การปรับปรุงวงจรคูณโหมดกระแสสี่ควอดแรนท์มีค่าอินพุตอิมพีแดนซ์ต่ำและค่าเอาต์พุตอิมพีแดนซ์สูงมาก
DOI: 10.14416/j.ind.tech.2021.12.002
คำสำคัญ:
วงจรคูณโหมดกระแส, วงจรคูณสี่ควอดแรนท์, ค่าอินพุตอิมพีแดนซ์ต่ำ, ค่าเอาต์พุตอิมพีแดนซ์สูงมาก, ซุปเปอร์แคสโคสมอสทรานซิสเตอร์บทคัดย่อ
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
References
[2] S. Faruque, Radio frequency modulation made easy, Springer Briefs in Electrical and Computer Engineering, 1st Ed., Springer International Publishing AG, Switzerland, 2017.
[3] A.J. Lopez-Martin and A. Carlosena, Current-mode multiplier/divider circuits based on the MOS translinear principle, Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 2001, 28, 265–278.
[4] T. Arthansiri and V. Kasemsuwan, Current-mode pseudo-exponential-control variable-gain amplifier using fourth-order Taylor’s series approximation, Electronics letters, 2006, 379-380.
[5] V. Kasemsuwan and T. Arthansiri, Current mode automatic gain control, Frequenz, 2008, 62(1-2), 25-29.
[6] P. Prommee, Integrable CMOS-based current-mode sinusoidal frequency and peak detector, Circuits System Signal Processing, 2017, 36(12), 4937-4962.
[7] N. Saxena and J.J. Clark, A four-quadrant CMOS analog multiplier for analog neural networks, IEEE Journal of Solid State Circuits, 1994, 29(6), 746-749.
[8] N Beyraghi and A Khoei, CMOS implementation of a novel analog multiplier/divider to realize centroid strategy in defuzzifier block, Journal of Intelligent and Fuzzy Systems, 2015, 29, 2029-2038.
[9] C. Toumarzou, F.J. Lidgey and D.G. Haigh, analogue IC design: the current-mode approach, The Institution of Engineering and Technology, London, England, 1990.
[10] M.M. Maryan, S.J. Azhari and A. Ghanaatian, Low power FGMOS-based four-quadrant current multiplier circuits, Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 2018, 95, 115-125.
[11] A.N. Saatlo and S.S. Ozoguz, Design of a high-linear, high-precision analog multiplier, free from body effect, Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences, 2016, 24, 820-832.
[12] I. Aloui, N. Hassen and K. Besbes, Low-voltage low-power four-quadrant analog multiplier in current-mode, 18th International Conference on Sciences and Techniques of Automatic Control and Computer Engineering (STA 2017), Proceeding, 163-167.
[13] I. Aloui, N. Hassen and K. Besbes, A CMOS current mode four quadrant analog multiplier free from mobility reduction, AEU - International Journal of Electronics and Communications, 2017, 82, 119-126.
[14] T. Aghaei and A.N. Saatlo, On realization of a new high-precision and low-power CMOS analog multiplier circuit, Elektrotehniški Vestnik, 2018, 85(5), 248-254.
[15] T. Arthansiri, V. Kasemsuwan and H.K. Ahn, A ±1.5 V high frequency four quadrant current multiplier, IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS 2005), Proceeding, 2005, 1016-1019.
[16] B. Ghanavati and A. Nowbakht, ±1V high frequency four quadrant current multiplier, Electronics letters, 2010, 46(14), 1-2.
[17] I. Aloui, N. Hassen and K. Besbes, ±0.75 V Four-quadrant analog multiplier in current mode, 15th International Multi-Conference on Systems, Signals & Devices (SSD 2018), Proceeding, 2018, 1045-1050.
[18] U. Bansal, P. Masiwal, M. Yadav, M. Mohlia and N. Raj, Four-quadrant CMOS analog current multiplier using frequency compensation and 1.5 V supply, Arabian Journal for Science and Engineering, 2021, 46, 9849–9865.
[19] R.B. dos Santos, G.A.F. Souza and L.A. Faria, A novel four-quadrant/one-quadrant multiplier circuit, AEU - International Journal of Electronics and Communications, 2021, 138, 153865.
[20] A.J. Lopez-Martin, J. Ramirez-Angulo, R.G. Carvajal and J.M. Algueta, Compact class AB CMOS current mirror, Electronics letters, 2008, 44, 1335-1336.
[21] J.M. Martinez-Heredia and A. Torralba, Enhanced source-degenerated CMOS differential transconductor, Microelectronics Journal, 2011, 42, 396-402.
[22] C.A. De La Cruz-Blas, G. Thomas-Erviti, J.M. Algueta-Miguel and A. López-Martín, CMOS analogue current-mode multiplier/divider circuit operating in triode-saturation with bulk-driven techniques, Integration, 2017, 59, 243-246.
[23] A. Diaz-Sanchez, J.C. Mateus-Ardila, G. Zamora-Mejia, A. Diaz-Armendariz, J.M. Rocha-Perez and L.A. Moreno-Coria, A four quadrant high-speed CMOS analog multiplier based on the flipped voltage follower cell, AEU - International Journal of Electronics and Communications, 2021, 130, 153582.
