[实用新型]高线性度宽输入范围可变增益单象限CMOS乘法器

说明书

技术领域

本实用新型涉及乘法器，具体涉及一种具有高线性度、宽输入范围、可变增益的单象限CMOS乘法器。

背景技术

乘法器主要用在功率因数校正(Power Factor Correction缩写PFC)电路中，它是PFC电路的核心。乘法器完成的功能可以用如下公式表示：C＝K·A×B。其中A为经桥式整流之后得到的AC电压的分压；B为输出电压的反馈信号，用以保持输出电压恒定；K为乘法器的增益；C为乘法器的输出，作为PWM比较器的比较电平，用来控制PWM模块输出信号的频率以及占空比。

为了减少乘法器的总谐波失真(Total Harmonic Distortion缩写THD)，要求C/A的线性度很高，即C要紧随A的变化而变化。现有技术中，绝大多数集成模拟乘法器均采用著名的Gilbert乘法单元，但Gilbert单元的线性输入范围比较窄，传统乘法器只能接受0～1V左右的输入，限制了乘法器的使用。传统集成模拟乘法器采用Bipolar工艺，工艺兼容性较差，成本高，难以满足集成电路产业化生产的要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种采用CMOS工艺的单象限模拟乘法器，该乘法器具有高线性度和宽输入范围，并且增益可调。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种高线性度宽输入范围可变增益单象限CMOS乘法器，其特征在于该乘法器包括第一级和第二级电压-电流转换电路、第一级和第二级电流-电压转换电路和一增益控制电路，其中，

第一级电压-电流转换电路接收第一输入电压，输出第一电流；

第一级电流-电压转换电路接收第一电流，输出中间级电压；

第二级电压-电流转换电路接收中间级电压，转换为第一支路电流和第二支路电流，两条支路电流受第二电流偏置，两条支路电流的差值经双端到单端转换电路得到输出电流；

第二级电流-电压转换电路的输出电流转换为输出电压；

增益控制电路通过第二输入电压的大小对第二电流的大小进行控制。

所述第一级电压-电流转换电路包括第一运算跨导放大器，其反相输入端接地，正相输入端接收所述第一输入电压，输出端输出第一电流。

所述第一级电流-电压转换电路包括第一、第二、第三和第四场效应管，第一、第二场效应管的漏极和栅极都与一电压源连接，第一、第二场效应管的源极分别连接第三、第四场效应管的漏极，第三场效应管的漏极和栅极相连接收第一电流，第三、第四场效应管的栅极相连，源极均接地，构成电流镜，所述中间级电压的正、负极分别取自第一、第二场效应管的源极。

所述第二级电压-电流转换电路包括构成差分对管的第五场效应管和第六场效应管，第六、第五场效应管的栅极分别与所述中间级电压的正、负极连接，所述第一、第二支路电流分别为流经第五、第六场效应管的电流，第五、第六场效应管的源极相连形成两支路电流的汇结端，两支路电流受第二电流偏置。

所述第二级电压-电流转换电路还包括一双端到单端转换电路，所述双端到单端转换电路包括第七、第八场效应管构成的电流镜，第七、第八场效应管的漏极分别与第五、第六场效应管的漏极连接，所述双端到单端转换电路还包括第九、第十场效应管构成的电流镜，第九场效应管的漏极连接第六场效应管的漏极，将第二支路电流和第一支路电流的差值电流镜像给第十场效应管，得到输出电流。

所述第二级电流-电压转换电路包括一电阻，电阻的一端接地，另一端与所述双端到单端转换电路的输出端连接，接收输出电流转换为输出电压。

所述增益控制电路包括第二、第三运算跨导放大器，两个运算跨导放大器的正相输入端接收输出电压的反馈电压，两个运算跨导放大器的输出端与所述两条支路电流的汇结端连接提供第二电流，第二、第三运算跨导放大器的反相输入端分别输入第一参考电压和第二参考电压。

所述第一参考电压为2.5V，所述第二参考电压为3.15V。

所述反馈电压与第一参考电压的差提供第二输入电压。

所述第一输入电压为交流输入经桥式整流后的分压。

本实用新型一种高线性度宽输入范围可变增益单象限CMOS乘法器，总的工作原理是通过V→I→V→I→V的一系列转换，实现乘法器的功能，将乘法器的第一输入电压和第二输入电压相乘输出。