摘要：AD834是美國(guó)ADI公司推出的寬頻寬、四象限、高性能的模擬乘法器。它工作穩(wěn)定，計(jì)算誤差小，并具有低失真和微功耗的特點(diǎn)，本文介紹了AD834模擬乘法器的主要特性、工作原理、應(yīng)用考慮和應(yīng)用實(shí)例。

    關(guān)鍵詞：模擬乘法器；擴(kuò)頻通信；調(diào)制器；AGC電路;AD834 

    1.AD834的主要特性 

　　AD834是美國(guó)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(hào)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(kāi)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=±1V時(shí)，輸出電流為±4mA；
　　●頻率響應(yīng)范圍為DC～500MHz；
　　●乘方計(jì)算誤差小于0.5％;
　　●工作穩(wěn)定，受溫度、電源電壓波動(dòng)的影響??；
　　●低失真，在輸入為0dB時(shí)，失真小于0.05％；
　　●低功耗，在±5V供電條件下，功耗為280mW；
　　●對(duì)直通信號(hào)的衰減大于65dB；
　　●采用8腳DIP和SOIC封裝形式。
 
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　　AD834的引腳排列如所示。它有三個(gè)差分信號(hào)端口：電壓輸入端口X=X1－X2和Y=Y1－Y2，電流輸出端口W=W1－W2；W1、W2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280Ω),目的是降低噪聲和漂移；然而，輸入電壓較低時(shí)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(hào)V－I轉(zhuǎn)換時(shí)的線性特性。電流放大器用于對(duì)乘法運(yùn)算電路輸出的電流進(jìn)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、Y的單位為伏特，W的單位為mA)

    3.應(yīng)用考慮

    3.1 輸入端連接

　　盡管AD834的輸入電阻較高(20kΩ)，但輸入端仍有45μA的偏置電流。當(dāng)輸入采用單端方式時(shí)，假如信號(hào)源的內(nèi)阻為50Ω，就會(huì)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(gè)與信號(hào)源內(nèi)阻等值的電阻，或加一個(gè)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；此外，在單端輸入方式下，使用遠(yuǎn)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(guò)AD834的限幅電平(±1.3V)時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)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耦合到下運(yùn)算放大器，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為單端輸出，也可用初級(jí)帶中心抽頭的變壓器將差分信號(hào)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±4V～±9V，一般采用±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(fù)載電阻RW1、RW2。例如，RS為62Ω，RW1和RW2可選為49.9Ω，而＋V=4.4V,VW1=VW2=4.6V，乘法器的滿量程輸出為±400mV。

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　　引腳－VS到負(fù)電源之間應(yīng)串接一個(gè)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(duì)抑制寄生振蕩有利，但也會(huì)使VW1和VW2的靜態(tài)工作電壓降低；該電阻也可用高頻電感來(lái)代替。

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    4.應(yīng)用實(shí)例

　　AD834主要用于高頻信號(hào)的運(yùn)算與處理，如寬帶調(diào)制、功率測(cè)量、真有效值測(cè)量、倍頻等。在某航空通信設(shè)備擴(kuò)頻終端機(jī)(如所示)的研制中，筆者應(yīng)用AD834設(shè)計(jì)了擴(kuò)頻信號(hào)調(diào)制器和擴(kuò)頻信號(hào)接收AGC電路。

    4.1 擴(kuò)頻調(diào)制器

　　擴(kuò)頻調(diào)制器在頻率為2MHz偽隨機(jī)碼的調(diào)制下，將70MHz晶體振蕩器輸出的信號(hào)變換為帶寬為4MHz的70MHz擴(kuò)頻信號(hào)，然后送到發(fā)射機(jī)變頻與高頻功放電路，形成發(fā)射信號(hào)。采用AD834構(gòu)成的擴(kuò)頻調(diào)制器電路如所示，實(shí)質(zhì)上它是一個(gè)PSK調(diào)制器，調(diào)制碼信號(hào)(TTL電平)經(jīng)RC耦合、分壓后轉(zhuǎn)換成±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信號(hào)以C20、R19耦合到Y(jié)1輸入端，Y2經(jīng)C19交流接地，R16是輸入端平衡電阻；AD834的差分輸出信號(hào)經(jīng)電容C22、C32耦合到中心頻率為70MHz、帶寬為4MHz的聲表面波濾波器濾波(本級(jí)插入損耗為12dB)，然后加到MAX4178的緩沖輸出級(jí)(本級(jí)電壓放大倍數(shù)為1)。70MHz擴(kuò)頻輸出信號(hào)中心頻率的穩(wěn)定度取決于晶振的頻率穩(wěn)定度，信號(hào)帶寬取決于調(diào)制碼的頻率。該調(diào)制器電路的終輸出信號(hào)幅度為40mV。

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    4.2 AGC電路

　　本通信設(shè)備要求AGC的控制深度達(dá)70dB。AGC電路對(duì)70MHz中放輸出的信號(hào)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(jī)高放和二中放的增益，以適應(yīng)天線輸入0.5μV～0.5V的動(dòng)態(tài)范圍。由AD834構(gòu)成的AGC電路如所示。中頻信號(hào)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(yùn)放)組成的有源濾波器，對(duì)AGC電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯笈c電平移動(dòng)，其中A2∶B運(yùn)放采用單端輸入，設(shè)計(jì)的AGC電壓放大倍數(shù)為100，以形成中放所需的中頻AGC電壓(動(dòng)態(tài)范圍為5.5～5V)； A2：A運(yùn)放采用差動(dòng)輸入， 電壓放大倍數(shù)設(shè)計(jì)為130，以形成高放所需的射頻AGC電壓(動(dòng)態(tài)范圍為5.5～4V)。電路中，電位器P1和P2分別用于調(diào)整射頻AGC和中頻AGC的靜態(tài)電壓，無(wú)信號(hào)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(shí)接收機(jī)增益；隨著中頻輸入信號(hào)的增強(qiáng)，射頻AGC電壓降低，中頻AGC電壓升高(因中放為反向型AGC控制)，接收機(jī)增益逐漸降低。

　　需要注意的是，AD834應(yīng)用于高頻電路時(shí)，電源需要良好的去耦濾波，濾波電容應(yīng)采用高頻瓷片電容，電容應(yīng)緊靠芯片的電源引腳；電路板布局時(shí)，高頻輸入與輸出線之間應(yīng)盡量分離；電路布線應(yīng)盡量短；并應(yīng)良好接地。