[发明专利]一种模拟乘法器

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟乘法器，尤其涉及一种利用运放及开关信号实现的模拟乘法器，属于集成电路设计技术领域。

背景技术

模拟乘法器广泛应用于信号的调制、解调、检波及混频等领域。目前广泛应用的模拟乘法器为吉尔伯特乘法器，也叫双差分对模拟乘法器。其结构如图1所示。Us，Vs为互不相关的2个输入信号，Uo为乘法器输出，Uo=k*Us*Vs。由图可知，若要实现乘法运算，T1-T6都必须工作在放大区，因此该结构对静态偏置有极高的要求，且当图中三极管基极及发射极电阻对该结构的功能影响巨大，因此该结构对工艺设计要求很高。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种利用运放及开关信号实现的模拟乘法器，在集成电路设计中通过合理分析运放的特性，再由开关信号控制选择不同的运放输出信号，在输出端实现模拟信号的乘法运算。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种模拟乘法器，所述模拟乘法器利用运放及开关信号实现；其包括两个运算放大器、一组分压电阻和一组开关传输门；所述第一运算放大器和第二运算放大器输入端电连接，其输出端通过一组分压电阻相连接；所述开关传输门的一端并接在一起，另一端分别接在分压电阻上。

进一步的，控制所述开关传输门的开关信号为一组信号，该组信号整体构成一正弦波开关信号。

进一步的，所述两个运算放大器的结构相同。

本发明的有益效果：目前在信号的调制、解调、检波等模块的设计中均采用传统结构的模拟乘法器来实现，本发明通过利用运放及开关信号即实现了模拟信号的乘法运算，此种实现方式设计思路清晰，设计结构简单，在相关集成电路的实际设计中简化了设计难度，提高了电路的设计效率。

附图说明

图1吉尔伯特模拟乘法器结构图；图2 运放及开关信号实现乘法器的结构图；

图3开关传输门的控制信号。

具体实施方式

图1所示为吉尔伯特乘法器结构图，该乘法器的工作原理为：

ic1- ic2= ic5*th(Ux/VT);

ic3- ic4= ic6*th(Ux/VT);

ic5- ic6= I1*th(2 Uy/VT);

io1- io2= (ic1+ic3)- (ic2+ic4)= (ic1- ic2)- (ic3- ic4)

        =(ic5-ic6)* th(Ux/VT)= I1*th(2 Uy/VT)* th(Ux/VT)

当Ux《2VT，且Uy《2VT，时，

io1- io2≈I1/4VT²*Ux*Uy;

Uo=-（io1- io2）*R≈I1*R/4VT²*Ux*Uy；

图2所示，为本发明所述的模拟乘法器的具体结构，其利用双运放及开关传输门实现乘法器的方法包含两个运算放大器，一组串联分压电阻，一组开关传输门。所述第一运算放大器和第二运算放大器输入端电连接，其输出端通过一组分压电阻相连接；所述开关传输门的一端并接在一起，另一端分别接在分压电阻上。其中，控制所述开关传输门的开关信号为一组信号，该组信号整体构成一正弦波开关信号。

两个结构相同的运算放大器的直流基准Vref电位一致，所以运算放大器输出直流电位一致为Vref，串联分压电阻上的直流电位均为Vref，所以开关传输门输出直流电位为Vref。

假设A点信号为A；B点信号为B。A，B点的共模信号为(A+B)/2;A，B点的差模信号为(A-B)/2;开关传输门的控制信号如图3所示；AB点之间各点共模信号均相同，所以不管哪个选通门导通输出的共模信号均为（A+B）/2；AB点之间的差模信号为(A-B)/2，经开关传输门选择后输出信号为【（A-B）/2】*SinC或【（A-B）/2】*CosC；（SinC/CosC为开关信号波形），该结构的输出信号则为（A+B）/2+【（A-B）/2】*SinC或（A+B）/2+【（A-B）/2】*CosC。因此，该结构实现了开关信号所包含的正弦信号与运放输入信号的乘法运算。该结构主要用于立体声信号解调，正弦信号检波及正弦信号的鉴相等场合。    

若运放输入信号为SinX，则若运放的增益相同，相位相反则根据上面推论可知该结构输出为K*SinX*SinC或K*SinX*CosC。（K为运放增益，SinC，CosC为开关信号）此即为该结构做正弦信号检波及鉴相用途。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。