四通道四象限模擬乘法器MLT04的功能特點和應用電路分析

１、ＭＬＴ０４的結構功能和主要特點

在高頻電子線路中，振幅調制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻等調制與解調的過程均可視為兩個信號相乘的過程，而集成模擬乘法器正是實現兩個模擬量電壓或電流相乘的電子器件。采用集成模擬乘法器實現上述功能比用分立器件要簡單得多，而且性能優越，因此集成模擬乘法器在無線通信、廣播電視等方面應用較為廣泛。在目前的乘法器中，單通道器件（如ＭＯＴＯＲＯＬＡ的ＭＣ１４９６）無法實現多通道的復雜運算；二象限器件（如ＡＤＩ公司的ＡＤ５３９）又會使負信號的應用受到限制。而ＡＤＩ公司的 ＭＬＴ０４則是一款完全四通道四象限電壓輸出模擬乘法器，這種完全乘法器克服了以上器件的諸多不足之處，適用于電壓控制放大器、可變濾波器、多通道功率計算以及低頻解調器等電路。非常適合于產生復雜的要求高的波形，尤其適用于高精度ＣＲＴ顯示系統的幾何修正。其內部結構及引腳排列如圖１所示。

ＭＬＴ０４是由互補雙極性工藝制作而成，它包含有四個高精度四象限乘法單元。溫度漂移小于０．００５％／℃。０．３μＶ／Ｈｚ的點噪聲電壓使低失真的Ｙ通道只有０．０２％的總諧波失真噪聲，四個８ＭＨｚ通道的總靜止功耗也僅為１５０ｍＷ。ＭＬＴ０４的工作溫度范圍為－４０℃～＋８５℃。

ＭＬＴ０４的其它主要特性如下：

●四個獨立輸入通道；

●四象限乘法信號；

●電壓輸入電壓輸出；

●乘法運算無需外部元件；

●電壓輸出：Ｗ＝（Ｘ×Ｙ）／２．５Ｖ，其中Ｘ或Ｙ上的線性度誤差僅為０．２％；

●具有優良的溫度穩定性：０．００５％ ；

●模擬輸入范圍為±２．５Ｖ，采用±５Ｖ電壓供電；

●低功耗？一般為１５０ｍＷ。

２、誤差源和非線性

模擬乘法器的靜態誤差主要由輸入失調電壓、輸出偏置電壓、比例系數以及非線性度引起。在這四種誤差源中，只有Ｘ和Ｙ的輸入失調電壓可以由外部調整。而ＭＬＴ０４的輸出偏置電壓在出廠時已由廠家調整至５０ｍＶ，比例系數在整個量程之內被內部調整為２．５％。ＭＬＴ０４的輸入失調電壓的誤差可以采用圖２所示的可變失調電壓調整電路來消除。這種電路還可以減小乘法器內核中的輸出偏置電壓、增益誤差以及非線性器件引起的固有誤差。

乘法器的內部非線性是器件的固有誤差。它指的是所有成對輸入值的實際輸出與理想的線性理論輸出值之間的差值。其定義是在完全沒有電流誤差時，誤差量與滿刻度的百分比。在最壞的情況下，ＭＬＴ０４的Ｘ輸入端的最大非線性也小于０．２％，Ｙ輸入端的最大非線性僅為０．０６％。因此，在應用于調制解調器或是混頻器時，最好將載波信號由Ｘ輸入端輸入，而實際信號由Ｙ輸入端輸入。

３、應用電路

３．１ 乘法器

圖３所示為乘法器的基本連接方法。四個獨立通道中的每一個通道都是由兩個單端電壓輸入（Ｘ和Ｙ）和一個低阻抗電壓輸出（Ｗ）組成，而且每個通道都有自己專有的接地，這些接地都被接至模擬地。為了達到最好的性能，電路布局一定要緊湊并且連線要短，電源電壓的饋電電流要旁路。不用的通道引腳要接地。

３．２ 平方和倍頻器

如需對輸入信號進行平方運算，可將輸入信號ＶＩＮ并行的同時接到Ｘ和Ｙ輸入端以產生輸出信號ＶＩＮ／２．５Ｖ。這里的輸入信號可以是任意極性，但得到的輸出信號一定是正值。圖４為平方運算電路。

如果輸入是正弦波ＶＩＮｓｉｎωｔ，由以下的三角公式可知，平方電路也可以作為倍頻器：

（ＶＩＮｓｉｎωｔ）２／２。５Ｖ＝Ｖ２ＩＮ（１－ｃｏｓωｔ）／（２×２。５Ｖ）

由上式還可看出，輸出中含有直流部分，直流隨著輸入ＶＩＮ的變化會發生很大變化。通過高通濾波器可以除去ＭＬＴ０４輸出中的直流偏置。為了得到理想的頻率特性，高通濾波器的截止頻率應該接近輸入信號的基頻。

這種配置中的一個基本誤差源是Ｘ和Ｙ輸入端的失調電壓。輸入的失調電壓和輸入信號混在一起將導致輸出波形失真。為了解決這一問題，圖５電路中，利用雙運放ＯＰ２８５提供的反相放大器可以調整Ｘ和Ｙ輸入端的失調。

此外，通過反乘法器配置還可利用ＭＬＴ０４來設計除法器和平方根函數發生器等電路。

３．３ 壓控低通濾波器

圖６所示是用模擬乘法器ＭＬＴ０４構成的一個壓控低通濾波器。比傳統的濾波器配置相比？這種技術的好處在于濾波器的截至頻率ω０直接正比于乘法器的輸入電壓。這使得濾波器中的電容可以由電壓控制，從而可以直接或間接調整。這樣濾波器的頻率特性就可以在不影響其它參數的情況下由一個單獨的電壓進行控制。

圖６中，當ＶＸ從２５ｍＶ變化到２．５Ｖ時，濾波電路的截至頻率也將從１ｋＨｚ變化到１００ｋＨｚ。因此，利用這種方法可以構造出中心頻率、通帶增益以及Ｑ值等參數由直流電壓控制的濾波器。

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