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      開關增益運算放大器作為檢相器或混頻器

      作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2010-11-22
      一些放大器,比如AnalogDevices公司的AD8041和Intersil公司的EL5100,提供禁用引腳,它使人們能把數個運算放大器的輸出并聯用于視頻多路傳輸。除了這種多路傳輸以外,人們還能用這種禁用功能把運算放大器配置作為檢相器或混頻器。圖1描繪了禁用功能如何實現低頻檢相器。人們可以按相位參考信號的速率來開關該電路的放大器的增益。這么做會在運算放大器的輸出端產生DC分量。該分量與輸入信號的相位與參考信號的相位之間的相位差成正比。

      圖1如果按參考頻率來開關運算放大器的禁用輸入并對其輸出執行低通濾波就能獲得與開關頻率和輸入頻率的相位差成正比的DC電壓


        在該電路中,運算放大器的輸出為:VOUT(t)=VIN(t)×G(t),其中VIN(t)=A cos(wREFt+q),G(t)為運算放大器的時變增益。G(t)是50%占空比的方波,它以相位參考信號的頻率從0切換至G0。G0是運算放大器被啟用時的增益。由于G(t)是時變周期函數,因此把它擴展成傅里葉級數:G(t)=G0[1/2+2/p{cos(wREFt)-1 /3cos(3wREFt)+1/5cos(5wREFt)+…}]。把VIN(t)乘以G(t),并只保留DC項,則輸出的DC分量為 VOUT(dc)=(AG0/p)cos(q)。圖1中的EL5100運算放大器具有200MHz單位增益帶寬,并且如果把至少為0V~4V的方波施加到輸出禁用端子(引腳8),就能通/斷該放大器的輸出。利用所示的反饋電阻,并且G0=3,檢相器的峰值輸出電壓約等于輸入信號的峰值。EL5100的禁用時間為180ns,啟用時間為650ns,這使人們能按大約250kHz頻率開關該器件的增益。在更高頻率時,檢相器的增益下降,這是因為增益開關不再具有50%占空比。

        運算放大器之后的低通濾波器提取VOUT(t)的DC分量,并在800Hz有一個3dB點。當檢相器位于PLL(鎖相環)內部時,與0.1mF分流電容串聯的100Ω電阻會限制濾波器的相位滯后。圖1中的各值提供了大約65°的最大相位滯后。用5V和-5V電源使檢相器的輸出擺幅在大約0V位置對稱。如果設計方案無需對稱,人們就可使用單一5V電源,并且運算放大器的正偏移偏壓為2.5V。在這種情況下,輸出擺幅關于 2.5V對稱。正如所有寬帶寬運算放大器電路那樣,人們應該小心地用短連接把電源旁路電容器連至地,并盡可能靠近運算放大器的電源引腳,以避免不穩定性。

        這個增益開關方案還可作為混頻器。如果輸入信號位于頻率wS,參考方波輸入位于頻率wlo,則中頻輸出信號為(wlo-wS)或(wlo+wS)。如需獲得期望的中頻信號,可把圖1中的輸出低通濾波器替換成一個調諧至中頻頻率期望值(wlo±wS)的帶通濾波器。如果參考信號的開關速率高于禁用功能所能提供的頻率,則可利用諧波混頻,使用參考信號的奇次諧波。該方法使混頻器的增益降至原來的1/N,其中N是所用N次諧波的數量。

      Tags:開關增益,運算放大器  
      責任編輯:admin
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