备生成新电路。
打开：打开电路文件(现有文件\设计范例)。
微控制器件库包含有8051、PIC等多种微控制器。
20
设 置 元 器 件 按 钮
放 置 总 线 按 钮
教网 育站 资按 源钮 按 钮
Hierarchrcal Block ：放置模块电路。 BUS：放置总线
21
仪器仪表工具栏
数字万用表(Multi-meter) 函数信号发生器(Function Generator) 瓦特表(Wattmeter) 双踪示波器(Oscilloscope) 四踪示波器(Oscilloscope) 波特图仪(Bode Plotter) 频率计（FreqCounter) 字信号发生器(Word Generator) 逻辑分析仪(Logic Analyzer) 逻辑转换器(Logic Converter) IV特性测量仪(IV Analyzer) 失真度测量仪(Distortion Analyzer) 频谱分析仪(Spectrum Analyzer)。
模拟乘法器工作原理
模拟乘法器工作原理今天来聊聊模拟乘法器工作原理吧。
不知道你们有没有去过那种传统的菜市场。
菜贩在计算总价的时候，其实就有点像模拟乘法器在工作。
比如说菜的单价是每斤5元，你买了3斤，菜贩心里或者拿个小本子一算，就知道总价是15元，这个过程从数学上来说就是乘法：单价×重量= 总价。
模拟乘法器干的事呀，大体上是类似的，只不过它处理的可不是这种买菜算账的数，而是电信号。
模拟乘法器呢，最基本的它有两个输入信号。
这两个输入信号就像两首不同旋律的曲子同时在播放。
当你把这两个信号输入到模拟乘法器的时候，它能处理这两个信号，输出一个新的信号，这个新信号的值就是原来两个输入信号值相乘的结果。
打个比方，就像咱们厨师做菜，有两种食材，土豆和肉，把它们按照一定的比例搭配放入锅中翻炒，最后出锅就变成了一道融合这两种食材味道的新菜，这个新菜就相当于模拟乘法器的输出信号。
有意思的是，模拟乘法器要实现乘法的功能并不是那么简单，这就要说到它背后的电子电路原理了。
从比较基础的模拟乘法器来说，它利用了某些电子器件的特性。
例如，在那些采用了双极型晶体管的模拟乘法器里，是基于晶体管的电流- 电压等特性来实现乘法功能的。
不过，老实说，我一开始也不明白那些复杂的电路表达式到底怎么来的，像那些包含着各种电子元件参数的公式，看起来就像天书一样。
后来我慢慢学才明白，原来它是通过对不同电路部分的精心设计，让输入的电压或者电流信号进行特定的转换和组合，最终实现这个乘法结果的输出。
这就好比我们做一套复杂的手工，每个零部件看似单独存在，但按照特定的步骤组合在一起就能变成一个有新功能的东西。
实际应用案例也有不少呢。
在音频处理领域，模拟乘法器就大有用武之地。
比如说，在音频的调制和解调过程中，利用模拟乘法器的乘法特性，可以把原始的音频信号和一个载波信号相乘，从而实现将音频信号搭载到载波上（调制），或者从载波上把音频信号分离出来（解调）。
在使用模拟乘法器的时候也有一些注意事项。
基于Mutisim的模拟乘法器的应用设计与仿真剖析
基于Multisim10的模拟乘法器应用设计与仿真摘要作为电子线路仿真与设计的EDA 工具软件Multisim是其中之一。
Multisim在教育教学与生产生活中被广泛应用于电路学习、电路图设计以及模拟仿真。
利用Multisim和虚拟仪器技术，可以很好地将理论教学与实际动手实验相结合，可以提高学习的积极性。
利用这些虚拟仪器与元器件，为模拟乘法器的电路设计与应用提供了先进的设计方法并且可以预防电路设计中的错误，并模拟预期效果，提高成功性，调试比较方便。
模拟乘法器是对两个模拟信号（电压或电流）实现相乘功能的的有源非线性器件。
主要功能是实现两个互不相关信号相乘，即输出信号与两输入信号相乘积成正比。
它有两个输入端口，即X和Y输入端口。
设计的主要内容为在Multisim10软件工具下创建集成电路模块，Multisim软件工具提供了原理图输入工具、仿真器和波形分析功能对模拟乘法器构成的电路进行仿真。
然后对设计的电路进行测试和仿真结果分析。
关键词：Multisim10；模拟乘法器；仿真Application of Design and Simulation of AnalogMultiplier Based on MultisimAbstractAs electronic circuit simulation and design EDA tool software Multisim is one of them. Multisim in education teaching and life are widely used in circuit, circuit design and simulation e Multisim and virtual instrument technology, is a good way to combining theory teaching and practical experiment, can improve the enthusiasm of e these virtual instruments and components for the circuit design and application of analog multiplier provides advanced design method and can prevent the errors in the circuit design, and simulation of the desired effect, improve the success, debugging more convenient.Analog multiplier is two analog signals (voltage or current) to realize the multiplication function of active nonlinear devices.Main function is to realize the two orthogonal signals multiplication, the output signal is proportional to the product of two input signals.It has two input ports, the X and Y input port.The main content of design for under Multisim10 software tools to create integrated circuit module, Multisim software tools provide principle diagram input tool, simulators and waveform analysis function of analog multiplier circuit simulation.And then to design the circuit testing and the analysis of simulation results.Key Words：Multisim10; Analog multiplier; simulatian目录引言 (1)1 概述 (1)1.1 研究的背景和意义 (1)1.2 研究状况 (1)2．模拟乘法器的基本原理 (2)2.1 模拟乘法器的概念 (2)2.2 模拟乘法器的实现方法 (4)2.3 模拟乘法器的应用 (5)3 总体设计思想 (5)3.1 利用模拟乘法器实现幅度调制 (5)3.1.1 普通调幅 (5)3.1.2 抑制载波的双边带调幅 (6)3.2 利用模拟乘法器实现同步检波 (7)3.3 利用模拟乘法器实现混频 (8)3.4 利用模拟乘法器实现倍频 (8)3.5 本章小结 (9)4 电路调试与仿真 (9)4.1 调幅的仿真 (9)4.2 DSB信号调制与解调的仿真 (14)4.3 混频电路的仿真 (15)4.4 倍频电路的仿真 (17)4.5 本章小结 (18)5 结束语 (18)参考文献 (19)引言对于一些如乘方、开方、乘法、除法等模拟量的运算，集成模拟乘法器应用较广泛，在频率变换中，模拟乘法器也可以完成如调制解调、混频、鉴频、鉴相等非线性电路功能。
模拟乘法器
3.12模拟乘法器一．实验目的1.了解模拟乘法器的构成和工作原理。
2 .掌握模拟乘法器在运算电路中的应用。
二．实验原理集成模拟乘法器是实现两个模拟信号相乘的器件，它广泛用于乘法，除法，乘方和开方等模拟运算，同时广泛用于信息传输系统中作为调幅，解调，混频和自动增益控制电路，是一种通用性很强的非线性电子器件，目前已有许多单片的集成电路。
此外，模拟乘法器还是一些现代专用模拟集成系统中的重要单元。
1.模拟乘法器的基本特性模拟乘法器是一种完成两个模拟信号（连续变化的电压或电流）相乘作用的电子器件，通常具有两个输入端和一个输出端电路符号如图3-12-1所示。
若输入信号为VyVx,，则输出信号Vo为KVxVyVo=式中，K为乘法器的增益系数或标尺因子，单位为1-V。
根据两个输入电压的不同极性，乘积输出的极性有四种组合，可用图3-12-2所示的工作象限来说明。
若信号VyVx,均限定为某一极性的电压时才能正常工作，该乘法器称为单象限乘法器；若信号VyVx,中一个能适应正，负两种极性电压，而另一个只能是单极性电压，为二象限乘法器；若两个输入信号能适应四种极性组合，则称为四象限乘法器。
2.集成模拟乘法器集成模拟乘法器的常见产品有BG314，F1595，F1596，MC1495，MC1496，LM1595，LM1596等。
下面介绍BG314集成模拟乘法器。
BG314内部结构与典型应用电路分别如图3-12-3和图3-12-4所示。
输出电压与输入电压的关系为KVxVyVo=式中，IoxRxRyRcK2=为乘法器的增益系数。
图3-12-1 模拟乘法器的电路符号 图3-12-2 模拟乘法器的工作象限图3-12-3 BG314内部电路（1） 电路特点a. 当反馈电阻Rx 和Ry 足够大时，输出电压Vo 与输入电压Vy Vx ,的乘积成正比，具有接近于理想的相乘作用。
b. 输入电压Vy Vx ,均可取正或负极性，所以是四象限乘法器。
模拟乘法器的介绍
(4.1.7)
可见，输出电压中含有新产生的频率分量。 我们在乘法器后面串接一个隔直电容即可以构成倍频电路。
例2：X＝ Vm1Cosω1t ，Y＝Vm2Cosω2t，则输出电压为
1 Z = KXY = KVm1Cosω 1tVm 2 Cosω 2 t = KV m1Vm 2 [Cos (ω 1 − ω 2 )t + Cos (ω 1 + ω 2 )t ] 2
根据差分电路转移特性分析可知，若
v x << 2VT
v0 = iod RC = 2 RC v R v y th( x ) ≈ C v x v y = Kv x v y Ry 2VT R yVT
相乘增益——
图4.2.3
双平衡模拟乘法器
根据上述分析 ① v
x
vy
的极性均可正、可负，实现四象限相乘
控制信号的线性范围大，温度对T5、T6差分电路影响小，并可通过改变Ry来控制 ② vy 相乘增益K。 ③
I OX
v D1
i D1 = VT ln I S1
和
v0 = KvD 2 xvy
v
iD 2 = VT ln IS2
由此可得线性双平衡模拟乘法器的输出电压为 其中相乘增益K为
v 0 = Kv x v y
2 RC K= (V −1 ) I OX R X RY
iod = 2 vxv y I OX R X RY
v BE iC ≈ i E ≈ I ES exp( ) VT
(注意VT＝26mV——温度的电压当量)
可得差分对管电流与I0的关系为
I 0 ≈ iC 1 + i C 2
iC 1 ≈
vx − v BE ≈ iC1 [1 + exp( )] = iC 2 [1 + exp( )] VT VT
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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
或
UO＝(KE) UY UO＝(KE) UX
（6.1.2） （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。
入电压极性只能取单一极性（即只能是正或只能是 负），则ห้องสมุดไป่ตู้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＝KUX UY表示，也可以用四象限输出特性
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/SC AM）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。
K ：输出增益，默认值1V/V。
Off ：输出补偿，默认值0 V。 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。
＝UY＝Umcosωt时，则输出电压为
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＝Umcosωt时，则输出电压为
UO＝KUX UY＝KU2mcos2ωt＝KU2mcos2ωt＝
KU2mcos2ωt+KU2mcos22ωt
（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。
6.1.2 multisim2001模拟乘法器
在multisim2001模拟乘法器模型中，输出
电压：
U out K X K (U x X off ) YK (UY Yoff ) O ff
（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。
图6.1.2 乘法器设置对话框
法器输出特性可表示为:
UO＝KUX 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
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。 z
图6.1.1 模拟乘法器符号
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
当模拟乘法器两个输入电压相同，则其输 出电压为:
UO＝KUX 2＝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＝－KUX 2＝－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