四象限乘法器英文解释翻译、四象限乘法器的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【计】 four quadrant multiplier
分词翻译:
四的英语翻译:
four
【医】 quadri-; Quat; quattuor; tetra-
象限的英语翻译:
quadrant
【医】 quadrant
乘法器的英语翻译:
【计】 M; multiplying unit
专业解析
四象限乘法器(Four-Quadrant Multiplier)是一种关键的模拟计算电路,能够对两个输入信号(电压或电流)进行乘法运算,且两个输入信号均可独立地在正负极性范围内变化。其名称“四象限”源于笛卡尔坐标系,表示电路能够处理所有四种可能的输入极性组合(正正、正负、负正、负负)。
一、核心数学原理
其核心功能是实现输出电压 $V_o$ 与两个输入电压 $V_x$、$V_y$ 的乘积成正比:
$$V_o = k cdot V_x cdot V_y$$
其中 $k$ 是乘法器的标度因子(通常单位为 $V^{-1}$)。 这表明电路能够精确执行线性乘法运算,是许多非线性信号处理功能的基础。
二、关键特征:四象限运作能力
- 双极性输入范围: 与单象限(仅正输入)或二象限(一个输入可正负,另一个仅正)乘法器不同,四象限乘法器的两个输入端 $V_x$ 和 $V_y$ 均可接受正电压和负电压信号。
- 输出极性: 输出 $V_o$ 的符号由两个输入信号的符号共同决定(遵循乘法符号规则:同号得正,异号得负)。这使得它能处理交流信号和包含直流偏置的信号。
三、典型应用场景
凭借其完整的四象限运算能力,该器件在模拟信号处理中应用广泛:
- 调制与解调: 实现幅度调制(AM)、混频(频率转换)、同步检波等,是通信系统的核心组件。
- 相位检测/鉴相: 在锁相环(PLL)中用于比较两个信号的相位差。
- 电压控制放大器/衰减器: 一个输入作为信号,另一个输入作为增益控制电压(可正可负)。
- 模拟计算: 执行乘、除(配合运算放大器)、平方、均方根等数学运算。
- 功率测量: 通过将电压信号与电流信号相乘来计算瞬时功率。
四、实现技术
最经典的实现是基于吉尔伯特单元(Gilbert Cell)的变跨导乘法器。它利用差分放大器对的跨导与尾电流成正比的特性,通过交叉耦合结构实现四象限乘法功能。现代集成电路中常用这种结构或其改进形式。
权威参考来源:
- Horowitz, P., & Hill, W. (2015). The Art of Electronics (3rd ed.). Cambridge University Press. (Chapter 5 - Filters, Chapter 9 - Voltage Feedback Amplifiers) - 详细论述了模拟乘法器原理与应用。
- IEEE Standard for Terminology and Test Methods for Analog Multipliers (IEEE Std 181-2011). - 提供了行业标准的定义和测试方法。
- Gilbert, B. (1968). A Precise Four-Quadrant Multiplier with Subnanosecond Response. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 3(4), 365–373. - 经典论文,奠定了集成电路乘法器的基础。Gilbert单元因此得名。
网络扩展解释
四象限乘法器是一种模拟电子电路,能够对两个输入信号(包括正、负电压)进行乘法运算,并输出与两输入乘积成比例的结果。其核心特点在于支持四个输入极性组合(正×正、正×负、负×正、负×负),因此得名“四象限”。
关键特性与原理
-
四象限操作
输入信号( V_X )和( VY )均可独立为正或负,输出( V{out} = K cdot V_X cdot V_Y )(( K )为比例常数)。例如:
- ( V_X=+2V, V_Y=+3V ) → 输出正电压;
- ( V_X=-1V, V_Y=+4V ) → 输出负电压。
-
实现技术
常见采用吉尔伯特单元(Gilbert Cell)结构,通过差分放大器与电流控制技术实现高线性度的乘法运算,尤其适用于高频场景如通信调制。
-
核心参数
- 带宽:决定可处理的信号频率范围;
- 线性度:影响乘法精度;
- 失调电压:输入为零时的残余输出误差。
典型应用
- 通信系统:用于调制解调、混频器,实现频率搬移;
- 自动控制:在反馈环路中处理误差信号;
- 信号处理:计算功率、均方根值等。
与其他乘法器的区别
- 单象限:仅支持正输入;
- 双象限:一个输入可正负,另一个固定极性;
- 四象限:完全支持双极性输入,灵活性最高。
若需进一步了解具体电路设计或参数计算,可参考模拟集成电路教材或专业文献。
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