Improvement Current-Mode Four-Quadrant Multiplier Low input Impedance and Very High Output Impedance การปรับปรุงวงจรคูณโหมดกระแสสี่ควอดแรนท์มีค่าอินพุตอิมพีแดนซ์ต่ำและค่าเอาต์พุตอิมพีแดนซ์สูงมาก

Abstract

วงจรคูณแอนะล็อกโหมดกระแสถูกนำไปใช้ในวงจรมอดูเลเตอร์ วงจรความถี่ดับเบิล วงจรปรับอัตราขยาย และวงจรตรวจวัดค่าแอมพลิจูดเนื่องด้วยคุณลักษณะของวงจรรวมโหมดกระแสมีแบนด์วิดท์สูง วงจรคูณโหมดกระแสควรมีค่าอินพุตอิมพีแดนซ์ต่ำและค่าเอาต์พุตอิมพีแดนซ์สูง งานวิจัยที่ผ่านมาไม่ได้ออกแบบให้วงจรมีค่าอินพุตและเอาต์พุตอิมพีแดนซ์ตามคุณลักษณะของวงจรคูณโหมดกระแส บทความนี้นำเสนอการปรับปรุงวงจรคูณโหมดกระแสสี่ควอดเดรนท์ วงจรที่นำเสนอถูกออกแบบด้วยวงจรกระแสกำลังสองแบบแคสโคดซึ่งมีค่าอินพุตอิมพีแดนซ์ต่ำด้วยวิธีการป้อนกลับแบบลบ วิธีการนี้จะทำให้วงจรดังกล่าวได้รับกระแสอินพุตได้ดี วงจรคูณกระแสถูกออกแบบให้มีค่าเอาต์พุตอิมพีแดนซ์สูงมากด้วยวงจรซุปเปอร์แคสโคดมอสทรานซิสเตอร์ส่งผลให้ภาคเอาต์พุตสามารถจ่ายกระแสให้กับวงจรภาคถัดไปอย่างถูกต้อง วงจรคูณโหมดกระแสสี่ควอดเดรนท์ถูกออกแบบโดยใช้เทคโนโลยีซีมอสของ TSMC ขนาด 0.18 mm วงจรที่นำเสนอใช้แรงดันไฟเลี้ยงเท่ากับ 1.5 V ซึ่งต่ำกว่างานวิจัยที่ผ่านมา งานวิจัยนี้ทำการออกแบบให้มอสทรานซิสเตอร์ทำงานย่านอิ่มตัว ผลการจำลองแสดงค่าอินพุตอิมพีแดนซ์เท่ากับ 106.93 W(f  1 MHz) ซึ่งน้อยกว่างานวิจัยที่ผ่านมา ส่งผลให้วงจรสามารถรับกระแสอินพุตได้ดี ผลการจำลองแสดงค่าเอาต์พุตอิมพีแดนซ์เท่ากับ 4.45 GW (f  1 kHz) ซึ่งสูงกว่างานวิจัยที่ผ่านมา วงจรภาคเอาต์พุตสามารถจ่ายกระแสไปที่วงจรภาคถัดไปได้ดี

The analog current-mode multiplier is used in the modulator, frequency double, variable gain amplifier, and peak detector since the characteristic of the current mode integrated circuit is high bandwidth. In addition, the current mode multiplier must have a low input impedance and the high output impedance. The previous studies are not designed so that circuit has input and output impedance following to characteristics of the current mode multiplier. This paper presents the improvement of the current mode four-quadrant multiplier. The proposed circuit is designed based on the cascade current squarer circuits. The current mode four-quadrant multiplier is designed that input impedance is low value with negative feedback. In this technique, the circuit receives the proper input current. Furthermore, the current multiplier is designed to have high output impedance with a super-cascode MOS transistor. As a result, the output stage pushes the current to the next stage correctly. Therefore, the current mode four-quadrant multiplier circuit is designed using 0.18 µm TSMC CMOS technology. The supply voltage of the proposed circuit is 1.5 V which is lower than previous research. This research is designed in order to that the MOS transistors are operated in the saturation region. The simulation results show that input impedance is equal to 106.93 W (f  1 MHz), thus ultra-lower than other research papers. The simulation results show that output impedance is equal to 4.45 GW (f  1 kHz) which is higher than previous studies. Also, the output stage can push the source current to the next state effectively.