一種低壓高線性CMOS模擬乘法器設(shè)計(jì)

圖6所示該乘法器用作調(diào)幅電路。在Vid1端輸入一個(gè)幅值0．3 V，頻率5 kHz的正弦載波信號(hào)，Vid2端輸入一個(gè)同樣幅值，頻率100 MHz的正弦調(diào)制信號(hào)，得到一個(gè)完整的正弦包絡(luò)。
如圖7所示：固定V2，V3，V4輸入不變，對(duì)V1以0．05 V步長進(jìn)行DC掃描，掃描范圍0．45～0．75 V。得到的-3 dB帶寬為1 GHz。可見，圖4所示乘法器頻率特性良好，帶寬較寬，可以處理較高頻率信號(hào)。
圖8是該乘法器電路THD仿真結(jié)果；圖4中在Vid2加上頻率100 kHz，幅度變化的正弦信號(hào)，Vid1固定在0．6 V；圖1中在Vid2加上頻率100 kHz相同幅度變化的正弦信號(hào)，Vid1固定在0．6 V，圖中折線①代表圖1乘法器的仿真結(jié)果，折線②代表圖4乘法器的仿真結(jié)果，可以明顯看出，對(duì)于同樣的輸入，圖4所示乘法器失真更小，線性度更好。整體來說，本乘法器較好的完成了對(duì)模擬信號(hào)的相乘處理功能，在整個(gè)線性輸入范圍內(nèi)都表現(xiàn)出完好的線性相乘結(jié)果，較高的線性度以及較大的-3 dB帶寬，并經(jīng)仿真驗(yàn)證成功，可能存在的不足之處在于其線性輸入范圍有待進(jìn)一步提高。

3 版圖設(shè)計(jì)
使用0．18 μm CMOS工藝技術(shù)，對(duì)圖4電路設(shè)計(jì)版圖。與一般的低壓CMOS四象限模擬乘法器電路(圖1)相比，版圖設(shè)計(jì)時(shí)最顯著的提升就是節(jié)約4個(gè)電阻的版圖面積，如果工藝中包含高阻值的電阻類型，這種優(yōu)勢(shì)就更為突出。

4 結(jié)語
本文提出了一種結(jié)構(gòu)簡單的高線性CMOS四象限模擬乘法器，該乘法器基于交叉耦合平方電路結(jié)構(gòu)并采用減法電路來實(shí)現(xiàn)。HSPICE仿真結(jié)果顯示，該乘法器功耗可低至80μW，其線性輸入范圍達(dá)到±0．3 V，-3 dB帶寬可達(dá)到1 GHz。在同樣的電源電壓和功耗條件下，相比于圖1所示的乘法器，最突出的優(yōu)點(diǎn)是線性度得到顯著改善。在要求低高線性的高頻模擬信號(hào)處理系統(tǒng)中該乘法器有望得到廣泛應(yīng)用。