A study and comparison between current mode CMOS analog multiplier, CMOS current mode multiplier/divider and high frequency four quadrant current multiplier has been carried out in this paper. Current multiplier has been simulated in SPICE with 0.35μm, 0.5µm. Simulation have been done with supply voltage of 3.3V, 1.5V and 1.55V respectively. The simulated results show that characteristic of multipliers are linear with 10μA, 10μA and 30μA input range respectively. These circuits are widely used for analog signal processing application.
Inhaltsverzeichnis
I. INTRODUCTION
II. CIRCUIT DESCRIPTION
A. Low voltage current mode CMOS analog multiplier:
B. Low voltage CMOS current-mode multiplier/divider:
C. High frequency four quadrant current multiplier:
III. RESULTS AND DISCUSSION
IV. CONCLUSION
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit hat das Ziel, verschiedene Ansätze von CMOS-Strommultiplikatoren (current-mode) zu untersuchen, zu vergleichen und deren Leistungsfähigkeit durch Simulationen in SPICE zu bewerten.
- Vergleich von Analog-Multiplikatoren, Multiplikatoren/Dividierern und Hochfrequenz-Vierquadranten-Multiplikatoren.
- Analyse der Leistungsaufnahme und des Strombereichs bei unterschiedlichen Versorgungsspannungen (3.3V, 1.5V, 1.55V).
- Evaluierung der Linearität der Gleichstrom-Übertragungskennlinien (DC-Transfer-Characteristics).
- Untersuchung der Schaltungstopologien hinsichtlich ihrer Eignung für analoge Signalverarbeitungsanwendungen.
Auszug aus dem Buch
II. CIRCUIT DESCRIPTION
A. Low voltage current mode CMOS analog multiplier:
The principle of operation of the multiplier is based on the square-difference identity. There are three steps as shown in fig.1. and described as below:
1. Sum and subtraction both inputs.
2. Take the square of terms of first step and divided it by a constant current i.e. 4I.
3. Subtraction of second step with each other that output can be expressed as [5].
Current-mode squarer circuit based on the dual translinear loop. The circuit consists of two dual translinear loops. The first loop transistor Mp1 to Mp4 provides a (X-Y) input function to the squarer circuit provides output (X-Y) 2. The second loop transistor Mp6 to Mp9 provides a (X+Y) input function to the squarer circuit provides output (X+Y) 2 [6].
Zusammenfassung der Kapitel
I. INTRODUCTION: Einführung in die Bedeutung von Multiplikationsschaltungen in der analogen Signalverarbeitung und Überblick über die Vorteile der CMOS-Technologie.
II. CIRCUIT DESCRIPTION: Detaillierte technische Beschreibung der drei untersuchten Multiplikator-Topologien inklusive der zugrunde liegenden mathematischen Identitäten und Schaltungsprinzipien.
III. RESULTS AND DISCUSSION: Präsentation und Vergleich der Simulationsergebnisse bezüglich Stromverbrauch, Linearität und Eingangsspannungsbereichen für die verschiedenen Designs.
IV. CONCLUSION: Zusammenfassende Bewertung der Ergebnisse mit dem Resultat, dass der Hochfrequenz-Vierquadranten-Multiplikator einen größeren Eingangsbereich bietet, während der Strommodus-Multiplikator/Dividierer eine geringere Leistungsaufnahme aufweist.
Schlüsselwörter
CMOS, Analog-Multiplikator, Strommodus, Signalverarbeitung, SPICE, Translinear-Loop, Vierquadranten-Multiplikator, Leistungsaufnahme, Linearität, Transistor, Schaltungsdesign, Quadrierer, Divider, integrierte Schaltungen, Analogtechnik.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit grundlegend?
Die Arbeit befasst sich mit der Untersuchung und dem Vergleich verschiedener CMOS-Strommodus-Multiplikatorschaltungen für die analoge Signalverarbeitung.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die Themen umfassen den Entwurf von Analog-Multiplikatoren, Multiplikatoren/Dividierern sowie Vierquadranten-Multiplikatoren unter Verwendung der CMOS-Technologie.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel ist es, die Charakteristika wie Linearität, Leistungsaufnahme und Eingangsspannungsbereiche der Schaltungen zu bestimmen und deren Effizienz bei verschiedenen Versorgungsspannungen zu bewerten.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es wurde eine simulationsbasierte Methode unter Verwendung von SPICE angewandt, um die Schaltungen in 0.35µm- und 0.5µm-Technologien zu analysieren.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil beschreibt die Schaltungsprinzipien, wie die Dual-Translinear-Loop, und vergleicht die Simulationsergebnisse der verschiedenen Multiplikatortypen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zu den prägenden Begriffen zählen CMOS, Analog-Multiplikator, Strommodus, Signalverarbeitung, SPICE und Leistungsaufnahme.
Welche Rolle spielt die Versorgungsspannung bei den Ergebnissen?
Die Versorgungsspannung hat einen signifikanten Einfluss auf die Leistungsaufnahme und den nutzbaren Strombereich der Schaltungen, wobei Werte von 3.3V bis 1.55V untersucht wurden.
Was unterscheidet den Hochfrequenz-Vierquadranten-Multiplikator von den anderen Modellen?
Dieser Typ zeichnet sich durch einen größeren Eingangs-Strombereich aus und bietet Vorteile beim Betrieb bei niedrigeren Spannungen.
Warum ist die Wahl der CMOS-Technologie für diese Arbeit relevant?
Die CMOS-Technologie ermöglicht aufgrund ihrer geringen Leistungsaufnahme und Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen eine effiziente Realisierung analoger Schaltungen.
Welches Fazit ziehen die Autoren bezüglich der Effizienz?
Die Autoren stellen fest, dass der Strommodus-Multiplikator/Dividierer im Vergleich zu den anderen untersuchten Schaltungen die geringste Leistungsaufnahme aufweist.
- Quote paper
- Mohit Kumar (Author), Sandeep Arya (Author), Manoj Kumar (Author), 2011, A Study and Comparison of Low Voltage CMOS Current Multiplier, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/174784
