一种高精度模拟乘法器的研究与设计

摘要

带宽、功耗与精度是衡量模拟乘法器性能的三个主要指标.目前采用浮栅晶体管等方法实现的低功耗、高带宽模拟乘法器的精度仅在1%左右,而利用传统Gilbert单元进行设计,其精度可达0.5%.本文针对模拟乘法器精度不够的问题,利用Gilbert单元设计了一种高精度模拟乘法器.首先利用反双曲正切函数电路对Gilbert单元的非线性进行补偿,以提高系统精度;其次,利用线性跨导结构增加电路的输入范围,使其可以得到广泛应用;然后,设计了以负反馈方式连接的二级运算放大器,提高了系统的负载能力,并且利用负反馈结构不但可以引入Z端进行加法运算,而且可以提高系统精度和稳定性;最后,设计了具有较好热稳定性的电流基准电路,为各模块提供合适偏置.通过Cadence仿真验证得到本文电路的工作电压为±15 V、各端输入范围为-9 V至9 V、精度可达到0.08%、-3 dB带宽可至14.99 MHz,并且与其他几种经典电路相比,本文电路的精度更高、功耗更低、输入范围更大、-3 dB带宽也得到改善,具有较好的性能优势.