一種新型CMOS亞閾值四象限模擬乘法器的研究與設計.pdf

1、隨著集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，芯片的規(guī)模越來越大、處理能力越來越強，功耗的問題也越來越突出，特別是在便攜式電子設備上，由于電池的體積和重量不能做的太大，而續(xù)航時間卻要求更長，所以低功耗的電路設計成為現(xiàn)在集成電路設計的一個重要方向。
　　不論是在便攜式電子設備中的通訊模塊中，還是在一些需要數(shù)學運算的電路單元中，模擬成乘法器都是很重要的模塊。它經(jīng)常應用于調(diào)制、解調(diào)、混頻、鑒相以及數(shù)學運算單元中。因此設計功耗更小精度更高的模擬乘法器具有很

2、重要的意義。
　　本文設計了一個全新結(jié)構(gòu)的亞閾值四象限模擬乘法器，這種新結(jié)構(gòu)對乘法器的性能帶來很多好處。第一，不同于傳統(tǒng)的吉爾伯特型乘法器，它的核心結(jié)構(gòu)是由電流鏡構(gòu)成，通過襯底驅(qū)動技術(shù)和電流鏡來實現(xiàn)乘法功能，同時襯底驅(qū)動也增加了輸入的線性范圍；第二，通過向量矩陣相乘的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)差分四象限的乘法，這一結(jié)構(gòu)還便于對乘法器進行擴展；第三，通過與 CMOS工藝兼容的準浮柵技術(shù)來實現(xiàn)輸入信號的衰減以及和直流偏置電壓的疊加，這不僅增加輸入信號

3、的線性范圍同時還能夠保證共模信號的穩(wěn)定；第四，該乘法器工作在亞閾值區(qū)域并且采用的是低電源電壓，所以功耗很低；第五，它的輸入輸出端口是電壓模式，便于集成在電路中，而它的乘法運算卻是電流模式，所以又有著更快的速度。
　　本文中亞閾值四象限模擬乘法器的電路設計采用的是0.18μm的TSMC工藝庫，仿真工具是Cadence5.10.41。采用1V低電源電壓供電，由于工作在亞閾值區(qū)域，整個乘法器的總電流不大于100nA，因此功耗不大于0.1