高線(xiàn)性度CMOS調幅電路技術(shù)介紹

引言

本文采用±5V電源，設計出了一種以模擬乘法器為核心電路的輸出信號與控制電壓成高線(xiàn)性度的電路，并且實(shí)現了單端控制和單端輸出。它在鎖相環(huán)、自動(dòng)增益控制、正弦脈寬調制(SPWM)、模擬運算等方面有著(zhù)很好的使用和參考價(jià)值。

線(xiàn)性化壓控源耦對是本設計電路的核心單元，要保證該電路處于正常工作狀態(tài)，要求線(xiàn)性輸入范圍較小，約100mV～200mV。設計中采用有源衰減對輸入信號衰減后再作為線(xiàn)性化壓控源耦對輸入信號，提高了線(xiàn)性輸入范圍，同時(shí)也保證了高線(xiàn)性度。另外，還使用比例減法運算電路的倍增功能，將兩端輸出轉化為單端輸出，在滿(mǎn)足輸出幅值要求時(shí)，可以進(jìn)一步提高輸出與輸入的線(xiàn)性關(guān)系的精度。

模擬信號的幅值調制在模擬信號處理中應用非常廣泛，為了實(shí)現調幅的精確可控制性，

模擬乘法器

該模擬乘法器以線(xiàn)性化壓控源耦對為核心結構，實(shí)現了CMOS四相限模擬乘法器。電路基本結構和工作原理如圖1所示

假定M1～M6具有完全相同的幾何尺寸和溝通參數

流源由Vbias電壓偏置提供飽和電流偏置。且所有的NMOS管子都處于在飽和工作區，并忽略管子正常工作時(shí)的二級效應。則有：

式相減：

其中vd=VGS1-VGS2

若存在另外一組同樣結構的電路，設這兩組電流輸出分別為IO1和 系：IO2，Vb節點(diǎn)共用，即Vb1=Vb2，讓其構成減法電路，則：

Vc2、Vd和兩個(gè)電壓乘積的線(xiàn)性控制?？紤]到控制的方便并保證所有管子工作在飽和區，令Vc2=0，VG2=0，則I0l-I02d=KVcVG1，這樣就實(shí)現了模擬信號相乘的運算。

有源衰減器和偏置電路

圖2為有源衰減器電路，該結構左右對稱(chēng)，其輸入電壓Vx和輸出電壓V1均為平衡差動(dòng)信號，其中M10和M12、M11和M13構成兩管的有源衰減器;M8和M9分別以I1和I2為電流源的源極跟隨器，主要完成信號的傳輸以及電平位移，并提供負載合適的偏置。

設M10、M11工作處于線(xiàn)性區，M12、M13工作在飽和區。忽略二級效應溝道調制和體效應，經(jīng)公式推導，輸出信號和輸人信號有如下關(guān)系

可以看出F即為衰減系數并可以通過(guò)調整M10、M12的寬長(cháng)比得到合適的F值。