一种四象限模拟乘法器电路制造技术

本发明专利技术公开了一种四象限模拟乘法器电路，该电路包括：吉尔伯特单元电路和第一有源衰减电路、第二有源衰减电路；吉尔伯特单元电路的第一输入端与有源衰减电路的输出端连接，吉尔伯特单元电路的第二输入端与第二有源衰减电路的输出端连接；第一有源衰减电路的输入端接入第一信号；第二有源衰减电路的输入端接入第二信号；所述第一有源衰减电路和所述第二有源衰减电路用于对输入信号进行衰减后，进行电平位移，使所述吉尔伯特单元电路工作在饱和区。采用本发明专利技术实施例，通过减少正负电源之间的晶体管的数量，降低了最小工作电压，从而降低了能耗；此外，同时采用有源衰减电路对输入信号进行处理，可有效扩大线性工作区。可有效扩大线性工作区。可有效扩大线性工作区。

【技术实现步骤摘要】
一种四象限模拟乘法器电路


[0001]本专利技术涉及集成电路信号处理领域，尤其涉及一种四象限模拟乘法器电路。

技术介绍

[0002]模拟乘法器是一种结构简单、实用性极强的单元电路，在集成电路中占据着重要的地位。它不仅可以进行简单的模拟信号的运算，与运放、滤波器等电路组合还能完成各种复杂的信号处理功能。这些功能的实现在信号处理、传输系统中必不可少，因此模拟乘法器自问世以来，在非线性领域就起着举足轻重的作用。近年来，由于人工神经网络以及大型并行系统的发展，为模拟乘法器的发展带来了新的推动力。当前模拟乘法器在航空航天、自动化、电力工业、仪器仪表、无线电子等领域被广泛应用，可以看出模拟乘法器的应用几乎涉及到了电子行业的方方面面。由于电路集成密度的持续提高，集成电路的低功耗设计成为研究的焦点，并逐步发展为一门独立、系统的学科。模拟乘法器最初采用双极工艺设计，双极型模拟乘法器的精度很高，结构与分析都较为简单，但是通常电源电压比较高，功耗很大；现有技术为解决这一问题，主要采用包括吉尔伯特(Gilbert)单元在内的变跨导模拟乘法器作为核心单元，但一般的吉尔伯特单元由于MOS管阈值电压和饱和压降的限制，电源电压难以进一步降低；此外，现有技术采用耦合方式将信号加到栅极，因而具有较小的线性输入范围。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种四象限模拟乘法器电路，以解决现有技术的模拟乘法器电源电压难以进一步降低且线性输入范围较小的技术问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种四象限模拟乘法器电路，包括：吉尔伯特单元电路和第一有源衰减电路、第二有源衰减电路；
[0005]其中，所述吉尔伯特单元电路的第一输入端与所述有源衰减电路的输出端连接，所述吉尔伯特单元电路的第二输入端与所述第二有源衰减电路的输出端连接；所述第一有源衰减电路的输入端接入第一信号；所述第二有源衰减电路的输入端接入第二信号；
[0006]所述吉尔伯特单元电路包括：第一MOS管、第一差分输入级、第二差分输入级、第一有源负载、第二有源负载、第一电流镜和第二电流镜；
[0007]工作电源分别与所述第一有源负载、所述第一电流镜和所述第二电流镜连接；
[0008]所述第一有源负载与所述第一差分输入级连接，所述第一电流镜与所述第一差分输入级和所述第二差分输入级连接，所述第二电流镜与所述第一差分输入级和所述第二差分输入级连接；
[0009]所述第一差分输入级与所述吉尔伯特单元电路的第一输入端和所述第一MOS管的漏极连接，所述第二差分输入级分别与所述吉尔伯特单元电路的第二输入端和所述第二有源负载连接；
[0010]所述第一MOS管的栅极接入偏置电压，所述第一MOS管的源极与电路地连接，所述
第二有源负载与电路地连接；其中，所述第一MOS管为NMOS管；
[0011]所述第二有源负载用于将所包含的MOS管的电流差值转换为输出电压；其中，所述电流差值表示为第一信号和第二信号的乘积函数；
[0012]所述第一有源衰减电路和所述第二有源衰减电路用于对输入信号进行衰减后，进行电平位移，使所述吉尔伯特单元电路工作在饱和区。
[0013]本专利技术的吉尔伯特单元电路中，第一有源负载、第一电流镜和第二电流镜在连接工作电源后，再与第一差分输入级和第二差分输入级连接；第二差分输入级和第二差分输入级再经第一MOS管和第二有源负载与电路地连接，因此可以降低至少一个饱和压降，因此可以工作在更低的工作电压下，具有更小的能耗；此外，有源衰减电路在对输入信号进行衰减后，通过电平位移使吉尔伯特单元电路工作在饱和区，从而提高输入线性范围。
[0014]进一步地，所述第一差分输入级包括：第二MOS管和第三MOS管；
[0015]其中，所述第二MOS管和所述第三MOS管为NMOS管，具有相同的宽长比；所述第一输入端包括第一输入正端和第一输入负端；
[0016]所述第二MOS管的漏极与所述第一有源负载连接；
[0017]所述第二MOS管的栅极与所述第一输入正端连接；
[0018]所述第二MOS管的漏极与所述第三MOS管的漏极和所述第一MOS管的漏极连接；
[0019]所述第三MOS管的源极与所述第一有源负载和所述第一电流镜连接；
[0020]所述第三MOS管的栅极与所述第一输入负端连接。
[0021]进一步地，所述第一有源负载包括：第四MOS管和第五MOS管；所述第一电流镜包括：第五MOS管和第六MOS管；所述第二电流镜包括：第四MOS管和第七MOS管；
[0022]其中，所述第四MOS管、所述第五MOS管、所述第六MOS管和所述第七MOS管为PMOS管；
[0023]所述第四MOS管的漏极与所述第五MOS管的源极、所述第六MOS管的漏极、所述第七MOS管的漏极和工作电源连接；
[0024]所述第四MOS管的栅极与所述第四MOS管的源极、所述第七MOS管的栅极和所述第一差分输入级连接；
[0025]所述第五MOS管的栅极与所述第五MOS管的漏极、所述第六MOS管的栅极和所述第一差分输入级连接；
[0026]所述第六MOS管的源极与所述第二差分输入级连接；
[0027]所述第七MOS管的源极与所述第二差分输入级连接。
[0028]本专利技术通过第一有源负载、第一电流镜和第二电流镜的连接，使该部分电路在整个吉尔伯特单元电路中可以只具有一个场效应管的饱和压降，有助于进一步降低电源电压，从而降低能耗。
[0029]进一步地，所述第二差分输入级包括：第八MOS管、第九MOS管、第十MOS管和第十一MOS管；
[0030]其中，所述第八MOS管、所述第九MOS管、所述第十MOS管和所述第十一MOS管为PMOS管，且具有相同的宽长比；所述第二输入端包括：第二输入正端和第二输入负端；
[0031]所述第八MOS管的漏极与所述第九MOS管的源极和所述第一电流镜连接；
[0032]所述第八MOS管的源极与所述第十MOS管的源极和所述第二有源负载连接；
[0033]所述第八MOS管的栅极与所述第十一MOS管的栅极和所述第二输入正端连接；
[0034]所述第九MOS管的栅极与所述第十MOS管的栅极和所述第二输入负端连接；
[0035]所述第九MOS管的漏极与所述第十一MOS管的漏极和所述第二有源负载连接；
[0036]所述第十MOS管的漏极与所述第十一MOS管的源极和所述第二电流镜连接。
[0037]进一步地，所述第二有源负载包括：第十二MOS管和第十三MOS管；
[0038]其中，所述第十二MOS管和所述第十三MOS管为NMOS管；
[0039]所述第十二MOS管的漏极与所述第十二MOS管的栅极和所述第二差分输入级连接；
[0040]所述第十二MOS管的源极与所述第十三MOS管的漏极和电路地连接；
[0041]所述第十三MOS管的漏极与所述第十三MOS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四象限模拟乘法器电路，其特征在于，包括：吉尔伯特单元电路和第一有源衰减电路、第二有源衰减电路；其中，所述吉尔伯特单元电路的第一输入端与所述有源衰减电路的输出端连接，所述吉尔伯特单元电路的第二输入端与所述第二有源衰减电路的输出端连接；所述第一有源衰减电路的输入端接入第一信号；所述第二有源衰减电路的输入端接入第二信号；所述吉尔伯特单元电路包括：第一MOS管、第一差分输入级、第二差分输入级、第一有源负载、第二有源负载、第一电流镜和第二电流镜；工作电源分别与所述第一有源负载、所述第一电流镜和所述第二电流镜连接；所述第一有源负载与所述第一差分输入级连接，所述第一电流镜与所述第一差分输入级和所述第二差分输入级连接，所述第二电流镜与所述第一差分输入级和所述第二差分输入级连接；所述第一差分输入级与所述吉尔伯特单元电路的第一输入端和所述第一MOS管的漏极连接，所述第二差分输入级分别与所述吉尔伯特单元电路的第二输入端和所述第二有源负载连接；所述第一MOS管的栅极接入偏置电压，所述第一MOS管的源极与电路地连接，所述第二有源负载与电路地连接；其中，所述第一MOS管为NMOS管；所述第二有源负载用于将所包含的MOS管的电流差值转换为输出电压；其中，所述电流差值表示为第一信号和第二信号的乘积函数；所述第一有源衰减电路和所述第二有源衰减电路用于对输入信号进行衰减后，进行电平位移，使所述吉尔伯特单元电路工作在饱和区。2.如权利要求1所述的四象限模拟乘法器电路，其特征在于，所述第一差分输入级包括：第二MOS管和第三MOS管；其中，所述第二MOS管和所述第三MOS管为NMOS管，具有相同的宽长比；所述第一输入端包括第一输入正端和第一输入负端；所述第二MOS管的漏极与所述第一有源负载连接；所述第二MOS管的栅极与所述第一输入正端连接；所述第二MOS管的漏极与所述第三MOS管的漏极和所述第一MOS管的漏极连接；所述第三MOS管的源极与所述第一有源负载和所述第一电流镜连接；所述第三MOS管的栅极与所述第一输入负端连接。3.如权利要求1所述的四象限模拟乘法器电路，其特征在于，所述第一有源负载包括：第四MOS管和第五MOS管；所述第一电流镜包括：第五MOS管和第六MOS管；所述第二电流镜包括：第四MOS管和第七MOS管；其中，所述第四MOS管、所述第五MOS管、所述第六MOS管和所述第七MOS管为PMOS管；所述第四MOS管的漏极与所述第五MOS管的源极、所述第六MOS管的漏极、所述第七MOS管的漏极和工作电源连接；所述第四MOS管的栅极与所述第四MOS管的源极、所述第七MOS管的栅极和所述第一差分输入级连接；所述第五MOS管的栅极与所述第五MOS管的漏极、所述第六MOS管的栅极和所述第一差分输入级连接；
所述第六MOS管的源极与所述第二差分输入级连接；所述第七MOS管的源极与所述第二差分输入级连接。4.如权利要求1所述的四象限模拟乘法器电路，其特征在于，所述第二差分输入级包括：第八MOS管、第九MOS管、第十MOS管和第十一MOS管；其中，所述第八MOS管、所述第九MOS管、所述第十MOS管和所述第十一MOS管为PMOS管，且具有相同的宽长比；所述第二输入端包括：第二输入正端和第二输入负端；所述第八MOS管的漏极与所述第九MOS管的源极和所述第一电流镜连接；所述第八MOS管的源极与所述第十MOS管的源极和所述第二有源负载连接；所述第八MOS管的栅极与所述第十一MOS管的栅极和所述第二输入正端连接；所述第九MOS管的栅极与所述第十MOS管的栅极和所述第二输入负端连接；所述第九MOS管的漏极与所述第十一MOS管的漏极和所述第二有源负载连接；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆超，王云，张建华，刘云涛，李荣荣，郑凯华，
申请(专利权)人：广东省大湾区集成电路与系统应用研究院，
类型：发明
国别省市：