CMOS-乘法器

模拟乘法器在通信、电视等系统中需要对信号进行各种变换，包括混频、调制、鉴相、鉴频等，这在MOS电路中一般都可用模拟乘法器来实现，MOS模拟乘法器一般都是采用双差分电路特性来实现的。∑V1+V2X2∑V1-V2X2V2-+-+-V2+V1-1/4Vo=V1V2(V1+V2)2(V1-V2)2模拟乘法器设计方法一上图中最后一个方框内实现的算法是：由图可以看出MOS模拟乘法器的组成为：和差电路平方电路平方差电路其中平方电路是利用MOS管在饱和区的电流与电压之间的平方关系而得到的。下面介绍和差电路与平方差电路的基本实现。21221221)()(41VVVVVVVo模拟乘法器设计方法一和差电路基本的和电路如图所示。M1+V1-M7M8M5M6Vo+V2-M2M3M4ABVDD模拟乘法器设计方法一假设图中（W/L）3=(W/L)4=(W/L)7=(W/L)8＝S2，（W/L）1=(W/L)2=(W/L)5=(W/L)6＝S1，并且所有NMOS管的阈值电压都相等，记为Vth，则根据饱和萨氏方程可以得到：所以有：)()/()/(1313thGSthGSVVLWLWVVththGSGSVVVSSV)(1213模拟乘法器设计方法一同理可以得到：在节点A与节点B的电压分别为：ththGSGSVVVSSV)(2214ththGSGSVVVSSV)(5217ththGSGSVVVSSV)(621873GSGSDDAVVVV84GSGSDDBVVVV模拟乘法器设计方法一输出电压为：即有：所以该电路实现了加法功能，且若改变其中一个输入的极性，就可实现减法功能。ABoVVV)()()()(21216521218473VVSSVVVVSSVVVVVGSGSGSGSGSGSGSGSo模拟乘法器设计方法一平方差电路（除1/4）如图所示+Vi1-M1M2VoVDDM3M4+Vi2-RRRSAB模拟乘法器设计方法一由图可以看出：根据饱和萨氏方程有：BAoVVV)(21DDAIIRV)(43DDBIIRV2221)()(thGSNthGSNAVVKVVKRV2423)()(thGSNthGSNBVVKVVKRV模拟乘法器设计方法一当VGSVth时，且令VGS1＝(1/2)Vi1，VGS2＝－（1/2）Vi1，VGS3＝（1/2）Vi2，VGS4＝－（1/2）Vi2，则M2与M4截止，则有：联合以上各式，可求得：因此，该电路实现了平方差运算。21GSNAVRKV23GSNBVRKV)(412221iiNoVVRKV模拟乘法器设计方法二直接利用双差分结构实现如图所示M1M2M3M4M5M6ISIo1Io2+VX--VY+