四分之一平方乘法器英文解释翻译、四分之一平方乘法器的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【计】 quarter square multiplier; quarter-square operator
分词翻译:
四分之的英语翻译:
【机】 quarter
一的英语翻译:
a; an; each; one; per; same; single; whole; wholehearted
【医】 mon-; mono-; uni-
平方的英语翻译:
square
乘法器的英语翻译:
【计】 M; multiplying unit
专业解析
四分之一平方乘法器 (Quarter-Square Multiplier) 是一种利用数学恒等式实现模拟信号相乘功能的电子电路。其核心原理基于以下代数恒等式:
$$
begin{aligned}
X times Y &= frac{1}{4} left[ (X + Y) - (X - Y) right]
&= frac{1}{4} left[ (X + Y) + (-1)(X - Y) right]
end{aligned}
$$
该恒等式表明,两个变量 (X) 和 (Y) 的乘积可以通过计算它们的和平方(((X + Y)))与差平方(((X - Y)))之差,再乘以系数 (frac{1}{4}) 来获得。
电路实现原理:
- 求和与求差: 输入信号 (X) 和 (Y) 首先分别送入一个加法器和一个减法器电路,产生和信号 ((X + Y)) 与差信号 ((X - Y))。
- 平方运算: 和信号 ((X + Y)) 与差信号 ((X - Y)) 分别送入独立的平方器 (Squarer) 电路。平方器是其输出电压与输入电压平方成正比的非线性电路,通常利用双极型晶体管或场效应管(如MOSFET)的平方律特性实现。
- 差分放大: 两个平方器的输出信号(即 ((X + Y)) 和 ((X - Y)))被送入一个差分放大器电路。差分放大器计算这两个信号的差值: ((X + Y) - (X - Y))。
- 比例缩放: 差分放大器的输出信号(即 ((X + Y) - (X - Y)))最后经过一个增益为 (frac{1}{4}) 的比例放大器(或直接在差分放大器设计中实现该增益),得到最终的乘积输出 (frac{1}{4} [(X + Y) - (X - Y)] = X times Y)。
特点与优势:
- 精度: 相较于其他模拟乘法器(如吉尔伯特单元乘法器),四分之一平方乘法器理论上可以达到更高的精度,因为其输出仅依赖于平方器的精度和差分放大器的匹配性。
- 带宽: 其工作带宽主要受限于内部平方器和运算放大器的速度。
- 实现: 实现的关键在于设计性能良好的平方器电路,需要精确的器件模型和工艺控制。现代实现常利用MOSFET在饱和区的平方律特性。
应用领域:
四分之一平方乘法器常用于需要高精度模拟信号处理的场合,例如:
- 模拟计算
- 调制解调器(Modems)
- 自动增益控制(AGC)电路
- 测量仪器
- 某些类型的锁相环(PLL)
参考来源:
- Allen, P. E., & Holberg, D. R. CMOS Analog Circuit Design (有关模拟乘法器类型和平方器实现的经典教材章节)。
- Gray, P. R., Hurst, P. J., Lewis, S. H., & Meyer, R. G. Analysis and Design of Analog Integrated Circuits (讨论乘法器原理及实现挑战)。
- Razavi, B. Design of Analog CMOS Integrated Circuits (介绍利用MOSFET平方律特性实现乘法器的方法)。
网络扩展解释
四分之一平方乘法器是一种基于数学恒等式的模拟电路或算法,用于实现两个信号的乘法运算。其核心原理来源于代数公式:
$$
ab = frac{(a + b) - (a - b)}{4}
$$
工作原理
- 输入处理:将两个输入信号 (a) 和 (b) 分别相加((a + b))和相减((a - b))。
- 平方运算:对这两个结果进行平方操作,得到 ((a + b)) 和 ((a - b))。
- 差值计算:将两个平方值相减,得到 ((a + b) - (a - b))。
- 缩放输出:将差值乘以系数 (frac{1}{4}),最终输出 (ab)。
应用场景
- 通信系统:用于调制解调(如调幅、混频)。
- 信号处理:在模拟计算中实现非线性运算(如功率检测)。
- 控制工程:用于反馈系统中的误差计算或参数调整。
优缺点
- 优点:仅需平方器(如二极管平方律电路)和加减电路,结构相对简单。
- 缺点:依赖平方器的线性度,实际电路中可能存在温度漂移、非线性失真等问题,需校准补偿。
该设计常见于早期模拟计算机和低成本系统中,现代数字系统中多采用数字信号处理(DSP)替代,但其数学思想仍具理论价值。
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