模拟乘法器AD834的原理与应用.docx

.模拟乘法器 AD834的原理与应用1.AD834的主要特性AD834是美国 ADI 公司推出的宽频带、四象限、高性能乘法器，其主要特性如下：带符号差分输入方式，输出按四象限乘法结果表示；输出端为集电极开路差分电流结构，可以保证宽频率响应特性；当两输入X=Y= 1V 时，输出电流为4mA ；频率响应范围为DC 500MHz；乘方计算误差小于0.5 ;工作稳定，受温度、电源电压波动的影响小；低失真，在输入为 0dB时，失真小于0.05 ；低功耗，在 5V 供电条件下，功耗为280mW ；对直通信号的衰减大于65dB ；采用 8 脚 DIP 和 SOIC封装形式。2.AD834的工作原理AD834的引脚排列如图1 所示。它有三个差分信号端口：电压输入端口X=X1 X2 和Y=Y1 Y2 ，电流输出端口W=W1 W2 ；W1 、W2 的静态电流均为8.5mA 。在芯片内部，输入电压先转换为差分电流(V I 转换电阻约为280 ),目的是降低噪声和漂移；然而，输入电压.较低时将导致V I 转换线性度变差，为此芯片内含失真校正电路，以改善小信号V I 转换时的线性特性。电流放大器用于对乘法运算电路输出的电流进行放大，然后以差分电流形式输出。AD834的传递函数为：W=4XY (X、Y 的单位为伏特，W 的单位为mA)3. 应用考虑3.1输入端连接尽管 AD834的输入电阻较高(20k )，但输入端仍有45 A 的偏置电流。 当输入采用单端方式时，假如信号源的内阻为50 ，就会在输入端产生1.125mV的失调电压。 为消除该失调电压，可在另一输入端到地之间接一个与信号源内阻等值的电阻，或加一个大小、极性可调的直流电压，以使差分输入端的静态电压相等；此外，在单端输入方式下，最好使用远离输出端的X2 、 Y1 作为输入端，以减小输入直接耦合到输出的直通分量。应当注意的是，当输入差分电压超过AD834的限幅电平(1.3V) 时，系统将会出现较大的失真。3.2输出端连接采用差分输出， 可有效地抑制输入直接耦合到输出的直通分量。差分输出端的耦合方式，可用 RC 耦合到下一级运算放大器，进而转换为单端输出，也可用初级带中心抽头的变压器将差分信号转换为单端输出。3.3电源的连接AD834的电源电压允许范围为4V 9V ，一般采用 5V 。要求VW1和 VW2的静态电压略高于引脚VS 上的电压， 也就是 VS 引脚上的电去耦电阻RS 应大于W1 和 W2 上的集电极负载电阻RW1 、 RW2 。例如，RS 为62 ， RW1和RW2可选为49.9 ，而.V=4.4V,VW1=VW2=4.6V，乘法器的满量程输出为400mV。引脚 VS 到负电源之间应串接一个小电阻，以消除引脚电感以及去耦电容可能产生的寄生振荡；较大的电阻对抑制寄生振荡有利，但也会使VW1 和 VW2 的静态工作电压降低；该电阻也可用高频电感来代替。4. 应用实例AD834主要用于高频信号的运算与处理，如宽带调制、功率测量、真有效值测量、倍频等。在某航空通信设备扩频终端机(如图 2 所示 )的研制中，笔者应用AD834设计了扩频信号调制器和扩频信号接收AGC 电路。4.1扩频调制器扩频调制器在频率为2MHz伪随机码的调制下，将70MHz晶体振荡器输出的信号变换为.带宽为4MHz的 70MHz扩频信号，然后送到发射机变频与高频功放电路，形成发射信号。采用 AD834 构成的扩频调制器电路如图3 所示，实质上它是一个PSK 调制器，调制码信号 (TTL电平 )经 RC 耦合、分压后转换成 1V的双极性非归零码， 加到 X2输入端， X1 经 C16交流接地，R15 作为控制失调电压的平衡电阻；卧式晶振输出的70MHz信号以 C20 、R19 耦合到 Y1 输入端， Y2 经 C19 交流接地， R16 是输入端平衡电阻；AD834的差分输出信号经电容C22 、 C32耦合到中心频率为70MHz 、带宽为4MHz 的声表面波滤波器滤波( 本级插入损耗为12dB) ，然后加到MAX4178的缓冲输出级(本级电压放大倍数为1) 。 70MHz扩频输出信号中心频率的稳定度取决于晶振的频率稳定度，信号带宽取决于调制码的频率。该调制器电路的最终输出信号幅度为 40mV 。4.2 AGC电路本通信设备要求AGC 的控制深度达70dB 。 AGC 电路对70MHz中放输出的信号取样，然后输出射频 AGC 电压和中频AGC 电压，分别用于控制接收机高放和二中放的增益，以适应天线输入 0.5 V 0.5V 的动态范围。由 AD834 构成的 AGC 电路如图4 所示。中频信号经C1 、R1 耦合到 AD834 的 X2 和 Y1 输入端，相乘后获得的直流分量经RC 滤波后即是 AGC电压；由 NE5532( 双运放 )组成的有源滤波器，对AGC 电压进行适当的放大与电平移动，其中A2 B运放采用单端输入，设计的AGC 电压放大倍数为100 ，以形成中放所需的中频AGC 电压 (动态范围为 5.5 5V) ； A2 ： A 运放采用差动输入，电压放大倍数设计为130 ，以形成高放所需的射频 AGC 电压 (动态范围为5.5 4V) 。电路中，电位器P1 和 P2 分别用于调整射频AGC 和中频 AGC 的静态电压， 无信号输入条件下，射频 AGC 电压应为5.5V ，中频 AGC 电压应为5.0V ，此时接收机增益最大；随着中频输入信号的增强，射频AGC 电压降低，中频AGC 电压升高 ( 因中放为反向型 AGC 控制 )，接收机增益逐渐降低。需要注意的是，AD834 应用于高频电路时，电源需要良好的去耦滤波，滤波电容应采用高频瓷片电容，电容应紧靠芯片的电源引脚；电路板.布局时，高频输入与输出线之间应尽量分离；电路布线应尽量短；并应良好接地。.