乘法器原理

　　乘法器（multiplier）是一種完成兩個互不相關的模擬信號相乘作用的電子器件。它可以將兩個二進制數相乘，它是由更基本的加法器組成的。乘法器可以通過使用一系列計算機算數技術來實現。乘法器不僅作為乘法、除法、乘方和開方等模擬運算的主要基本單元，而且還廣泛用于電子通信系統作為調制、解調、混頻、鑒相和自動增益控制；另外還可用于濾波、波形形成和頻率控制等場合，因此是一種用途廣泛的功能電路。

　　乘法器是模擬式電子式電能表的重要組成部分，也是電能表計量誤差的最主要來源。對時分割乘法器在諧波條件下的計量誤差進行了定量的研究與分析，根據時分割乘法器的工作原理，推導其在諧波條件下計量誤差的理論表達式，并通過仿真計算驗證計量誤差量化表達式的準確性。從計量準確性和成本角度綜合比較了時分割乘法器電能表與數字式電子式電能表。對諧波電能計量的合理性進行探討。為定量化分析諧波條件下計量系統的誤差提供了理論依據，對適用于諧波條件下計量的電子式電能表的設計具有參考價值。

　　乘法器的類型

　　模擬乘法器

　　模擬乘法器是對兩個模擬信號（電壓或電流）實現相乘功能的的有源非線性器件。主要功能是實現兩個互不相關信號相乘，即輸出信號與兩輸入信號相乘積成正比。它有兩個輸入端口，即X和Y輸入端口。乘法器兩個輸入信號的極性不同，其輸出信號的極性也不同。如果用XY坐標平面表示，則乘法器有四個可能的工作區，即四個工作象限。若信號均限定為某一極性的電壓時才能正常工作，該乘法器稱為單象限乘法器；若信號中一個能適應正、負兩種極性電壓，而另一個只能適應單極性電壓，則為二象限乘法器；若兩個輸入信號能適應四種極性組合，稱為四象限乘法器。集成模擬乘法器的常見產品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596等。

　　硬件乘法器

　　硬件乘法器，其基礎就是加法器結構，它已經是現代計算機中必不可少的一部分。乘法器的模型就是基于“移位和相加”的算法。在該算法中，乘法器中每一個比特位都會產生一個局部乘積。第一個局部乘積由乘法器的LSB產生，第二個乘積由乘法器的第二位產生，以此類推。如果相應的乘數比特位是1，那么局部乘積就是被乘數的值，如果相應的乘數比特位是0，那么局部乘積全為0。每次局部乘積都向左移動一位。乘法器可以用更普遍的方式來表示。每個輸入，局部乘積數，以及結果都被賦予了一個邏輯名稱（如A1、A2、B1、B2），而這些名稱在電路原理圖中就作為了信號名稱。在原理圖的乘法例子中比較信號名稱，就可以找到乘法電路的行為特性。在乘法器電路中，乘數中的每一位都要和被乘數的每一位相與，并產生其相應的乘積位。這些局部乘積要饋入到全加器的陣列中（合適的時候也可以用半加器），同時加法器向左移位并表示出乘法結果。最后得到的乘積項在CLA電路中相加。注意，某些全加器電路會將信號帶入到進位輸入端（用于替代鄰近位的進位）。這就是一種全加器電路的應用；全加器將其輸入端的任何三個比特相加。隨著乘數和被乘數位數的增加，乘法器電路中的加法器位數也要相應的增加。通過研究CLA電路的特性，也可以在乘法器中開發出更快的加法陣列。

　　諧波乘法器

　　時分割乘法器是模擬式電子式電能表的重要組成部分，也是電能表計量誤差的最主要來源。文中對時分割乘法器在諧波條件下的計量誤差進行了定量的研究與分析，根據時分割乘法器的工作原理，推導出其在諧波條件下計量誤差的理論表達式，并通過仿真計算驗證了計量誤差量化表達式的準確性。從計量準確性和成本角度綜合比較了時分割乘法器電能表與數字式電子式電能表。最后，對諧波電能計量的合理性進行了探討。為定量化分析諧波條件下計量系統的誤差提供了理論依據，對于適用于諧波條件下計量的電子式電能表的設計具有參考價值。

　　乘法器的作用

　　乘法器可以將兩個二進制數相乘，乘法器的基礎就是加法器的結構，乘法器是由更為基本的加法器組成的。

　　乘法器也叫相乘器，乘法器作為基本的功能單元電路被廣泛的應用于各種的信號處理和變換電路中。

　　模擬乘法器是可以實現兩個模擬信號相乘功能的非線性電子線路。

　　乘法器應用于電子式電能表中種類比較多，包括霍爾效應乘法器，平方差法乘法器，熱電變換型乘法器，三解波平無乘法器，時分割乘法器等等。
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