实验七 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。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。

二、实践内容或原理

1．通用模拟乘法器（P162）

2．NI multisim 10模拟乘法器

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。

在NI multisim 10模拟乘法器模型中，输出电压

Uout＝K[XK (UX+Xoff)·YK(UX+Xoff)]+Off           

式中，Uout为在Z（K*XY）端的输出电压；UX 为在X端的输入电压；UY为在Y端的输入电压；K为输出增益，默认值1V/V；Off为输出补偿，默认值0V；Yoff为Y补偿，默认值0V；Xoff 为X补偿，默认值0V；YK 为Y增益，默认值1V/V；XK 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。

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7.1所示，它由运放3554AM和接于负反馈支路的乘法器A1构成。根据运放线性应用时的特点及乘法器的特性，不难推理出输出电压Uo与输入信号Ui（V2）、Ur（V1）的关系。因为又因为所以故

当取R1=R2时，Uo为

                         （7.1）

式中相除增益Kd为乘法器相乘增益K的倒数。

注意：（1）因为输出为有限值(7.9V左右)，R2太大会引起输出饱和。

     （2）Ur（即电路中的U1）为正极性电压。因运放增益大，运放必须接成负反馈才能保证电路的稳定工作。接成正反馈输出将很快饱和。

因而，电路只能实现二象限相除功能。

图7.1 反相输入除法运算电路

3．同相输入除法运算电路

图7.1所示电路中，Ui（V2）从运放的反相输入端加入，除法器的输入阻抗较低。如要求提高除法器的输入阻抗，可采用图7.2所示的同相端输入除法电路。同样地，要求Ur（V1）为正极性电压（接成负反馈）。

  图7.2 同相输入除法运算电路

又因为 

由此可推导出电路输出电压为                    （7.2） 

式中K为乘法器相乘增益。

5．开平方运算电路

开平方运算电路如图7.3所示，电路适用于Ui（V2）＜0情况，把乘法器组成的平方运算电路接在运放的负反馈支路便构成了开平方运算电路。由图可知， , 故必须小于0。

电路输出电压Uo为

当取R1=R2时，Uo为:

                            （7.3）

图7.3 开平方运算电路

仿真运行图7.3电路，可得输出电压Uo＝4V（K＝1），满足式（7.3）关系。

三、实践步骤或环节

1. 熟悉NI Multisim10 模拟乘法器特性；

2．构造除法与开平方运算电路，分析其电路结构和特性；

3．运行电路仿真，将仿真结果与理论计算值进行比较。

四、仿真结果分析与处理

1．仿真运行图7.1电路（K＝1），可得输出电压Uo＝    ，满足式（7.1）关系。

2．仿真运行图7.2电路，可得输出电压Uo＝   （K＝1），满足式（7.2）关系。

3．仿真运行图7.3电路，可得输出电压Uo＝   （K＝1），满足式（7.3）关系。

五、思考

1．试测试一下，各电路的最大输出电压为多少？

2．为了不使输出饱和，在参数设置上要注意什么？