基于Multisim的模拟乘法器应用电路仿真实验_赵海滨.pdf
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1、第 31 卷 第 4 期 2023 年 8 月Vol.31 No.4Aug.2023电脑与信息技术Computer and Information Technology文章编号:1005-1228(2023)03-0038-03基于 Multisim 的模拟乘法器应用电路仿真实验赵海滨1,田亚男2(1.东北大学 机械工程与自动化学院,辽宁 沈阳110819;2.东北大学 信息科学与工程学院,辽宁 沈阳110819)摘要:模拟乘法器能够实现两个模拟信号相乘的非线性器件,在运算和处理电路中有广泛的应用。模拟乘法器不仅可以实现乘法运算,还可以和运算放大器结合实现除法运算和平方根运算,以及进行一元二次
2、方程的求解。采用Multisim 软件对模拟乘法器的应用电路进行仿真,简单直观,非常形象,有助于提高学生对电路与电子课程的学习兴趣,有利于提高课程的教学质量。关键词:Multisim 软件;模拟乘法器;模拟电路;仿真实验中图分类号:TN79文献标识码:AApplication Circuit Simulation Experiment of Analog Multiplier Based on MultisimZHAO Hai-bin1,TIAN Ya-nan2(1.School of Mechanical Engineering and Automation,Northeastern Uni
3、versity,Shenyang 110819,China;2.School of Information Science and Engineering,Northeastern University,Shenyang 110819,China)Abstract:Analog multiplier is a nonlinear device that can realize the multiplication of two analog signals.It is widely used in arithmetic and processing circuits.Analog multip
4、lier can not only realize multiplication,but also can be combined with operational amplifier to realize division and square operation,as well as solve the quadratic equation of one variable.Using Multisim software to simulate the application circuit of analog multiplier is simple,intuitive and very
5、visual,which is helpful to improve students interest in the course of circuit and electronics and improve the teaching quality of the course.Key words:Multisim software;analog multiplier;analog circuits;simulation experiment收稿日期:2022-09-05作者简介:赵海滨(1979-),男,河北唐山人,讲师,博士,主要研究方向:系统仿真技术及其应用。模拟乘法器能够实现两个模拟
6、信号相乘的非线性器件1。模拟乘法器的原理和应用是电路与电子课程的运算处理电路部分的重要内容。模拟乘法器作为模拟集成电路,具有广泛的应用,例如用于混沌电路2和高频电路的振幅调制3等。Multisim 软件可以对数字电路、模拟电路和数字模拟混合电路进行仿真。Multisim 软件简单易学,通过虚拟元件建立各种电路,通过虚拟仪表进行电流和电压等参数的测量,非常的方便和灵活,克服了传统电路分析和设计受实验室硬件条件限制的缺点4。通过 Multisim 软件对电路进行仿真,可以很好的将理论分析和工程实践相结合,提高学生的学习积极性和热情,对于电路与电子课程的教学有非常大的帮助。本文通过 Multisim
7、 软件对模拟乘法器的应用电路进行仿真,主要包括乘法运算、除法运算、平方根运算,以及进行一元二次方程的求解,最后对仿真结果进行了分析。1乘法运算模拟乘法器能够实现两个模拟量相乘,可以用来实现乘法、除法和平方根运算。在 Multisim 软件中,模拟乘法器 MULTIPLIER 位于 Sources 数据库下的CONTROL_FUNCTION_BLOCKS 子库里面,如图 1 所示。DOI:10.19414/ki.1005-1228.2023.04.020第 31 卷 第 4 期39赵海滨等,基于 Multisim 的模拟乘法器应用电路仿真实验 图 1模拟乘法器的位置模拟乘法器有两个输入端,一个输
8、出端。输出电压 u0为两个输入电压(ux和 uy)的乘积。模拟乘法器的输出电压公式,表示为oxyuku u=(1)在公式中 k 为输出增益。如果两个比较大的数值相乘,结果会产生溢出,可以设置比较小的输出增益。输出增益根据实际电路进行设置,通常设置为 1、0.1或-0.1 等。在 Multisim 软件中,模拟乘法器可以直接设置输出增益和偏移量。模拟乘法器的默认参数设置,如图2 所示。图 2模拟乘法器的参数设置采用模拟乘法器和直流电压组成的基本电路,如图 3 所示,通过万用表测量模拟乘法器的输出电压值。模拟乘法器的输出增益设置为 1,输入电压分别为 2V 和-3V,通过万用表测量输出电压为-6V
9、。仿真结果表明,模拟乘法器实现了两个输入电压的相乘功能。模拟乘法器的基本功能实现后,可以对模拟乘法器的应用进行扩展。例如,采用模拟乘法器进行平方运算和立方运算等。图 3乘法运算电路的仿真2除法运算将模拟乘法器和集成运算放大器组成的负反馈电路相结合,可以设计除法运算电路。通过模拟乘法器设计的除法运算电路如图 4 所示。对于集成运算放大器,根据“虚断”的原理,集成运算放大器同相输入端和反向输入端的电流几乎等于零。根据“虚短”的原理,集成运算放大器同相输入端电压和反向端输入电压相等。由于同相输入端通过电阻 R1 接地,同相输入端的电压为零,因此反向输入端的电压也等于零。图 4除法运算电路电阻 R3
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