A new low distortion analog multipliers

Abstract

Analog multipliers are the key elements of signal processing circuits. There are several techniques of implementing four quadrant multipliers including techniques based on square-law characteristic of the MOS transistor operating in the saturation region. Several second order effects influencing the linearity of multiplier circuits are reported in the literature. Mobility degradation caused by short channel effect is the most important factor that degrades the linearity of those kind multipliers. Although there are several analog multiplier circuits based on square-law characteristic of MOS transistor, in none of them any special precaution has been introduced to reduce the short channel effect. In this work a new method has been proposed for reducing the mobility degradation effect on square-law characteristic oj the MOS transistor. The method proposed has been applied to an analog multiplier to form a new low distortion multiplier circuit. The advantages provided by the new method have been demonstrated by computer simulations. The results prove that the new method is effective to reduce the distortion. Therefore, the circuit proposed will provide new possibilities in analogue 1C design. The analog multiplier proposed is supplied with symmetrical voltages of $pm$ 5 V. The variation range of each input is $pm$3 V. The nonlinearity for$ V_x$ is % 0.3 and for4 V_y$ is %0.5. On the other hand -3dB bandwidth for input X is 11 MHz and for Y is 10MHz.

Özet

Analog çarpıcı devreler işaret işleme devrelerinin temel elemanlarından biridir. Çarpma devrelerinin gerçekleştirmede çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Bunlardan biride MOS transistorun küresel davranışına davanarak çalışan yöntemdir. Bu tür çarpma devrelerinin lineerliğini bozan birçok etmenler vardır. Bunlardan biride MOS transistorun karesel davranışını bozan kısa kanal etkisi sonucu oluşan mobilite azalması etkisidir Bu çalışmada mobilite azalması etkisini azaltan bir yöntem önerilmiş ve bu yöntem transistorun karesel davranışına dayanarak çalışan bir çarpma devresine uygulanarak yeni bir düşük distorsiyonlu çarpma devresi elde edilmiştir. Önerilen çarpma devresi $pm$5 V ile çalışmakta ve girişlerinin çalışma aralığı $pm$ 3V'dur. Bu çalışma aralığında X ve Y girişi için lineerlik hatası sırasıvla % 0.3 ve %0.5 'dir.