模擬乘法器AD834的原理與應(yīng)用

1、模擬乘法器AD834的原理與應(yīng)用1.AD834的主要特性AD834是美國ADI公司推出的寬頻帶、四象限、高性能乘法器，其主要特性如下： 帶符號差分輸入方式，輸出按四象限乘法結(jié)果表示；輸出端為集電極開路差分電流結(jié)構(gòu),可以保證寬頻率響應(yīng)特性；當(dāng)兩輸入X=Y=士1V時，輸出電流為士4mA; 頻率響應(yīng)范圍為DC500MHz； 乘方計算誤差小于0.5%; 工作穩(wěn)定，受溫度、電源電壓波動的影響小； 低失真，在輸入為0dB時，失真小于0.05%; 低功耗，在士5V供電條件下，功耗為280mW 對直通信號的衰減大于65dB; 采用8腳DIP和SOIC封裝形式。國1U阿川弓I腳功能2 .AD834的工作原理AD

2、834的引腳排列如圖1所示。它有三個差分信號端口：電壓輸入端口X=X1*2和Y=Y1-Y2,電流輸出端口W=W1W2W1W2的靜態(tài)電流均為8.5mA。在芯片內(nèi)部，輸入電壓先轉(zhuǎn)換為差分電流（V-I轉(zhuǎn)換電阻約為280Q）,目的是降低噪聲和漂移；然而，輸入電壓較低時將導(dǎo)致V-I轉(zhuǎn)換線性度變差，為此芯片內(nèi)含失真校正電路，以改善小信號V-I轉(zhuǎn)換時的線性特性。電流放大器用于對乘法運算電路輸出的電流進行放大，然后以差分電流形式輸出。AD834的傳遞函數(shù)為：W=4XY（X、丫的單位為伏特，W勺單位為mA）3 .應(yīng)用考慮3.1 輸入端連接盡管AD834的輸入電阻較高（20kQ）,但輸入端仍有45aA的偏置電流。

3、當(dāng)輸入采用單端方式時，假如信號源的內(nèi)阻為50Q,就會在輸入端產(chǎn)生1.125mV的失調(diào)電壓。為消除該失調(diào)電壓，可在另一輸入端到地之間接一個與信號源內(nèi)阻等值的電阻，或加一個大小、極性可調(diào)的直流電壓，以使差分輸入端的靜態(tài)電壓相等；止匕外，在單端輸入方式下，最好使用遠離輸出端的X2、Y1作為輸入端，以減小輸入直接耦合到輸出的直通分量。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)輸入差分電壓超過AD834的限幅電平（1.3V）時，系統(tǒng)將會出現(xiàn)較大的失真。3.2 輸出端連接采用差分輸出，可有效地抑制輸入直接耦合到輸出的直通分量。差分輸出端的耦合方式，可用RC耦合到下一級運算放大器，進而轉(zhuǎn)換為單端輸出，也可用初級帶中心抽頭的變壓器將差

4、分信號轉(zhuǎn)換為單端輸出。3.3 電源的連接AD834的電源電壓允許范圍為士4V士9V,一般采用士5V。要求VW1和VW2的靜態(tài)電壓略高于引腳+VS上的電壓，也就是+VS引腳上的電去耦電阻RS應(yīng)大于W1和W2上的集電極負載電阻RW1RW2例如，RS為62Q,RW1和RW2可選為49.9Q,而+V=4.4V,VW1=VW2=4.6V,乘法器的滿量程輸出為士400mM.少_.LJ廠引腳一VS到負電源之間應(yīng)串接一個小電阻，以消除引腳電感以及去耦電容可能產(chǎn)生的寄生振蕩；較大的電阻對抑制寄生振蕩有利，但也會使VW1和VW2勺靜態(tài)工作電壓降低；該電阻也可用高頻電感來代替。4 .應(yīng)用實例AD834主要用于高頻信

5、號的運算與處理，如寬帶調(diào)制、功率測量、真有效值測量、倍頻等。在某航空通信設(shè)備擴頻終端機（如圖2所示）的研制中，筆者應(yīng)用AD834設(shè)計了擴頻信號調(diào)制器和擴頻信號接收AGC電路。4.1 擴頻調(diào)制器擴頻調(diào)制器在頻率為2MHz偽隨機碼的調(diào)制下，將70MHz晶體振蕩器輸出的信號變換為帶寬為4MHz的70MHz擴頻信號，然后送到發(fā)射機變頻與高頻功放電路，形成發(fā)射信號。采用AD834構(gòu)成的擴頻調(diào)制器電路如圖3所示，實質(zhì)上它是一個PSK調(diào)制器，調(diào)制碼信號（TTL電平）經(jīng)RC耦合、分壓后轉(zhuǎn)換成士1V的雙極性非歸零碼，加到X2輸入端，X1經(jīng)C16交流接地，R15作為控制失調(diào)電壓的平衡電阻；臥式晶振輸出的70MHz

6、信號以C20、R19耦合到Y(jié)1輸入端，Y2經(jīng)C19交流接地，R16是輸入端平彳U電阻；AD834的差分輸出信號經(jīng)電容C22、C32耦合到中心頻率為70MHz1帶寬為4MHz的聲表面波濾波器濾波（本級插入損耗為12dB）,然后加到MAX4178的緩沖輸出級（本級電壓放大倍數(shù)為1）o70MHz擴頻輸出信號中心頻率的穩(wěn)定度取決于晶振的頻率穩(wěn)定度，信號帶寬取決于調(diào)制碼的頻率。該調(diào)制器電路的最終輸出信號幅度為40mU4.2 AGC電路本通信設(shè)備要求AGC的控制深度達70dB。AGC電路對70MHz中放輸出的信號取樣，然后輸出射頻AGC電壓和中頻AGC電壓，分別用于控制接收機高放和二中放的增益，以適應(yīng)天線

7、輸入0.5aV0.5V的動態(tài)范圍。由AD834構(gòu)成的AGC電路如圖4所示。中頻信號經(jīng)C1、R1耦合到AD834的X2和Y1輸入端，相乘后獲得的直流分量經(jīng)RC濾波后即是AGC電壓；由NE5532（雙運放）組成的有源濾波器，對AGC電壓進行適當(dāng)?shù)姆糯笈c電平移動，其中A2：B運放采用單端輸入，設(shè)計的AGC電壓放大彳音數(shù)為100,以形成中放所需的中頻AGC電壓（動態(tài)范圍為5.55V）;A2:A運放采用差動輸入，電壓放大倍數(shù)設(shè)計為130,以形成高放所需的射頻AGC電壓（動態(tài)范圍為5.54V）O電路中，電位器P1和P2分別用于調(diào)整射頻AGC中頻AGC勺靜態(tài)電壓，無信號輸入條件下，射頻AGC電壓應(yīng)為5.5V,中頻AGC電壓應(yīng)為5.0V,此時接收機增益最大；隨著中頻輸入信號的增強，射頻AGC電壓降低，中頻AGC電壓升高（因中放為反向型AGC空制）