四通道四象限模拟乘法器MLT04

1 MLT04的结构功能和主要特点  

在高频电子线路中,振幅调制､同步检波､混频､倍频､鉴频等调制与解调的过程均可视为两个信号相乘的过程,而集成模拟乘法器正是实现两个模拟量电压或电流 相乘的电子器件｡采用集成模拟乘法器实现上述功能比用分立器件要简单得多,而且性能优越,



因此集成模拟乘法器在无线通信､广播电视等方面应用较为广泛｡在目前的乘法器中,单通道器件(如MOTOROLA的MC1496)无法实现多通道的复杂运算;二象限器件(如ADI公司的AD539)又会使负信号的应用受到限制｡而ADI公司的 MLT04则是一款完全四通道四象限电压输出模拟乘法器,这种完全乘法器克服了以上器件的诸多不足之处,适用于电压控制放大器､可变滤波器､多通道功率计算以及低频解调器等电路｡非常适合于产生复杂的要求高的波形,尤其适用于高精度CRT显示系统的几何修正｡其内部结构及引脚排列如图1所示｡   

MLT04是由互补双极性工艺制作而成,它包含有四个高精度四象限乘法单元｡温度漂移小于0.005%/℃｡0.3μV/Hz的点噪声电压使低失真的Y通道只有0.02%的总谐波失真噪声,四个8MHz通道的总静止功耗也仅为150mW｡MLT04的工作温度范围为-40℃~+85℃｡  

MLT04的其它主要特性如下:  

●四个独立输入通道;  
●四象限乘法信号;  
●电压输入电压输出;  
●乘法运算无需外部元件;  
●电压输出:W=(X%26;#215;Y)/2.5V,其中X或Y上的线性度误差仅为0.2%;  
●具有优良的温度稳定性:0.005% ;  
●模拟输入范围为%26;#177;2.5V,采用%26;#177;5V电压供电;  
●低功耗一般为150mW｡



2 误差源和非线性  

模拟乘法器的静态误差主要由输入失调电压､输出偏置电压､比例系数以及非线性度引起｡在这四种误差源中,只有X和Y的输入失调电压可以由外部调整｡而MLT04的输出偏置电压在出厂时已由厂家调整至50mV,比例系数在整个量程之内被内部调整为2.5%｡MLT04的输入失调电压的误差可以采用图2所示的可变失调电压调整电路来消除｡这种电路还可以减小乘法器内核中的输出偏置电压､增益误差以及非线性器件引起的固有误差｡  

乘法器的内部非线性是器件的固有误差｡它指的是所有成对输入值的实际输出与理想的线性理论输出值之间的差值｡其定义是在完全没有电流误差时,误差量与满刻度的百分比｡在最坏的情况下,MLT04的X输入端的最大非线性也小于0.2%,Y输入端的最大非线性仅为0.06%｡因此,在应用于调制解调器或是混频器时,最好将载波信号由X输入端输入,而实际信号由Y输入端输入｡



3 应用电路  

3.1 乘法器  

图3所示为乘法器的基本连接方法｡四个独立通道中的每一个通道都是由两个单端电压输入(X和Y)和一个低阻抗电压输出(W)组成,而且每个通道都有自己专有的接地,这些接地都被接至模拟地｡为了达到最好的性能,电路布局一定要紧凑并且连线要短,电源电压的馈电电流要旁路｡不用的通道引脚要接地｡  

3.2 平方和倍频器  

如需对输入信号进行平方运算,可将输入信号VIN并行的同时接到X和Y输入端以产生输出信号VIN/2.5V｡这里的输入信号可以是任意极性,但得到的输出信号一定是正值｡图4为平方运算电路｡



如果输入是正弦波VINsinωt,由以下的三角公式可知,平方电路也可以作为倍频器:  

(VINsinωt)2/2.5V=V2IN(1-cosωt)/(2%26;#215;2.5V)  

由上式还可看出,输出中含有直流部分,直流随着输入VIN的变化会发生很大变化｡通过高通滤波器可以除去MLT04输出中的直流偏置｡为了得到理想的频率特性,高通滤波器的截止频率应该接近输入信号的基频｡  

这种配置中的一个基本误差源是X和Y输入端的失调电压｡输入的失调电压和输入信号混在一起将导致输出波形失真｡为了解决这一问题,图5电路中,利用双运放OP285提供的反相放大器可以调整X和Y输入端的失调｡



此外通过反乘法器配置还可利用MLT04来设计除法器和平方根函数发生器等电路｡  

3.3 压控低通滤波器  

图6所示是用模拟乘法器MLT04构成的一个压控低通滤波器｡比传统的滤波器配置相比这种技术的好处在于滤波器的截至频率ω0直接正比于乘法器的输入电压｡这使得滤波器中的电容可以由电压控制,从而可以直接或间接调整｡这样滤波器的频率特性就可以在不影响其它参数的情况下由一个单独的电压进行控制｡



图6中,当VX从25mV变化到2.5V时,滤波电路的截至频率也将从1kHz变化到100kHz｡因此,利用这种方法可以构造出中心频率､通带增益以及Q值等参数由直流电压控制的滤波器｡