一种高精度高带宽的模拟乘法器电路的制作方法

1.本实用新型涉及集成电路信号处理技术领域，特别涉及一种高精度高带宽的模拟乘法器电路。


背景技术：

2.随着通信技术的不断进步，对信号处理的要求日益提高，模拟乘法器大规模地运用于通信产品中，涉及信号处理领域的各种产品都离不开乘法器。模拟乘法器是继运算放大器之后又一普遍使用的通用型器件，使用模拟乘法器与运算放大器可实现较多的逻辑运算，如平方运算、立方运算、除法器运算等。由于市场的需求量巨大，模拟乘法器要求低功耗、高带宽并能实现高精度运算。
3.受限于美国对中国的芯片技术封锁，高精度的模拟芯片在国内基本处于断供状态；同时由于国外流片线的诸多不可控因素，采用相对落后的国内流片工艺来实现高精度的模拟乘法器是时事所趋，但这种无法满足四通道高精度的指标要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种高精度高带宽的模拟乘法器电路，以解决背景技术中的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高精度高带宽的模拟乘法器电路，包括：
6.带隙基准源，产生若干路高精度的基准电压给其他模块；
7.乘法算子模块，包括若干个乘法器，实现乘法运算的逻辑功能；
8.运算放大器，拓宽乘法器的带宽并实现乘法器的单端输出；
9.修调电阻阵列，用于对乘法器进行误差的修正，实现高精度输出。
10.可选的，所述带隙基准源通过成比例的npn晶体管形成具有正温度系数的iptat电流。
11.可选的，所述修调电阻阵列包括三组金属薄膜电阻，分别为电阻r1和电阻r2、电阻r3和电阻r4、电阻r5和电阻r6；
12.通过激光修调电阻r1和r2修正y方向的误差，通过激光修调电阻r3和r4修正x方向的误差，通过激光修调电阻r5和r6修正乘法器k值的误差，每组修调电阻的比例大小决定乘法器的修正方向，w为乘法器的输出端。
13.可选的，所述乘法器选用吉尔伯特乘法算子电路结构，实现w=k*x*y的逻辑乘法运算功能。
14.可选的，所述运算放大器的带宽为8mhz。
15.在本实用新型提供的高精度高带宽的模拟乘法器电路，与现有cmos工艺模拟乘法器技术相比，本实用新型可正负双电源供电，工作电压范围更宽，大电流环境下的工作能力更强；与数字乘法器相比，流片工艺成本更低，无需ad转换器，模拟系统兼容性更好；与传统
的双极型模拟乘法器相比，带宽提高到8mhz，乘积因子k精度更高，可以实现线性误差误差率低于0.2%。
附图说明
16.图1是本实用新型提供的高精度高带宽的模拟乘法器电路结构框图；
17.图2是高精度可修调模拟乘法器电路结构示意图。
具体实施方式
18.以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种高精度高带宽的模拟乘法器电路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
19.实施例一
20.本实用新型提供了一种高精度高带宽模拟乘法器电路，其结构如图1所示，包括具有四路输出的高精度带隙基准源、四路模拟乘法器，四组激光修调电阻阵列和高带宽运算放大器。所述带隙基准源产生四路1.4v基准电压，分别输出给四路模拟乘法器，单路模拟乘法器选用吉尔伯特乘法算子电路结构，实现w=k*x*y的逻辑乘法运算功能；其中w=k*x*y是模拟乘法器的逻辑功能，即在输入端x端和y端输入电压信号w端得到k*x*y的信号。由于输入的电压信号和模拟乘法器之间可能存在工艺等因素引入的误差，通过修调电阻阵列完成对模拟乘法器误差的修正，修调电阻修正后，模拟乘法器的双端输出经过带宽为8mhz的高带宽运放变为单端输出。
21.高精度带隙基准源：基准源通过成比例的npn晶体管形成具有正温度系数的iptat电流，同时此种连接形式也作为启动电路，消除电路的简并点，避免了0状态的存在。其中iptat=2vtln10/r1，其中vt为热电压，常温下约为26mv，所以晶体管正常工作下产生的基准电流仅与n管不同的并联个数和电阻有关，与电源无关，为一正温度系数电流。带隙基准源由不同比例结构下的pnp管组成，由负温的vbe和正温
△
vbe相互补偿形成具有低温度系数的基准电压vref，保证基准电压vref的温度系数。传统的带隙基准结构选用不同发射极面积比例的spnp，需要衬底接最低电位以保证不同器件间的pn结反向隔离，本实用新型选用低电流环境下放大倍数较大的横向管lpnp作为基准比例管平衡温度系数。根据不同的lpnp管并联个数比和比例电阻的设置，调整全温范围内具有低温度系数的基准电压vref，为四路乘法器进行基准偏置。
22.吉尔伯特乘法算子电路结构可工作在较高电源电压环境下，如图2所示，n型对管组成的差分输入级，两端基极输入，差分基极接地。npn管n1和n2、n3和n4、n5和n6、n7和n8、构成乘法算子的4对发射级耦合的差分输入结构，待运算的输入信号vx和vy分别输入npn管n5和npn管n8的基极，经过多晶电阻rpoly1和rpoly进行电压-电流转换，两路电流经过npn管n11和npn管n12、npn管n13和npn管n14后，通过两组电阻r1和r2、r3和r4完成电流-电压的转换。npn管n9和n10组成的差分对作为乘法算子的双端输出，通过不同电流的变化，在输出端流经电阻，最终实现双端电压的输出，实现电压-电流-电压转换的过程。双端输出的电压输入输出级的运放当中，高带宽运算放大器变为单端输出后，通过反馈环路调整比例因子，
设置乘法器的k值，实现整体乘法输出功能。输出后可实现对500pf容性负载的驱动能力，同时运算放大器带宽8mhz可用于处理输入信号带宽大的应用环境。
23.高精度修调电阻阵列：模拟乘法器总共含有6个激光修调电阻，由于芯片电路性能总是会受到半导体制造工艺的非理想因素的影响，而且这些误差是随机性的，存在于芯片与芯片之间、晶圆与晶圆之间、以及批次和批次之间，无法通过仿真软件进行有效的模拟和预测。激光修调可以实现对芯片进行制造后调整，成为改善失调和温漂、优化电路性能、提高芯片成品率的主流解决方案。
24.优选的，上述激光修调电阻阵列如图2所示，包括金属薄膜电阻r1、r2、r3、r4、r5和r6，本实用新型的修调电阻用于乘法器的乘积因子k值的失调，如图2所示，以修调电阻阵列r1、r2所在通路为例，电阻r1和r2成比例，可通过修调电阻r1和r2的值，修改乘法器乘积因子k，调整乘法器k值的误差，同理可修调r3和r4，r5和r6电阻比例，实现高精度的逻辑运算。
25.本实用新型高精度高带宽的模拟乘法器电路，具有8mhz带宽，可完成精度的逻辑乘法运算。
26.上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。


技术特征：
1.一种高精度高带宽的模拟乘法器电路，其特征在于，包括：带隙基准源，产生若干路高精度的基准电压给其他模块；乘法算子模块，包括若干个乘法器，实现乘法运算的逻辑功能；运算放大器，拓宽乘法器的带宽并实现乘法器的单端输出；修调电阻阵列，用于对乘法器进行误差的修正，实现高精度输出。2.如权利要求1所述的高精度高带宽的模拟乘法器电路，其特征在于，所述带隙基准源通过成比例的npn晶体管形成具有正温度系数的iptat电流。3.如权利要求1所述的高精度高带宽的模拟乘法器电路，其特征在于，所述修调电阻阵列包括三组金属薄膜电阻，分别为电阻r1和电阻r2、电阻r3和电阻r4、电阻r5和电阻r6；通过激光修调电阻r1和r2修正y方向的误差，通过激光修调电阻r3和r4修正x方向的误差，通过激光修调电阻r5和r6修正乘法器k值的误差，每组修调电阻的比例大小决定乘法器的修正方向。4.如权利要求1所述的高精度高带宽的模拟乘法器电路，其特征在于，所述乘法器选用吉尔伯特乘法算子电路结构，实现w=k*x*y的逻辑乘法运算功能。5.如权利要求1所述的高精度高带宽的模拟乘法器电路，其特征在于，所述运算放大器的带宽为8mhz。

技术总结
本实用新型公开一种高精度高带宽的模拟乘法器电路，属于集成电路信号处理领域，包括带隙基准源、乘法算子模块、运算放大器和修调电阻阵列。带隙基准源产生若干路高精度的基准电压给其他模块；乘法算子模块包括若干个乘法器，实现乘法运算的逻辑功能；运算放大器实现宽电压范围的信号输入；修调电阻阵列用于对乘法器进行误差的修正，实现高精度输出。本实用新型能够同时完成四通道高精度的信号处理运算，可正负双电源供电，工作电压范围更宽，大电流环境下的工作能力更强。流环境下的工作能力更强。流环境下的工作能力更强。


技术研发人员：徐凯英 章宇新 孔祥艺 黄立朝
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十八研究所
技术研发日：2021.07.20
技术公布日：2022/1/26