在該電路中,運算放大器的輸出為(wei) :VOUT(t)=VIN(t)×G(t),其中VIN(t)=A cos(wREFt+q),G(t)為(wei) 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(cong) 0切換至G0。G0是運算放大器被啟用時的增益。由於(yu) G(t)是時變周期函數,因此把它擴展成傅裏葉級數:G(t)=G0[1/2+2/p{cos(wREFt)-1 /3cos(3wREFt)+1/5cos(5wREFt)+…}]。把VIN(t)乘以G(t),並隻保留DC項,則輸出的DC分量為(wei) 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,並且如果把至少為(wei) 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,並且G0=3,檢相器的峰值輸出電壓約等於(yu) 輸入信號的峰值。EL5100的禁用時間為(wei) 180ns,啟用時間為(wei) 650ns,這使人們(men) 能按大約250kHz頻率開關(guan) 該器件的增益。在更高頻率時,檢相器的增益下降,這是因為(wei) 增益開關(guan) 不再具有50%占空比。
運算放大器之後的低通濾波器提取VOUT(t)的DC分量,並在800Hz有一個(ge) 3dB點。當檢相器位於(yu) PLL(鎖相環)內(nei) 部時,與(yu) 0.1mF分流電容串聯的100Ω電阻會(hui) 限製濾波器的相位滯後。圖1中的各值提供了大約65°的最大相位滯後。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(men) 就可使用單一5V電源,並且運算放大器的正偏移偏壓為(wei) 2.5V。在這種情況下,輸出擺幅關(guan) 於(yu) 2.5V對稱。正如所有寬帶寬運算放大器電路那樣,人們(men) 應該小心地用短連接把電源旁路電容器連至地,並盡可能靠近運算放大器的電源引腳,以避免不穩定性。
這個(ge) 增益開關(guan) 方案還可作為(wei) 混頻器。如果輸入信號位於(yu) 頻率wS,參考方波輸入位於(yu) 頻率wlo,則中頻輸出信號為(wei) (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(ge) 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(guan) 速率高於(yu) 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。