毕业设计 基于Multisim_11的模拟乘法器应用设计与仿真

摘要Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于初级的模拟/数字电路板的设计工作，包含电路原理图图形及电路硬件描述语言的输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

模拟乘法器是一种完成两个模拟信号（电压或电流）相乘作用的电子器件。

它具有两个输入端对和一个输出端对，是三端对有源器件。

主要内容为基于Multisim的模拟乘法器应用设计与仿真。

阐述了双边带调幅及普通调幅、同步检波、混频、乘积型鉴相电路的原理，并在电路设计与仿真平台Multisim11仿真环境中创建集成模拟乘法器MC1496电路模块，利用模拟乘法器MC1496完成各项电路的设计与仿真，并结合LabVIEW虚拟仪器实现对语音信号的普通调幅及解调。

关键词：Multisim；模拟乘法器；MC1496AbstractMultisim introduced by United States National Instruments(NI) Limited company is a Windows-based simulation tool, suitable for design elementary analog / digital circuit, contains a circuit theory of diagram and the circuit hardware description language input methods, with extensive simulation analysis.Analog multiplier is a complete two analog signals (voltage or current) multiplied by the role of electronic devices. It has two inputs and one output on the right, yes three-terminal on the active device.The main content is that analog multiplier multisim-based application design and simulation. Describe some circuit’s theory, such as Double Side Band amplitude modulation and common amplitude modulation、synchronous detection、mixing、product type phase. Create the integrated circuit analog multiplier MC1496 module in simulation platform Multisim11 simulation environment, make use of the analog multiplier MC1496 module complete circuit design and simulation, combined with labVIEW fictitious instrument to complete the speech signal amplitude modulation and demodulation.Keywords: Multisim;Analog Multiplier;MC1496目录第1章概述 (1)1.1 Multisim简介 (1)1.2 Multisim发展 (1)第2章总体设计思想 (3)2.1 模拟乘法器MC1496的工作原理 (3)2.2 幅度调制 (5)2.3 同步检波 (7)2.4 混频 (8)2.5 乘积型鉴相 (9)2.6 语音信号调制解调 (10)2.7 本章小结 (11)第3章电路调试与仿真 (12)3.1 模拟乘法器MC1496的创建 (12)3.2 调幅设计 (15)3.3 同步检波设计 (17)3.4 混频设计 (19)3.5 乘积型鉴相设计 (21)3.6 语音信号调制 (24)3.7 本章小结 (25)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)第1章概述1.1 Multisim简介Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT 公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于初级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力[1]。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。

Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE 技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。

通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程[2]。

NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。

凭借NI Multisim，可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。

借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。

与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量[3]。

1.2 Multisim发展Multisim2001是一个用于电路设计和仿真的EDA工具软件，由于其强大的功能，形象生动的仿真效果，友好的界面，丰富的元件库和仪表库，在我国各级各类学校得到广泛的推广应用，尤其是电类专业可以将其作为电子电路的教学示教、仿真实验、电子电路的设计等[4]。

Multisim7是2003年推出的新版本。

它将以前推出的EWB5.0和Multisim2001版本功能大大提高，比如EWB5.0版本，在做电路仿真实验调用虚拟仪器时，一个品种每次只能调用一台，这是一个很大的缺陷。

又如Multisim2001版本，它的与实际元件相对应的现实性仿真元件模型只有6种，而Multisim7版本增加到10种；Multisim2001版本的虚拟仪器只有11种，而Multisim7版本增加到17种；特别像示波器这种最常用的电子仪器，Multisim2001版本只能提供双踪示波器，而Multisim7版本却能提供4踪示波器，这给诸如试做数字电路仿真实验等需要同时观察多路波形提供了极大的方便。

又比如Multisim2001版本只能提供“亮”与“灭”两种状态黑白指示灯，而Multisim7版本却能提供蓝、绿、红、黄、白5种颜色的指示灯，使用起来更加方便和直观。

总之，Multisim7版本电子仿真软件是比较先进、功能最强大的仿真软件，是仿真软件的佼佼者。

Multisim8在保留了EWB以往版本形象直观等诸多优点的基础之上，大大增强了软件的仿真测试和分析功能，同时还大大扩充了元件库中仿真元件的数量，特别是增加了若干个与实际元件相对应的建模精确的真实仿真元件模型，使得仿真设计的结果更精确、更可靠。

Multisim9提供了全面集成化的设计环境，完成从原理图设计输入、电路仿真分析到电路功能测试等工作。

当改变电路连接或改变元件参数，对电路进行仿真时，可以清楚地观察到各种变化对电路性能的影响[5]。

Multisim10是一个优秀的电子技术训练工具，是能够替代电子实验室中的多种传统仪器的虚拟电子实验室，具有灵活、成本低、高效率等特点[6]。

2010年1月，NI推出分别针对动手学习以及专业电路设计的教育版和专业版电路仿真软件Multisim11。

这一简单易用的Multisim软件以图形化的方式消除了传统电路仿真的复杂性，帮助教育工作者、学生和工程师使用先进电路分析技术。

Multisim11教育版专注于教学，内有电路教程和课件。

这一系统帮助教育工作者吸引学生，用互动、动手操作的方式研究电路行为，深化电路理论。

由于Multisim 的交互式组件、模拟驱动仪器、实际的模拟和数字测量的整合，使Multisim在学术界、专科技术院校和大学获得了广泛应用。

Multisim11专业版帮助工程师优化电路设计，减少错误和原型重复。

Multisim可以与新的NI Ultiboard11软件结合，为工程师提供高性价比、端对端原型平台。

Multisim也可以与NI LabVIEW测量软件结合，帮助工程师明确自定义分析，改进设计验证。

第2章 总体设计思想2.1 模拟乘法器MC1496的工作原理模拟乘法器是对两个模拟信号（电压或电流）实现相乘功能的有源非线性器件，主要功能是实现两个互不相关信号的相乘，即输出信号与两输入信号相乘积成正比。

它有两个输入端口，即X 和Y 输入端口。

在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。

采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分离器件如二极管和三极管要简单的多，而且性能优越。

所以目前在无级通信、广播电视等方面应用较多。

集成模拟乘法器的常见产品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596等[7]。

根据双差分对模拟相乘器基本原理制成的单片集成模拟相乘器MC1496是四象限的乘法器[8]。

其内部电路如图2-1所示，其中7V 、1R 、8V 、2R 、9V 、3R 和5R 等组成多路电流源电路，7V 、5R 、1R 为电流源的基准电路，8V 、9V 分别供给5V 、6V 管恒值电流2/0I ，5R 为外接电阻，可用以调节2/0I 的大小。

由5V 、6V 两管的发射极引出接线端2和3，外接电阻Y R ，利用Y R 的负反馈作用，以扩大输入电压2U 的动态范围。

C R 为外接负载电阻。

根据差分电路的基本工作原理，可以得到Tc c c U u th i i i 21521=- (2-1) Tc c c U u th i i i 21634=- (2-2) T c c U u thI i i 22065=- (2-3) 式中1c i 、2c i 、3c i 、4c i 、 5c i 、6c i 分别是三极管1V 、2V 、3V 、4V 、5V 、6V 的集电集电流。

T E 为温度的电压当量，在常温T=300K 时，26m V U T ≈。