发明名称 四象限乘法器
摘要 本发明为一种四象限乘法器,适用于BiCMOS电路,可应用在高频类比电路中。本发明之四象限乘法器包括第一转换电路和第二转换电路,使得第一中间信号和第二中间信号的电压差,与第一输入信号和第二输入信号的电压差成正比关系;第一、第二、第三和第四平方装置,分别接收第三输入信号和第一中间信号、第三输入信号和第二中间信号、第四输入信号和第一中间信号、第四输入信号和第二中间信号,经一参数电压转换后,使其输入电流与电压的平方成正比;第一和第二负载装置,做为平方装置输出电流之负载,使得输出信号端之电压为第一和第二输入信号之电压差,与第三和第四输入信号之电压差的乘积。
申请公布号 TW260843 申请公布日期 1995.10.21
申请号 TW084104815 申请日期 1995.05.16
申请人 行政院国家科学委员会 台北巿和平东路二段 一○六号十八楼 发明人 刘深渊
分类号 H03K19/00 主分类号 H03K19/00
代理机构 代理人 洪澄文 台北巿信义路四段二七九号三楼
主权项 1. 一种四象限乘法器,可置于一双极性互补式金氧半(BICMOS)电路中,接收一第一输入信号,一第二输入信号,一第三输入信号及一第四输入信号,用以将该第一输入信号和该第二输入信号之电压差,计算其乘积并输出至一输出信号端,且其置于一高电压源和一低电压源之间,该四象限乘法器包括:一第一转换装置,接收该第一输入信号,并输出一第一中间信号;一第二转换装置,接收该第二输入信号,并输出一第二中间信号;其中,该第一输入信号和该第二输入信号之电压差,与该第一中间信号和该第二中间信号之电压差成正比;一第一平方装置,跨接于该输出信号端之正端与该低电压源之间,使得该第三输入信号与该第一中间信号之电压差经一参数电压的变换后,其平方値与该第一平方装置之一第一输出电流成正比;一第二平方装置,跨接于该输出信号端之负端与该低电压源之间,使得该第三输入信号与该第二中间信号之电压差经该参数电压的变换后,其平方値与该第二平方装置之一第二输出电流成正比;一第三平方装置,跨接于该输出信号端之正端与该低电压源之间,使得该第四输入信号与该第一中间信号之电压差经该参数电压的变换后,其平方値与该第三平方装置之一第三输出电流成正比;一第四平方装置,跨接于该输出信号端之负端与该低电压源之间,使得该第四输入信号与该第二中间信号之电压差经该参数电压的变换后,其平方値与该第四平方装置之一第四输出电流成正比;一第一负载装置,跨接于该高压源与该输出信号端之正端,做为该第一输出电流及该第四输出电流之负载;一第二负载装置,跨接于该高压源与该输出信号端之负端,做为该第二输出电流及该第三输出电流之负载;该第二负载装置之负载値与该第一负载装置之负载値相同。2. 如申请专利范围第1项所述之四象限乘法器,其中该第一平方装置包括:一第一双极性电晶体,操作于主动区,其基极耦接至该第三输入信号,其集极耦接至该输出信号端之正端;一第一金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极耦接至该第一中间信号,其源极与该第一双性电晶体之射极耦接,其汲极耦接至该低电压源。3. 如申请专利范围第1项所述之四象乘法器,其中,该第二平方装置包括:一第二双极性电晶体,操作于主动区,其基极耦接至该第三输入信号,其集极耦接至该输出信号端之负端;一第二金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极耦接至该第二中间信号,其源极与该第二双性电晶体之射极耦接,其汲极耦接至该低电压源。4. 如申请专利范围第1项所述之四象限乘法器,其中,第三平方装置包括:一第三双极性电晶体,操作于主动区,其基极耦接至该第四输入信号,其集极耦接至该输出信号端之负端;一第三金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极耦接至该第一中间信号,其源极与该第三双性电晶体之射极耦接,其汲极耦接至该低电压源。5. 如申请专利范围第1项所述之四象限乘法器,其中,第四平方装置包括:一第四双极性电晶体,操作于主动区,其基极耦接至该第四输入信号,其集极耦接至该输出信号端之正端;一第四金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极耦接至该第二中间信号,其源极与该第四双性电晶体之射极耦接,其汲极耦接至该低电压源。6. 如申请专利范围第2或3或4或5项所述之四象限乘法器,其中,该第一、第二、第三及第四金氧半电晶体具有相同的传导系数及临界电压。7. 如申请专利范围第1项所述之四象限乘法器,其中,第一转换装置包括:一第五金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极耦接至该第一输入信号,其汲极耦接至该高电压源;一第六金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极与汲极相连,耦接至该第五金氧半电晶体之源极,做为输出该第一中间信号之用,其源极耦接至该低电压源。8. 如申请专利范围第1项所述之四象限乘法器,其中,该第二转换装置包括:一第七金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极耦接至该第二输入信号,其汲极耦接至该高电压源;一第八金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极与汲极相连,耦接至该第七金氧半电晶体之源极,做为输出该第二中间信号之用,其源极耦接至该低电压源。9. 如申请专利范围第7项或8项所述之四象限乘法器,其中,该第五和第七金氧半电晶体具有相同的传导系数,该第六和第八金氧半电晶体具有相同的传导系数。10. 如申请专利范围第1项所述之四象限乘法器,其中,该第一负载装置为一电阻。11. 如申请专利范围第1项所述之四象限乘法器,其中,该第二负载装置为一电阻。12. 如申请专利范围第1项所述之四象限乘法器,其中,该参数电压包含双极性电晶体之基射极电压汲金氧半电晶体之临界电压。13. 一种四象限乘法器,可置于一双极性互补式金氧半电路中,接收一第一输入信号,一第二输入信号,一第三输入信号及一第四输入信号,用以将该第一输入信号和该第二输入信号之电压差,与该第三输入信号和该第四输入信号之电压差,计算其乘积并输出至一输出信号端,且其置于一高电压源和一低电压源之间,该四象限乘法器包括:一第一转换装置,接收该第一输入信号,并输出一第一中间信号;一第二转换装置,接收该第二输入信号,并输出一第二中间信号;其中,该第一输入信号和该第二输入信号之电压差,与该第一中间信号和该第二中间信号之电压差成正比;一第一平方装置,跨接于该输出信号端之负端与该高电压源之间,使得该第三输入信号与该第一中间信号之电压差经一参数电压的变换后,其平方値与该第一平方装置之一第一输出电流成正比;一第二平方装置,跨接于该输出信号端之正端与该高电压源之间,使得该第三输入信号与该第二中间信号之电压差经该参数电压的变换后,其平方値与该第二平方装置之一第二输出电流成正比;一第三平方装置,跨接于该输出信号端之正端与该高电压源之间,使得该第四输入信号与该第一中间信号之电压差经该参数电压的变换后,其平方値与该第三平方装置之一第三输出电流成正比;一第四平方装置,跨接于该输出信号端之负端与该高电压源之间,使得该第四输入信号与该第二中间信号之电压差经该参数电压的变换后,其平方値与该第四平方装置之一第四输出电流成正比;一第一负载装置,跨接于该低压源与该输出信号端之正端,做为该第二输出电流及该第三输出电流之负载;一第二负载装置,跨接于该低压源与该输出信号端之负端,做为该第一输出电流及该第四输出电流之负载;该第二负载装置之负载値与该第一负载装置之负载値相同。14. 如申请专利范围第13项所述之四象限乘法器,其中该第一平方装置包括:一第一双极性电晶体,操作于主动区,其基极耦接至该第三输入信号,其集极耦接至该高电压源;一第一金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极耦接至该第一中间信号,其源极与该第一双性电晶体之射极耦接,其汲极耦接至输出信号端之负端。15. 如申请专利范围第14项所述之四象乘法器,其中,该第二平方装置包括:一第二金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极耦接至该第二中间信号,其源极与该第一双极性电晶体之射极耦接,及汲极耦接至该输出信号之正端。16. 如申请专利范围第13项所述之四象限乘法器,其中,第三平方装置包括:一第二双极性电晶体,操作于主动区,其基极耦接至该第四输入信号,其集极耦接至该高电压源;一第三金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极耦接至该第一中间信号,其源极与该第一双极性电晶体之射极耦接,其汲极耦接至该输出信号端之正端。17. 如申请专利范围第16项所述之四象限乘法器,其中,第四平方装置包括:一第四金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极耦接至该第二中间信号,其源极与该第二双极性电晶体之射极耦接,其汲极耦接至该输出信号之负端。18. 申请专利范围第14或15或16或17项所述之四象限乘法器,其中,该第一、第二、第三及第四金氧半电晶体具有相同的传导系数及临界电压。19. 如申请专利范围第13项所述之四象限乘法器,其中,该第一转换装置包括:一第五金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极耦接至该第一输入信号,其汲极耦接至该高电压源;一第六金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极与汲极相连,耦接至该第五金氧半电晶体之源极,做为输出该第一中间信号之用,其源极耦接至该低电压源。20. 如申请专利范围第13项所述之四象限乘法器,其中,该第二转换装置包括:一第七金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极耦接至该第二输入信号,其汲极耦接至该高电压源;一第八金氧半电晶体,操作于饱和区,其闸极与汲极相连,耦接至该第七金氧半电晶体之源极,做为输出该第二中间信号之用,其源极耦接至该低电压源。21. 如申请专利范围第19项或20项所述之四象限乘法器,其中,该第五和第七金氧半电晶体具有相同的传导系数,该第六和第八金氧半电晶体具有相同的传导系数。22. 如申请专利范围第13项所述之四象限乘法器,其中,该第二负载装置为一电阻。23. 如申请专利范围第13项所述之四象限乘法器,其中,该第二负载装置为一电阻。24. 如申请专利范围第13项所述之四象限乘法器,其中,该参数电压包含双极性电晶体之基射极电压汲金氧半电晶体之临界电压。图示简单说明:第1图为本发明实施例之四象限乘法器的电路图。第2图为本发明实施例之另一类型四象限乘法器的电路图。第3图为模拟第2图之四象限乘法器电路所得之转换曲线图。第4图为根据第1图之四象限乘法器电路架构,以分离式元件实验所得之转换曲线图,并配合理想转换曲线加以比较
地址 台北巿和平东路二段一○
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