JP3520175B2 - Analog multiplier - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、MOS型半導体
集積回路においてアナログ信号処理を行う場合の基本と
なるアナログ乗算器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analog multiplier, which is a base for performing analog signal processing in a MOS semiconductor integrated circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、デジタル機器の増大とデジタル信
号処理技術の進歩によってデジタル信号処理に適したC
MOS集積回路が半導体市場の大部分を占めるようにな
ってきている。ところが、映像や音声は入出力信号がア
ナログであるため、アナログで処理する方が簡単であっ
たり、デジタルで処理する場合でもA/D、D/A変換
やその前後のフィルタ処理およびクロック発生のための
発振器などにアナログ回路が必要である。2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in digital equipment and the progress of digital signal processing technology, C suitable for digital signal processing has been developed.
MOS integrated circuits are occupying most of the semiconductor market. However, since the input and output signals of video and audio are analog, it is easier to process them in analog, and even in the case of digital processing, A / D, D / A conversion, filter processing before and after that, and clock generation are performed. An analog circuit is required for the oscillator.
【0003】アナログ回路にはバイポーラが向いてお
り、CMOSはアナログスイッチやサンプルホールドな
どの一部の回路を除いては不向きとされてきた。しか
し、バイポーラやBiCMOSプロセスはややコスト高
になる上、CMOSでのデジタルアナログ混載による1
チップ化という要求が強く、CMOSでアナログ信号処
理を行うための回路開発が盛んになってきている。Bipolar is suitable for analog circuits, and CMOS has been unsuitable except for some circuits such as analog switches and sample hold. However, the cost of bipolar and BiCMOS processes is rather high, and CMOS-based digital / analog mixed mounting
There is a strong demand for chipping, and circuit development for performing analog signal processing in CMOS has become active.
【0004】アナログ信号処理で頻度が高く、トータル
性能に大きな影響を及ぼす重要な機能として「アナログ
乗算器」がある。バイポーラでは「ダブルバランス回
路」と呼ばれる便利な組み合せトランジスタ回路があ
る。多くの場合、これを用いてアナログ乗算器を構成
し、ミキサ回路や位相検波器に利用している。ところ
が、CMOSでアナログ乗算器を作る場合、単にバイポ
ーラをCMOSに置き換えた回路やその変形回路では必
ず大きな高調波ひずみや混変調ひずみを発生する、とい
う問題がある。これはCMOS素子が通常アナログ回路
で利用する飽和領域(ピンチオフ領域)で本質的に2乗
特性を有するということと、素子のトランスコンダクタ
ンス(Gm)がバイポーラに比べてずっと低いため、バ
イポーラでポピュラーな「抵抗による線形化」が難しい
ことに起因している。There is an "analog multiplier" as an important function which is frequently used in analog signal processing and has a great influence on the total performance. In bipolar, there is a convenient combinational transistor circuit called "double balance circuit". In many cases, this is used to configure an analog multiplier, which is used in a mixer circuit and a phase detector. However, when an analog multiplier is made of CMOS, there is a problem that a circuit in which bipolar is simply replaced by CMOS or a modified circuit thereof always causes large harmonic distortion and intermodulation distortion. This is because the CMOS device has essentially square characteristics in the saturation region (pinch-off region) normally used in analog circuits, and the transconductance (Gm) of the device is much lower than that of the bipolar device. This is because "linearization by resistance" is difficult.
【0005】そこで、CMOSでアナログ乗算器を構成
する手法として、図13に示す回路構成が知られてい
る。この回路はMOSトランジスタM1 、M2 、M3 、
M4 の4つのCMOS素子で構成する組み合せトランジ
スタ回路であり、各トランジスタのソースを定電圧点V
s に接続している。トランジスタM2 には2つの入力の
和信号「Vx +Vy 」を、トランジスタM3 には2つの
入力の和の反転信号「−Vx −Vy 」を、それぞれ入力
する。これらのトランジスタのドレインを接続して第1
の出力電流Io1としている。トランジスタM4 には2つ
の入力の差信号「Vx −Vy 」を、MOSトランジスタ
M1 には2つの入力の差の反転信号「−Vx +Vy 」
を、それぞれ入力する。これらのトランジスタのドレイ
ンを接続して第2の出力電流Io2としている。Therefore, a circuit configuration shown in FIG. 13 is known as a method of constructing an analog multiplier in CMOS. This circuit consists of MOS transistors M1, M2, M3,
This is a combinational transistor circuit composed of four M4 CMOS elements, and the source of each transistor is a constant voltage point V
connected to s. The sum signal "Vx + Vy" of the two inputs is input to the transistor M2, and the inverted signal "-Vx-Vy" of the sum of the two inputs is input to the transistor M3. Connect the drains of these transistors to the first
Output current Io1. The difference signal "Vx-Vy" between the two inputs is input to the transistor M4, and the inverted signal "-Vx + Vy" between the two inputs is input to the MOS transistor M1.
Respectively. The drains of these transistors are connected to produce a second output current Io2.
【0006】ここで、この回路動作を計算するにあたっ
て、全MOSトランジスタはいずれも飽和領域(ピンチ
オフ領域)で動作しているものとし、簡単のために短チ
ャネル効果は考慮しないものとする。また、各MOSト
ランジスタへの4つの入力はその直流電圧は等しい電圧
VB であるとする。この時、各MOSトランジスタの特
性は主要なパラメータであるkとVthを用いて、
I=(k/2)(VGS−Vth)2と表わすことができ
る。ここで、kはゲート幅をW、ゲート長をL、ゲート
容量をCox、チャネルのキャリア移動度をμとして「μ
CoxW/L」で表わされる定数である。この記述式に従
って、M1 〜M4 の各MOSトランジスタの動作は次の
ように表すことができる。In calculating the circuit operation, it is assumed that all MOS transistors are operating in the saturation region (pinch-off region), and the short channel effect is not considered for simplicity. It is also assumed that the four inputs to each MOS transistor have the same DC voltage VB. At this time, the characteristics of each MOS transistor can be expressed as I = (k / 2) (VGS-Vth) 2 using k and Vth which are main parameters. Where k is W, gate length is L, gate capacitance is Cox, and channel carrier mobility is μ.
Cox W / L ”is a constant. According to this descriptive formula, the operation of each MOS transistor of M1 to M4 can be expressed as follows.
【0007】
M1:I11=(k/2)(−Vx +Vy +VB −Vs −Vth)2
…(1)
M2:I12=(k/2)(Vx +Vy +VB −Vs −Vth)2 …(2)
M3:I21=(k/2)(−Vx −Vy +VB −Vs −Vth)2
…(3)
M4:I22=(k/2)(Vx −Vy +VB −Vs −Vth)2 …(4)
ここで、出力電流Io1−Io2を計算すると、
Io1−Io2=(I12+I21)−(I11+I22)
=(I12−I22)−(I11−I21)
=2kVy(Vx +VB −Vs −Vth) −2kVy(−Vx +VB
−Vs −Vth)
=4kVx Vy … (5)
となる。この式(5)から明らかなように、上記差電流
Io1−Io2を出力とすると、この電流は2つの入力信号
Vx とVy の積に比例することになり、アナログ乗算し
た出力が得られることになる。また、図13のそれぞれ
の出力端子と例えばVccとの間に抵抗を接続すれば、出
力端子間には2つの入力信号Vx とVy の積に比例した
電圧出力を得ることができる。このように、図13の回
路は4つのCMOS素子によってアナログ演算セルとし
て動作する。M1: I11 = (k / 2) (− Vx + Vy + VB−Vs−Vth) 2 (1) M2: I12 = (k / 2) (Vx + Vy + VB−Vs−Vth) 2 (2) M3: I21 = (k / 2) (-Vx-Vy + VB-Vs-Vth) 2 ... (3) M4: I22 = (k / 2) (Vx-Vy + VB-Vs-Vth) 2 ... (4) Here Then, when the output current Io1-Io2 is calculated, Io1-Io2 = (I12 + I21)-(I11 + I22) = (I12-I22)-(I11-I21) = 2 kVy (Vx + VB-Vs-Vth) -2kVy (-Vx + VB −Vs−Vth) = 4 kVx Vy (5) As is clear from the equation (5), when the difference current Io1−Io2 is output, this current is proportional to the product of the two input signals Vx and Vy, and the analog output is obtained. Become. If a resistor is connected between each output terminal of FIG. 13 and, for example, Vcc, a voltage output proportional to the product of two input signals Vx and Vy can be obtained between the output terminals. Thus, the circuit of FIG. 13 operates as an analog operation cell by the four CMOS elements.
【0008】しかしながら、実際にはこの回路の入力に
は2つの入力信号とその反転信号の組み合せによる加算
回路が必要である。実はCMOSではこのような加算回
路の実現が難しい。例えば図14に示したような抵抗分
割による加算回路が考えられるが、これはCMOSトラ
ンジスタM5 〜M8 の素子そのものの2乗特性によって
加算出力に2次ひずみを重畳してしまう。これは先に述
べた、素子のトランスコンダクタンス(Gm)がバイポ
ーラに比べてずっと低いためバイポーラでポピュラーな
「抵抗による線形化」が難しいということに起因してい
る。However, in practice, the input of this circuit requires an adder circuit which is a combination of two input signals and its inverted signal. Actually, it is difficult to realize such an adder circuit in CMOS. For example, an adding circuit by resistance division as shown in FIG. 14 is conceivable. However, this adds a second-order distortion to the addition output due to the square characteristic of the elements of the CMOS transistors M5 to M8 themselves. This is because, as described above, the transconductance (Gm) of the element is much lower than that of the bipolar device, which makes it difficult to perform the "linearization by resistance" which is popular in the bipolar device.
【0009】図14のCMOSトランジスタM5 〜M8
の代わりに、CMOSオペアンプをボルテージホロワ接
続にした回路を用いる方法もあるが、これはCMOSオ
ペアンプの周波数帯域の制約によって低い周波数でしか
利用できず、ビデオ帯域や中間周波数(IF)の帯域で
はやはりひずみ発生や振幅低下などの問題を伴うため実
用的でない。オペアンプを用いると素子数が増加して回
路規模が大きくなってしまう、という点も問題であっ
た。The CMOS transistors M5 to M8 shown in FIG.
There is also a method of using a circuit in which a CMOS operational amplifier is connected as a voltage follower instead of, but this can be used only at a low frequency due to the limitation of the frequency band of the CMOS operational amplifier, and in a video band or an intermediate frequency (IF) band. After all, it is not practical because it is accompanied by problems such as strain generation and amplitude reduction. Another problem is that the use of operational amplifiers increases the number of elements and increases the circuit scale.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】以上述べてきたよう
に、従来、アナログ乗算器をCMOSだけで実現しよう
とすると、必ず大きなひずみや混変調ひずみを発生する
ことになり、信号品位を著しく劣化させることが避けら
れなかった。As described above, conventionally, if an analog multiplier is realized only by CMOS, a large distortion or intermodulation distortion is always generated, and the signal quality is remarkably deteriorated. It was inevitable.
【0011】この発明の目的は、ひずみや混変調ひずみ
の発生がなく、ビデオ帯や中間周波数帯のミキサや位相
検波等に適した広帯域アナログ乗算器を、小規模CMO
S回路で提供することにある。An object of the present invention is to provide a wideband analog multiplier suitable for a mixer in a video band or an intermediate frequency band, phase detection, etc. without causing distortion or intermodulation distortion, and to provide a small scale CMO.
It is to provide in S circuit.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明においては、上
記課題を解決するため、第1および第2の入力はそれぞ
れ位相が互いに反転の関係にある正極信号と負極信号か
らなる差動信号であり、それぞれソース接地接続された
第1の電界効果トランジスタとドレイン接地接続された
第2の電界効果トランジスタとからなり、前記第1の電
界効果トランジスタのドレイン電流を、前期第2の電界
効果トランジスタのソース端子に入力するように構成
し、前記第1の電界効果トランジスタのゲートを第1の
入力端子とし、前記第2の電界効果トランジスタのゲー
トを第2の入力端子とし、第2の電界効果トランジスタ
のソースを出力端子する第1〜第4の加算回路とを備
え、前記第1の加算回路の第1の入力端子と前記第3の
加算回路の第1の入力端子に第1の入力の正極信号を入
力し、前記第2の加算回路の第1の入力端子と前記第4
の加算回路の第1の入力端子に第1の入力の負極信号を
入力し、前記第1の加算回路の第2の入力端子と前記第
2の加算回路の第2の入力端子に第2の入力の正極信号
を入力し、前記第3の加算回路の第2の入力端子と前記
第4の加算回路の第2の入力端子に第2の入力の負極信
号を入力し、前記第1の加算回路の出力信号を第3の電
界効果トランジスタのゲートソース間に印加し、前記第
2の加算回路の出力信号を第4の電界効果トランジスタ
のゲートソース間に印加し、前記第3の加算回路の出力
信号を第5の電界効果トランジスタのゲートソース間に
印加し、前記第4の加算回路の出力信号を第6の電界効
果トランジスタのゲートソース間に印加し、結果として
第3の電界効果トランジスタのドレイン電流と第6の電
界効果トランジスタのドレイン電流の和と、第4の電界
効果トランジスタのドレイン電流と第5の電界効果トラ
ンジスタのドレイン電流の和との差電流かまたはこの差
電流に比例する差電圧を出力してなることを特徴とす
る。According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the first and second inputs are differential signals composed of a positive electrode signal and a negative electrode signal having mutually inverted phases. , A first field-effect transistor connected to the source ground and a second field-effect transistor connected to the drain ground. The drain current of the first field-effect transistor is supplied to the source of the second field-effect transistor. A gate of the first field effect transistor is used as a first input terminal, and a gate of the second field effect transistor is used as a second input terminal. A first input terminal of the first adder circuit and a first input of the third adder circuit. Enter a positive signal of the first input to the child, the first of said input terminal 4 of the second adder circuit
The negative signal of the first input is input to the first input terminal of the adder circuit, and the second input terminal of the first adder circuit and the second input terminal of the second adder circuit are connected to the second input terminal of the second adder circuit. The positive signal of the input is input, the negative signal of the second input is input to the second input terminal of the third adding circuit and the second input terminal of the fourth adding circuit, and the first adding signal is input. The output signal of the circuit is applied between the gate and the source of the third field effect transistor, the output signal of the second addition circuit is applied between the gate and the source of the fourth field effect transistor, and the output signal of the third addition circuit is applied. The output signal is applied between the gate and the source of the fifth field effect transistor, and the output signal of the fourth adding circuit is applied between the gate and the source of the sixth field effect transistor, and as a result, the output signal of the third field effect transistor is applied. Drain current and sixth field effect transistor Of the drain current of the fourth field effect transistor and the sum of the drain current of the fourth field effect transistor and the drain current of the fifth field effect transistor, or a differential voltage proportional to this difference current is output. And
【0013】また、第1および第2の入力はそれぞれ位
相が互いに反転の関係にある正極信号と負極信号からな
る差動信号であり、第1の入力端子と第2の入力端子を
備える第1〜第4の加算回路を有し、前記第1の加算回
路の前記第1の入力端子と前記第3の加算回路の前記第
1の入力端子に前記第1の入力の正極信号を入力し、前
記第2の加算回路の第1の入力端子と前記第4の加算回
路の前記第1の入力端子に前記第1の入力の負極信号を
入力し、前記第1の加算回路の前記第2の入力端子と前
記第2の加算回路の前記第2の入力端子に前記第2の入
力の正極信号を入力し、前記第3の加算回路の前記第2
の入力端子と前記第4の加算回路の前記第2の入力端子
に前記第2の入力の負極信号を入力し、前記第1の加算
回路の出力信号を前記第3の電界効果トランジスタのゲ
ートソース間に印加し、前記第2の加算回路の出力信号
を前記第4の電界効果トランジスタのゲートソース間に
印加し、前記第3の加算回路の出力信号を前記第5の電
界効果トランジスタのゲートソース間に印加し、前記第
4の加算回路の出力信号を前記第6の電界効果トランジ
スタのゲートソース間に印加し、前記第3および第6の
電界効果トランジスタのそれぞれのドレイン電流の和か
ら、前記第3〜第6までの電界効果トランジスタのそれ
ぞれのドレイン電流の平均電流の2倍の電流を引いた電
流を第1の電流出力とし、前記第4および第5の電界効
果トランジスタのそれぞれのドレイン電流の和から前記
第3〜第6までの電界効果トランジスタのそれぞれのド
レイン電流の平均電流の2倍の電流を引いた電流を第2
の電流出力とし、前記第1および第2の電流出力との差
電流かまたはこの差電流に比例する差電圧が出力とする
手段を有することを特徴とする。Further, the first and second inputs are differential signals composed of a positive electrode signal and a negative electrode signal having mutually inverted phases, and a first input terminal and a second input terminal are provided. A fourth addition circuit is provided, and the positive signal of the first input is input to the first input terminal of the first addition circuit and the first input terminal of the third addition circuit, The negative signal of the first input is input to the first input terminal of the second adder circuit and the first input terminal of the fourth adder circuit, and the second input signal of the first adder circuit is input. The positive signal of the second input is input to the input terminal and the second input terminal of the second adder circuit, and the second signal of the third adder circuit is input.
Input terminal and the second input terminal of the fourth adding circuit, the negative signal of the second input is input, and the output signal of the first adding circuit is input to the gate source of the third field effect transistor. And an output signal of the second adder circuit is applied between the gate and source of the fourth field effect transistor, and an output signal of the third adder circuit is applied between the gate and source of the fifth field effect transistor. And the output signal of the fourth adder circuit is applied between the gate and source of the sixth field effect transistor, and from the sum of the drain currents of the third and sixth field effect transistors, A current obtained by subtracting twice the average current of the drain currents of the third to sixth field effect transistors is taken as the first current output, and the current of the fourth and fifth field effect transistors is The current obtained by subtracting twice the current average current of each of the drain current of the field effect transistor from the sum of the drain currents of respectively up to the third to sixth second
Of the first and second current outputs or a difference voltage proportional to this difference current is output.
【0014】さらに、第1の入力は位相が互いに反転の
関係にある正極信号と負極信号からなる差動信号であ
り、第2の入力は位相が互いに反転の関係にある正極信
号と負極信号からなる差動信号であり、第1の入力端子
と第2の入力端子を備える第1および第2の加算回路を
有し、前記第1の加算回路の前記第1の入力端子に前記
第1の入力の正極信号を入力し、前記第2の加算回路の
前記第1の入力端子に前記第1の入力の負極信号を入力
し、前記第1の加算回路の前記第2の入力端子と前記第
2の加算回路の前記第2の入力端子に前記第2の入力の
正極信号または負極信号を入力し、前記第1の入力の負
極信号を第3の電界効果トランジスタのゲートソース間
に印加し、前記第1の入力の正極信号を第4の電界効果
トランジスタのゲートソース間に印加し、前記第1の加
算回路の出力信号を第5の電界効果トランジスタのゲー
トソース間に印加し、前記第2の加算回路の出力信号を
第6の電界効果トランジスタのゲートソース間に印加
し、前記第3および記第6の電界効果トランジスタのそ
れぞれのドレイン電流の和から前記第3〜第6の電界効
果トランジスタのそれぞれのドレイン電流の平均電流の
2倍の電流を引いた電流を第1の電流出力とし、前記第
4および第5の電界効果トランジスタのそれぞれのドレ
イン電流の和から第3〜第6の電界効果トランジスタの
それぞれのドレイン電流の平均電流の2倍の電流を引い
た電流を第2の電流出力とし、前記第1の電流出力と前
記第2の電流出力との差電流かまたはこの差電流に比例
する差電圧が出力とする手段を有することを特徴とす
る。Further, the first input is a differential signal composed of a positive electrode signal and a negative electrode signal whose phases are inverse to each other, and the second input is a positive signal and a negative electrode signal whose phases are inverse to each other. The first and second adder circuits having a first input terminal and a second input terminal, and the first input terminal of the first adder circuit has the first and second adder circuits. The positive signal of the input is input, the negative signal of the first input is input to the first input terminal of the second adding circuit, and the second input terminal of the first adding circuit and the second input terminal of the first adding circuit are input. The positive signal or the negative signal of the second input is input to the second input terminal of the second adder circuit, and the negative signal of the first input is applied between the gate and source of the third field effect transistor, The positive signal of the first input is applied to the gate of the fourth field effect transistor. Applied between sources, the output signal of the first addition circuit is applied between the gate and source of the fifth field effect transistor, and the output signal of the second addition circuit is applied between gate and source of the sixth field effect transistor. A current obtained by subtracting twice the average current of the drain currents of the third to sixth field effect transistors from the sum of the drain currents of the third and sixth field effect transistors. As the first current output, and subtracting twice the average current of the drain currents of the third to sixth field effect transistors from the sum of the drain currents of the fourth and fifth field effect transistors. The second current output as the second current output and a means for outputting the difference current between the first current output and the second current output or the difference voltage proportional to the difference current. The features.
【0015】上記したような4組または2組の加算回路
を用いることにより、CMOSを用いたアナログ乗算に
必要な2つの入力信号とその反転信号の組み合せによる
4つの加減算信号を無ひずみで得ることができる。これ
は加算回路を形成する第1の電界効果トランジスタで第
1の入力信号に対しソース接地アンプを構成し、ここで
MOS素子の2乗特性によって変換された2乗電流を、
負荷側の第2の電界効果トランジスタのソース端子で受
けることにより、やはりMOS素子の2乗特性によって
電圧としては、ルート圧縮した形で第1の入力信号を取
り出すことになるからである。ここで第2の電界効果ト
ランジスタはドレイン接地接続なので、そのゲートに与
える第2の入力信号はそのままソース端子へ出力する。By using the above-mentioned four sets or two sets of adder circuits, it is possible to obtain four addition / subtraction signals without distortion by a combination of two input signals necessary for analog multiplication using CMOS and its inverted signal. You can This constitutes a source-grounded amplifier for the first input signal by the first field effect transistor forming the adder circuit, and the squared current converted by the squared characteristic of the MOS element is
This is because when the source terminal of the second field-effect transistor on the load side receives the voltage, the first input signal is extracted in a route-compressed form as a voltage due to the square characteristic of the MOS element. Since the second field effect transistor is drain-grounded here, the second input signal applied to its gate is directly output to the source terminal.
【0016】従って、結果として第2の電界効果トラン
ジスタのソース端子には第1の入力信号と第2の入力信
号との差が無ひずみで取出せることになる。このような
加算回路を4組または2組用意し、これで2つの入力信
号とその反転信号の組み合せによる4つの加減算信号を
作って、従来の4つのMOSトランジスタの組み合わせ
回路に入力することによりそのドレイン端より、理想的
なアナログ乗算結果を出力することができるものであ
る。Therefore, as a result, the difference between the first input signal and the second input signal can be taken out without distortion at the source terminal of the second field effect transistor. Four or two such adder circuits are prepared, four adder / subtractor signals are created by combining two input signals and their inverted signals, and the four adder / subtractor signals are input to the conventional combinational circuit of four MOS transistors. An ideal analog multiplication result can be output from the drain end.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。この発明の
実施の形態を説明する前に、この発明に係るアナログ乗
算器の加算回路11について図1を用いて説明する。こ
の回路は入力の異なる4組の同一回路からなり、各回路
で2入力の加算を行う。各単位回路は同一の導伝性の第
1および第2のMOSトランジスタからなる。ここでは
NMOS型トランジスタで構成した例を示している。ま
た、右側に示す図は、左側の回路図をブロック図として
示している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Before describing the embodiments of the present invention, an adder circuit 11 of an analog multiplier according to the present invention will be described with reference to FIG. This circuit is composed of four sets of identical circuits having different inputs, and each circuit performs addition of two inputs. Each unit circuit is composed of the same conductive first and second MOS transistors. Here, an example constituted by NMOS type transistors is shown. The diagram on the right side shows the circuit diagram on the left side as a block diagram.
【0018】第1のMOSトランジスタのソースを接地
GNDに接続し、第2のMOSトランジスタのドレイン
を電源Vccに接続し、第1のMOSトランジスタのドレ
インを第2のMOSトランジスタのソースに接続し、こ
の端子を加算出力とし、加算入力は各MOSトランジス
タのゲートに入力する。これらの各単位回路のうち第1
のMOSトランジスタをM5 、第2のMOSトランジス
タをM9 で構成する第1の加算回路について出力信号を
計算する。The source of the first MOS transistor is connected to the ground GND, the drain of the second MOS transistor is connected to the power source Vcc, the drain of the first MOS transistor is connected to the source of the second MOS transistor, This terminal is used as an addition output, and the addition input is input to the gate of each MOS transistor. The first of these unit circuits
The output signal is calculated for the first adder circuit having the MOS transistor M5 and the second MOS transistor M9.
【0019】この回路動作を計算するにあたっての前提
条件として、各MOSトランジスタM5 ,M9 は同一形
状であり、いずれも飽和領域(ピンチオフ領域)で動作
しているものとする。簡単のため短チャネル効果は考慮
しないものとする。入力信号は互いに逆位相の関係にあ
る1対の差動信号であり、2入力の信号分(交流分)は
それぞれ(Vx ,−Vx )、(Vy ,−Vy )と表わさ
れるものとする。入力信号の直流分はそれぞれVBx、V
Byであるとする。MOSトランジスタの特性は、主要な
パラメータであるkとVthの値を用いて、
I=(k/2)(VGS−Vth)2
と表わすことができる。ここで、kはゲート幅をW、ゲ
ート長をL、ゲート容量をCox、チャネルのキャリア移
動度をμとして「μCoxW/L」で表わされる定数であ
る。この記述式を用いて、M5 とM9 の各MOSトラン
ジスタの動作次のように記述できる。As a precondition for calculating the circuit operation, it is assumed that the MOS transistors M5 and M9 have the same shape and that they all operate in the saturation region (pinch-off region). For simplicity, the short channel effect is not considered. The input signals are a pair of differential signals having mutually opposite phases, and the two input signal components (AC components) are represented as (Vx, -Vx) and (Vy, -Vy), respectively. The DC components of the input signal are VBx and V, respectively
Suppose By. The characteristics of the MOS transistor can be expressed as I = (k / 2) (VGS-Vth) 2 by using the values of k and Vth which are main parameters. Here, k is a constant represented by “μCoxW / L” where W is the gate width, L is the gate length, Cox is the gate capacitance, and μ is the carrier mobility of the channel. Using this description formula, the operation of each MOS transistor of M5 and M9 can be described as follows.
【0020】
M5:I5 =(k/2)(Vx +VBx−Vth)2 … (6)
M9:I9 =(k/2)(Vy +VBy−Vout −Vth)2 … (7)
ここで、明らかにI5 =I9 だから、(6)と(7)よ
り、
(Vx +VBx−Vth)=(Vy +VBy−Vout −Vth)
Vout =−Vx +Vy +(VBy−VBx) … (8)
となる。(8)式の括弧内は直流項なので、出力の信号
分は「−Vx +Vy 」となる。これはMOSトランジス
タM5 の入力を反転したものとMOSトランジスタM9
の入力とを加算する、という結果になっている。この式
からも明らかなように、この加算回路ではひずみは全く
発生しない。なお、この回路は厳密には2つの信号の
「減算」をしていることになるが、2つの信号を足し合
わすという意味で、以下では便宜上統一して「加算回
路」と呼ぶことにする。実際の演算としては「減算」も
含めて意味する。M5: I5 = (k / 2) (Vx + VBx-Vth) 2 ... (6) M9: I9 = (k / 2) (Vy + VBy-Vout-Vth) 2 ... (7) Here, obviously Since I5 = I9, from (6) and (7), (Vx + VBx-Vth) = (Vy + VBy-Vout-Vth) Vout = -Vx + Vy + (VBy-VBx) (8). Since the parentheses in the equation (8) are the DC term, the output signal component is "-Vx + Vy". This is the reverse of the input of the MOS transistor M5 and the MOS transistor M9.
The result is that the input of and is added. As is clear from this equation, no distortion occurs in this adder circuit. It should be noted that this circuit is strictly "subtracting" two signals, but in the sense that the two signals are added together, they will be hereinafter collectively referred to as "adding circuit" for the sake of convenience. It is meant to include "subtraction" as an actual operation.
【0021】同様にして、各単位回路のうち第1のMO
SトランジスタをM6 、第2のMOSトランジスタをM
10で構成する第2の加算回路では出力の信号分が「Vx
+Vy 」、第1のMOSトランジスタをM7 、第2のM
OSトランジスタをM11で構成する第3の加算回路では
出力の信号分が「−Vx −Vy 」、第1のMOSトラン
ジスタをM8 、第2のMOSトランジスタをM12で構成
する第4の加算回路では出力の信号分が「Vx −Vy 」
となる。このように、図1に示した4組の単位加算器か
らなる回路を用いることにより、CMOSを用いたアナ
ログ乗算に必要な2つの入力信号とその反転信号の組み
合せによる4つの加減算信号を無ひずみで得ることがで
きる。Similarly, the first MO of each unit circuit is
The S transistor is M6, and the second MOS transistor is M
In the second adding circuit composed of 10, the output signal component is "Vx
+ Vy ", the first MOS transistor is M7, the second M is
In the third addition circuit in which the OS transistor is composed of M11, the output signal is "-Vx-Vy", and in the fourth addition circuit where the first MOS transistor is composed of M8 and the second MOS transistor is composed of M12. Signal is "Vx-Vy"
Becomes As described above, by using the circuit including the four sets of unit adders shown in FIG. 1, the four addition / subtraction signals obtained by combining the two input signals necessary for analog multiplication using CMOS and the inverted signals thereof are undistorted. Can be obtained at
【0022】図2は、図1で説明した加算回路11を、
図13の基本回路に適用してアナログ乗算器を構成し
た、この発明の第1の実施の形態について説明するため
の回路図である。FIG. 2 shows the addition circuit 11 described in FIG.
FIG. 14 is a circuit diagram for explaining a first embodiment of the present invention in which an analog multiplier is configured by applying the basic circuit of FIG. 13.
【0023】この実施の形態では、図13の基本回路の
入力として必要な、2つの入力差動信号を基にした4つ
の加減算信号を図1の加算回路11で生成して図13の
回路に入力できるようにしたものである。上述したよう
に、加算回路11にて図13の基本回路に必要な加減算
信号を無ひずみで生成できるので、中心となるM1 〜M
4 のMOSトランジスタで(1)〜(4)式が成り立
ち、出力電流のIo1−Io2は(5)式で表わされるよう
に、2つの入力信号電圧の積に比例した電流出力が得ら
れることになる。In this embodiment, four addition / subtraction signals based on two input differential signals necessary as inputs to the basic circuit of FIG. 13 are generated by the adder circuit 11 of FIG. It is designed to be input. As described above, the adder circuit 11 can generate the addition / subtraction signals necessary for the basic circuit of FIG.
Equations (1) to (4) hold for the MOS transistor of 4, and the current output proportional to the product of two input signal voltages is obtained as Io1-Io2 of the output current is expressed by Equation (5). Become.
【0024】図3は、この発明の第2の実施の形態につ
いて説明するための回路図である。図2の実施の形態で
は、基本となる差動トランジスタをNMOSで構成した
が、この実施の形態は、上下反転させて電源Vccを接地
GNDに、GNDをVccに、NMOSをPMOSに置き
換えたものである。このように、置き換えた場合でも全
く同じ動作をするアナログ乗算器を構成することができ
る。動作としては、図2と全く同様である。FIG. 3 is a circuit diagram for explaining the second embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 2, the basic differential transistor is composed of an NMOS, but in this embodiment, the power supply Vcc is replaced with ground GND, GND is replaced with Vcc, and NMOS is replaced with PMOS in this embodiment. Is. In this way, it is possible to configure an analog multiplier that operates exactly the same even when replaced. The operation is exactly the same as in FIG.
【0025】次に図4を用い、この発明の第3の実施の
形態について説明する。図2の実施の形態では加算回路
11の出力である、2つの入力差動信号の加減算信号を
演算動作の中心となるM1 〜M4 の4つのMOSトラン
ジスタのゲートに加えた。ところで(1)〜(4)式か
らも明らかなように、上記加減算信号を4つのMOSト
ランジスタのゲートソース電圧の変化となるように加え
ることでアナログ乗算の演算を果たす。図2の例ではこ
れらのMOSトランジスタの各ソースを接地GNDに接
続しているため、ゲートに加えることでアナログ乗算を
実現した。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment of FIG. 2, the addition / subtraction signal of the two input differential signals, which is the output of the adder circuit 11, is added to the gates of the four MOS transistors M1 to M4 which are the center of the arithmetic operation. By the way, as is apparent from the equations (1) to (4), the addition / subtraction signal is added so as to change the gate-source voltages of the four MOS transistors, thereby performing the operation of analog multiplication. In the example of FIG. 2, since the sources of these MOS transistors are connected to the ground GND, analog multiplication is realized by adding them to the gate.
【0026】この実施の形態は、4つのMOSトランジ
スタのゲートを共通の基準電位に接続し、各加減算出力
を各MOSトランジスタのソースに供給してアナログ乗
算の機能を実現したものである。この実施の形態の場合
も、動作的には図2の実施の形態と全く同様となること
は容易にわかる。In this embodiment, the gates of four MOS transistors are connected to a common reference potential, and each addition / subtraction output is supplied to the source of each MOS transistor to realize the function of analog multiplication. It can be easily understood that the operation of this embodiment is completely the same as that of the embodiment of FIG.
【0027】図5は図2のアナログ乗算器を位相検波器
として用いた、この発明の第4の実施の形態である。位
相検波では図2のアナログ乗算器の電流出力の差を取
り、シングルにして出力するのが普通である。このため
に電流出力の一方(この例ではIo2)をカレントミラー
で折り返してもう一方の電流出力(この例ではIo1)に
足し込んで、差電流Iout を取り出している。FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention in which the analog multiplier shown in FIG. 2 is used as a phase detector. In phase detection, it is usual to take the difference between the current outputs of the analog multipliers of FIG. 2 and make a single output. For this purpose, one of the current outputs (Io2 in this example) is folded back by the current mirror and added to the other current output (Io1 in this example) to obtain the difference current Iout.
【0028】図6は図2のアナログ乗算器をミキサや周
波数変換器として用いた第5の実施の形態である。これ
らの用途では出力を電圧として取り出すので、図2の回
路の出力端に負荷抵抗R1,R2を付けて電圧出力にし
ている。FIG. 6 shows a fifth embodiment in which the analog multiplier of FIG. 2 is used as a mixer or a frequency converter. In these applications, since the output is taken out as a voltage, load resistances R1 and R2 are attached to the output end of the circuit of FIG.
【0029】以上は各加算回路からの4つの出力が同振
幅となるようなバランス信号であることを前提とした
が、実際には各加算回路からの出力は振幅が多少異なる
ものであってもかまわない。厳密には、4つの加算回路
の出力でVy の振幅が全て等しく、Vx の振幅が第1の
加算回路と第3の加算回路で等しく、第2の加算回路と
第4の加算回路で等しければ、Vx の振幅は前者と後者
で違っていても、乗算後の出力振幅は変わるが乗算結果
に非理想分(ひずみや混変調)が発生することはない。Although the above description is based on the assumption that the four outputs from each adder circuit have the same amplitude, the output from each adder circuit may actually have slightly different amplitudes. I don't care. Strictly speaking, if the amplitudes of Vy are all equal at the outputs of the four adder circuits, the amplitudes of Vx are equal at the first adder circuit and the third adder circuit, and equal at the second adder circuit and the fourth adder circuit, , Vx has different amplitudes in the former and the latter, the output amplitude after multiplication changes, but non-ideal components (distortion or intermodulation) do not occur in the multiplication result.
【0030】同様にVx の振幅が全て等しく、Vy の振
幅が第1の加算回路と第2の加算回路で等しく、第3の
加算回路と第4の加算回路で等しければVy の振幅は前
者と後者で違っていても、乗算後の出力振幅は変わるが
乗算結果に非理想分(ひずみや混変調)が発生すること
はない。これは前述の(1)〜(4)式を用いた計算に
おいて上述の条件にそってVx かVy に係数を掛けて計
算すれば簡単に証明できる。Similarly, if the amplitudes of Vx are all the same, the amplitudes of Vy are the same in the first adder circuit and the second adder circuit, and are the same in the third adder circuit and the fourth adder circuit, the amplitude of Vy is the same as the former. Even if the latter is different, the output amplitude after multiplication changes, but the non-ideal component (distortion or intermodulation) does not occur in the multiplication result. This can be easily proved by calculating Vx or Vy by multiplying the coefficient according to the above condition in the calculation using the above equations (1) to (4).
【0031】従って、Vy の振幅が全て等しい場合Vx
の振幅が第1の加算回路と第3の加算回路で0である
か、第2の加算回路と第4の加算回路で0のどちらかの
状態であっても、出力振幅は半分になるだけでアナログ
乗算動作に支障はない。同様にVx の振幅が全て等しい
場合Vy の振幅が第1の加算回路と第2の加算回路で0
であるか、第3の加算回路と第4の加算回路で0のどち
らかの状態であっても、出力振幅は半分になるだけでや
はりアナログ乗算動作に支障はない。これはバイアス電
圧だけ同じに設定できれば、Vx ,−Vx ,Vy −Vy
のうちいずれか1つの入力をゼロにすることができるこ
とを意味する。この発明はこのような構成としたものも
含むものである。Therefore, when the amplitudes of Vy are all equal, Vx
The output amplitude is halved even if the amplitude of is either 0 in the first adder circuit and the third adder circuit or 0 in the second adder circuit and the fourth adder circuit. Therefore, there is no problem in the analog multiplication operation. Similarly, when the amplitudes of Vx are all equal, the amplitude of Vy is 0 in the first adder circuit and the second adder circuit.
Even if the third adder circuit and the fourth adder circuit are in the state of 0, the output amplitude is halved and the analog multiplication operation is not hindered. If only the bias voltage can be set to the same value, Vx, -Vx, Vy -Vy
Means that any one of the inputs can be zero. The present invention also includes such a configuration.
【0032】このような回路例を示した図7が、この発
明の第6の実施の形態である。この実施の形態の加算回
路111は「−Vx +Vy 」と「Vx +Vy 」の2つの
出力しか持たない。乗算演算を行うMOSトランジスタ
の残り2つの入力としては片方の入力信号「Vx 」「V
y 」をそのまま使う。このような条件で前述の(1)〜
(4)式を用いた計算を行うと(5)式は2kVx Vy
となり、振幅は半分にはなるが2つの入力のアナログ乗
算が実行できている。この場合の加算回路は、図1の加
算回路の右半分のMOSトランジスタM5 とM9 、MO
SトランジスタM6 とM10の2つの加算器だけで構成す
る。あるいは図1の加算回路をそのまま用い、−Vy の
入力端子への入力をDCバイアスだけにすることによ
り、全く同じ結果を得ることができる。FIG. 7 showing such a circuit example is the sixth embodiment of the present invention. The adder circuit 111 of this embodiment has only two outputs of "-Vx + Vy" and "Vx + Vy". One of the input signals "Vx" and "V" is used as the remaining two inputs of the MOS transistor for performing the multiplication operation.
y ”is used as it is. Under such conditions, the above (1)-
When the calculation using the equation (4) is performed, the equation (5) becomes 2 kVx Vy
And the amplitude is halved, but analog multiplication of two inputs can be executed. The adder circuit in this case is composed of MOS transistors M5, M9, MO in the right half of the adder circuit of FIG.
It is composed of only two adders of S-transistors M6 and M10. Alternatively, the exact same result can be obtained by using the adder circuit of FIG. 1 as it is and applying only the DC bias to the input terminal of -Vy.
【0033】図8の回路図を用いて、この発明の第7の
実施の形態について説明する。この実施の形態は、MO
SトランジスタM1 とM2 で構成するソース接地の第1
の差動ペアとMOSトランジスタM3 とM4 で構成する
第2の差動ペアとからなる回路である。第2の差動ペア
には第1の差動ペアと同じように第1の差動入力信号を
与えるのと同時に、第1の差動ペアと第2の差動ペアと
の入力間に第2の差動入力信号分だけ相対的な電圧差を
付けて入力する。つまり、図2の実施の形態と同様に、
MOSトランジスタM1 には「−Vx +Vy 」、MOS
トランジスタM2 には「Vx +Vy 」、MOSトランジ
スタM3 には「−Vx −Vy 」、MOSトランジスタM
4 には「Vx −Vy 」というように、2つの入力信号と
その反転信号の組み合せによる4つの加減算信号を供給
する。The seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the circuit diagram of FIG. This embodiment is based on MO
Source-grounded first composed of S-transistors M1 and M2
Circuit and a second differential pair formed by MOS transistors M3 and M4. The first differential input signal is applied to the second differential pair in the same manner as the first differential pair, and at the same time, the first differential input signal is applied between the inputs of the first differential pair and the second differential pair. The two differential input signals are input with a relative voltage difference. That is, as in the embodiment of FIG.
For the MOS transistor M1, "-Vx + Vy", MOS
Transistor M2 has "Vx + Vy", MOS transistor M3 has "-Vx-Vy", MOS transistor M
4 is supplied with four addition / subtraction signals by a combination of two input signals and its inverted signal, such as "Vx-Vy".
【0034】これは図2の実施の形態と同様に、図1に
示した加算回路11で供給する。ドレイン端子は入力に
対して逆極性の出力となるMOSトランジスタM1 のド
レインとMOSトランジスタM4 のドレイン、MOSト
ランジスタM2 のドレインとMOSトランジスタM3 の
ドレインをそれぞれ接続して、それぞれの加算電流を作
る。また、MOSトランジスタM1 とM4 、MOSトラ
ンジスタM2 とM3 のそれぞれのドレイン加算電流の平
均電流検出回路12を設け、この平均電流と等しい電流
をVccより前記加算電流にそれぞれ足し込む。この場合
MOSトランジスタM1 とM4 、MOSトランジスタM
2 とM3 のそれぞれのドレイン加算電流の平均値は等し
くなるので、この電流値はMOSトランジスタM1 〜M
4 の4つのドレイン電流の全加算電流を1/2にして求
める。このようにして、出力端にはそれぞれのドレイン
加算電流とその両方の平均電流との差電流Io1とIo
2を出力する。This is supplied by the adder circuit 11 shown in FIG. 1 as in the embodiment of FIG. The drain terminal connects the drain of the MOS transistor M1 and the drain of the MOS transistor M4, and the drain of the MOS transistor M2 and the drain of the MOS transistor M3, which have outputs of opposite polarities with respect to the input, to generate respective added currents. Further, an average current detection circuit 12 for the drain addition currents of the MOS transistors M1 and M4 and the MOS transistors M2 and M3 is provided, and a current equal to this average current is added to the addition current from Vcc. In this case, the MOS transistors M1 and M4, the MOS transistor M
Since the average values of the drain addition currents of 2 and M3 are equal, this current value is equal to that of the MOS transistors M1 to M3.
The total added current of the four drain currents of 4 is halved. In this way, at the output end, the difference currents Io1 and Io between the respective drain addition currents and the average currents of both drains are added.
2 is output.
【0035】この回路は基本となる差動トランジスタを
NMOSで構成した例を示したが、上下反転させて電源
Vccを接地GNDに、GNDをVccに、NMOSをPM
OSに置き換えても全く同じ動作をさせることができ
る。この回路もこれまでの回路例と同様、差動トランジ
スタのソース接続点が定電位(図8ではGND)に固定
されているので、入力信号電圧はNMOS差動ペアのそ
れぞれの素子のゲートソース間に直接加わることにな
り、今までの例と同様、ひずみや混変調の発生を抑える
ことができる。This circuit shows an example in which the basic differential transistor is composed of NMOS, but it is inverted upside down to turn the power supply Vcc to ground GND, GND to Vcc, and NMOS to PM.
The same operation can be performed even if the OS is replaced. In this circuit, the source connection point of the differential transistor is fixed to a constant potential (GND in FIG. 8) as in the previous circuit examples, so the input signal voltage is between the gate and source of each element of the NMOS differential pair. As described above, it is possible to suppress the occurrence of distortion and intermodulation.
【0036】図8の差動回路の出力電流Io1、Io2を計
算する。ただし、各種条件はこれまでと同様であるとす
る。各入力信号は完全差動信号と仮定しているので、加
算回路の各出力の直流電圧VB は全て等しくなる。MO
SトランジスタM1 〜M4 の各ゲート端子へ供給される
入力電圧は、
VGS=VB ±Vx ±Vy
となる。従って、この場合のMOSトランジスタM1 〜
M4 の動作の記述式は次のように表わせる。Output currents Io1 and Io2 of the differential circuit of FIG. 8 are calculated. However, various conditions are the same as before. Since each input signal is assumed to be a fully differential signal, the DC voltage VB at each output of the adder circuit is all equal. MO
The input voltage supplied to the gate terminals of the S transistors M1 to M4 is VGS = VB ± Vx ± Vy. Therefore, in this case, the MOS transistors M1 ...
The descriptive expression of the operation of M4 can be expressed as follows.
【0037】
M1:I11=(k/2)(VB −Vx +Vy −Vth)2 … (9)
M2:I12=(k/2)(VB +Vx +Vy −Vth)2 … (10)
M3:I21=(k/2)(VB −Vx −Vy −Vth)2 … (11)
M4:I22=(k/2)(VB +Vx −Vy −Vth)2 … (12)
平均電流検出は(I11+I12+I21+I22)/2の電流
を出力するから、出力電流Io1とIo2はそれぞれ次
のように表わせる。M1: I11 = (k / 2) (VB-Vx + Vy-Vth) 2 ... (9) M2: I12 = (k / 2) (VB + Vx + Vy-Vth) 2 ... (10) M3: I21 = (K / 2) (VB-Vx-Vy-Vth) 2 ... (11) M4: I22 = (k / 2) (VB + Vx-Vy-Vth) 2 ... (12) Average current detection is (I11 + I12 + I21 + I22) / 2. The output currents Io1 and Io2 can be expressed as follows, respectively.
【0038】
Io1=(I11+I12+I21+I22)/2−(I12+I21)
={(I11−I12)−(I21−I22)}/2
=(k/2){−2(VB +Vy −Vth)Vx +2(VB
−Vy −Vth)Vx }
=−2kVx Vy … (13)
Io2=(I11+I12+I21+I22)/2−(I11+I22)
={(I21−I22)−(I11−I12)}/2
=(k/2){−2(VB −Vy −Vth)Vx +2(VB
+Vy −Vth)Vx }
=2kVx Vy … (14)
これらの式からわかるように、出力電流Io1とIo2
はMOS素子の形状できまる定数kと2つの入力信号V
x 、Vy の単純な積だけで決まる。従って、片側の出力
だけですでに理想的なアナログ乗算出力を取出せる。他
方の出力は、その逆相出力なので両方で差動出力となっ
ている。何れの電流出力とも直流分はゼロなので抵抗負
荷にすれば、自由にバイアス電圧を設定して電圧出力を
取り出すことができる。Io1 = (I11 + I12 + I21 + I22) / 2- (I12 + I21) = {(I11-I12)-(I21-I22)} / 2 = (k / 2) {-2 (VB + Vy-Vth) Vx + 2 (VB- Vy-Vth) Vx} =-2 kVx Vy (13) Io2 = (I11 + I12 + I21 + I22) / 2- (I11 + I22) = {(I21-I22)-(I11-I12)} / 2 = (k / 2) {-2 (VB-Vy-Vth) Vx + 2 (VB + Vy-Vth) Vx} = 2kVxVy (14) As can be seen from these equations, the output currents Io1 and Io2.
Is a constant k that depends on the shape of the MOS element and two input signals V
It is determined only by a simple product of x and Vy. Therefore, an ideal analog multiplication output can be obtained already with only one output. Since the other output is the opposite phase output, both are differential outputs. Since the DC component is zero in any current output, the bias voltage can be freely set and the voltage output can be taken out by using a resistive load.
【0039】このように、図8の実施の形態では差動出
力はもちろんシングル出力でも理想的なアナログ乗算出
力とすることができ、差動では完全に対称な乗算出力が
得られる。また、演算結果はkと2入力信号だけの積と
いう非常に単純な形で表わされるため、Vthなどk以外
の素子パラメータを含まないことから、プロセスパラメ
ータのばらつきに対するばらつき感度も低く、高精度の
アナログ乗算回路が構成できる。低電圧化にも適してい
る点と基板効果の影響を受けないという特長は図2の実
施の形態と同様である。As described above, in the embodiment shown in FIG. 8, not only the differential output but also the single output can be used as an ideal analog multiplication output, and a completely symmetrical multiplication output can be obtained. In addition, since the calculation result is expressed in a very simple form of a product of k and only two input signals, it does not include element parameters other than k such as Vth, so that the variation sensitivity to the variation of the process parameter is low and the precision is high. An analog multiplication circuit can be constructed. The feature that it is suitable for lowering the voltage and that it is not affected by the substrate effect is similar to that of the embodiment shown in FIG.
【0040】図9は、図8の平均電流検出回路12を具
体的な回路に置き換えて表わしたものである。平均電流
検出回路12は、図のようにMOSトランジスタM1'と
M2'からなるMOSトランジスタM1 とM2 の電流コピ
ー回路とMOSトランジスタM3'とM4'からなるMOS
トランジスタM3 とM4 の電流コピー回路と、これらの
コピー電流を全部加算して、1/2にして折り返すカレ
ントミラーとからなる。MOSトランジスタM1'〜M4'
はそれぞれMOSトランジスタM1 〜M4 とゲート・ソ
ースを共通にしているため、MOSトランジスタM1'〜
M4'のドレイン電流はそれぞれMOSトランジスタM1
〜M4 のドレイン電流と等しい電流が発生する。MOS
トランジスタM1 〜M4 のドレイン端子を接続してカレ
ントミラーの入力とすることでこれらのドレイン電流を
全加算し、ミラー比1/2で折り返すことによりMOS
トランジスタM1 とM4 のドレイン電流の加算値、MO
SトランジスタM2 とM3 のドレイン電流加算値の平均
電流を出力する。これを1対用意して出力端子に送出す
ることにより、上述の(13)式と(14)式にある電
流減算を実行し、Vx とVy の積の項だけを取出すもの
である。FIG. 9 shows the average current detection circuit 12 of FIG. 8 replaced with a concrete circuit. The average current detection circuit 12 is, as shown in the figure, a current copy circuit of MOS transistors M1 and M2 composed of MOS transistors M1 'and M2' and a MOS composed of MOS transistors M3 'and M4'.
It is composed of a current copy circuit of transistors M3 and M4, and a current mirror which adds up all of the copy currents and folds them back. MOS transistors M1 'to M4'
Have the same gate and source as the MOS transistors M1 to M4 respectively, the MOS transistors M1 'to
The drain current of M4 'is the MOS transistor M1
A current equal to the drain current of ~ M4 is generated. MOS
By connecting the drain terminals of the transistors M1 to M4 to the input of the current mirror, the drain currents of these transistors are fully added and folded back at a mirror ratio of 1/2 to form a MOS.
The sum of the drain currents of the transistors M1 and M4, MO
The average current of the sum of drain currents of the S transistors M2 and M3 is output. By preparing a pair of these and sending them to the output terminal, the current subtraction in the above equations (13) and (14) is executed, and only the term of the product of Vx and Vy is taken out.
【0041】図9でVx 、−Vx 、Vy 、−Vy の4つ
の入力のうちどれか1つを0としても、出力の振幅が半
分になるだけで基本的なアナログ乗算の動作は変わらな
いのは、前述の図7の実施の形態の場合と同様である。
そこで入力「−Vy 」を0として構成した回路を、第9
の実施の形態として図10に示す。この実施の形態の場
合も、図9の実施の形態に対し出力の振幅が半分になる
以外は、動作的には図9の実施の形態と全く同等であ
る。In FIG. 9, even if any one of the four inputs of Vx, -Vx, Vy, and -Vy is set to 0, the amplitude of the output is halved and the basic analog multiplication operation does not change. Is similar to the case of the embodiment of FIG. 7 described above.
Therefore, a circuit configured with the input "-Vy" set to 0 is
FIG. 10 shows an embodiment of the above. In the case of this embodiment as well, the operation is exactly the same as that of the embodiment of FIG. 9 except that the output amplitude is halved as compared with the embodiment of FIG.
【0042】同様に図8の実施の形態で、まず入力「V
y 」を0とするとMOSトランジスタM1 とM2 のゲー
トに入力する信号を生成するそれぞれの加算器が不要に
なり、加算器の数が2個に減る。さらに図4の実施の形
態と全く同じ考え方で入力「−Vy 」分をMOSトラン
ジスタM3 とM4 のソース端子に移す。このようにすれ
ば残り2個の加算器も不要となり、図8と同じ機能を図
11に第10の実施の形態として示すような加算回路な
しの回路で実現できる。つまり、図8の回路の乗算動作
は一方の入力信号を供給する2組の差動ペアMOSトラ
ンジスタのゲート・ソース間にもう一方の信号電圧差を
相対的に持たせることでこの機能を達成する。Similarly, in the embodiment shown in FIG. 8, first, the input "V
If "y" is set to 0, each adder for generating a signal to be input to the gates of the MOS transistors M1 and M2 becomes unnecessary, and the number of adders is reduced to two. Further, the input "-Vy" is transferred to the source terminals of the MOS transistors M3 and M4 in exactly the same way as the embodiment of FIG. In this way, the remaining two adders are unnecessary, and the same function as that in FIG. 8 can be realized by a circuit without an adder circuit as shown in FIG. 11 as the tenth embodiment. That is, the multiplication operation of the circuit of FIG. 8 achieves this function by allowing the gate and source of the two differential pair MOS transistors that supply one input signal to have a relative signal voltage difference between the other. .
【0043】従って、この電圧差をゲート電圧に与えた
図8の実施の形態と、この電圧差をソース電圧に与えた
図11の実施の形態とは、第1の差動ペアと第2の差動
ペアのゲート・ソース間の相対的な関係は全く同じにな
るため、全く同じ動作になる。ただし、図11の回路で
は第1の差動ペアの入力に加算する信号Vy を0として
いるため、出力振幅は図8の回路に対し1/2になる。Therefore, the embodiment of FIG. 8 in which this voltage difference is applied to the gate voltage and the embodiment of FIG. 11 in which this voltage difference is applied to the source voltage are the first differential pair and the second differential pair. Since the relative relationship between the gate and the source of the differential pair is exactly the same, the operation is exactly the same. However, in the circuit of FIG. 11, since the signal Vy added to the input of the first differential pair is 0, the output amplitude is 1/2 that of the circuit of FIG.
【0044】図11の平均電流検出回路12を具体的な
回路に置き換えて表わした回路例を第11の実施の形態
として図12に示す。平均電流検出回路12は、図9の
場合と全く同様であり、MOSトランジスタM1'とM2'
からなるMOSトランジスタM1 とM2 の電流コピー回
路とMOSトランジスタM3'とM4'からなるトランジス
タM3 とM4 の電流コピー回路と、これらのコピー電流
を全部加算して、1/2にして折り返す2出力のカレン
トミラーとからなり、これをそれぞれ出力端子に送出し
て、上述の(13)式と(14)式にある電流減算を実
行し、Vx とVy の積の項だけを取出している。An example of a circuit in which the average current detecting circuit 12 of FIG. 11 is replaced with a concrete circuit is shown in FIG. 12 as an eleventh embodiment. The average current detection circuit 12 is exactly the same as in the case of FIG. 9 and has MOS transistors M1 'and M2'.
Current copy circuit of MOS transistors M1 and M2, and current copy circuit of transistors M3 and M4 consisting of MOS transistors M3 'and M4', and these two copy currents are added together and folded back in half. It is composed of a current mirror, which are sent to the output terminals respectively, and the current subtraction in the above equations (13) and (14) is executed to extract only the term of the product of Vx and Vy.
【0045】以上の回路例に対する共通の利点として、
これらは電流源でバイアスする方式と違って、差動MO
SトランジスタM1 〜M4 のソースを接地GNDまたは
GNDに非常に近い電圧に落として使うため、ドレイン
側に広いダイナミックレンジを確保することができる。
このため低電圧化にも適している。さらにはNMOSを
中心に構成した場合でも、ソースを接地GNDに接続し
ていることで、通常のP基板プロセスで作っても基板効
果の影響を受けないという特長があり、高精度・低ひず
みのアナログ回路が構築できる。As a common advantage to the above circuit examples,
These are different from the method of biasing with a current source
Since the sources of the S transistors M1 to M4 are used by dropping the voltage to ground GND or a voltage very close to GND, a wide dynamic range can be secured on the drain side.
Therefore, it is also suitable for lowering the voltage. Furthermore, even if it is configured mainly with an NMOS, the source is connected to the ground GND, so even if it is made by a normal P substrate process, it has the characteristic that it is not affected by the substrate effect, and it has high precision and low distortion. You can build an analog circuit.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上記載してきたたように、この発明に
係るCMOSで構成するアナログ乗算器は、乗算動作に
必要な加減算信号を無ひずみで供給する加算回路を備え
ているため、出力で不要な高調波ひずみや入力信号のひ
ずみに起因する混変調ひずみの発生を抑えることがで
き、理想的なアナログ乗算動作が実現できる。さらには
低電圧にも適している。このような利点を持つため、ミ
キサ、周波数変換器、位相検波器などに幅広く用いるこ
とができ極めて利用価値が高い。As described above, since the analog multiplier composed of the CMOS according to the present invention is provided with the adder circuit that supplies the addition / subtraction signal necessary for the multiplication operation without distortion, it is unnecessary for the output. It is possible to suppress the occurrence of intermodulation distortion caused by the harmonic distortion and the distortion of the input signal, and it is possible to realize an ideal analog multiplication operation. It is also suitable for low voltage. Because of these advantages, it can be widely used in mixers, frequency converters, phase detectors, etc., and is extremely useful.
【図1】この発明に係るアナログ乗算器の加算回路部に
ついて説明するための回路図。FIG. 1 is a circuit diagram for explaining an adding circuit section of an analog multiplier according to the present invention.
【図2】この発明の第1の実施の形態について説明する
ための回路図。FIG. 2 is a circuit diagram for explaining the first embodiment of the present invention.
【図3】この発明の第2の実施の形態について説明する
ための回路図。FIG. 3 is a circuit diagram for explaining a second embodiment of the present invention.
【図4】この発明の第3の実施の形態について説明する
ための回路図。FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a third embodiment of the present invention.
【図5】位相検波器に応用した、この発明の第4の実施
の形態について説明するための回路図。FIG. 5 is a circuit diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention applied to a phase detector.
【図6】ミキサ回路に応用した、この発明の第5の実施
の形態について説明するための回路図。FIG. 6 is a circuit diagram for explaining a fifth embodiment of the present invention applied to a mixer circuit.
【図7】この発明の第6の実施の形態について説明する
ための回路図。FIG. 7 is a circuit diagram for explaining a sixth embodiment of the present invention.
【図8】この発明の第7の実施の形態について説明する
ための回路図。FIG. 8 is a circuit diagram for explaining a seventh embodiment of the present invention.
【図9】この発明の第8の実施の形態について説明する
ための回路図。FIG. 9 is a circuit diagram for explaining an eighth embodiment of the present invention.
【図10】この発明の第9の実施の形態について説明す
るための回路図。FIG. 10 is a circuit diagram for explaining a ninth embodiment of the present invention.
【図11】この発明の第10の実施の形態について説明
するための回路図。FIG. 11 is a circuit diagram for explaining a tenth embodiment of the present invention.
【図12】この発明の第11の実施の形態について説明
するための回路図。FIG. 12 is a circuit diagram for explaining an eleventh embodiment of the invention.
【図13】従来のCMOSアナログ乗算器の基本原理に
ついて説明するための回路図。FIG. 13 is a circuit diagram for explaining the basic principle of a conventional CMOS analog multiplier.
【図14】従来のアナログ乗算器の加算回路について説
明するための回路図。FIG. 14 is a circuit diagram for explaining an adding circuit of a conventional analog multiplier.
11,111…加算回路、12…平均電流回路、M1 〜
M12,M1'〜M4'…MOSトランジスタ。11, 111 ... Adder circuit, 12 ... Average current circuit, M1 ...
M12, M1 'to M4' ... MOS transistors.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06G 7/163 H03G 3/10 Front page continued (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G06G 7/163 H03G 3/10
Claims (15)
互いに反転の関係にある正極信号と負極信号からなる差
動信号であり、それぞれソース接地接続された第1の電
界効果トランジスタとドレイン接地接続された第2の電
界効果トランジスタとからなり、前記第1の電界効果ト
ランジスタのドレイン電流を、前期第2の電界効果トラ
ンジスタのソース端子に入力するように構成し、前記第
1の電界効果トランジスタのゲートを第1の入力端子と
し、前記第2の電界効果トランジスタのゲートを第2の
入力端子とし、第2の電界効果トランジスタのソースを
出力端子とする第1〜第4の加算回路とを備え、 前記第1の加算回路の第1の入力端子と前記第3の加算
回路の第1の入力端子に第1の入力の正極信号を入力
し、前記第2の加算回路の第1の入力端子と前記第4の
加算回路の第1の入力端子に第1の入力の負極信号を入
力し、前記第1の加算回路の第2の入力端子と前記第2
の加算回路の第2の入力端子に第2の入力の正極信号を
入力し、前記第3の加算回路の第2の入力端子と前記第
4の加算回路の第2の入力端子に第2の入力の負極信号
を入力し、 前記第1の加算回路の出力信号を第3の電界効果トラン
ジスタのゲートソース間に印加し、前記第2の加算回路
の出力信号を第4の電界効果トランジスタのゲートソー
ス間に印加し、前記第3の加算回路の出力信号を第5の
電界効果トランジスタのゲートソース間に印加し、前記
第4の加算回路の出力信号を第6の電界効果トランジス
タのゲートソース間に印加し、結果として第3の電界効
果トランジスタのドレイン電流と第6の電界効果トラン
ジスタのドレイン電流の和と、第4の電界効果トランジ
スタのドレイン電流と第5の電界効果トランジスタのド
レイン電流の和との差電流かまたはこの差電流に比例す
る差電圧を出力してなることを特徴とするアナログ乗算
器。1. The first and second inputs are differential signals composed of a positive electrode signal and a negative electrode signal having mutually inverted phases, and a first field effect transistor connected to the source ground and a drain grounded respectively. A second field effect transistor connected to the first field effect transistor, wherein the drain current of the first field effect transistor is configured to be input to the source terminal of the second field effect transistor. A first input terminal, a gate of the second field effect transistor as a second input terminal, and a source of the second field effect transistor as an output terminal. The positive electrode signal of the first input is input to the first input terminal of the first adder circuit and the first input terminal of the third adder circuit, and The first input terminal and the first input terminal of said fourth adder circuit to enter a negative signal of the first input, wherein the first and second input terminals of the adder second
The positive signal of the second input is input to the second input terminal of the adder circuit, and the second input terminal of the third adder circuit and the second input terminal of the fourth adder circuit receive the second input signal. An input negative signal is input, the output signal of the first adder circuit is applied between the gate and source of the third field effect transistor, and the output signal of the second adder circuit is applied to the gate of the fourth field effect transistor. Applied between sources, the output signal of the third adding circuit is applied between the gate and source of the fifth field effect transistor, and the output signal of the fourth adding circuit is applied between the gate and source of the sixth field effect transistor. And as a result, the sum of the drain current of the third field effect transistor and the drain current of the sixth field effect transistor, and the drain current of the fourth field effect transistor and the drain of the fifth field effect transistor. An analog multiplier which outputs a difference current with respect to the sum of currents or a difference voltage proportional to the difference current.
ジスタと第2の電界効果トランジスタがともにN型MO
Sトランジスタであり、第1の電界効果トランジスタの
ソースを負の電源端子かGNDのいずれかに接続し、第
2の電界効果トランジスタのドレインを正の電源端子に
接続したことを特徴とする請求項1記載のアナログ乗算
器。2. In the adder circuit, both the first field effect transistor and the second field effect transistor are N-type MO transistors.
An S-transistor, wherein the source of the first field-effect transistor is connected to either the negative power supply terminal or GND, and the drain of the second field-effect transistor is connected to the positive power supply terminal. 1. The analog multiplier according to 1.
電界効果トランジスタがともにP型MOSトランジスタ
であり、第1の電界効果トランジスタのソースを正の電
源端子に接続し、第2の電界効果トランジスタのドレイ
ンを負の電源端子かGNDのいずれかに接続したことを
特徴とする請求項1記載のアナログ乗算器。3. In the adder circuit, the first and second field effect transistors are both P-type MOS transistors, the source of the first field effect transistor is connected to a positive power supply terminal, and the second field effect transistor is connected. 2. The analog multiplier according to claim 1, wherein the drain of the effect transistor is connected to either the negative power supply terminal or GND.
は、全てN型MOSトランジスタであり、これらのソー
スはすべて共通にしてこれを負の電源端子かGNDのい
ずれかに接続し、 前記第1の加算回路の出力を第3の電界効果トランジス
タのゲートに接続し、前記第2の加算回路の出力を前記
第4の電界効果トランジスタのゲートに接続し、前記第
3の加算回路の出力を前記第5の電界効果トランジスタ
のゲートに接続し、前記第4の加算回路の出力を前記第
6の電界効果トランジスタのゲートに接続したことを特
徴とする請求項1記載のアナログ乗算器。4. The third to sixth field effect transistors are all N-type MOS transistors, and their sources are all connected in common and are connected to either a negative power supply terminal or GND. The output of the first adder circuit is connected to the gate of the third field effect transistor, the output of the second adder circuit is connected to the gate of the fourth field effect transistor, and the output of the third adder circuit is connected. 2. The analog multiplier according to claim 1, wherein the analog multiplier is connected to the gate of the fifth field effect transistor, and the output of the fourth adding circuit is connected to the gate of the sixth field effect transistor.
は、全てP型MOSトランジスタであり、これらのソー
スはすべて共通にしてこれを正の電源端子に接続し、 前記第1の加算回路の出力を前記第3の電界効果トラン
ジスタのゲートに接続し、前記第2の加算回路の出力を
前記第4の電界効果トランジスタのゲートに接続し、前
記第3の加算回路の出力を前記第5の電界効果トランジ
スタのゲートに接続し、前記第4の加算回路の出力を前
記第6の電界効果トランジスタのゲートに接続したこと
を特徴とする請求項1記載のアナログ乗算器。5. The third to sixth field effect transistors are all P-type MOS transistors, and their sources are all connected in common and are connected to a positive power supply terminal. The output is connected to the gate of the third field effect transistor, the output of the second adder circuit is connected to the gate of the fourth field effect transistor, and the output of the third adder circuit is connected to the fifth. The analog multiplier according to claim 1, wherein the analog multiplier is connected to the gate of the field effect transistor, and the output of the fourth adding circuit is connected to the gate of the sixth field effect transistor.
のゲートは、全て共通にしてこれを定電圧点に接続し、 前記第1の加算回路の出力を前記第3の電界効果トラン
ジスタのソースに印加し、前記第2の加算回路の出力を
前記第4の電界効果トランジスタのソースに印加し、前
記第3の加算回路の出力を前記第5の電界効果トランジ
スタのソースに印加し、前記第4の加算回路の出力を前
記第6の電界効果トランジスタのソースに印加したこと
を特徴とする請求項1記載のアナログ乗算器。6. The gates of the third to sixth field effect transistors are all connected in common and connected to a constant voltage point, and the output of the first adding circuit is the source of the third field effect transistor. The output of the second adder circuit is applied to the source of the fourth field effect transistor, the output of the third adder circuit is applied to the source of the fifth field effect transistor, and 4. The analog multiplier according to claim 1, wherein the output of the adder circuit of No. 4 is applied to the source of the sixth field effect transistor.
スタのそれぞれのドレイン電流の和電流をカレントミラ
ーで折り返して、前記第4および第5の電界効果トラン
ジスタのそれぞれのドレイン電流の和電流に加算して出
力としたことを特徴とする請求項1記載のアナログ乗算
器。7. A sum current of drain currents of the third and sixth field effect transistors is folded back by a current mirror and added to a sum current of drain currents of the fourth and fifth field effect transistors. The analog multiplier according to claim 1, wherein the analog multiplier is an output.
号からなる差動信号の直流電位または第2の入力である
正極信号と負極信号からなる差動信号の直流電位の少な
くとも一方を変化させることにより、出力信号の利得を
制御することを特徴とする請求項4または請求項5また
は請求項6記載のアナログ乗算器。8. At least one of a DC potential of a differential signal composed of a positive electrode signal and a negative electrode signal which is the first input or a DC potential of a differential signal composed of a positive electrode signal and a negative electrode signal which is the second input is changed. The analog multiplier according to claim 4, 5 or 6, wherein the gain of the output signal is controlled by controlling the gain.
第2の入力の正極信号、負極信号のいずれか1つを直流
電圧の入力のみとしたことを特徴とする請求項1記載の
アナログ乗算器。9. A positive signal, a negative signal, of the first input,
2. The analog multiplier according to claim 1, wherein either one of the positive polarity signal and the negative polarity signal of the second input is only a DC voltage input.
が互いに反転の関係にある正極信号と負極信号からなる
差動信号であり、 第1の入力端子と第2の入力端子を備える第1〜第4の
加算回路を有し、前記第1の加算回路の前記第1の入力
端子と前記第3の加算回路の前記第1の入力端子に前記
第1の入力の正極信号を入力し、前記第2の加算回路の
第1の入力端子と前記第4の加算回路の前記第1の入力
端子に前記第1の入力の負極信号を入力し、前記第1の
加算回路の前記第2の入力端子と前記第2の加算回路の
前記第2の入力端子に前記第2の入力の正極信号を入力
し、前記第3の加算回路の前記第2の入力端子と前記第
4の加算回路の前記第2の入力端子に前記第2の入力の
負極信号を入力し、 前記第1の加算回路の出力信号を前記第3の電界効果ト
ランジスタのゲートソース間に印加し、前記第2の加算
回路の出力信号を前記第4の電界効果トランジスタのゲ
ートソース間に印加し、前記第3の加算回路の出力信号
を前記第5の電界効果トランジスタのゲートソース間に
印加し、 前記第4の加算回路の出力信号を前記第6の電界効果ト
ランジスタのゲートソース間に印加し、前記第3および
第6の電界効果トランジスタのそれぞれのドレイン電流
の和から、前記第3〜第6までの電界効果トランジスタ
のそれぞれのドレイン電流の平均電流の2倍の電流を引
いた電流を第1の電流出力とし、 前記第4および第5の電界効果トランジスタのそれぞれ
のドレイン電流の和から前記第3〜第6までの電界効果
トランジスタのそれぞれのドレイン電流の平均電流の2
倍の電流を引いた電流を第2の電流出力とし、 前記第1および第2の電流出力との差電流かまたはこの
差電流に比例する差電圧が出力とする手段を有すること
を特徴とするアナログ乗算器。10. The first and second inputs are differential signals composed of a positive electrode signal and a negative electrode signal having mutually inverted phases, and a first input terminal and a second input terminal are provided. A fourth addition circuit is provided, and the positive signal of the first input is input to the first input terminal of the first addition circuit and the first input terminal of the third addition circuit, The negative signal of the first input is input to the first input terminal of the second adder circuit and the first input terminal of the fourth adder circuit, and the second input signal of the first adder circuit is input. The positive signal of the second input is input to the input terminal and the second input terminal of the second adding circuit, and the second input terminal of the third adding circuit and the fourth adding circuit of the third adding circuit are input. The negative signal of the second input is input to the second input terminal, and the output signal of the first adder circuit is input. A third field effect transistor is applied between the gate and source, an output signal of the second adding circuit is applied between the gate and source of the fourth field effect transistor, and an output signal of the third adding circuit is applied. The fifth field effect transistor is applied between the gate and the source, the output signal of the fourth adder circuit is applied between the gate and the source of the sixth field effect transistor, and the third and sixth field effect transistors A current obtained by subtracting twice the average current of the drain currents of the third to sixth field effect transistors from the sum of the respective drain currents is taken as the first current output, and the fourth and fifth currents are output. From the sum of the drain currents of the respective field-effect transistors, the average current of the drain currents of the third to sixth field-effect transistors is 2
A current obtained by subtracting the doubled current is used as a second current output, and a means for outputting a difference current between the first and second current outputs or a difference voltage proportional to this difference current is output. Analog multiplier.
にある正極信号と負極信号からなる差動信号であり、第
2の入力は位相が互いに反転の関係にある正極信号と負
極信号からなる差動信号であり、 第1の入力端子と第2の入力端子を備える第1および第
2の加算回路を有し、前記第1の加算回路の前記第1の
入力端子に前記第1の入力の正極信号を入力し、前記第
2の加算回路の前記第1の入力端子に前記第1の入力の
負極信号を入力し、前記第1の加算回路の前記第2の入
力端子と前記第2の加算回路の前記第2の入力端子に前
記第2の入力の正極信号または負極信号を入力し、 前記第1の入力の負極信号を第3の電界効果トランジス
タのゲートソース間に印加し、前記第1の入力の正極信
号を第4の電界効果トランジスタのゲートソース間に印
加し、前記第1の加算回路の出力信号を第5の電界効果
トランジスタのゲートソース間に印加し、前記第2の加
算回路の出力信号を第6の電界効果トランジスタのゲー
トソース間に印加し、 前記第3および記第6の電界効果トランジスタのそれぞ
れのドレイン電流の和から前記第3〜第6の電界効果ト
ランジスタのそれぞれのドレイン電流の平均電流の2倍
の電流を引いた電流を第1の電流出力とし、 前記第4および第5の電界効果トランジスタのそれぞれ
のドレイン電流の和から第3〜第6の電界効果トランジ
スタのそれぞれのドレイン電流の平均電流の2倍の電流
を引いた電流を第2の電流出力とし、 前記第1の電流出力と前記第2の電流出力との差電流か
またはこの差電流に比例する差電圧が出力とする手段を
有することを特徴とするアナログ乗算器。11. A first input is a differential signal composed of a positive electrode signal and a negative electrode signal whose phases are inverse to each other, and a second input is a positive signal and a negative electrode signal whose phases are inverse to each other. And a first and a second adder circuit having a first input terminal and a second input terminal, wherein the first input terminal of the first adder circuit is the first input terminal. The positive signal of the input is input, the negative signal of the first input is input to the first input terminal of the second adding circuit, and the second input terminal of the first adding circuit and the second input terminal of the first adding circuit are input. The positive signal or the negative signal of the second input is input to the second input terminal of the second adder circuit, and the negative signal of the first input is applied between the gate and source of the third field effect transistor, The positive signal of the first input is applied to the gate signal of the fourth field effect transistor. Between the gate and source of the fifth field effect transistor, the output signal of the first adding circuit is applied between the gate and source of the fifth field effect transistor, and the output signal of the second adding circuit is applied between the gate and source of the sixth field effect transistor. And a current obtained by subtracting twice the average current of the drain currents of the third to sixth field effect transistors from the sum of the drain currents of the third and sixth field effect transistors. As the first current output, and subtracting twice the average current of the drain currents of the third to sixth field effect transistors from the sum of the drain currents of the fourth and fifth field effect transistors. A second current output, and a means for outputting a difference current between the first current output and the second current output or a difference voltage proportional to the difference current as an output. Analog multiplier, wherein.
手段として、第3〜第6のそれぞれの電界効果トランジ
スタとゲートとソースを共通とする別の電界効果トラン
ジスタ群で前記第3〜第6の電界効果トランジスタのド
レイン電流のコピー電流を作り、これらのコピー電流を
全て加算したものをカレントミラーにより折り返して全
加算電流の半分の電流にしたものを2組作り、1つは第
3および第6の電界効果トランジスタのそれぞれのドレ
イン電流の加算点に加えて得た電流を第1の電流出力と
し、1つは第4および第5の電界効果トランジスタのそ
れぞれのドレイン電流の加算点に加えて得た電流を第2
の電流出力としたことを特徴とする請求項10または請
求項11記載のアナログ乗算器。12. As a means for obtaining the first and second current outputs, the third to sixth field effect transistors and another field effect transistor group having a common gate and source are used. The copy current of the drain current of the field effect transistor of 6 is made, and the sum of these copy currents is folded back by the current mirror to make half the current of the total added current. The current obtained in addition to the summing point of the drain currents of the sixth field effect transistor is taken as the first current output, and one is added to the summing point of the drain currents of the fourth and fifth field effect transistors. Second obtained current
12. The analog multiplier according to claim 10 or 11, characterized in that the current output of
第1の電界効果トランジスタとドレイン接地接続された
第2の電界効果トランジスタからなり、前記第1の電界
効果トランジスタのドレイン電流を、前記第2の電界効
果トランジスタのソース端子に入力するように構成し、
前記第1の電界効果トランジスタのゲートを第1の入力
端子とし、前記第2の電界効果トランジスタのゲートを
第2の入力端子とし、前記第2の電界効果トランジスタ
のソースを出力端子としたことを特徴とする請求項10
または請求項11記載のアナログ乗算器。13. The adder circuit comprises a first field effect transistor connected to the source grounded and a second field effect transistor connected to the drain grounded, and the drain current of the first field effect transistor is converted to the second field effect transistor. Configured to input to the source terminal of the field effect transistor of
The gate of the first field effect transistor is used as a first input terminal, the gate of the second field effect transistor is used as a second input terminal, and the source of the second field effect transistor is used as an output terminal. 11. The method according to claim 10,
Alternatively, the analog multiplier according to claim 11.
タのソース端子は全て共通の定電圧点に接続し、前記第
3〜第6の電界効果トランジスタのゲートに前記加算回
路の出力信号か前記入力の正極信号か負極信号のいずれ
かを直接印加したことを特徴とする請求項10または請
求項11記載のアナログ乗算器。14. The source terminals of the third to sixth field effect transistors are all connected to a common constant voltage point, and the output signals of the adder circuit or the gates of the third to sixth field effect transistors are connected to each other. 12. The analog multiplier according to claim 10 or 11, wherein either the positive signal or the negative signal of the input is directly applied.
タのゲート端子は、全て共通の定電圧点に接続し、前記
第3〜第6の電界効果トランジスタのソースに、前記加
算回路の出力信号か前記入力の正極信号か負極信号のい
ずれかを印加したことを特徴とする請求項10または請
求項11記載のアナログ乗算器。15. The gate terminals of the third to sixth field effect transistors are all connected to a common constant voltage point, and the output signals of the adder circuit are connected to the sources of the third to sixth field effect transistors. 12. The analog multiplier according to claim 10 or 11, wherein either the positive signal or the negative signal of the input is applied.
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