【摘要】：模擬乘法器是連續(xù)時(shí)間信號(hào)處理電路的關(guān)鍵模塊,廣泛應(yīng)用于無線通訊信號(hào)的調(diào)制解調(diào),儀器儀表,控制設(shè)備和一些特殊的信號(hào)處理系統(tǒng)。尤其在通信系統(tǒng)中,隨著系統(tǒng)供電電壓的下降,電路工作頻率的提高和信號(hào)調(diào)制方式的復(fù)雜,對信號(hào)實(shí)現(xiàn)乘法處理的模擬乘法電路直接影響信號(hào)的運(yùn)算精度。因此低電壓、寬帶高精度的模擬乘法電路對提升系統(tǒng)整體性能至關(guān)重要。本文設(shè)計(jì)一款電流型寬帶超線性模擬乘法電路,電路基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為“四分之一平方”乘法器結(jié)構(gòu),采用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝。電路利用電流型電路的特點(diǎn)避免傳統(tǒng)吉爾伯特雙平衡乘法器工作電壓高的缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)電路可以在相對低的供電電壓下工作。電路采用分布式差分輸入結(jié)構(gòu),減小差分對負(fù)載管的負(fù)載電容,提高電路的工作頻率。電路結(jié)合差分電路的特點(diǎn),利用相同電路不同輸入信號(hào)的方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)的加法與減法運(yùn)算,避免傳統(tǒng)電流加減電路由于信號(hào)路徑不同造成的相位失真。在平方電路的設(shè)計(jì)中,本文設(shè)計(jì)電路利用差分電路與威爾遜電流源的基本原理設(shè)計(jì)出帶有負(fù)反饋的全差分電流平方電路,電路利用反饋提高電流運(yùn)算精度,利用差分電路抵消背柵效應(yīng)引起的誤差,進(jìn)一步提高運(yùn)算精度。本文電路采用安捷倫公司的先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件對電路進(jìn)行前仿真,繪制版圖并后仿真。根據(jù)前仿真與后仿真結(jié)果的表明,電路電源電壓為3V時(shí),電路-3dB工作頻率大于2GHz,電路線性誤差小于1%,電路在1MHz處的總諧波失真小于2%。本文對電流型“四分之一平方”乘法電路的設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP332.22
【圖文】：

位增益頻率僅為８０ＭＨｚ。業(yè)界領(lǐng)先的亞德諾半導(dǎo)體公司的ＡＤ８３５模擬乘法電路，在正負(fù)５Ｖ供電下逡逑可實(shí)現(xiàn)２５０ＭＨｚ工作帶寬。以上電路帶寬已經(jīng)不能滿足當(dāng)今上千兆寬帶信號(hào)的處理需求。逡逑線性度是衡量電路非線性失真的一個(gè)重要指標(biāo)。圖１．ｌａ為乘法函數(shù)的三維圖像。Ｘ軸與Ｙ軸分逡逑別為兩個(gè)輸入信號(hào)，Ｚ軸表示兩個(gè)輸入信號(hào)相乘的結(jié)果。圖１．１ｂ、ｃ、ｄ分別為從Ｙ、Ｚ、Ｘ軸的正方逡逑向投影的函數(shù)圖像，雖然乘法函數(shù)三維圖像為一個(gè)曲面，但圖〗．ｌｂ、ｃ、ｄ都是由數(shù)條直線組成。因逡逑此，當(dāng)二元函數(shù)一個(gè)變量為參數(shù)時(shí)，二元函數(shù)退化為一次函數(shù)，其圖像為一條直線。逡逑乘法電路的兩個(gè)輸入端與輸出端是一個(gè)二元函數(shù)，衡量其線性度的方法是設(shè)置一端信號(hào)為一個(gè)逡逑常量，輸出與另一端輸入的理想傳遞函數(shù)就為一個(gè)一次函數(shù)。整體概括，非線性在時(shí)域觀察表現(xiàn)為逡逑信號(hào)波形的失真，在頻域觀察表現(xiàn)為出現(xiàn)其他的頻率分量或者相位失真。具體到乘法電路，其理想逡逑電路輸出波形應(yīng)該為兩路輸入信號(hào)的相乘運(yùn)算結(jié)果，其頻譜應(yīng)該為兩路輸入信號(hào)頻譜的卷積運(yùn)算結(jié)逡逑果。實(shí)際應(yīng)用中這些信號(hào)傳遞信息

圖１．２對數(shù)放大器實(shí)現(xiàn)模擬乘法電路逡逑典對數(shù)反對數(shù)乘法電路無法實(shí)現(xiàn)信號(hào)的四象限變化，如果在電電路，雖然可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)四象限變化，但會(huì)引入交越失真。逡逑造工藝和集成電路技術(shù)的發(fā)展，電路規(guī)模變得越來越大，面積能模擬乘法電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供了必要的前提。１９６８年吉爾一種單片集成的雙平衡四象限模擬乘法電路，其核心單元簡稱單，性能優(yōu)良，很快成為一種經(jīng)典的乘法器結(jié)構(gòu)。逡逑0至（５６組成的電路是吉爾伯特單元，即可變跨導(dǎo)全差分放大電信號(hào)，輸出為一對全差分電流信號(hào)。早期這種變跨導(dǎo)乘法器主，但是隨著互補(bǔ)型金屬氧化物晶體管（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ邋Ｍｅｔａｌ邋Ｏｘｉｄｅ，現(xiàn)在越來越多的乘法器利用ＣＭＯＳ作為核心器件。逡逑ｉ＾ＶＣＣ邐今邐ＶＣＣ逡逑ｉｌ？Ｇ邐ｉ２＊ｉ４逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 吳湘鋒;李志軍;張黎黎;;高精度電流模式四象限乘法器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J];微電子學(xué);2015年04期

2 鄒志革;鄒雪城;黃峰;;低壓低功耗模擬集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)及展望[J];微電子學(xué);2006年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 陸曉俊;低壓低功耗CMOS模擬乘法器研究與設(shè)計(jì)[D];蘇州大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2730211