教你制作一个简易频谱分析仪（六）

系统硬件设计

七.混频电路设计

系统的混频器用模拟乘法器实现输入信号与本振信号混频，相乘后得到两个信号频率的和差频率，从而达到混频的效果。AD835是一款高带宽（250MHz），四信号输入乘法器，其输出噪声为：

输出噪声

在输入信号为30MHz时，其输出噪声为0.274mV。根据参数可知满足设计要求，模拟乘法器选用AD835。

AD835方框图

上图为AD835原理方框图，其输入输出之间关系为：

系统电路如下图所示：

AD835电路

X1Y1分别接输入信号和本振信号，X2Y2接地，在4脚与5脚和4脚与地之间接上电阻R12和R11，则混频后输出：

八.滤波电路设计

本系统频谱分辨率为10KHz，所以每个扫频点的间隔为10KHz，以此频点作为中心，左右各5KHz范围之内为有效值，所以低通滤波器需要5KHz的带宽。而MAX297为8阶低通椭圆型、开关电容滤波器，该芯片的截止频率范围：0.1～50KHz。其带内增益平坦，带外衰减速度很快。该器件可使用片内振荡器产生时钟信号，即通过改变MAX297第1管脚外接电容可以实现不同的截止频率，根据MAX297数据文档可知，其时钟频率为：

而MAX297的截止频率和时钟频率的比值为1:50，经过计算选择120pF可以实现5KHz的截止频率，满足题目的频谱分辨率要求。同时为了防止高频信号干扰，在2脚3脚分别接了电容。如下图所示，混频信号通过8脚输入，Uc滤出的信号从第5脚输出。

滤波电路

九.有效值检波电路设计

系统要对滤出的信号进行检波，而真有效值转换器广泛应用于现代高精度数字式毫伏表之中，真有效值转换器输出的直流电压线性地正比于被测的各种波形交流信号的有效值，基本上不受波形失真度的影响。美国模拟器件公司生产的AD637是一种隐含运算式的AD芯片，精度优于1%，它具有响应速度快，同时响应时间和信号幅度无关等特点。电路如下图所示：

AD637电路

AD637的运算方程为：

其中，T为ui的周期。输入信号ui通过AD637中的绝对值电路变成单极性电流，加至平方/除法器的一个输入端，再经低通滤波/放大器，最终在AD637的9号脚输出直流电压。

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