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。
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280Ω),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威廉希尔官方网站
,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威廉希尔官方网站
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(20kΩ),但输入端仍有45μA的偏置电流。当输入采用单端方式时,假如信号源的内阻为50Ω,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62Ω,RW1和RW2可选为49.9Ω,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。
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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威廉希尔官方网站
。
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威廉希尔官方网站
,形成发射信号。采用AD834构成的扩频调制器威廉希尔官方网站
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。该调制器威廉希尔官方网站
的最终输出信号幅度为40mV。
4.2 AGC威廉希尔官方网站
本通信设备要求AGC的控制深度达70dB。AGC威廉希尔官方网站
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0.5μV~0.5V的动态范围。由AD834构成的AGC威廉希尔官方网站
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)。威廉希尔官方网站
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应用于高频威廉希尔官方网站
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;威廉希尔官方网站
板布局时,高频输入与输出线之间应尽量分离;威廉希尔官方网站
布线应尽量短;并应良好接地。
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。
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280Ω),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威廉希尔官方网站
,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威廉希尔官方网站
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(20kΩ),但输入端仍有45μA的偏置电流。当输入采用单端方式时,假如信号源的内阻为50Ω,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62Ω,RW1和RW2可选为49.9Ω,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。
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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威廉希尔官方网站
。
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威廉希尔官方网站
,形成发射信号。采用AD834构成的扩频调制器威廉希尔官方网站
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。该调制器威廉希尔官方网站
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4.2 AGC威廉希尔官方网站
本通信设备要求AGC的控制深度达70dB。AGC威廉希尔官方网站
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0.5μV~0.5V的动态范围。由AD834构成的AGC威廉希尔官方网站
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)。威廉希尔官方网站
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应用于高频威廉希尔官方网站
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;威廉希尔官方网站
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布线应尽量短;并应良好接地。
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