四象限乘法器英文解釋翻譯、四象限乘法器的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【計】 four quadrant multiplier
分詞翻譯:
四的英語翻譯:
four
【醫】 quadri-; Quat; quattuor; tetra-
象限的英語翻譯:
quadrant
【醫】 quadrant
乘法器的英語翻譯:
【計】 M; multiplying unit
專業解析
四象限乘法器(Four-Quadrant Multiplier)是一種關鍵的模拟計算電路,能夠對兩個輸入信號(電壓或電流)進行乘法運算,且兩個輸入信號均可獨立地在正負極性範圍内變化。其名稱“四象限”源于笛卡爾坐标系,表示電路能夠處理所有四種可能的輸入極性組合(正正、正負、負正、負負)。
一、核心數學原理
其核心功能是實現輸出電壓 $V_o$ 與兩個輸入電壓 $V_x$、$V_y$ 的乘積成正比:
$$V_o = k cdot V_x cdot V_y$$
其中 $k$ 是乘法器的标度因子(通常單位為 $V^{-1}$)。 這表明電路能夠精确執行線性乘法運算,是許多非線性信號處理功能的基礎。
二、關鍵特征:四象限運作能力
- 雙極性輸入範圍: 與單象限(僅正輸入)或二象限(一個輸入可正負,另一個僅正)乘法器不同,四象限乘法器的兩個輸入端 $V_x$ 和 $V_y$ 均可接受正電壓和負電壓信號。
- 輸出極性: 輸出 $V_o$ 的符號由兩個輸入信號的符號共同決定(遵循乘法符號規則:同號得正,異號得負)。這使得它能處理交流信號和包含直流偏置的信號。
三、典型應用場景
憑借其完整的四象限運算能力,該器件在模拟信號處理中應用廣泛:
- 調制與解調: 實現幅度調制(AM)、混頻(頻率轉換)、同步檢波等,是通信系統的核心組件。
- 相位檢測/鑒相: 在鎖相環(PLL)中用于比較兩個信號的相位差。
- 電壓控制放大器/衰減器: 一個輸入作為信號,另一個輸入作為增益控制電壓(可正可負)。
- 模拟計算: 執行乘、除(配合運算放大器)、平方、均方根等數學運算。
- 功率測量: 通過将電壓信號與電流信號相乘來計算瞬時功率。
四、實現技術
最經典的實現是基于吉爾伯特單元(Gilbert Cell)的變跨導乘法器。它利用差分放大器對的跨導與尾電流成正比的特性,通過交叉耦合結構實現四象限乘法功能。現代集成電路中常用這種結構或其改進形式。
權威參考來源:
- Horowitz, P., & Hill, W. (2015). The Art of Electronics (3rd ed.). Cambridge University Press. (Chapter 5 - Filters, Chapter 9 - Voltage Feedback Amplifiers) - 詳細論述了模拟乘法器原理與應用。
- IEEE Standard for Terminology and Test Methods for Analog Multipliers (IEEE Std 181-2011). - 提供了行業标準的定義和測試方法。
- Gilbert, B. (1968). A Precise Four-Quadrant Multiplier with Subnanosecond Response. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 3(4), 365–373. - 經典論文,奠定了集成電路乘法器的基礎。Gilbert單元因此得名。
網絡擴展解釋
四象限乘法器是一種模拟電子電路,能夠對兩個輸入信號(包括正、負電壓)進行乘法運算,并輸出與兩輸入乘積成比例的結果。其核心特點在于支持四個輸入極性組合(正×正、正×負、負×正、負×負),因此得名“四象限”。
關鍵特性與原理
-
四象限操作
輸入信號( V_X )和( VY )均可獨立為正或負,輸出( V{out} = K cdot V_X cdot V_Y )(( K )為比例常數)。例如:
- ( V_X=+2V, V_Y=+3V ) → 輸出正電壓;
- ( V_X=-1V, V_Y=+4V ) → 輸出負電壓。
-
實現技術
常見采用吉爾伯特單元(Gilbert Cell)結構,通過差分放大器與電流控制技術實現高線性度的乘法運算,尤其適用于高頻場景如通信調制。
-
核心參數
- 帶寬:決定可處理的信號頻率範圍;
- 線性度:影響乘法精度;
- 失調電壓:輸入為零時的殘餘輸出誤差。
典型應用
- 通信系統:用于調制解調、混頻器,實現頻率搬移;
- 自動控制:在反饋環路中處理誤差信號;
- 信號處理:計算功率、均方根值等。
與其他乘法器的區别
- 單象限:僅支持正輸入;
- 雙象限:一個輸入可正負,另一個固定極性;
- 四象限:完全支持雙極性輸入,靈活性最高。
若需進一步了解具體電路設計或參數計算,可參考模拟集成電路教材或專業文獻。
分類
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