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高速四象限模拟乘法器AD834及其应用

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:1066

  模拟乘法器是现代信号处理系统的重要组成单元,它广泛应用于锁相环、混频器、滤波器等信号处理电路中。adi(模拟器件)公司生产的一种高速四象限模拟乘法器芯片ad834就是其中最具有代表性的产品。

  ad834具有的800mhz的可用带宽是此前所有模拟乘法器所无法相比的。在推出ad834之前,adi公司已经有了大约20年设计模拟乘法器的历史,也推出过其他的模拟乘法器产品,如:ad734四象限模拟乘法器(带宽仅为10mhz)、ad539二象限模拟乘法器(带宽为60mhz)、ad534四象限模拟乘法器(带宽为60mhz)等。

  同时,ad834也是目前速度最快的四象限模拟乘法器芯片之一。它将所有电路集成于一块芯片之中,使得ad834具有极高的速度。这一优点使得ad834可以工作于uhf波段,广泛地应用于混频、倍频、乘(除)法器、脉冲调制、功率控制、功率测试、视频开关等领域。ad834获得很高的速度,并不以牺牲精确度为代价。在乘法器工作模式中,其总的满幅度误差为0.5%。

  adi工程师的独特设计使得ad834具有极低的信号失真(输入端信号失真小于-60db)、信号馈通(20mhz时的典型值为-65db)和相位误差(5mhz时的典型值为0.08o);ad834模拟乘法器芯片有8引脚的dip塑料封装、soic封装、陶瓷封装等多种封装形式,可以满足不同应用的需求。

  ad834的输入为差分电压输入;而输出为集电极开路的差分电流输出。为了获得相对于地的单端电压输出,必须在其外部增加电流-电压变换电路。具体可以采用变压器、传输线变压器或者动态电路,如集成运算放大器等。

  在x和y端口输入的电压,经过高速电压-电流变换器变换为差分电流信号。两个电流信号再分别通过x失真校正和y失真校正,进入到乘法器的核单元,实现信号的相乘。该乘积信号通过电流放大器得到放大后,以集电极开路的差分电流形式输出,即w1和w2。当输入信号为v时,输出电流为 ma。即:

  输入端的电压为:

x=x1-x2

y=y1-y2。

  输入端和输出端之间的传输函数为:

  如果输入信号单位为伏特,则该传输函数也可以简化为:

芯片各引脚功能说明

  ad834芯片的引脚分布如图1所示。该芯片总共有8根引脚:

  ·引脚1、2为信号y的差分输入脚,满幅度输入为±1v;

  ·引脚3、6为电源供电引脚,输入电压为±4~±9v,典型值为±5v;

  ·引脚4、5为信号w的差分输出脚,满幅度输出为±4ma;

  ·引脚7、8为信号x的差分输入脚,满幅度输入为±1v。

  由于乘法器与双平衡混频器相比具有更好的线性,因此,在实际工作中,我们利用一块ad834芯片来实现混频器的功能,以期获得较好的信号质量。混频电路的原理图如图2所示。

  ad834的引脚1和2均与地相连。20~80mhz的中频信号和260mhz 的本振信号经过各自的滤波网络(未画出)后分别以单端输入的形式输入到ad834的两个输入信号端口y1 、x2。选择x2和y1作为单端输入的引脚是因为这两个引脚离输出端比较远,选择它们做输入可以减小输入信号到输出端的耦合分量。ad834的输入阻抗为25kω,在x2、y1和地之间分别并联上一个51ω的去耦电阻,可以实现50ω阻抗匹配。

  电源采用经过稳压后的正负6v供电。此12v电压经过50ω电阻r3和5.1ω电阻r4分压后,实际在ad834的+vs和-vs间的压降大约为11v。ad834要求输出端w1和w2的静态电压略高于引脚+vs上的电压,也就是说+vs上的去耦电阻r3应该大于w1和w2上的集电极负载电阻r5和r6。r3已经取值为50ω,r5和r6可以取一个比r3小一点的值,如49.9ω。由于-vs静态电流约为30ma,因此在引脚-vs与-6v之间串接一个5.1ω的小电阻可以获得大约150mv的压降。这样做的目的在于消除引脚电感以及去耦电容可能产生的寄生振荡。该电路中采用传输线变压器作为双端到单端的变换器件。

  ram-8是minicircuits公司生产的功放芯片。由于输入不是标准的50ω阻抗,因此在传输线变压器和ram-8之间,由r8、r9和r10构成一个阻抗匹配网络。信号经过ram-8放大后从引脚3输出。

  该电路经过实际测试,100mhz时x、y端到w端的交流馈通分别达到-51和-53db,优于手册上的典型值。应该注意的是:无论是交流馈通还是谐波失真,y端的指标都要优于x端。在我们的混频应用中,3阶组合频率(fl+2fi)分量落在通带之内,为减小其影响,应该将中频信号接在性能比较好的y端,而将本振信号接在x端。经过实际测试,当本振信号功率为0dbm、中频信号功率为5dbm时,混频后的输出带宽为6

  模拟乘法器是现代信号处理系统的重要组成单元,它广泛应用于锁相环、混频器、滤波器等信号处理电路中。adi(模拟器件)公司生产的一种高速四象限模拟乘法器芯片ad834就是其中最具有代表性的产品。

  ad834具有的800mhz的可用带宽是此前所有模拟乘法器所无法相比的。在推出ad834之前,adi公司已经有了大约20年设计模拟乘法器的历史,也推出过其他的模拟乘法器产品,如:ad734四象限模拟乘法器(带宽仅为10mhz)、ad539二象限模拟乘法器(带宽为60mhz)、ad534四象限模拟乘法器(带宽为60mhz)等。

  同时,ad834也是目前速度最快的四象限模拟乘法器芯片之一。它将所有电路集成于一块芯片之中,使得ad834具有极高的速度。这一优点使得ad834可以工作于uhf波段,广泛地应用于混频、倍频、乘(除)法器、脉冲调制、功率控制、功率测试、视频开关等领域。ad834获得很高的速度,并不以牺牲精确度为代价。在乘法器工作模式中,其总的满幅度误差为0.5%。

  adi工程师的独特设计使得ad834具有极低的信号失真(输入端信号失真小于-60db)、信号馈通(20mhz时的典型值为-65db)和相位误差(5mhz时的典型值为0.08o);ad834模拟乘法器芯片有8引脚的dip塑料封装、soic封装、陶瓷封装等多种封装形式,可以满足不同应用的需求。

  ad834的输入为差分电压输入;而输出为集电极开路的差分电流输出。为了获得相对于地的单端电压输出,必须在其外部增加电流-电压变换电路。具体可以采用变压器、传输线变压器或者动态电路,如集成运算放大器等。

  在x和y端口输入的电压,经过高速电压-电流变换器变换为差分电流信号。两个电流信号再分别通过x失真校正和y失真校正,进入到乘法器的核单元,实现信号的相乘。该乘积信号通过电流放大器得到放大后,以集电极开路的差分电流形式输出,即w1和w2。当输入信号为v时,输出电流为 ma。即:

  输入端的电压为:

x=x1-x2

y=y1-y2。

  输入端和输出端之间的传输函数为:

  如果输入信号单位为伏特,则该传输函数也可以简化为:

芯片各引脚功能说明

  ad834芯片的引脚分布如图1所示。该芯片总共有8根引脚:

  ·引脚1、2为信号y的差分输入脚,满幅度输入为±1v;

  ·引脚3、6为电源供电引脚,输入电压为±4~±9v,典型值为±5v;

  ·引脚4、5为信号w的差分输出脚,满幅度输出为±4ma;

  ·引脚7、8为信号x的差分输入脚,满幅度输入为±1v。

  由于乘法器与双平衡混频器相比具有更好的线性,因此,在实际工作中,我们利用一块ad834芯片来实现混频器的功能,以期获得较好的信号质量。混频电路的原理图如图2所示。

  ad834的引脚1和2均与地相连。20~80mhz的中频信号和260mhz 的本振信号经过各自的滤波网络(未画出)后分别以单端输入的形式输入到ad834的两个输入信号端口y1 、x2。选择x2和y1作为单端输入的引脚是因为这两个引脚离输出端比较远,选择它们做输入可以减小输入信号到输出端的耦合分量。ad834的输入阻抗为25kω,在x2、y1和地之间分别并联上一个51ω的去耦电阻,可以实现50ω阻抗匹配。

  电源采用经过稳压后的正负6v供电。此12v电压经过50ω电阻r3和5.1ω电阻r4分压后,实际在ad834的+vs和-vs间的压降大约为11v。ad834要求输出端w1和w2的静态电压略高于引脚+vs上的电压,也就是说+vs上的去耦电阻r3应该大于w1和w2上的集电极负载电阻r5和r6。r3已经取值为50ω,r5和r6可以取一个比r3小一点的值,如49.9ω。由于-vs静态电流约为30ma,因此在引脚-vs与-6v之间串接一个5.1ω的小电阻可以获得大约150mv的压降。这样做的目的在于消除引脚电感以及去耦电容可能产生的寄生振荡。该电路中采用传输线变压器作为双端到单端的变换器件。

  ram-8是minicircuits公司生产的功放芯片。由于输入不是标准的50ω阻抗,因此在传输线变压器和ram-8之间,由r8、r9和r10构成一个阻抗匹配网络。信号经过ram-8放大后从引脚3输出。

  该电路经过实际测试,100mhz时x、y端到w端的交流馈通分别达到-51和-53db,优于手册上的典型值。应该注意的是:无论是交流馈通还是谐波失真,y端的指标都要优于x端。在我们的混频应用中,3阶组合频率(fl+2fi)分量落在通带之内,为减小其影响,应该将中频信号接在性能比较好的y端,而将本振信号接在x端。经过实际测试,当本振信号功率为0dbm、中频信号功率为5dbm时,混频后的输出带宽为6

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