一种基于动态阈值NMOS1.2VCMOS模拟乘法器.doc

(1西安微电子技术研究所,西安710054)芃(2西安电子科技大学微电子学院,西安710071)蚀摘要:本文分析了动态阈值NMOS晶体管作为输入信号的输入晶体管,。该电路具有节省输入晶体管数目,节省偏置晶体管和偏置电路,以及性能指标优良的特点。其主要参数指标达到:一、三次谐波差值40dB,输出信号频带宽度375MHz,平均电源电流约30μA,动态功耗约36μW。可直接应用于低功耗通信集成电路设计。蚆关键词:模拟乘法器;动态阈值晶体管;低压;低功耗;金属氧化物半导体螄中图分类号:TN402文献标识码:(1Xi’anMicroelectronicsTechnologyInstitute,Xi’an710054,China)袄(2SchoolofMicroelectronics,XidianUniversity,Xi’an710071,China)螁袀Abstract:ThispaperanalysisananalogmultiplierbasedondynamicthresholdvoltageNMOStransistorfortwoinputtransistor。,,theoutputfrequencybandwidthis375MHz,:Analogmultiplier,Dynamicthresholdvoltage,Lowvoltage,Lowpower,CMOS羃膂引言莈随着便携式电子产品的不断发展,以及各国对节能的严格要求,低功耗集成电路及电子系统已经成为技术发展的方向之一,而低电源电压是实现低功耗的最直接有效的方法,其中CMOS模拟集成电路的低压低功耗设计是实现低压低功耗集成电路的难点。模拟乘法器作为模拟电路中最基本的电路之一,在自适应滤波器、频率倍增器、各种调制解调器等电子系统中具有广泛的应用[1-5]。传统的模拟乘法器一般采用Gilbert结构实现[4,5],由于电源到地的通路上至少有3~4个晶体管,没有办法实现低压低功耗,必须采用新的电路结构实现。芇本文采用动态阈值NMOS晶体管作为两路输入信号的输入晶体管,节省了输入晶体管和偏置晶体管的数目,实现了低压低功耗的目的。论文首先对动态阈值NMOS晶体管的特性进行了系统分析,包括跨导、频率特性等,,并进行了性能分析,采用Hspice进行了各种参数的仿真,对仿真结果进行了比较分析和讨论。肃2动态阈值NMOS晶体管薃本文所提出的动态阈值NMOS晶体管的工艺基础是传统标准双阱CMOS工艺或P阱CMOS工艺,其特点是两个输入信号同时加到NMOS的栅极(G)和衬底(B)端,即输入电压为VGS和VBS,不需要引入特殊的工艺步骤。当NMOS的VBS=0时,就是常用的准恒定阈值电压增强型NMOS晶体管,如果VGS和VBS同时在变化,而VBS的变化直接会影响VTH(N)变化。式(1)是当VGS一定时,NMOS阈值电压VTH(N)与VBS的关系,表明当VBS增大时,VTH(N)会随之减小,所以动态阈值是实现CMOS模拟电路低压化的理想技术之一。肀(1)羆其中VTH0(N)是VBS=0时的NMOS阈值电压,ФF为表面电动势,γ为体效应因子。肃当动态阈值NMOS晶体管满足VDS≥VGS-VT