2、高效高频低功耗模拟乘法器与推挽动态泄漏电路设计

高效高频低功耗模拟乘法器与推挽动态泄漏电路设计

1. 高效高频低功耗模拟乘法器

模拟乘法器是一种接收两个输入并产生它们乘积作为输出的电路。当两个相同频率的正弦波作为输入时，输出正弦波的频率会翻倍；若两个输入正弦波频率不同，结果波形将是调幅波，其拍频等于两个输入正弦波频率之差。

在无线电传输中，频率转换是一个重要概念。基频通常由晶体振荡器产生，它在低频时是非常稳定的参考源，但在高频时制造难度较大，因此需要将低频信号转换为高频信号。

四象限模拟乘法器是许多信号处理电路的基本构建模块，在调制、检测、频率转换、自动增益控制、模糊系统和神经网络等方面有广泛应用。然而，已有的四象限CMOS电流乘法器电路存在带宽有限的问题。

本文提出了一种新的模拟乘法器设计。该电路具有对称性，能够减少失真，是一个四象限乘法器。它在+1V的电源电压下工作，仅消耗59.5μW的功率，且具有非常高的带宽（-3dB带宽为2.07GHz），这主要是因为主信号路径没有高寄生电容。此外，该电路仅使用10个MOS管，占用面积小，降低了硅芯片成本。

1.1 基本操作与设计

模拟乘法器的设计基于饱和MOS晶体管偏置电流的平方定律。相关电流和电压关系如下：
- (I_a = I_1 + I_2)，(I_b = I_3 + I_4)
- (V_{x_Pos} = V + v_x)，(V_{x_Neg} = V - v_x)，(V_{y_Pos} = V + v_y)，(V_{y_Neg} = V - v_y)
- (I_1 = 0.5\mu_nC_{ox}(W/L)(V_{x_Pos} - V_a - kv_y - V_{tn})^2)（忽