DE10334805B4 - Analog multiplier circuit - Google Patents

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DE10334805B4 DE2003134805 DE10334805A DE10334805B4 DE 10334805 B4 DE10334805 B4 DE 10334805B4 DE 2003134805 DE2003134805 DE 2003134805 DE 10334805 A DE10334805 A DE 10334805A DE 10334805 B4 DE10334805 B4 DE 10334805B4
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Abstract

Vorrichtung zum analogen Multiplizieren zweier Eingangssignale (Vin1, Vin2), umfassend:
– zumindest einen ersten (T1) und zumindest einen zweiten (T2) Feldeffekttransistor, wobei die beiden Feldeffekttransistoren (T1, T2) den gleichen Leitfähigkeitstyp und einen im wesentlichen gleichen Transkonduktanzfaktor und eine im wesentlichen gleiche Schwellspannung aufweisen und jeweils einen Source- (S1, S2), einen Gate- (G1, G2) und einen Drainanschluss (D1, D2) aufweisen, wobei der Sourceanschluss (S1) des ersten Feldeffekttransistors (T1) elektrisch mit dem Sourceanschluss (S2) des zweiten Feldeftekttransistors (T2) verbunden ist, wobei der Gateanschluss (G1) des ersten Feldeffekttransistors (T1) einen ersten Eingangsknoten (E1) und der Gateanschluss (G2) des zweiten Feldeffekttransistors (T2) einen zweiten Eingangsknoten (E2) bildet und ein erstes Vin1 der Eingangssignale als Potentialdifferenz zwischen dem ersten (E1) und dem zweiten (E2) Eingangsknoten anlegbar ist und ein zweites Vin2 der Eingangssignale als Drain-Source-Spannung (VDS) des ersten Feldeftekttransistors (T1) und des zweiten Feldeffekttransistors (T2) anlegbar ist; und
– zumindest eine Stromdifferenzbildungseinrichtung, welche zum...
Apparatus for analog multiplying two input signals (V in1 , V in2 ), comprising:
- At least a first (T1) and at least one second (T2) field effect transistor, wherein the two field effect transistors (T1, T2) have the same conductivity type and a substantially equal transconductance factor and a substantially same threshold voltage and in each case a source (S1, S2 ), a gate (G1, G2) and a drain terminal (D1, D2), wherein the source terminal (S1) of the first field effect transistor (T1) is electrically connected to the source terminal (S2) of the second Feldeftekttransistors (T2), wherein the Gate terminal (G1) of the first field effect transistor (T1) forms a first input node (E1) and the gate terminal (G2) of the second field effect transistor (T2) forms a second input node (E2) and a first V in1 of the input signals forms a potential difference between the first (E1) and the second (E2) input node and a second V in2 of the input signals as the drain-source voltage (V DS ) of the first field effect transistor rs (T1) and the second field effect transistor (T2) can be applied; and
- At least one current difference forming device, which for ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum analogen Multiplizieren zweier Eingangssignale.The The present invention relates to an apparatus and a method for analog multiplying two input signals.

Eine formal korrekte Multiplikation zweier elektrischer Signale war bisher nur im digitalen Bereich möglich, was einer von vielen Gründen für das Vordringen der digitalen Signalverarbeitung ist. Das Fehlen einer analogen Multiplikation hat zu einer Reihe von Hilfsschaltungen geführt, mit welchen eine Multiplikation angenähert, jedoch nicht formal korrekt ausgeführt werden kann. Am häufigsten eingesetzt werden derartige Schaltungen im klassischen Empfängerkonzept, dem sogenannten Superhetprinzip, wobei in der Mischstufe eine analoge Multiplikation unter der Randbedingung einer extremen Signaldynamik gefordert wird. Es befinden sich weltweit circa 8 Milliarden Empfänger im Einsatz, welche sich auf circa 5 Milliarden Radios, 2 Milliarden Fernsehgeräte und 1 Milliarde Mobiltelefone verteilen. Es besteht daher ein großer Bedarf an Schaltungen, welche eine möglichst korrekte Multiplikation zweier elektrischer Eingangssignale durchführen können.A formally correct multiplication of two electrical signals was so far only possible in the digital domain, which is one of many reasons for the Advance of digital signal processing is. The absence of an analog Multiplication has resulted in a number of auxiliary circuits, with which approximates a multiplication, but not formally correct accomplished can be. Most frequently Such circuits are used in the classical receiver concept, the so-called Superhetprinzip, where in the mixing stage an analogous Multiplication under the boundary condition of an extreme signal dynamics is required. There are approximately 8 billion recipients in the world Use, which amounts to approximately 5 billion radios, 2 billion television sets and 1 Distribute billion mobile phones. There is therefore a great need on circuits that one possible can perform correct multiplication of two electrical input signals.

Brad Gilbert hat in den 60er Jahren eine Schaltung zur analogen Multiplikation zweier Signale vorgeschlagen, welche als sogenannte Gilbert-Zelle in die Literatur Eingang gefunden hat. Innerhalb von 30 Jahren hat sich die Gilbert-Zelle als ein Standard für analoge Multipliziererschaltungen durchgesetzt. Eine einfache schematische Darstellung einer derartigen bekannten Gilbert-Zelle ist in 1 gezeigt. Die beiden unteren Transistoren bilden einen Differenzverstärker, welcher das Eingangssignal Vin1 verstärkt. Mit dem Quartett von vier Schaltertransistoren kann in Abhängigkeit der zweiten Eingangsspannung Vin2 der Ausgangsstrom des Differenzverstärkers invertiert werden.Brad Gilbert proposed a circuit for analog multiplication of two signals in the 1960s, which was incorporated into the literature as a so-called Gilbert cell. Within 30 years, the Gilbert cell has become established as a standard for analog multiplier circuits. A simple schematic representation of such a known Gilbert cell is in 1 shown. The two lower transistors form a differential amplifier, which amplifies the input signal V in1 . With the quartet of four switch transistors, the output current of the differential amplifier can be inverted as a function of the second input voltage V in2 .

2 zeigt die statische Kennlinie einer Gilbert-Zelle mit der Spannung Vin2 als Parameter. Wie aus 2 ersichtlich, ist der lineare Bereich der Kennlinie auf etwa ±50mV um Vin1 = 0 beschränkt. Durch Einfügen von Emitterwiderständen im Differenzverstärker ist es möglich, den linearen Bereich auszudehnen, allerdings steigt dann in gleichem Maße die Rauschzahl, so dass eine wesentliche Erweiterung des Dynamikbereichs durch Emitterwiderstände nicht möglich ist. 2 shows the static characteristic of a Gilbert cell with the voltage V in2 as a parameter. How out 2 can be seen, the linear range of the characteristic is limited to about ± 50mV to V in1 = 0. By inserting emitter resistors in the differential amplifier, it is possible to extend the linear range, but then increases to the same extent the noise figure, so that a substantial expansion of the dynamic range by emitter resistors is not possible.

Die Druckschrift US 6 255 889 beschreibt die Anwendung reaktiver Feedbacknetzwerke auf einen Vierquadrantenmultiplizierer, welcher als Mischer verwendet wird.The publication US 6 255 889 describes the application of reactive feedback networks to a four-quadrant multiplier used as a mixer.

Die Druckschrift DE 100 32 802 beschreibt eine Multipliziererschaltung zur Multiplikation zweier Eingangssignale, bei der zwei Transistorpaare einen ersten Eingang mit einem Ausgang des Multiplizierers koppeln, wobei Lastanschlüsse der Transistorpaare über einen Stromspiegel an einen zweiten Eingang des Multiplizierers angeschlossen sind.The publication DE 100 32 802 describes a multiplier circuit for multiplying two input signals, in which two transistor pairs couple a first input to an output of the multiplier, wherein load connections of the transistor pairs are connected via a current mirror to a second input of the multiplier.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum analogen Multiplizieren zweier Eingangssignale bereitzustellen, mit welchen eine formal korrekte Multiplikation zweier Eingangssignale möglich ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum analogen Multiplizieren zweier Eingangssignale bereitzustellen, welche gegenüber den bisherigen Lösungen einen verbesserten Dynamikbereich und einen gesteigerten Linearitätsbereich aufweist.task The invention is an apparatus and a method for analog To provide multiplication of two input signals, with which a formally correct multiplication of two input signals is possible. It is another object of the invention to provide a device for analog To provide multiplication of two input signals, which compared to the previous solutions an improved dynamic range and increased linearity range having.

Diese Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung zum analogen Multiplizieren zweier Eingangssignale mit den in Anspruch 1 und Anspruch 13 angegebenen Merkmalen und ein Verfahren zum analogen Multiplizieren zweier Eingangssignale mit den in Anspruch 23 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These Tasks are performed according to the present Invention by an apparatus for analog multiplying two Input signals with the specified in claim 1 and claim 13 Features and method for analog multiplying two input signals solved with the features specified in claim 23. Preferred embodiments are the subject of the dependent Claims.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zum analogen Multiplizieren zweier Eingangssignale bereitgestellt, umfassend:

  • – zumindest einen ersten und zumindest einen zweiten Feldeftekttransistor, wobei die beiden Feldeffekttransistoren den gleichen Leitfähigkeitstyp (n- bzw. p-Kanal FET) und einen im wesentlichen gleichen Transkonduktanzfaktor und eine im wesentlichen gleiche Schwellspannung aufweisen und jeweils einen Source-, einen Gate- und einen Drainanschluss aufweisen, wobei der Sourceanschluss des ersten Feldeffekttransistors elektrisch mit dem Sourceanschluss des zweiten Feldeffekttransistors verbunden ist, wobei der Gateanschluss des ersten Feldeffekttransistors einen ersten Eingangsknoten und der Gateanschluss des zweiten Feldeffekttransistors einen zweiten Eingangsknoten bildet und ein erstes Vin1 der Eingangssignale als Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsknoten anlegbar ist und ein zweites Vin2 der Eingangssignale als Drain-Source-Spannung des ersten Feldeffekttransistors und des zweiten Feldeffekttransistors anlegbar ist; und
  • – zumindest eine Stromdifferenzbildungseinrichtung, welche zum Bilden eines dem Produkt der beiden Eingangssignale Vin1, Vin2 proportionalem Ausgangssignal ΔID = ID1 – ID2 durch Bilden der Differenz zwischen einer Drain-Source-Stromstärke ID1 des ersten Feldeffekttransistors und einer Drain-Source-Stromstärke ID2 des zweiten Feldeffekttransistors ausgelegt ist.
According to the invention there is provided an apparatus for analog multiplying two input signals, comprising:
  • At least one first and at least one second field effect transistor, wherein the two field effect transistors have the same conductivity type (n- or p-channel FET) and a substantially equal transconductance factor and a substantially equal threshold voltage and a respective source, a gate and a drain terminal, wherein the source terminal of the first field effect transistor is electrically connected to the source terminal of the second field effect transistor, wherein the gate terminal of the first field effect transistor, a first input node and the gate terminal the second field effect transistor forms a second input node and a first V in1 of the input signals can be applied as a potential difference between the first and the second input node and a second V in2 of the input signals can be applied as drain-source voltage of the first field effect transistor and the second field effect transistor; and
  • - At least one current difference forming means, which for forming a product of the two input signals V in1 , V in2 proportional output signal .DELTA.I D = I D1 - I D2 by forming the difference between a drain-source current I D1 of the first field effect transistor and a drain-source Current I D2 of the second field effect transistor is designed.

In dieser Anmeldung werden unter Feldeffekttransistoren mit im wesentlichen gleichen Transkonduktanzfaktor und Schwellspannung insbesondere Feldeffekttransistoren verstanden, deren Transkonduktanzfaktoren und Schwellspannungen im Rahmen von typischen fertigungstechnisch bedingten Abweichungen liegen. Die Feldeffekttransistoren können beispielsweise klassische Junction-FETs oder MOSFETs sein, wie sie in integrierten Schaltungen häufig angewendet werden.In This application is under field effect transistors with substantially same transconductance factor and threshold voltage in particular Field effect transistors understood whose transconductance factors and threshold voltages in the context of typical manufacturing technology conditional deviations lie. The field effect transistors can, for example classic junction FETs or MOSFETs as they are in integrated Circuits often be applied.

Ein Feldeffekttransistor kann vereinfacht dargestellt in drei unterschiedlichen Arbeitsbereichen betrieben werden, nämlich im sogenannten Sperrbereich, Widerstandsbereich und Sättigungsbereich. Im Widerstandsbereich, welcher auch als Triodenbereich bezeichnet wird, folgt der Drain-Strom ID des Feldeffekttransistors der Beziehung:

Figure 00050001
wobei B0 der Transkonduktanzfaktor, VTH die Schwellspannung, VGS die Gate-Source-Spannung und VDS die Drain-Source-Spannung bezeichnen.A field effect transistor can be operated in simplified manner in three different work areas, namely in the so-called stopband, resistance range and saturation range. In the resistance region, which is also referred to as the triode region, the drain current I D of the field effect transistor follows the relationship:
Figure 00050001
where B 0 is the transconductance factor, V TH is the threshold voltage, V GS is the gate-source voltage, and V DS is the drain-source voltage.

Für die Differenz der Drain-Ströme des ersten ID1 und des zweiten ID2 Feldeffekttransistors des Transistorpaars gilt dann: ΔID = ID1 – ID2 = B0·(VGS1 – VGS2)·VDS (2)wobei VDS die Drain-Source-Spannung des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors, VGS1 die Gate-Source-Spannung des ersten und VGS2 die Gate-Source-Spannung des zweiten Feldeffekttransistors bezeichnen.For the difference of the drain currents of the first I D1 and the second I D2 field effect transistor of the transistor pair then applies: .DELTA.I D = I D1 - I D2 = B 0 · (V GS1 - V GS2 ) · V DS (2) wherein V DS denote the drain-source voltage of the first and the second field effect transistor, V GS1, the gate-source voltage of the first and V GS2, the gate-source voltage of the second field effect transistor.

Die Differenz der Gate-Source-Spannungen des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors VGS1 – VGS2 beziehungsweise die Potenzialdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsknoten stellt das erste Eingangssignal Vin1 dar. Das zweite Eingangssignal Vin2 wird durch die Drain-Source-Spannung VDS der beiden Feldeffekttransistoren gegeben. Die Gleichung (2) kann wie folgt umgeschrieben werden: ΔID = B0·Vin1·Vin2 (3) The difference between the gate-source voltages of the first and the second field-effect transistor V GS1 -V GS2 or the potential difference between the first and the second input node represents the first input signal V in1 . The second input signal V in2 is determined by the drain-source voltage V DS given the two field effect transistors. The equation (2) can be rewritten as follows: .DELTA.I D = B 0 · V in1 · V in 2 (3)

Wie aus Gleichung (3) ersichtlich, ist das Ausgangssignal ΔID proportional zu dem Produkt des ersten und des zweiten Eingangssignals. Somit ist eine formal korrekte Multiplikation zweier Eingangssignale Vin1 und Vin2 möglich.As can be seen from equation (3), the output ΔI D is proportional to the product of the first and second input signals. Thus, a formally correct multiplication of two input signals V in1 and V in2 is possible.

Vorzugsweise umfasst die Stromdifferenzbildungseinrichtung zumindest eine Spannungsfolgereinrichtung mit einem Spannungsfolgerein- und zwei Spannungsfolgerausgängen, wobei das zweite Eingangssignal Vin2 durch Anlegen eines Spannungsfolgereingangssignals an den Spannungsfolgereingang anlegbar ist. Das Spannungsfolgereingangssignal kann dabei Strom- oder Spannungssignal sein, welches proportional zu Vin2 ist.The current difference forming device preferably comprises at least one voltage follower device with one voltage follower and two voltage follower outputs, wherein the second input signal V in2 can be applied to the voltage follower input by applying a voltage follower input signal. The voltage follower input signal may be current or voltage signal, which is proportional to V in2 .

Ferner umfasst die Spannungsfolgereinrichtung vorzugsweise einen ersten und einen zweiten Bipolartransistor mit jeweils einem Emitter, einer Basis und einem Kollektor, wobei

  • – der Emitter und der Kollektor des ersten und des zweiten Bipolartransistors den gleichen Leitfähigkeitstyp wie derjenige des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors aufweisen,
  • – der Emitter des ersten Bipolartransistors mit dem Drainanschluss des ersten Feldeffekttransistors und der Emitter des zweiten Bipolartransistors mit dem Drainanschluss des zweiten Feldeftekttransistors elektrisch verbunden ist,
  • – die Basis des ersten Bipolartransistors mit der Basis des zweiten Bipolartransistors elektrisch verbunden ist und
  • – die Basen der Bipolartransistoren den Spannungsfolgereingang bilden.
Furthermore, the voltage follower device preferably comprises a first and a second bipolar transistor each having an emitter, a base and a collector, wherein
  • The emitter and the collector of the first and the second bipolar transistor have the same conductivity type as those of the first and the second field effect transistor,
  • The emitter of the first bipolar transistor is electrically connected to the drain terminal of the first field effect transistor and the emitter of the second bipolar transistor is electrically connected to the drain terminal of the second field effect transistor,
  • - The base of the first bipolar transistor is electrically connected to the base of the second bipolar transistor and
  • - The bases of the bipolar transistors form the voltage follower input.

Vorzugsweise bildet der Kollektor des ersten Bipolartransistors einen ersten Ausgangsknoten und der Kollektoranschluss des zweiten Bipolartransistors einen zweiten Ausgangsknoten und die Stromdifferenzbildungseinrichtung ist ausgelegt, das Ausgangssignal ΔID durch Bilden der Differenz zwischen einer Kollektor-Emitter-Stromstärke des ersten Bipolartransistors und einer Kollektor-Emitter-Stromstärke des zweiten Bipolartransistors zu bilden.Preferably, the collector of the first bipolar transistor forms a first output node and the collector terminal of the second bipolar transistor forms a second output node, and the current difference forming means is adapted to obtain the output ΔI D by taking the difference between a collector-emitter current of the first bipolar transistor and a collector-emitter current of the second bipolar transistor.

Eine alternative Ausführungsform der Spannungsfolgereinrichtung weist statt Bipolartransistoren Feldeffekttransistoren auf. Insbesondere ermöglicht der Einsatz von Feldeffekttransistoren, dass die bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtung als monolithisch integrierte Schaltung realisiert werden kann. In diesem Fall muss allerdings der Body-Effekt berücksichtigt werden, welcher zu einer zusätzlichen unerwünschten Nichtlinearität führen kann.A alternative embodiment the voltage follower device has field effect transistors instead of bipolar transistors on. In particular, allows the use of field effect transistors that the preferred device according to the invention can be realized as a monolithic integrated circuit. In In this case, however, the body effect must be considered, which to an additional undesirable nonlinearity to lead can.

Vorzugsweise umfasst die Spannungsfolgereinrichtung einen dritten und einen vierten Feldeffekttransistor mit jeweils einem Source-, einem Gate- und einem Drainanschluss, wobei

  • – der dritte und der vierte Feldeffekttransistor den gleichen Leitfähigkeitstyp wie derjenige des ersten und des zweiten Feldeftekttransistors aufweisen,
  • – der Sourceanschluss des dritten Feldeffekttransistors mit dem Drainanschluss des ersten Feldeftekttransistors und der der Sourceanschluss des vierten Feldeffekttransistors mit dem Drainanschluss des zweiten Feldeffekttransistors elektrisch verbunden ist,
  • – der Gateanschluss des dritten Feldeffekttransistors mit dem Gateanschluss des vierten Feldeffekttransistors elektrisch verbunden ist und
  • – die Gateanschlüsse des dritten und vierten Feldeffekttransistors den Spannungsfolgereingang bilden.
Preferably, the voltage follower comprises a third and a fourth field effect transistor, each having a source, a gate and a drain terminal, wherein
  • The third and fourth field effect transistors have the same conductivity type as those of the first and second field effect transistors,
  • The source terminal of the third field effect transistor is electrically connected to the drain terminal of the first field effect transistor and the source terminal of the fourth field effect transistor is electrically connected to the drain terminal of the second field effect transistor,
  • - The gate terminal of the third field effect transistor is electrically connected to the gate terminal of the fourth field effect transistor and
  • - The gate terminals of the third and fourth field effect transistor form the voltage follower input.

Vorzugsweise bildet der Drainanschluss des dritten Feldeffektransistrors einen ersten Ausgangsknoten und der Drainanschluss des vierten Feldeffektransistors einen zweiten Ausgangsknoten und die Stromdifferenzbildungseinrichtung ist ausgelegt, das Ausgangssignal ΔID durch Bilden der Differenz zwischen einer Drain-Source-Stromstärke des dritten Feldeffekttransistors und einer Drain-Source-Stromstärke des vierten Feldeffekttransistors zu bilden.Preferably, the drain terminal of the third field effect transistor forms a first output node, and the drain terminal of the fourth field effect transistor forms a second output node, and the current difference forming means is configured to output the signal ΔI D by taking the difference between a drain-source current of the third field effect transistor and a drain-source current of the fourth field effect transistor.

Weiter bevorzugt, umfasst die Stromdifferenzbildungseinrichtung zumindest eine Stromspiegeleinrichtung. Vorzugsweise ist die Stromspiegeleinrichtung ausgelegt, zu einem in den ersten Ausgangsknoten der Spannungsfolgereinrichtung fließenden Strom einen Spiegelstrom gleicher Stromstärke zu bilden, welcher in den zweiten Ausgangsknoten der Spannungsfolgereinrichtung fließt, wobei das Ausgangssignal ΔID an dem zweiten Ausgangsknoten abgreifbar ist.More preferably, the current difference forming device comprises at least one current mirror device. Preferably, the current mirror device is designed to form a mirror current of the same current intensity flowing to a current flowing into the first output node of the voltage follower device, which current flows into the second output node of the voltage follower device, wherein the output signal ΔI D can be tapped off at the second output node.

In einer alternative Ausführungsform ist die Stromspiegeleinrichtung ausgelegt, zu einem in den zweiten Ausgangsknoten der Spannungsfolgereinrichtung fließenden Strom einen Spiegelstrom gleicher Stromstärke zu bilden, welcher in den ersten Ausgangsknoten der Spannungsfolgereinrichtung fließt, wobei das negative Ausgangssignal ΔID an dem ersten Ausgangsknoten abgreifbar ist.In an alternative embodiment, the current mirror means is arranged to form a mirror current of the same current flowing to a current flowing in the second output node of the voltage follower, which current flows into the first output node of the voltage follower, the negative output signal ΔI D being tapped at the first output node.

Solche Stromspiegelschaltungen sind in der integrierten Schaltungstechnik bekannt. Eine ausführliche Beschreibung der Stromspiegelschaltungen ist zum Beispiel in dem Buch "Analysis and Design of Analog Integrated Circuits" von Paul R. Gray und Robert G. Meyer, erschienen 1984 bei John Wiley and Sons, Kapitel 4 zu finden, dessen Offenbarung insoweit als integraler Teil der vorliegenden Anmeldung anzusehen ist.Such Current mirror circuits are in integrated circuit technology known. A detailed description The current mirror circuits are described, for example, in the book "Analysis and Design of Analog Integrated Circuits "by Paul R. Gray and Robert G. Meyer, published in 1984 by John Wiley and Sons, chapter 4, the disclosure of which is in this respect as integral Part of the present application is to be considered.

Vorzugsweise weist die Stromspiegelreinrichtung zwei Feldeffekttransistoren mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp wie derjenige des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors auf.Preferably the current mirror device has two field-effect transistors opposite conductivity type as that of the first and the second field effect transistor.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist die Stromspiegelreinrichtung zwei Bipolartransistoren mit jeweils einer Basis, einem Emitter und einem Kollektor auf, wobei der Emitter und die Basis der Bipolartransistoren der Stromspiegeleinrichtung den entgegengesetzten Leitfähigeitstyp wie derjenige des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors aufweisen.According to one another preferred embodiment the current mirror device has two bipolar transistors each of a base, an emitter and a collector, wherein the emitter and the base of the bipolar transistors of the current mirror device the opposite conductivity type as those of the first and the second field effect transistor.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Stromdifferenzbildungseinrichtung zumindest einen Übertrager mit zwei symmetrischen Eingangswicklungen.According to one another preferred embodiment the current difference forming device comprises at least one transformer with two symmetrical input windings.

Bei den oben beschriebenen bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind für die Drain-Source-Spannung des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors nur positive Spannungswerte zugelassen, d.h. das Eingangssignal Vin2 darf nur positiv sein.In the case of the preferred devices according to the invention described above, only positive voltage values are permitted for the drain-source voltage of the first and the second field-effect transistor, ie the input signal V in2 may only be positive.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Multiplikation zweier Eingangssignale bereitgestellt, umfassend:

  • – zumindest zwei Transistorpaare mit jeweils einem ersten und einem zweiten Feldeffekttransistor, wobei
  • – die Feldeffekttransistoren der beiden Transistorpaare den gleichen Leitfähigkeitstyp und einen im wesentlichen gleichen Transkonduktanzfaktor und eine im wesentlichen gleiche Schwellspannung aufweisen und jeweils einen Source-, einen Gate- und einen Drainanschluss aufweisen,
  • – die Sourceanschlüsse der ersten und der zweiten Feleffekttransistoren des ersten und des zweiten Transistorpaars elektrisch miteinander verbunden sind;
  • – der Gateanschluss des ersten Feldeftekttransistors des ersten Transistorpaars mit dem Gateanschluss des ersten Feldeftekttransistors des zweiten Transistorpaars elektrisch verbunden ist und den ersten Eingangsknoten bildet;
  • – der Gateanschluss des zweiten Feldeftekttransistor des ersten Transistorpaars mit dem Gateanschluss des zweiten Feldeftekttransistors des zweiten Transistorpaars elektrisch verbunden ist und den zweiten Eingangsknoten bildet;
  • – ein erstes Vin1 der Eingangssignale als Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsknoten anlegbar ist;
  • – ein zweites Vin2 der Eingangssignale als Spannungsunterschied Vin2 zwischen einer Drain-Source-Spannung V I / DS = V II / DS + Vin2 des ersten Feldeftekttransistors und des zweiten Feldeftekttransistors des ersten Transistorpaars gegenüber einer Drain-Source-Spannung V II / DS des ersten Feldeftekttransistors und des zweiten Feldeftekttransistors des zweiten Transistorpaars anlegbar ist; und
  • – zumindest eine Stromdifferenzbildungseinrichtung, welche zum Bilden eines dem Produkt der beiden Eingangssignale Vin1, Vin2 proportionalem Ausgangssignal ΔID = ΔI I / D – ΔI II / D durch Bilden der Differenz zwischen
  • – einer Differenzstromstärke ΔI I / D einer Drain-Source-Stromstärke I I / D1 des ersten Feldeftekttransistors und einer Drain-Source-Stromstärke I I / D2 des zweiten Feldeftekttransistors des jeweils ersten Transistorpaars und
  • – einer Differenzstromstärke ΔI II / D einer Drain-Source-Stromstärke I II / D1 des ersten Feldeftekttransistors und einer Drain-Source-Stromstärke I II / D2 des zweiten Feldeftekttransistors des jeweils zweiten Transistorpaars ausgelegt ist.
According to another aspect of the invention, there is provided an apparatus for multiplying two input signals, comprising:
  • - At least two pairs of transistors each having a first and a second field effect transistor, wherein
  • The field-effect transistors of the two transistor pairs have the same conductivity type and a substantially equal transconductance factor and a substantially equal threshold voltage and have in each case a source, a gate and a drain connection,
  • - The sources of the first and the second Feleffekttransistoren of the first and the second transistor pair are electrically connected together;
  • The gate terminal of the first field effect transistor of the first transistor pair is electrically connected to the gate terminal of the first field effect transistor of the second transistor pair and forms the first input node;
  • The gate terminal of the second field effect transistor of the first transistor pair is electrically connected to the gate terminal of the second field effect transistor of the second transistor pair and forms the second input node;
  • - A first V in1 of the input signals can be applied as a potential difference between the first and the second input node;
  • A second V in2 of the input signals as a voltage difference V in2 between a drain-source voltage VI / DS = V II / DS + V in2 of the first field effect transistor and the second field effect transistor of the first transistor pair with respect to a drain-source voltage V II / DS the first Feldeftekttransistors and the second Feldeftekttransistors of the second transistor pair can be applied; and
  • - At least one current difference forming means, which for forming a product of the two input signals V in1 , V in2 proportional output signal .DELTA.I D = .DELTA.I I / D - .DELTA.I II / D by forming the difference between
  • - A differential current intensity .DELTA.I I / D of a drain-source current II / D1 of the first Feldeftekttransistors and a drain-source current II / D2 of the second Feldeftekttransistors the respective first pair of transistors and
  • - A differential current intensity .DELTA.I II / D of a drain-source current I II / D1 of the first Feldeftekttransistors and a drain-source current intensity I II / D2 of the second Feldeftekttransistors the respective second transistor pair is designed.

Der Superscript I bzw. II bei der Bezeichnung der Ströme gibt hierbei an, ob es sich bei dem Transistor um einen Feldeftekttransistor des ersten Transistorpaars I oder des zweiten Transistorpaars II handelt. Die Drain-Source-Spannung V I / DS des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors des ersten Transistorpaars ist vorzugsweise eine derartige Spannungssumme des zweiten Eingangssignals Vin2 mit einem Gleichspannungs- bzw. Offsetsignal, dass die Drain-Source-Spannung V I / DS bei Verwendung von n-Kanal-Feldeffekttransistoren stets positiv und bei Verwendung von p-Kanal-Feldeffekttransistoren stets negativ ist. Das gleiche Gleichspannungs- oder Offsetsignal ist als Drain-Source-Spannung V II / DS des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors des zweiten Transistorpaar anlegbar. Das Eingangssignal Vin2 ist durch Vin2 = VIDS – VIIDS (4)gegeben.The superscript I or II in the designation of the currents indicates whether the transistor is a field effect transistor of the first transistor pair I or of the second transistor pair II. The drain-source voltage VI / DS of the first and the second field-effect transistor of the first transistor pair is preferably such a voltage sum of the second input signal V in2 with a DC offset signal that the drain-source voltage VI / DS when using n Channel field effect transistors always positive and when using p-channel field effect transistors is always negative. The same DC voltage or offset signal can be applied as drain-source voltage V II / DS of the first and the second field-effect transistor of the second transistor pair. The input signal V in2 is through V in 2 = V I DS - V II DS (4) given.

Für die vier Drain-Ströme des jeweils ersten und des jeweils zweitem Feldeffekttransistors der beiden Transistorpaare im Widerstandsbereich gilt:

Figure 00110001
For the four drain currents of the respective first and the second field effect transistor of the two transistor pairs in the resistance region, the following applies:
Figure 00110001

Das Ausgangssignal ΔID wird dann wie folgt berechnet: ΔID = ΔIID – ΔIIID = (IID1 – IID2 ) – (IIID1 – IIID2 ) = B0 (VIGS1 – VIGS2 )Vin2 (9) The output ΔI D is then calculated as follows: .DELTA.I D = ΔI I D - ΔI II D = (I I D1 - I I D2 ) - (I II D1 - I II D2 ) = B0 (V I GS1 - V I GS2 ) V in 2 (9)

Wie aus der Gleichung (9) ersichtlich ist, geht die Offsetspannung V I / DS nicht in das Ausgangssignal ΔID ein. Somit können mit einer derartigen erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Wechselspannungssignale korrekt multipliziert werden. Insbesondere können vorteilhafterweise bei einer Vorrichtung gemäß diesem Aspekt der Erfindung auch negative Eingangssignale durch die beschriebene kreuzweise Verschaltung zweier Transistorpaare multipliziert werden.As can be seen from equation (9), the offset voltage VI / DS does not enter the output signal ΔI D. Thus, with such a device according to the invention also AC signals can be multiplied correctly. In particular, in a device according to this aspect of the invention, negative input signals can advantageously also be multiplied by the described crosswise connection of two transistor pairs.

Vorzugsweise umfasst die Stromdifferenzbildungseinrichtung zumindest zwei Spannungsfolgereinrichtungen mit jeweils einem Spannungsfolgerein- und zwei Spannungsfolgerausgängen, wobei das zweite Eingangssignal Vin2 durch Anlegen eines Spannungsfolgereingangssignals als Potentialdifferenz zwischen dem Spannungsfolgereingang der ersten Spannungsfolgereinrichtung und dem Spannungsfolgereingang der zweiten Spannungsfolgereinrichtung anlegbar ist.Preferably, the current difference forming means comprises at least two voltage follower means each having a voltage follower and two voltage follower outputs, wherein the second input signal V in2 can be applied by applying a voltage follower input signal as the potential difference between the voltage follower input of the first voltage follower means and the voltage follower input of the second voltage follower means.

Besonders bevorzugt umfassen die erste und die zweite Spannungsfolgereinrichtung jeweils einen ersten und einen zweiten Bipolartransistor mit jeweils einem Emitter, einer Basis und einem Kollektor, wobei

  • – der Emitter und der Kollektor der ersten und der zweiten Bipolartransistoren den gleichen Leitfähigkeitstyp wie derjenige des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors aufweisen,
  • – der Emitter des ersten Bipolartransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung mit dem Drainanschluss des ersten Feldeffekttransistors des ersten Transistorpaars und der Emitter des zweiten Bipolartransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung mit dem Drainanschluss des zweiten Feldeffekttransistors des ersten Transistorpaars elektrisch verbunden ist,
  • – der Emitter des ersten Bipolartransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung mit dem Drainanschluss des ersten Feldeffekttransistors des zweiten Transistorpaars und der Emitter des zweiten Bipolartransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung mit dem Drainanschluss des zweiten Feldeffekttransistors des zweiten Transistorpaars elektrisch verbunden ist,
  • – die Basen des ersten und des zweiten Bipolartransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung elektrisch miteinander verbunden sind;
  • – die Basen des ersten und des zweiten Bipolartransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung elektrisch miteinander verbunden sind; und
  • – die Basen der Bipolartransistoren der ersten und der zweiten Spannungsfolgereinrichtung die beiden Spannungsfolgereingänge bilden.
Particularly preferably, the first and the second voltage follower device each comprise a first and a second bipolar transistor each having an emitter, a base and a collector, wherein
  • The emitter and the collector of the first and the second bipolar transistors have the same conductivity type as those of the first and the second field effect transistor,
  • The emitter of the first bipolar transistor of the first voltage follower device is electrically connected to the drain terminal of the first field effect transistor of the first transistor pair and the emitter of the second bipolar transistor of the first voltage follower is electrically connected to the drain terminal of the second field effect transistor of the first transistor pair,
  • The emitter of the first bipolar transistor of the second voltage follower device is electrically connected to the drain terminal of the first field effect transistor of the second transistor pair and the emitter of the second bipolar transistor of the second voltage follower is electrically connected to the drain terminal of the second field effect transistor of the second transistor pair,
  • - The bases of the first and the second bipolar transistor of the first voltage follower means are electrically connected to each other;
  • - The bases of the first and the second bipolar transistor of the second voltage follower means are electrically connected together; and
  • - The bases of the bipolar transistors of the first and the second voltage follower form the two voltage follower inputs.

Vorzugsweise ist

  • – der Kollektor des ersten Bipolartransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung elektrisch mit dem Kollektor des zweiten Bipolartransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung verbunden;
  • – der Kollektor des zweiten Bipolartransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung elektrisch mit dem Kollektor des ersten Bipolartransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung verbunden;
  • – die Stromdifferenzbildungseinrichtung ausgelegt, das Ausgangssignal ΔID durch Bilden der Differenz zwischen
  • – der Summe einer Kollektor-Emitter-Stromstärke des ersten Bipolartransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung und einer Kollektor-Emitter-Stromstärke des zweiten Bipolartransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung und
  • – der Summe einer Kollektor-Emitter-Stromstärke des zweiten Bipolartransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung und einer Kollektor-Emitter-Stromstärke des ersten Bipolartransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung
zu bilden.Preferably
  • The collector of the first bipolar transistor of the first voltage follower means is electrically connected to the collector of the second bipolar transistor of the second voltage follower means;
  • The collector of the second bipolar transistor of the first voltage follower means is electrically connected to the collector of the first bipolar transistor of the second voltage follower means;
  • - The current difference forming means adapted to the output signal .DELTA.I D by forming the difference between
  • - The sum of a collector-emitter current of the first bipolar transistor of the first voltage follower means and a collector-emitter current of the second bipolar transistor of the second voltage follower means and
  • - The sum of a collector-emitter current of the second bipolar transistor of the second voltage follower means and a collector-emitter current of the first bipolar transistor of the first voltage follower means
to build.

Die erste und die zweite Spannungsfolgereinrichtung können statt Bipolartransistoren jeweils einen dritten und jeweils einen vierten Feldeffekttransistor mit jeweils einem Source-, einem Gate- und einem Drainanschluss umfassen, wobei

  • – die dritten und die vierten Feldeffekttransistoren den gleichen Leitfähigkeitstyp wie derjenige des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors aufweisen,
  • – der Sourceanschluss des dritten Feldeffekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung mit dem Drainanschluss des ersten Feldeffekttransistors des ersten Transistorpaars und der Sourceanschluss des vierten Feldeffekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung mit dem Drainanschluss des zweiten Feldeffekttransistors des ersten Transistorpaars elektrisch verbunden ist,
  • – der Sourceanschluss des dritten Feldeffekttransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung mit dem Drainanschluss des ersten Feldeffekttransistors des zweiten Transistorpaars und der Sourceanschluss des vierten Feldeffekttransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung mit dem Drainanschluss des zweiten Feldeffekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung elektrisch verbunden ist,
  • – der Gateanschluss des dritten Feldeffekttransistors mit dem Gateanschluss des vierten Feldeffekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung elektrisch verbunden ist;
  • – der Gateanschluss des dritten Feldeffekttransistors mit dem Gateanschluss des vierten Feldeffekttransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung elektrisch verbunden ist; und
  • – die Gateanschlüsse der ersten und der zweiten Spannungsfolgereinrichtung die beiden Spannungsfolgereingänge bilden.
Instead of bipolar transistors, the first and the second voltage-sequence device may respectively comprise a third and a respective fourth field-effect transistor, each having a source, a gate and a drain connection
  • The third and the fourth field effect transistors have the same conductivity type as those of the first and the second field effect transistor,
  • The source terminal of the third field effect transistor of the first voltage follower device is electrically connected to the drain terminal of the first field effect transistor of the first transistor pair and the source terminal of the fourth field effect transistor of the first voltage follower is electrically connected to the drain terminal of the second field effect transistor of the first transistor pair,
  • The source terminal of the third field effect transistor of the second voltage follower device with the drain terminal of the first field effect transistor of the second transistor pair, and the source terminal of the second field effect transistor fourth field effect transistor of the second voltage follower means is electrically connected to the drain terminal of the second field effect transistor of the first voltage follower means,
  • - The gate terminal of the third field effect transistor is electrically connected to the gate terminal of the fourth field effect transistor of the first voltage follower means;
  • - The gate terminal of the third field effect transistor is electrically connected to the gate terminal of the fourth field effect transistor of the second voltage follower means; and
  • - The gate terminals of the first and the second voltage follower form the two voltage follower inputs.

Der Einsatz von Feldeffekttransistoren ermöglicht insbesondere, dass die bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtung als monolithisch integrierte Schaltung realisiert werden kann. In diesem Fall muss allerdings der Body-Effekt berücksichtigt werden, welcher eine zusätzliche unerwünschte Nichtlinearität erzeugen kann.Of the Use of field effect transistors in particular allows the preferred device according to the invention can be realized as a monolithic integrated circuit. In In this case, however, the body effect must be considered, which an additional undesirable nonlinearity can generate.

Vorzugsweise ist

  • – der Drainanschluss des dritten Feldeffekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung elektrisch mit dem Drainanschluss des vierten Feldeffekttransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung verbunden;
  • – der Drainanschluss des vierten Feldeffekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung elektrisch mit dem Drainanschluss des dritten Feldeffekttransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung verbunden;
  • – die Stromdifferenzbildungseinrichtung ausgelegt, das Ausgangssignal ΔID durch Bilden der Differenz zwischen
  • – der Summe einer Drain-Source-Stromstärke des dritten Feldeffekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung und einer Drain-Source-Stromstärke des vierten Feldeffekttransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung und
  • – der Summe einer Drain-Source-Stromstärke des dritten Feldeffekttransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung und einer Drain-Source-Stromstärke des vierten Feldeffekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung
zu bilden.Preferably
  • - The drain terminal of the third field effect transistor of the first voltage follower means is electrically connected to the drain terminal of the fourth field effect transistor of the second voltage follower means;
  • - The drain terminal of the fourth field effect transistor of the first voltage follower means is electrically connected to the drain terminal of the third field effect transistor of the second voltage follower means;
  • - The current difference forming means adapted to the output signal .DELTA.I D by forming the difference between
  • - The sum of a drain-source current of the third field effect transistor of the first voltage follower means and a drain-source current of the fourth field effect transistor of the second voltage follower means and
  • - The sum of a drain-source current of the third field effect transistor of the second voltage follower means and a drain-source current of the fourth field effect transistor of the first voltage follower means
to build.

Vorzugsweise umfasst die Stromdifferenzbildungseinrichtung zumindest eine Stromspiegeleinrichtung. Die Stromspiegeleinrichtung kann vorzugsweise Bipolar- oder Feldeffekttransistoren aufweisen. Ferner kann die Stromdifferenzbildungseinrichtung einen Übertrager mit zwei symmetrischen Eingangswicklungen umfassen.Preferably the current difference forming device comprises at least one current mirror device. The current mirror device may preferably bipolar or field effect transistors exhibit. Further, the current difference forming means may be a transformer with two symmetrical input windings.

Am meisten bevorzugt ist es, wenn alle Transistoren der Vorrichtung zum analogen Multiplizieren zweier Eingangssignale monolitisch auf einem Kristall realisiert sind.At the Most preferred is when all the transistors of the device for analog multiplying two input signals monolithically a crystal are realized.

Weiter bevorzugt sind zumindest der erste und der zweite Feldeftekttransistor Sperrschicht-Feldeffekttransistoren, am meisten bevorzugt Sperrschicht-Feldeffekttransistoren mit elektrisch isoliertem Gate, insbesondere MOS-Transistoren.Further at least the first and the second field effect transistor are preferred Junction field effect transistors, most preferably junction field effect transistors with electrically insulated gate, in particular MOS transistors.

Ferner wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur analogen Multiplikation zweier Eingangssignale bereitgestellt, welches folgende Schritte umfasst:

  • – Bereitstellen von zumindest zwei Feldeffekttransistoren es gleichen Leitfähigkeitstyps und mit im wesentlichen gleichem Transkonduktanzfaktor und im wesentlichen gleicher Schwellspannung, wobei die beiden Feldeffekttransistoren jeweils einen Source-, einen Gate- und einen Drainanschluss aufweisen und der Sourceanschluss des ersten Feldeffekttransistors elektrisch mit dem Sourceanschluss des zweiten Feldeffekttransistors verbunden ist, wobei der Gateanschluss des ersten Feldeffekttransistors einen ersten Eingangsknoten und der Gateanschluss des zweiten Feldeffekttransistors einen zweiten Eingangsknoten bilden und wobei ein erstes Vin1 der Eingangssignale die Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsknoten darstellt;
  • – Betreiben der beiden Feldeffekttransistoren im Widerstandsbereich, wobei die Drain-Source-Spannung des ersten Feldeffekttransistors im wesentlichen gleich zu der Drain-Source-Spannung des zweiten Feldeffekttransistors ist und ein zweites Vin2 der Eingangssignale darstellt;
  • – Anlegen des ersten Vin1 und des zweiten Vin2 der Eingangssignale;
  • – Bilden eines dem Produkt Vin1 × Vin2 der beiden Eingangssignale Vin1, Vin2 proportionalem Ausgangssignal ΔID durch Bilden der Differenz zwischen einer Drain-Source-Stromstärke ID1 des ersten Feldeffekttransistors und einer Drain-Source-Stromstärke ID2 des zweiten Feldeffekttransistors; und
  • – Ausgeben des Ausgangssignals ΔID.
Furthermore, according to the invention, a method is provided for analog multiplication of two input signals, comprising the following steps:
  • - Providing at least two field effect transistors of the same conductivity type and having substantially the same transconductance factor and substantially the same threshold voltage, wherein the two field effect transistors each have a source, a gate and a drain terminal and the source terminal of the first field effect transistor electrically connected to the source terminal of the second field effect transistor wherein the gate terminal of the first field effect transistor forms a first input node and the gate terminal of the second field effect transistor forms a second input node, and wherein a first V in1 of the input signals represents the potential difference between the first and second input nodes;
  • - Operating the two field effect transistors in the resistance region, wherein the drain-source voltage of the first field effect transistor is substantially equal to the drain-source voltage of the second field effect transistor and a second V in2 represents the input signals;
  • - applying the first V in1 and the second V in2 of the input signals;
  • - forming a product V in1 × V in2 the two input signals V in1, V in2 proportional output signal .DELTA.I D by forming the difference between a drain-source current I D1 of the first field effect transistor and a drain-source current I D2 of the second field effect transistor ; and
  • - Output of the output signal .DELTA.I D.

Erfindungsgemäß wird somit ferner ein Verfahren zum analogen Multiplizieren zweier Eingangssignale angegeben, welches eine analoge, formal korrekte Multiplikation zweier Eingangssignale ermöglicht. Eine derartige korrekte Multiplikation zweier Eingangssignale war bislang nur durch digitale Multiplikationsverfahren möglich, welche für hochfrequente Anwendungen nicht geeignet und für niederfrequente Anwendungen oftmals zu teuer und zu stromintensiv sind. Alternativ wurde herkömmlicherweise mit Schaltungen auf Basis der Gilbert-Zelle eine Annäherung der Multiplikation in einem kleinen Dynamik-Bereich vorgenommen.Thus, according to the invention furthermore a method for analog multiplying two input signals is given, which is an analog, formally correct multiplication of two input signals allows. Such a correct multiplication of two input signals was so far only possible by digital multiplication methods, which for high frequency Applications not suitable and for Low-frequency applications often too expensive and power-intensive are. Alternatively, conventionally with circuits based on the Gilbert cell an approximation of Multiplication in a small dynamic range made.

Die erfindugsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren können insbesondere Anwendung in der Mischstufe von Schaltungen des klassischen Empfängerkonzepts, dem sogenannten Superhetkonzepts, finden. Insbesondere kann mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eine vereinfachte Empfängerrealisierung erzielt werden, da auf sogenannte Breitbandregelungen vor der Mischstufe verzichtet werden kann oder aber bei gegebenem Aufwand eine erheblich gesteigerte Performance erreicht werden kann. Weitere Anwendungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen beispielsweise im Bereich der Pegelsteller, Leistungsmessung, Effektivwertbildung und Vektorvoltmeter, d.h. überall dort, wo eine korrekte Multiplikation zweier Eingangssignale erforderlich ist.The erfindugsgemäßen devices and methods can in particular application in the mixing stage of circuits of the classical Receiver concept, the so-called Superhetkonzepts, find. In particular, can with a device according to the invention a simplified receiver realization be achieved because on so-called broadband controls before the mixer can be omitted or a considerable effort for a given effort increased performance can be achieved. Other applications the device according to the invention lie, for example, in the field of level control, power measurement, RMS and vector voltmeters, i. wherever a correct Multiplication of two input signals is required.

Die Erfindung wird im folgenden anhand begleitender Zeichnungen bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigt:The Invention will be more preferred in the following with reference to accompanying drawings Embodiments by way of example described. It shows:

1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Gilbert-Zelle; 1 a schematic representation of a conventional Gilbert cell;

2 die statische Kennlinie der Gilbert-Zelle von 1; 2 the static characteristic of the Gilbert cell of 1 ;

3 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Feldeffekttransistors mit Zählpfeilen; 3 a schematic representation of a conventional field effect transistor with counting arrows;

4 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Zusammenschaltung zweier Feldeffekttransistoren als Grundelement einer bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung; 4 a simplified schematic representation of an interconnection of two field effect transistors as a basic element of a preferred device according to the invention;

5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; 5 a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention;

6 die statische Kennlinie der in 5 gezeigte Ausführungsform; und 6 the static characteristic of the in 5 embodiment shown; and

7 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 7 a schematic representation of another embodiment of the device according to the invention.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf 3 bis 5 beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst zwei Feldeffekttransistoren, welche den gleichen Leitfähigkeitstyp, im wesentlichen den gleichen Transkonduktanzfaktor und im wesentlichen die gleiche Schwellspannung (Threshold Voltage) aufweisen.A first embodiment of the invention will be described with reference to FIG 3 to 5 described. The device according to the invention comprises two field effect transistors, which have the same conductivity type, substantially the same transconductance factor and substantially the same threshold voltage (threshold voltage).

3 zeigt einen Feldeffekttransistor mit den zugehörigen Strom- und Spannungszählpfeilen. Der Feldeftekttransistor weist einen Drainanschluss D, einen Sourceanschluss S und einen Gateanschluss G auf. Mit VGS ist die Spannung Gate- Source, mit VDS die Spannung Drain-Source und mit IDS der Drainstrom bezeichnet. Im Widerstandsbereich folgt der Drain-Strom IDS des Feldeffekttransistors der Gleichung (1). 3 shows a field effect transistor with the associated current and Spannungszählpfeilen. The field effect transistor has a drain terminal D, a source terminal S and a gate terminal G. With V GS the voltage is gate-source, with V DS the voltage drain-source and I DS the drain current. In the resistance region, the drain current I DS of the field effect transistor follows equation (1).

4 zeigt eine schematische Darstellung eines Transistorpaars mit einem ersten T1 (linker Transitor von 4) und einem zweiten T2 (rechter Transistor von 4) Feldeffekttransistor, welche einen im wesentlichen gleichen Transkonduktanzfaktor Bo und eine gleiche Schwellspannung VTH aufweisen. Der Sourceanschluss S1 des ersten Feldeffekttransistors T1 ist elektrisch mit dem Sourceanschluss S2 des zweiten Feldeffekttransistors T2 verbunden. Die Gate-Source-Spannung des ersten Feldeffekttransistors T1 ist als VGS1 und die Gate-Source-Spannung des zweiten Feldeffekttransistors T2 als VGS2 bezeichnet. Beide Feldeffekttransistoren werden mit im wesentlichen identischer Drain-Source-Spannung VDS betrieben. Der Drain-Strom des ersten Feldeffekttransistors T1 wird mit ID1 und der Drain-Strom des zweiten Feldeffekttransistors T2 mit ID2 bezeichnet. 4 shows a schematic representation of a transistor pair with a first T1 (left transitor of 4 ) and a second T2 (right transistor of 4 ) Field effect transistor, which have a substantially equal transconductance factor B o and a same threshold voltage V TH . The source terminal S1 of the first field effect transistor T1 is electrically connected to the source terminal S2 of the second field effect transistor T2. The gate-source voltage of the first field effect transistor T1 is referred to as V GS1 and the gate-source voltage of the second field effect transistor T2 as V GS2 . Both field effect transistors are operated with substantially identical drain-source voltage V DS . The drain current of the first field effect transistor T1 is denoted by I D1 and the drain current of the second field effect transistor T2 by I D2 .

Der Gateanschluss G1 des ersten Feldeffekttransistors T1 bildet einen ersten Eingangsknoten E1 und der Gateanschluss G2 des zweiten T2 Feldeffekttransistors einen zweiten Eingangsknoten E2. Das erste Eingangssignal Vin1 ist als Potentialdifferenz zwischen dem ersten E1 und dem zweiten E2 Eingangsknoten anlegbar. Das zweite Eingangssignal Vin2 ist als Drain-Source-Spannung des ersten Feldeffekttransistors T1 und als Drain-Source-Spannung des zweiten Feldeffekttransistors T2 anlegbar.The gate terminal G1 of the first field effect transistor T1 forms a first input node E1 and the gate terminal G2 of the second T2 field effect transistor forms a second input node E2. The first input signal V in1 is indicative of the potential difference between the first E1 and the second E2 input node can be laid. The second input signal V in2 can be applied as a drain-source voltage of the first field effect transistor T1 and as a drain-source voltage of the second field effect transistor T2.

Die Differenz ΔID beider Drain-Ströme ID1 und ID2 stellt das Ausgangssignal dar, welches proportional zu dem Produkt der beiden Eingangssignale Vin1 und Vin2 ist (vgl. Gleichungen (2) und (3)). Somit ist eine formal korrekte, analoge Multiplikation der beiden Eingangssignale Vin1 und Vin2 möglich. Die beiden Feldeffekttransistoren T1 und T2 können insbesondere Sperrschicht-FETs, MOS-FETs oder GaAs-FETs sein.The difference ΔI D of both drain currents I D1 and I D2 represents the output signal, which is proportional to the product of the two input signals V in1 and V in2 (see equations (2) and (3)). Thus, a formally correct, analog multiplication of the two input signals V in1 and V in2 is possible. The two field effect transistors T1 and T2 may in particular be barrier FETs, MOS FETs or GaAs FETs.

5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche im wesentlichen drei Schaltungsblöcke B1-B3 umfasst. In dem untersten Block B1 ist das Transistorpaar mit den zwei wie im Zusammenhang mit 4 beschriebenen miteinander verschalteten Feldeffekttransistoren T1 und T2 im Widerstandsbereich gezeigt. 5 shows a preferred embodiment of a device according to the invention, which essentially comprises three circuit blocks B1-B3. In the lowest block B1, the pair of transistors are connected to the two as related to 4 shown interconnected field effect transistors T1 and T2 shown in the resistance region.

In dem mittleren Schaltungsblock B2 ist eine Spannungsfolgereinrichtung vorgesehen, welche einen ersten BT1 und einen zweiten BT2 Bipolartransitor umfasst. Die Spannungsfolgereinrichtung ermöglicht das Anlegen von identischen Drain-Source-Spannungen an die beiden Feldeffekttransistoren T1 und T2 .In the middle circuit block B2 is a voltage follower device which includes a first BT1 and a second BT2 bipolar transitor includes. The voltage follower allows the application of identical Drain-source voltages to the two field effect transistors T1 and T2.

Der Emitter und der Kollektor des ersten Bipolarentransistors BT1 und der Emitter und der Kollektor des zweiten Bipolarenransistors BT2 weisen den gleichen Leitfähigkeitstyp wie der des ersten T1 und des zweiten T2 Feldeftekttransistors auf. Ferner ist der Emitter des ersten Bipolartransistors BT1 mit dem Drainanschluss des ersten Feldeffekttransistors T1 und der Emitter des zweiten Bipolartransistors BT2 mit dem Drainanschluss des zweiten Feldeffekttransistors T2 elektrisch verbunden.Of the Emitter and the collector of the first bipolar transistor BT1 and the emitter and the collector of the second bipolar transistor BT2 have the same conductivity type as that of the first T1 and the second T2 Feldeftekttransistors. Further, the emitter of the first bipolar transistor BT1 is connected to the Drain terminal of the first field effect transistor T1 and the emitter of the second bipolar transistor BT2 to the drain terminal of the second Field effect transistor T2 electrically connected.

Die Basen des ersten Bipolartransistors BT1 und des zweiten Bipolartransistors BT2 sind elektrisch miteinander verbunden und bilden somit den Spannungsfolgereingang SE. Das zweite Eingangssignal Vin2 ist durch Anlegen eines Spannungsfolgereingangssignals an den Spannungsfolgereingang SE anlegbar, wobei das Spannungsfolgereingangssignal ein Strom- oder Spannungssignal sein kann, welches proportional zu Vin2 ist. Der Kollektor des ersten Bipolartransistors BT1 bildet einen ersten Ausgangsknoten A1 und der Kollektoranschluss des zweiten Bipolartransistors BT2 einen zweiten Ausgangsknoten A2.The bases of the first bipolar transistor BT1 and the second bipolar transistor BT2 are electrically connected to each other and thus form the voltage follower input SE. The second input signal V in2 can be applied to the voltage follower input SE by applying a voltage follower input signal, wherein the voltage follower input signal can be a current or voltage signal that is proportional to V in2 . The collector of the first bipolar transistor BT1 forms a first output node A1 and the collector terminal of the second bipolar transistor BT2 forms a second output node A2.

Statt Bipolartansistoren können auch Feldeffekttransistoren eingesetzt werden. Eine beispielhafte Ausführungsform, welche eine Spannungsfolgereinrichtung mit Feldeffekttransistoren umfasst, ist ähnlich zu der in 5 gezeigten Spannungsfolgereinrichtung mit Bipolartransistoren aufgebaut. Statt der beiden Bipolartransistoren BT1 und BT2 werden zwei Feldeffekttransitoren des gleichen Leitfähigkeitstyps wie der des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors eingesetzt, d.h. die Schaltung weist zusätzlich zu den zwei eingangs beschriebenen Feldeffekttransistoren T1 und T2 auch einen dritten und einen vierten Feldeffekttransistor mit jeweils einem Source-, einem Gate- und einem Drainanschluss auf.Instead of bipolar transistors, field-effect transistors can also be used. An exemplary embodiment comprising a voltage follower with field effect transistors is similar to that in FIG 5 constructed voltage follower device constructed with bipolar transistors. Instead of the two bipolar transistors BT1 and BT2 two field effect transistors of the same conductivity type as those of the first and the second field effect transistor are used, ie the circuit has in addition to the two field-effect transistors T1 and T2 described above, a third and a fourth field effect transistor, each having a source, a gate and a drain terminal.

Der Sourceanschluss des dritten Feldeffekttransistors ist in diesem Fall mit dem Drainanschluss D1 des ersten Feldeftekttransistors T1 und der Sourceanschluss des vierten Feldeffekttransistors mit dem Drainanschluss D2 des zweiten Feldeffekttransistors T2 elektrisch verbunden. Der Gateanschluss des dritten Feldeffekttransistors ist mit dem Gateanschluss des vierten Feldeftekttransistors elektrisch verbunden und bildet den Spannungsfolgereingang SE. Der Drainanschluss des dritten Feldeftekttransistors bildet somit den ersten Ausgangsknoten A1 und der Drainanschluss des vierten Feldeffekttransistors den zweiten Ausgangsknoten A2.Of the Source terminal of the third field effect transistor is in this Case with the drain terminal D1 of the first field effect transistor T1 and the source terminal of the fourth field effect transistor with the drain terminal D2 of the second field effect transistor T2 electrically connected. The gate terminal of the third field effect transistor is to the gate terminal of the fourth field effect transistor electrically connected and forms the voltage follower input SE. The drain connection of the third field effect transistor thus forms the first output node A1 and the drain terminal of the fourth field effect transistor second output node A2.

Der oberste Schaltungsblock B3 in 5 zeigt eine Stromspiegeleinrichtung, welche in dieser Ausführungsform zwei Bipolartransistoren BT3 und BT4 mit jeweils einer Basis, einem Emitter und einem Kollektor umfasst, wobei der Emitter und die Basis der Bipolartransistoren BT3 und BT4 der Stromspiegeleinrichtung den entgegengesetzten Leitfähigeitstyp wie derjenige des ersten T1 und des zweiten T2 Feldeffekttransistors aufweisen.The uppermost circuit block B3 in FIG 5 1 shows a current mirror device, which in this embodiment comprises two bipolar transistors BT3 and BT4 each having a base, an emitter and a collector, the emitter and the base of the bipolar transistors BT3 and BT4 of the current mirror device having the opposite conductivity type as those of the first T1 and the second T2 Have field effect transistor.

Die Basen der beiden Bipolartransistoren BT3 und BT4 der Stromspiegeleinrichtung sind elektrisch miteinander verbunden und die zwei Bipolartransistoren werden mit gleichen Basis-Emitter-Spannungen betrieben. Der Kollektor des ersten Bipolartransistors BT3 der Stromspiegeleinrichtung ist mit dem ersten Ausgangsknoten A1 und der Kollektor des zweiten Bipolartransistors BT4 mit dem zweiten Ausgangsknoten A2 elektrisch verbunden. Somit bildet die Stromspiegeleinrichtung zu einem in den ersten Ausgangsknoten A1 fließenden Strom einen Spiegelstrom gleicher Stromstärke, welcher in den zweiten Ausgangsknoten A2 fließt, wobei das Ausgangssignal ΔID an dem zweiten Ausgangsknoten A2 abgreifbar ist.The bases of the two bipolar transistors BT3 and BT4 of the current mirror device are electrically connected to one another and the two bipolar transistors are operated with the same base-emitter voltages. The collector of the first bipolar transistor BT3 of the current mirror device is electrically connected to the first output node A1 and the collector of the second bipolar transistor BT4 to the second output node A2. Thus, the current mirror device forms, for a current flowing in the first output node A1, a mirror current of the same current intensity which flows into the second output node A2, wherein the output signal ΔI D can be tapped off at the second output node A2.

Insbesondere werden die Drain-Ströme ID1 und ID2 des ersten T1 und des zweiten T2 Feldeffekttransistors von der Spannungsfolgereinrichtung durch jeweils den ersten A1 und den zweiten Ausgangsknoten A2 in die Stromspiegeleinrichtung weitergeleitet, welche den Drain-Strom ID1 des ersten Feldeftekttransistors T1 durch den linken Zweig der Stromspiegeleinrichtung in den rechten Zweig der Stromspiegeleinrichtung nochmals einspeist. Wenn der Knoten mit der Bezeichnung Iout niederohmig belastet wird, berechnet sich Iout zu der gewünschten Stromdifferenz ID1 – ID2 gemäß Gleichungen (2) und (3).In particular, the drain currents I D1 and I D2 of the first T1 and the second T2 field effect transistors are forwarded by the voltage follower through the respective first A1 and the second output node A2 into the current mirror device which passes the drain current I D1 of the first field effect transistor T1 through the voltage divider feeds left branch of the current mirror device in the right branch of the current mirror device again. When the node labeled I out is low-ohmic, I out is calculated to the desired current difference I D1 -I D2 according to equations (2) and (3).

Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform ist die Stromspiegeleinrichtung mit Bipolartransistoren ausgebildet. Die Stromspiegeleinrichtung kann alternativ jedoch auch mit Feldeffekttransistoren ausgebildet werden. Die Feldeffekttransistoren, welche den Stromspiegel bilden, sind in diesem Fall Feldeffekttransistoren mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp zu denjenigen des ersten Schaltungsblocks B1, d.h. wenn der erste T1 und der zweite T2 Feldeffekttransistor n-Kanal-Feldeffekttransistoren sind, sind die Feldeffekttransistoren der Stromspiegeleinrichtung als p-Kanal-Feldeffekttransistoren ausgeführt.At the in 5 In the embodiment shown, the current mirror device is formed with bipolar transistors. However, the current mirror device may alternatively be formed with field effect transistors. The field-effect transistors forming the current mirror in this case are field-effect transistors of opposite conductivity type to those of the first circuit block B1, ie if the first T1 and the second T2 field effect transistor are n-channel field-effect transistors, the field-effect transistors of the current mirror device as p-channel Field effect transistors executed.

Die Gateanschlüsse der zwei Feldeffekttransistoren der Stromspiegeleinrichtung sind elektrisch miteinander verbunden, und die zwei Feldeffekttransistoren weisen gleiche Source-Gate-Spannungen auf. Der Drainanschluss des ersten Feldeftekttransistors der Stromspiegeleinrichtung ist mit dem ersten Ausgangsknoten A1 und der Drainanschluss des zweiten Feldeffekttransistors mit dem zweiten Ausgangsknoten A2 elektrisch verbunden. Somit bildet die Stromspiegeleinrichtung zu einem in den ersten Ausgangsknoten A1 fließenden Strom einen Spiegelstrom gleicher Stromstärke, welcher in den zweiten Ausgangsknoten A2 fließt, wobei das Ausgangssignal ΔID an dem zweiten Ausgangsknoten A2 abgreifbar ist.The gate terminals of the two field-effect transistors of the current mirror device are electrically connected to one another, and the two field-effect transistors have identical source-gate voltages. The drain terminal of the first field effect transistor of the current mirror device is electrically connected to the first output node A1 and the drain terminal of the second field effect transistor is electrically connected to the second output node A2. Thus, the current mirror device forms, for a current flowing in the first output node A1, a mirror current of the same current intensity which flows into the second output node A2, wherein the output signal ΔI D can be tapped off at the second output node A2.

6 zeigt die statische Kennlinie, d.h. den Verlauf einer Ausgangsspannung Vout in Abhängigkeit von dem Eingangssignal Vin1 der in die 5 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die gezeigte Kennlinie wurde durch eine numerische Simulation der in 5 gezeigten Schaltung erhalten, wobei auf eine Stromspiegeleinrichtung verzichtet wurde. An den Ausgangsknoten wurde jeweils ein Widerstand eingesetzt und die Differenz der Spannungsabfälle an beiden Widerständen, welche als Vout bezeichnet ist, in 6 normiert aufgetragen. Dabei wurde bei der Normierung der größten vorkommenden Spannungsdifferenz der Wert "1 V" und der kleinsten vorkommenden Spannungsdifferenz der Wert "–1 V" zugewiesen, was durch die richtige Wahl der Widerständen nach dem ohmschen Gesetz immer möglich ist. Vout ist somit proportional zu der Differenz der beiden Drain-Ströme ID1 – ID2. Auf der Abszisse ist die Eingangsspannung Vin1 in Volt aufgetragen, welche als Differenzspannung VGS1 – VGS2 zwischen den Gateanschlüssen des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors anliegt. 6 shows the static characteristic, ie the course of an output voltage V out in response to the input signal V in1 of the 5 shown embodiment of the invention. The characteristic shown was determined by a numerical simulation of the in 5 obtained circuit, was dispensed with a current mirror device. In each case a resistor was inserted at the output node and the difference of the voltage drops across both resistors, which is designated as V out , in FIG 6 normalized applied. In the standardization of the largest occurring voltage difference, the value "1 V" and the smallest occurring voltage difference was assigned the value "-1 V", which is always possible by the correct choice of the resistors according to Ohm's law. V out is thus proportional to the difference between the two drain currents I D1 - I D2 . On the abscissa, the input voltage V in1 is plotted in volts, which is applied as a differential voltage V GS1 - V GS2 between the gate terminals of the first and the second field effect transistor.

In 6 ist eine Serie von Kennlinien L1 bis L5 mit unterschiedlichen Drain-Source Spannungen dargestellt, d.h. Kennlinien für unterschiedliche Vin2. Kennlinie L1 zeigt den Verlauf Vout als Funktion von Vin1 bei Vin2 = 1,6 V, Kennlinie L2 bei Vin2 = 1,4 V, Kennlinie L3 bei Vin2 = 1,2 V, Kennlinie L4 bei Vin2 = 1,0 V und Kennlinie L5 bei Vin2 = 0,8 V. Wie aus 6 ersichtlich verläuft die statische Kennlinie als eine lineare Kennlinie in einem Bereich von ±2 V um Vin1 = 0, d.h. einem erheblich größeren Linearitätsbereich gegenüber demjenigen einer herkömmlichen Gilbert-Zelle. Die statische Kennlinie der in 5 gezeigten Schaltung ist durch Simulation der in 5 gezeigten Schaltung mit grundlegenden JFET-Modellen erhalten. Eine weitere Steigerung des linearen Bereichs ist durch Verwendung von MOSFETS statt JFETs möglich.In 6 is a series of characteristics L1 to L5 shown with different drain-source voltages, ie characteristics for different V in2 . Curve L1 shows the curve V out as a function of V in1 at V in2 = 1.6 V, curve L2 at V in2 = 1.4 V, curve L3 at V in2 = 1.2 V, curve L4 at V in2 = 1 , 0 V and characteristic L5 at V in2 = 0.8 V. As out 6 As can be seen, the static characteristic is a linear characteristic in a range of ± 2 V around V in1 = 0, ie a considerably larger linearity range than that of a conventional Gilbert cell. The static characteristic of in 5 shown circuit is by simulation of in 5 obtained circuit with basic JFET models. A further increase of the linear range is possible by using MOSFETs instead of JFETs.

Wie aus den in 6 gezeigten Kennlinien ersichtlich ist, ist eine Multiplikation Vin1 × Vin2 für positive Werte möglich. Um auch negative Eingangssignale erfassen zu können, kommt vorzugsweise eine bevorzugte Variante einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zum Einsatz, welche in 7 dargestellt ist. Die in 7 gezeigte Ausführungsform stellt einen sogenannten Double-Balanced-Mixer dar, welcher im wesentlichen zwei kreuzweise verschaltete Schaltungen gemäß 5 umfasst.As from the in 6 is shown, multiplication V in1 × V in2 is possible for positive values. In order to be able to detect negative input signals, preferably a preferred variant of an embodiment according to the invention is used, which in 7 is shown. In the 7 embodiment shown represents a so-called double-balanced mixer, which essentially two cross-connected circuits according to 5 includes.

Die in 7 gezeigte Ausführungsform umfasst zwei Transistorpaare I und II, mit jeweils einem ersten T1 und einem zweiten T2 Feldeffekttransistor. Die Feldeffekttransistoren der beiden Transistorpaare I und II weisen den gleichen Leitfähigkeitstyp, einen im wesentlichen gleichen Transkonduktanzfaktor und eine im wesentlichen gleiche Schwellspannung auf.In the 7 embodiment shown comprises two transistor pairs I and II, each having a first T1 and a second T2 field effect transistor. The field effect transistors of the two transistor pairs I and II have the same conductivity type, a substantially equal transconductance factor and a substantially equal threshold voltage.

Die Sourceanschlüsse S1 und S2 der ersten T1 und der zweiten T2 Feldeffekttransistoren des ersten I und des zweiten II Transistorpaars sind elektrisch miteinander verbunden und vorzugsweise auf ein vorbestimmtes Bezugspotential gelegt. Die Gateanschlüsse G1 und G2 der ersten Feldeffekttransistoren T1 des ersten I und des zweiten II Transistorpaars sind miteinander elektrisch verbunden und bilden den ersten Eingangsknoten. Die Gateanschlüsse G2 der zweiten Feldeffekttransistoren T2 des ersten I und des zweiten II Transistorpaars sind ebenfalls elektrisch miteinander verbunden und bilden den zweiten Eingangsknoten. Das erste Eingangssignal Vin1 ist als Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsknoten anlegbar.The source terminals S1 and S2 of the first T1 and the second T2 field-effect transistors of the first I and the second II transistor pair are electrically connected to each other and preferably set to a predetermined reference potential. The gate terminals G1 and G2 of the first field effect transistors T1 of the first I and second II transistor pairs are electrically connected to each other and form the first input node. The gate terminals G2 of the second field effect transistors T2 of the first I and the second II transistor pair are also electrically connected to each other and form the second input node. The first input signal V in1 can be applied as a potential difference between the first and the second input node.

Der erste T1 und der zweite T2 Feldeffekttransistor des ersten Transistorpaars I werden mit der gleichen Drain-Source Spannung V I / DS betrieben. Das gleiche gilt für den ersten T1 und den zweiten T2 Feldeffekttransistor des zweiten Transistorpaars II, welche mit der gleichen Drain-Source-Spannung V II / DS betrieben werden.Of the first T1 and the second T2 field effect transistor of the first transistor pair I are operated with the same drain-source voltage V I / DS. The same applies to the first T1 and the second T2 field effect transistor of the second Transistor pair II, which with the same drain-source voltage V II / DS are operated.

Ferner weist die in 7 gezeigte Ausführungsform zwei Spannungsfolgereinrichtungen SF1 und SF2 mit jeweils einem ersten BT1 und einem zweiten BT2 Bipolartransistor auf. Der Emitter und der Kollektor der ersten BT1 und der zweiten BT2 Bipolartransistoren weisen den gleichen Leitfähigkeitstyp wie derjenige des ersten T1 und des zweiten T2 Feldeffekttransistors auf.Furthermore, the in 7 shown embodiment, two voltage followers SF1 and SF2, each having a first BT1 and a second BT2 bipolar transistor. The emitter and the collector of the first BT1 and the second BT2 bipolar transistors have the same conductivity type as those of the first T1 and the second T2 field effect transistor.

Der Emitter des ersten Bipolartransistors BT1 der ersten Spannungsfolgereinrichtung SF1 ist mit dem Drainanschluss D1 des ersten Feldeffekttransistors T1 des ersten Transistorpaars I und der Emitter des zweiten Bipolartransistors BT2 der ersten Spannungsfolgereinrichtung SF1 ist mit dem Drainanschluss D2 des zweiten Feldeffekttransistors T2 des ersten Transistorpaars I elektrisch verbunden. Der Emitter des ersten Bipolartransistors BT1 der zweiten Spannungsfolgereinrichtung SF2 ist mit dem Drainanschluss D1 des ersten Feldeffekttransistors T1 des zweiten Transistorpaars II und der Emitter des zweiten Bipolartransistors BT2 der zweiten Spannungsfolgereinrichtung SF2 ist mit dem Drainanschluss D2 des zweiten Feldeffekttransistors T2 des zweiten Transistorpaars II elektrisch verbunden. Die Basen des ersten BT1 und des zweiten BT2 Bipolartransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung SF1 sind elektrisch miteinander verbunden und bilden somit den Spannungsfolgereingang SE1 der ersten Spannungsfolgereinrichtung SF1. Die Basen des ersten BT1 und des zweiten BT2 Bipolartransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung SF2 sind elektrisch miteinander verbunden und bilden somit den Spannungsfolgereingang SE2 der zweiten Spannungsfolgereinrichtung SF2.Of the Emitter of the first bipolar transistor BT1 of the first voltage follower device SF1 is connected to the drain terminal D1 of the first field effect transistor T1 of the first transistor pair I and the emitter of the second bipolar transistor BT2 of the first voltage follower SF1 is connected to the drain D2 of the second field effect transistor T2 of the first transistor pair I electrically connected. The emitter of the first bipolar transistor BT1 of the second voltage follower SF2 is connected to the drain terminal D1 of the first field effect transistor T1 of the second transistor pair II and the emitter of the second bipolar transistor BT2 of the second Voltage follower SF2 is connected to the drain terminal D2 of second field effect transistor T2 of the second transistor pair II electrically connected. The bases of the first BT1 and the second BT2 Bipolar transistor of the first voltage follower SF1 are electrically connected to each other and thus form the voltage follower input SE1 of the first voltage follower SF1. The bases of the first BT1 and the second BT2 bipolar transistor of the second voltage follower device SF2 are electrically connected to each other and thus form the voltage follower input SE2 of the second voltage follower SF2.

Das zweite Eingangssignal Vin2 ist durch Anlegen eines Spannungsfolgereingangssignals, welches ein Strom- oder Spannungssignal sein kann, als Potentialdifferenz zwischen dem Spannungsfolgereingang SE1 der ersten Spannungsfolgereinrichtung SF1 und dem Spannungsfolgereingang SE2 der zweiten Spannungsfolgereinrichtung SF2 anlegbar.The second input signal V in2 can be applied by applying a voltage follower input signal, which may be a current or voltage signal, as a potential difference between the voltage follower input SE1 of the first voltage follower SF1 and the voltage follower input SE2 of the second voltage follower SF2.

Ferner ist der Kollektor des ersten Bipolartransistors BT1 der ersten Spannungsfolgereinrichtung SF1 elektrisch mit dem Kollektor des zweiten Bipolartransistors BT2 der zweiten Spannungsfolgereinrichtung SF2 verbunden und bildet einen ersten Ausgangsknoten A1. Der Kollektor des zweiten Bipolartransistors BT2 der ersten Spannungsfolgereinrichtung SF1 ist elektrisch mit dem Kollektor des ersten Bipolartransistors BT1 der zweiten Spannungsfolgereinrichtung SF2 verbunden und bildet einen zweiten Ausgangsknoten A2. Der erste A1 und der zweite A2 Ausgangsknoten sind an die Stromspiegeleinrichtung angeschlossen.Further is the collector of the first bipolar transistor BT1 of the first voltage follower device SF1 electrically connected to the collector of the second bipolar transistor BT2 of the second voltage follower SF2 connected and forms a first output node A1. The collector of the second bipolar transistor BT2 of the first voltage follower SF1 is electrically connected to the collector of the first bipolar transistor BT1 of the second voltage follower device SF2 and forms a second output node A2. The first A1 and the second A2 output node are connected to the current mirror device connected.

Die Stromspiegeleinrichtung der in 7 gezeigten Ausführungsform umfasst vorzugsweise zwei Bipolartransistoren BT3 und BT4 mit jeweils einer Basis, einem Emitter und einem Kollektor, wobei der Emitter und die Basis der Bipolartransistoren BT3 und BT4 der Stromspiegeleinrichtung den entgegengesetzten Leitfähigeitstyp wie derjenige des ersten T1 und des zweiten T2 Feldeffekttransistors aufweisen.The current mirror device of in 7 The illustrated embodiment preferably comprises two bipolar transistors BT3 and BT4 each having a base, an emitter and a collector, the emitter and the base of the bipolar transistors BT3 and BT4 of the current mirror device having the opposite conductivity type as those of the first T1 and the second T2 field effect transistor.

Die Basen der zwei Bipolartransistoren BT3 und BT4 der Stromspiegeleinrichtung sind elektrisch miteinander verbunden und die zwei Bipolartransistoren BT3 und BT4 werden mit der gleichen Basis-Emitter-Spannung betrieben. Der Kollektor des ersten Bipolartransistors BT3 der Stromspiegeleinrichtung ist mit dem ersten Ausgangsknoten A1 und der Kollektor des zweiten Bipolartransistors BT4 mit dem zweiten Ausgangsknoten A2 elektrisch verbunden. Somit bildet die Stromspiegeleinrichtung zu einem in den ersten Ausgangsknoten A1 fließenden Strom einen Spiegelstrom gleicher Stromstärke, welcher in den zweiten Ausgangsknoten A2 fließt, wobei das Ausgangssignal ΔID an dem zweiten Ausgangsknoten A2 abgreifbar ist.The bases of the two bipolar transistors BT3 and BT4 of the current mirror device are electrically connected together and the two bipolar transistors BT3 and BT4 are operated with the same base-emitter voltage. The collector of the first bipolar transistor BT3 of the current mirror device is electrically connected to the first output node A1 and the collector of the second bipolar transistor BT4 to the second output node A2. Thus, the current mirror device forms, for a current flowing in the first output node A1, a mirror current of the same current intensity which flows into the second output node A2, wherein the output signal ΔI D can be tapped off at the second output node A2.

Insbesondere wird der Drain-Strom I I / D1 des ersten Feldeffekttransistors T1 des ersten Transistorpaars I und der Drain-Strom I II / D2 des zweiten Feldeffekttransistors T2 des zweiten Transistorpaars II durch den ersten Ausgangsknoten A1 von der Spannungsfolgereinrichtung in die Stromspiegeleinrichtung weitergeleitet. Ferner wird der Drain-Strom I I / D2 des zweiten Feldeffekttransistors T2 des ersten Transistorpaars I und der Drain-Strom I II / D1 des ersten Feldeftekttransistors T1 des zweiten Transistorpaars II durch den zweiten Ausgangsknoten A2 in die Stromspiegeleinrichtung weitergeleitet.Especially becomes the drain current I I / D1 of the first field effect transistor T1 of the first Transistor pair I and the drain current I II / D2 of the second field effect transistor T2 of the second transistor pair II through the first output node A1 from the voltage follower device into the current mirror device forwarded. Further, the drain current I I / D2 of the second field effect transistor T2 of the first transistor pair I and the drain current I II / D1 of the first Feldeftekttransistors T1 of the second transistor pair II by the second output node A2 forwarded to the current mirror device.

Die Stromspiegeleinrichtung spiegelt die Summe der Drain-Ströme I I / D1 + I II / D2 in dem linken Zweig der Stromspiegeleinrichtung wie in 7 gezeigt, von oben in den rechten Zweig der Stromspiegeleinrichtung nochmals ein. Wenn der mit Iout bezeichnete Knoten dann niederohmig belastet wird, berechnet sich Iout zu (I I / D1 + I II / D2) – (I I / D2 + I II / D1) was nach Gleichung (9) erforderlich ist.The current mirror device mirrors the sum of the drain currents II / D1 + I II / D2 in the left branch of the current mirror device, as in FIG 7 shown from the top in the right branch of the current mirror device again. When the node labeled I out is then loaded with low resistance, I out is calculated to be (II / D1 + I II / D 2) - (II / D 2 + I II / D1) which is required by equation (9).

Die Stromspiegeleinrichtung kann ferner wie oben beschrieben Feldeffekttransistoren statt Bipolartransistoren aufweisen.The Current mirror device may further field effect transistors as described above instead of having bipolar transistors.

DD
Drainanschlussdrain
GG
Gatenanschlussgate terminal
SS
Sourceanschlusssource terminal
T1T1
erster Feldeffekttransistorfirst Field Effect Transistor
D1D1
Drainanschluss des ersten Feldeffekttransistorsdrain of the first field effect transistor
G1G1
Gatenanschluss des ersten Feldeffekttransistorsgate terminal of the first field effect transistor
S1S1
Sourceanschluss des ersten Feldeffekttransistorssource terminal of the first field effect transistor
T2T2
zweiter Feldeffekttransistorsecond Field Effect Transistor
D2D2
Drainanschluss des zweiten Feldeffekttransistorsdrain of the second field effect transistor
G2G2
Gatenanschluss des zweiten Feldeffekttransistorsgate terminal of the second field effect transistor
S2S2
Sourceanschluss des zweiten Feldeffekttransistorssource terminal of the second field effect transistor
BT1 – BT4BT1 - BT4
Bipolartransistorenbipolar transistors
E1E1
erster Eingangsknotenfirst input node
E1E1
zweiter Eingangsknotensecond input node
SF1, SF2SF1, SF2
erste bzw. zweite Spannungsfolgereinrichtungfirst or second voltage follower device
SESE
SpannungsfolgereingangVoltage follower input
SE1SE1
Spannungsfolgereingang der ersten SpannungsfolgereinrichtungVoltage follower input the first voltage follower device
SE2SE2
Spannungsfolgereingang der zweiten SpannungsfolgereinrichtungVoltage follower input the second voltage follower device
A1A1
erster Ausgangsknotenfirst output node
A2A2
zweiter Ausgangsknotensecond output node
II
erstes Transistorpaarfirst transistor pair
IIII
zweites Transistorpaarsecond transistor pair
Vin1 V in1
erstes Eingangssignalfirst input
Vin2 V in2
zweites Eingangssignalsecond input
ID1 I D1
Drain-Strom des ersten FeldeffekttransistorsDrain current of the first field effect transistor
ID2 I D2
Drain-Strom des zweiten FeldeffekttransistorsDrain current of the second field effect transistor
I I / D1I I / D1
Drain-Strom des ersten Feldeffekttransistors des zweitenDrain current of the first field effect transistor of the second
Transistorpaarstransistor pair
I II / D1I II / D1
Drain-Strom des ersten Feldeffekttransistors desDrain current of the first field effect transistor of
zweiten Transistorpaarssecond transistor pair
I I / D2I I / D2
Drain-Strom des zweiten Feldeffekttransistors des erstenDrain current of the second field effect transistor of the first
Transistorpaarstransistor pair
I II / D2I II / D2
Drain-Strom des zweiten Feldeffekttransistors des zweitenDrain current of the second field effect transistor of the second
Transistorpaarstransistor pair
VGS1 V GS1
Gate-Source-Spannung des ersten FeldeffekttransistorsGate-source voltage of the first field effect transistor
VGS2 V GS2
Gate-Source-Spannung des zweiten FeldeffekttransistorsGate-source voltage of the second field effect transistor
VDS V DS
Drain-Source-Spannung des ersten und des zweitenDrain-source voltage of the first and the second
FeldeffekttransistorsField-effect transistor
L1-L5L1-L5
statische Kennlinienstatic characteristics
B1-B3B1-B3
Schaltungsblöckecircuit blocks

Claims (23)

Vorrichtung zum analogen Multiplizieren zweier Eingangssignale (Vin1, Vin2), umfassend: – zumindest einen ersten (T1) und zumindest einen zweiten (T2) Feldeffekttransistor, wobei die beiden Feldeffekttransistoren (T1, T2) den gleichen Leitfähigkeitstyp und einen im wesentlichen gleichen Transkonduktanzfaktor und eine im wesentlichen gleiche Schwellspannung aufweisen und jeweils einen Source- (S1, S2), einen Gate- (G1, G2) und einen Drainanschluss (D1, D2) aufweisen, wobei der Sourceanschluss (S1) des ersten Feldeffekttransistors (T1) elektrisch mit dem Sourceanschluss (S2) des zweiten Feldeftekttransistors (T2) verbunden ist, wobei der Gateanschluss (G1) des ersten Feldeffekttransistors (T1) einen ersten Eingangsknoten (E1) und der Gateanschluss (G2) des zweiten Feldeffekttransistors (T2) einen zweiten Eingangsknoten (E2) bildet und ein erstes Vin1 der Eingangssignale als Potentialdifferenz zwischen dem ersten (E1) und dem zweiten (E2) Eingangsknoten anlegbar ist und ein zweites Vin2 der Eingangssignale als Drain-Source-Spannung (VDS) des ersten Feldeftekttransistors (T1) und des zweiten Feldeffekttransistors (T2) anlegbar ist; und – zumindest eine Stromdifferenzbildungseinrichtung, welche zum Bilden eines dem Produkt der beiden Eingangssignale Vin1, Vin2 proportionalem Ausgangssignal ΔID – ID1 – ID2 durch Bilden der Differenz zwischen einer Drain-Source-Stromstärke ID1 des ersten Feldeffekttransistors (T1) und einer Drain-Source-Stromstärke ID2 des zweiten Feldeftekttransistors (T2) ausgelegt ist.Apparatus for analog multiplying two input signals (V in1 , V in2 ), comprising: - at least one first (T1) and at least one second (T2) field effect transistor, the two field effect transistors (T1, T2) having the same conductivity type and a substantially equal transconductance factor and have a substantially equal threshold voltage and a respective source (S1, S2), a gate (G1, G2) and a drain terminal (D1, D2), wherein the source terminal (S1) of the first field effect transistor (T1) is electrically connected to the source terminal (S2) of the second Feldeftekttransistors (T2), wherein the gate terminal ( G1) of the first field effect transistor (T1) forms a first input node (E1) and the gate terminal (G2) of the second field effect transistor (T2) forms a second input node (E2) and a first V in1 of the input signals forms a potential difference between the first (E1) and the second (E2) input node can be applied and a second V in2 of the input signals as drain-source voltage (V DS ) of the first Feldeftekttransistors (T1) and the second field effect transistor (T2) can be applied; and - at least one current difference forming means, which for forming a product of the two input signals V in1 , V in2 proportional output signal .DELTA.I D - I D1 - I D2 by forming the difference between a drain-source current I D1 of the first field effect transistor (T1) and a drain-source current intensity I D2 of the second Feldeftekttransistors (T2) is designed. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stromdifferenzbildungseinrichtung zumindest eine Spannungsfolgereinrichtung mit einem Spannungsfolgerein- (SE) und zwei Spannungsfolgerausgängen umfasst, wobei das zweite Eingangssignal Vin2 durch Anlegen eines Spannungsfolgereingangssignals an den Spannungsfolgereingang (SE) anlegbar ist.The apparatus of claim 1, wherein the current difference forming means comprises at least one voltage follower having a voltage follower (SE) and two voltage follower outputs, wherein the second input signal V in2 can be applied to the voltage follower input (SE) by applying a voltage follower input signal. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei – die Spannungsfolgereinrichtung einen ersten (BT1) und einen zweiten Bipolartransistor (BT2) mit jeweils einem Emitter, einer Basis und einem Kollektor umfasst, – der Emitter und der Kollektor des ersten (BT1) und des zweiten Bipolartransistors (BT2) den gleichen Leitfähigkeitstyp wie derjenige des ersten (T1) und des zweiten (T2) Feldeffekttransistors aufweisen, – der Emitter des ersten Bipolartransistors (BT1) mit dem Drainanschluss (D1) des ersten Feldeffekttransistors (T1) und der Emitter des zweiten Bipolartransistors (BT2) mit dem Drainanschluss (D2) des zweiten Feldeffekttransistors (T2) elektrisch verbunden ist, – die Basis des ersten Bipolartransistors (BT1) mit der Basis des zweiten Bipolartransistors (BT2) elektrisch verbunden ist und – die Basen der Bipolartransistoren (BT1, BT2) den Spannungsfolgereingang (SE) bilden.Apparatus according to claim 2, wherein - the voltage follower device a first (BT1) and a second bipolar transistor (BT2) with each comprising an emitter, a base and a collector, - the emitter and the collector of the first (BT1) and the second bipolar transistor (BT2) the same conductivity type as that of the first (T1) and the second (T2) field effect transistor exhibit, - of the Emitter of the first bipolar transistor (BT1) with the drain terminal (D1) of the first field effect transistor (T1) and the emitter of the second Bipolar transistor (BT2) to the drain terminal (D2) of the second Field effect transistor (T2) is electrically connected, - the base of the first bipolar transistor (BT1) with the base of the second bipolar transistor (BT2) is electrically connected and - The bases of the bipolar transistors (BT1, BT2) form the voltage follower input (SE). Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Kollektor des ersten Bipolartransistors (BT1) einen ersten Ausgangsknoten (A1) und der Kollektoranschluss des zweiten bipolaren Transistors (BT2) einen zweiten Ausgangsknoten (A2) bildet und die Stromdifferenzbildungseinrichtung ausgelegt ist, das Ausgangssignal ΔID durch Bilden der Differenz zwischen einer Kollektor-Emitter-Stromstärke des ersten Bipolartransistors (BT1) und einer Kollektor-Emitter-Stromstärke des zweiten Bipolartransistors (BT2) zu bilden.Device according to claim 3, wherein the collector of the first bipolar transistor (BT1) forms a first output node (A1) and the collector connection of the second bipolar transistor (BT2) forms a second output node (A2) and the current difference formation means is adapted to generate the output signal ΔI D by forming the Difference between a collector-emitter current of the first bipolar transistor (BT1) and a collector-emitter current of the second bipolar transistor (BT2) to form. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei – die Spannungsfolgereinrichtung einen dritten und einen vierten Feldeffekttransistor mit jeweils einem Source-, einem Gate- und einem Drainanschluss umfasst, – der dritte und der vierte Feldeffekttransistor den gleichen Leitfähigkeitstyp wie derjenige des ersten (T1) und des zweiten (T2) Feldeffekttransistors aufweisen, – der Sourceanschluss des dritten Feldeffekttransistors mit dem Drainanschluss (D1) des ersten Feldeffekttransistors (T1) und der Sourceanschluss des vierten Feldeffekttransistors mit dem Drainanschluss (D2) des zweiten Feldeffekttransistors (T2) elektrisch verbunden ist, – der Gateanschluss des dritten Feldeffekttransistors mit dem Gateanschluss des vierten Feldeffekttransistors elektrisch verbunden ist und – die Gateanschlüsse des dritten und vierten Feldeffekttransistors den Spannungsfolgereingang (SE) bilden.Apparatus according to claim 2, wherein - the voltage follower device a third and a fourth field effect transistor, respectively a source, a gate and a drain terminal, - the third and the fourth field effect transistor has the same conductivity type as that of the first (T1) and the second (T2) field effect transistor exhibit, - of the Source terminal of the third field effect transistor with the drain terminal (D1) of the first field effect transistor (T1) and the source terminal of the fourth field effect transistor with the drain terminal (D2) of the second Field effect transistor (T2) is electrically connected, - the gate connection of the third field effect transistor with the gate terminal of the fourth Field effect transistor is electrically connected and - the gate connections of the third and fourth field effect transistor, the voltage follower input Form (SE). Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Drainanschluss des dritten Feldeffektransistrors einen ersten Ausgangsknoten (A1) und der Drainanschluss des vierten Feldeffektransistrors einen zweiten Ausgangsknoten (A2) bildet und die Stromdifferenzbildungseinrichtung ausgelegt ist, das Ausgangssignal ΔID durch Bilden der Differenz zwischen einer Drain-Source-Stromstärke des dritten Feldeffekttransistors und einer Drain-Source-Stromstärke des vierten Feldeffekttransistors zu bilden.The device of claim 5, wherein the drain of the third field effect arrester forms a first output node (A1) and the drain of the fourth field effector comprises a second output node (A2) and the current difference forming means is adapted to derive the output ΔI D by forming the difference between a drain source Amount of current of the third field effect transistor and a drain-source current of the fourth field effect transistor to form. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Stromdifferenzbildungseinrichtung zumindest eine Stromspiegeleinrichtung umfasst.Device according to one of the preceding claims, wherein the current difference forming device at least one current mirror device includes. Vorrichtung nach Anspruch 7 mit Anspruch 4 oder 6, wobei die Stromspiegeleinrichtung ausgelegt ist, zu einem in den ersten Ausgangsknoten (A1) fließenden Strom einen Spiegelstrom gleicher Stromstärke zu bilden, welcher in den zweiten Ausgangsknoten (A2) fließt, wobei das Ausgangssignal ΔID an dem zweiten Ausgangsknoten (A2) abgreifbar ist.Apparatus according to claim 7, wherein the current mirror means is arranged to form, at a current flowing in the first output node (A1), a mirror current of the same current flowing into the second output node (A2), the output signal ΔI D The second output node (A2) can be tapped off. Vorrichtung nach Anspruch 7 mit Anspruch 4 oder 6, wobei die Stromspiegeleinrichtung ausgelegt ist, zu einem in den zweiten Ausgangsknoten (A2) fließenden Strom einen Spiegelstrom gleicher Stromstärke zu bilden, welcher in den ersten Ausgangsknoten (A1) fließt, wobei das negative Ausgangssignal –ΔID an dem ersten Ausgangsknoten (A1) abgreifbar ist.Apparatus according to claim 7, wherein the current mirror means is arranged to form, at a current flowing in the second output node (A2), a mirror current of equal current flowing into the first output node (A1), the negative output signal -ΔI D at the first output node (A1) can be tapped. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Stromspiegelreinrichtung zwei Feldeffekttransistoren mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp wie derjenige des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors aufweist.Device according to one of claims 7 to 9, wherein the current mirror device two field effect transistors of opposite conductivity type as that of the first and the second field effect transistor. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Stromspiegelreinrichtung zwei Bipolartransistoren (BT3, BT4) mit jeweils einer Basis, Emitter und Kollektor aufweist, wobei der Emitter und die Basis der Bipolartransistoren (BT3, BT4) der Stromspiegeleinrichtung den entgegengesetzten Leitfähigeitstyp wie derjenige des ersten (T1) und des zweiten (T2) Feldeffekttransistors aufweist.Device according to one of claims 7 to 9, wherein the current mirror device two bipolar transistors (BT3, BT4) each with a base, emitter and collector, wherein the emitter and the base of the bipolar transistors (BT3, BT4) of the current mirror device of the opposite conductivity type as that of the first (T1) and the second (T2) field effect transistor having. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Stromdifferenzbildungseinrichtung zumindest einen Übertrager mit zwei symmetrischen Eingangswicklungen umfasst.Device according to one of claims 1 to 6, wherein the current difference forming means at least one transformer comprising two symmetrical input windings. Vorrichtung zur Multiplikation zweier Eingangssignale (Vin1, Vin2), umfassend: – zumindest zwei Transistorpaare (I, II) mit jeweils einem ersten (T1) und einem zweiten (T2) Feldeftekttransistor, wobei – die Feldeffekttransistoren (T1, T2) der beiden Transistorpaare (I, II) den gleichen Leitfähigkeitstyp und einen im wesentlichen gleichen Transkonduktanzfaktor und eine im wesentlichen gleiche Schwellspannung aufweisen und jeweils einen Source- (S1, S2), einen Gate- (G1, G2) und einen Drainanschluss (D1, D2) aufweisen, – die Sourceanschlüsse (S1, S2) der ersten und der zweiten Feleffekttransistoren des ersten (I) und des zweiten (II) Transistorpaars elektrisch miteinander verbunden sind; – der Gateanschluss (G1) des ersten Feldeffekttransistors (T1) des ersten Transistorpaars (I) mit dem Gateanschluss (G1) des ersten Feldeffekttransistors (T1) des zweiten Transistorpaars (II) elektrisch verbunden ist und den ersten Eingangsknoten bildet; – der Gateanschluss (G2) des zweiten Feldeffekttransistor (T2) des ersten Transistorpaars (I) mit dem Gateanschluss (G2) des zweiten Feldeffekttransistors (T2) des zweiten Transistorpaars (II) elektrisch verbunden ist und den zweiten Eingangsknoten bildet; – ein erstes Vin1 der Eingangssignale als Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsknoten anlegbar ist; – ein zweites Vin2 der Eingangssignale als Spannungsunterschied Vin2 zwischen einer Drain-Source-Spannung (V I / DS = V II / DS + Vin2) des ersten Feldeffekttransistors (T1) und des zweiten Feldeffekttransistors (T2) des ersten Transistorpaars (I) gegenüber einer Drain-Source-Spannung (V II / DS) des ersten Feldeffekttransistors (T1) und des zweiten Feldeffekttransistors (T2) des zweiten Transistorpaars (II) anlegbar ist; und – zumindest eine Stromdifferenzbildungseinrichtung, welche zum Bilden eines dem Produkt der beiden Eingangssignale Vin1, Vin2 proportionalem Ausgangssignal ΔID = ΔI I / D – ΔI II / D durch Bilden der Differenz zwischen – einer Differenzstromstärke ΔI I / D einer Drain-Source-Stromstärke I I / D1 des ersten Feldeffekttransistors (T1) und einer Drain-Source-Stromstärke I I / D2 des zweiten Feldeffekttransistors (T2) des jeweils ersten Transistorpaars (I) und – einer Differenzstromstärke ΔI II / D einer Drain-Source-Stromstärke I II / D1 des ersten Feldeffekttransistors (T1) und einer Drain-Source-Stromstärke I II / D2 des zweiten Feldeffekttransistors (T2) des jeweils zweiten Transistorpaars (II) ausgelegt ist.Device for multiplying two input signals (V in1 , V in2 ), comprising: - at least two transistor pairs (I, II) each having a first (T1) and a second (T2) field effect transistor, wherein - the field effect transistors (T1, T2) of the two Transistor pairs (I, II) have the same conductivity type and a substantially equal transconductance factor and a substantially equal threshold voltage and each having a source (S1, S2), a gate (G1, G2) and a drain terminal (D1, D2) In that the source terminals (S1, S2) of the first and the second field-effect transistors of the first (I) and the second (II) transistor pair are electrically connected to one another; - The gate terminal (G1) of the first field effect transistor (T1) of the first transistor pair (I) to the gate terminal (G1) of the first field effect transistor (T1) of the second transistor pair (II) is electrically connected and forms the first input node; - The gate terminal (G2) of the second field effect transistor (T2) of the first transistor pair (I) to the gate terminal (G2) of the second field effect transistor (T2) of the second transistor pair (II) is electrically connected and forms the second input node; - A first V in1 of the input signals can be applied as a potential difference between the first and the second input node; A second V in2 of the input signals as a voltage difference V in2 between a drain-source voltage (VI / DS = V II / DS + V in 2 ) of the first field effect transistor (T1) and the second field effect transistor (T2) of the first transistor pair (I) opposite to a drain-source voltage (V II / DS) of the first field effect transistor (T1) and the second field effect transistor (T2) of the second transistor pair (II) can be applied; and - at least one current difference formation device, which for forming a product of the two input signals V in1, V in2 proportional output signal .DELTA.I D = .DELTA.I I / D - .DELTA.I II / D by taking the difference between: - a differential current .DELTA.I I / D a drain-source Current II / D1 of the first field effect transistor (T1) and a drain-source current II / D2 of the second field effect transistor (T2) of each first transistor pair (I) and - a differential current intensity .DELTA.I II / D of a drain-source current I II / D1 of the first field effect transistor (T1) and a drain-source current I II / D2 of the second field effect transistor (T2) of the respective second transistor pair (II) is designed. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Stromdifferenzbildungseinrichtung zumindest zwei Spannungsfolgereinrichtungen (SF1, SF2) mit jeweils einem Spannungsfolgerein- (SE1, SE2) und zwei Spannungsfolgerausgängen umfasst, wobei das zweite Eingangssignal Vin2 durch Anlegen eines Spannungsfolgereingangssignals als Potentialdifferenz zwischen dem Spannungsfolgereingang (SE1) der ersten Spannungsfolgereinrichtung und dem Spannungsfolgereingang (SE2) der zweiten Spannungsfolgereinrichtung anlegbar ist.Apparatus according to claim 13, wherein the current difference forming means comprises at least two voltage followers (SF1, SF2) each having a voltage follower (SE1, SE2) and two voltage follower outputs, wherein the second input signal V in2 is applied by applying a voltage follower input signal as the potential difference between the voltage follower input (SE1) first voltage follower means and the voltage follower input (SE2) of the second voltage follower means can be applied. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei – die erste (SF1) und die zweite (SF2) Spannungsfolgereinrichtung jeweils einen ersten (BT1) und einen zweiten (BT2) Bipolartransistor mit jeweils einem Emitter, einer Basis und einem Kollektor umfassen, – der Emitter und der Kollektor der ersten (BT1) und der zweiten (BT2) Bipolartransistoren den gleichen Leitfähigkeitstyp wie derjenige des ersten (T1) und des zweiten (T2) Feldeffekttransistors aufweisen, – der Emitter des ersten Bipolartransistors (BT1) der ersten Spannungsfolgereinrichtung (SF1) mit dem Drainanschluss (D1) des ersten Feldeffekttransistors (T1) des ersten Transistorpaars (I) und der Emitter des zweiten Bipolartransistors (BT2) der ersten Spannungsfolgereinrichtung (SF1) mit dem Drainanschluss (D2) des zweiten Feldeffekttransistors (T2) des ersten Transistorpaars (I) elektrisch verbunden ist, – der Emitter des ersten Bipolartransistors (BT1) der zweiten Spannungsfolgereinrichtung (SF2) mit dem Drainanschluss (D1) des ersten Feldeffekttransistors (T1) des zweiten Transistorpaars (II) und der Emitter des zweiten Bipolartransistors (BT2) der zweiten Spannungsfolgereinrichtung (SF2) mit dem Drainanschluss (D2) des zweiten Feldeffekttransistors (T2) des zweiten Transistorpaars (II) elektrisch verbunden ist, – die Basen des ersten (BT1) und des zweiten (BT2) Bipolartransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung (SF1) elektrisch miteinander verbunden sind; – die Basen des ersten (BT1) und des zweiten (BT2) Bipolartransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung (SF2) elektrisch miteinander verbunden sind; und – die Basen der Bipolartransistoren der ersten (SF1) und der zweiten (SF2) Spannungsfolgereinrichtung die beiden Spannungsfolgereingänge (SE1, SE2) bilden.The apparatus of claim 14, wherein - the first (SF1) and second (SF2) voltage follower means each comprise a first (BT1) and a second (BT2) bipolar transistor each having an emitter, a base and a collector, - the emitter and the collector the first (BT1) and the second (BT2) bipolar transistors have the same conductivity type as those of the first (T1) and the second (T2) field-effect transistor, - the emitter of the first bipolar transistor (BT1) of the first voltage follower (SF1) with the drain terminal ( D1) of the first field effect transistor (T1) of the first transistor pair (I) and the emitter of the second bipolar transistor (BT2) of the first voltage follower device (SF1) to the drain terminal (D2) of second field effect transistor (T2) of the first transistor pair (I) is electrically connected, - the emitter of the first bipolar transistor (BT1) of the second voltage follower device (SF2) to the drain terminal (D1) of the first field effect transistor (T1) of the second transistor pair (II) and the Emitter of the second bipolar transistor (BT2) of the second voltage follower means (SF2) to the drain terminal (D2) of the second field effect transistor (T2) of the second transistor pair (II) is electrically connected, - the bases of the first (BT1) and the second (BT2) bipolar transistor the first voltage follower means (SF1) are electrically connected together; - The bases of the first (BT1) and the second (BT2) bipolar transistor of the second voltage follower means (SF2) are electrically connected together; and - the bases of the bipolar transistors of the first (SF1) and the second (SF2) voltage follower form the two voltage follower inputs (SE1, SE2). Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei – der Kollektor des ersten Bipolartransistors (BT1) der ersten Spannungsfolgereinrichtung (SF1) elektrisch mit dem Kollektor des zweiten Bipolartransistors (BT2) der zweiten Spannungsfolgereinrichtung (SF2) verbunden ist; – der Kollektor des zweiten Bipolartransistors (BT2) der ersten Spannungsfolgereinrichtung (SF1) elektrisch mit dem Kollektor des ersten Bipolartransistors (BT1) der zweiten Spannungsfolgereinrichtung (SF2) verbunden ist; – die Stromdifferenzbildungseinrichtung ausgelegt ist, das Ausgangssignal ΔID durch Bilden der Differenz zwischen – der Summe einer Kollektor-Emitter-Stromstärke des ersten Bipolartransistors (BT1) der ersten Spannungsfolgereinrichtung (SF1) und einer Kollektor-Emitter-Stromstärke des zweiten Bipolartransistors (BT2) der zweiten Spannungsfolgereinrichtung (SF2) und – der Summe einer Kollektor-Emitter-Stromstärke des zweiten Bipolartransistors (BT2) der zweiten Spannungsfolgereinrichtung (SF2) und einer Kollektor-Emitter-Stromstärke des ersten Bipolartransistors (BT1) der ersten Spannungsfolgereinrichtung zu bilden.An apparatus according to claim 15, wherein - the collector of the first bipolar transistor (BT1) of the first voltage follower means (SF1) is electrically connected to the collector of the second bipolar transistor (BT2) of the second voltage follower means (SF2); - the collector of the second bipolar transistor (BT2) of the first voltage follower means (SF1) is electrically connected to the collector of the first bipolar transistor (BT1) of the second voltage follower means (SF2); - The current difference forming means is adapted to the output signal .DELTA.I D by forming the difference between - the sum of a collector-emitter current of the first bipolar transistor (BT1) of the first voltage follower means (SF1) and a collector-emitter current of the second bipolar transistor (BT2) of second voltage follower means (SF2) and - the sum of a collector-emitter current of the second bipolar transistor (BT2) of the second voltage follower means (SF2) and a collector-emitter current of the first bipolar transistor (BT1) of the first voltage follower means. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei – die erste und die zweite Spannungsfolgereinrichtung jeweils einen dritten und jeweils einen vierten Feldeffekttransistor mit jeweils einem Source-, einem Gate und einem Drainanschluss umfasst, – die dritten und die vierten Feldeffekttransistoren den gleichen Leitfähigkeitstyp wie derjenige des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors aufweisen, – der Sourceanschluss des dritten Feldeftekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung mit dem Drainanschluss des ersten Feldeffekttransistors des ersten Transistorpaars und der Sourceanschluss des vierten Feldeffekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung mit dem Drainanschluss des zweiten Feldeftekttransistors des ersten Transistorpaars elektrisch verbunden ist, – der Sourceanschluss des dritten Feldeffekttransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung mit dem Drainanschluss des ersten Feldeffekttransistors des zweiten Transistorpaars und der Sourceanschluss des vierten Feldeffekttransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung mit dem Drainanschluss des zweiten Feldeffekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung elektrisch verbunden ist, – der Gateanschluss des dritten Feldeffekttransistors mit dem Gateanschluss des vierten Feldeffekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung elektrisch verbunden ist; – der Gateanschluss des dritten Feldeffekttransistors mit dem Gateanschluss des vierten Feldeffekttransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung elektrisch verbunden ist; und – die Gateanschlüsse der ersten und der zweiten Spannungsfolgereinrichtung die beiden Spannungsfolgereingänge bilden.Apparatus according to claim 14, wherein - the first and the second voltage follower means each have a third one and a fourth field effect transistor each having one Includes source, a gate and a drain terminal, - the third and the fourth field effect transistors have the same conductivity type like those of the first and second field effect transistors, - the source connection of the third field effect transistor of the first voltage follower device to the drain terminal of the first field effect transistor of the first Transistor pair and the source of the fourth field effect transistor the first voltage follower with the drain terminal of the second field effect transistor of the first transistor pair electrically connected is, - of the Source terminal of the third field effect transistor of the second voltage follower device to the drain terminal of the first field effect transistor of the second Transistor pair and the source of the fourth field effect transistor the second voltage follower with the drain terminal of second field effect transistor of the first voltage follower device is electrically connected, - of the Gate terminal of the third field effect transistor with the gate terminal of the fourth field effect transistor of the first voltage follower device electrically connected; - of the Gate terminal of the third field effect transistor with the gate terminal the fourth field effect transistor of the second voltage follower device electrically connected; and - the gate connections of the first and second voltage follower means forming the two voltage follower inputs. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei – der Drainanschluss des dritten Feldeftekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung (SF1) elektrisch mit dem Drainanschluss des vierten Feldeffekttransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung (SF2) verbunden ist; – der Drainanschluss des vierten Feldeffekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung (SF1) elektrisch mit dem Drainanschluss des dritten Feldeffekttransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung (SF2) verbunden ist; – die Stromdifferenzbildungseinrichtung ausgelegt ist, das Ausgangssignal ΔID durch Bilden der Differenz zwischen – der Summe einer Drain-Source-Stromstärke des dritten Feldeffekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung (SF1) und einer Drain-Source-Stromstärke des vierten Feldeffekttransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung (SF2) und – der Summe einer Drain-Source-Stromstärke des dritten Feldeffekttransistors der zweiten Spannungsfolgereinrichtung (SF2) und einer Drain-Source-Stromstärke des vierten Feldeffekttransistors der ersten Spannungsfolgereinrichtung (SF1) zu bilden.The device of claim 17, wherein: - the drain terminal of the third field effect transistor of the first voltage follower means (SF1) is electrically connected to the drain terminal of the fourth field effect transistor of the second voltage follower means (SF2); - The drain terminal of the fourth field effect transistor of the first voltage follower means (SF1) is electrically connected to the drain terminal of the third field effect transistor of the second voltage follower means (SF2); - The current difference forming means is adapted to the output signal .DELTA.I D by forming the difference between - the sum of a drain-source current of the third field effect transistor of the first voltage follower means (SF1) and a drain-source current of the fourth field effect transistor of the second voltage sender means (SF2) and - the sum of a drain-source current of the third field effect transistor of the second voltage follower means (SF2) and a drain-source current of the fourth field effect transistor of the first voltage follower means (SF1) to form. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei die Stromdifferenzbildungseinrichtung zumindest eine Stromspiegeleinrichtung umfasst.Device according to one of claims 13 to 18, wherein the current difference forming means comprises at least one current mirror device. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei alle Transistoren monolitisch auf einem Kristall realisiert sind.Device according to one of the preceding claims, wherein all transistors are realized monolithically on a crystal. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zumindest der erste (T1) und der zweite (T2) Feldeffekttransistor Sperrschicht-Feldeffekttransistoren sind.Device according to one of the preceding claims, wherein at least the first (T1) and the second (T2) field-effect transistor Junction field effect transistors are. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zumindest der erste (T2) und der zweite (T2) Feldeffekttransistor Sperrschicht-Feldeffekttransistoren mit elektrisch isoliertem Gate, insbesondere MOS-Transistoren sind.Device according to one of the preceding claims, wherein at least the first (T2) and the second (T2) field-effect transistor Junction field effect transistors with electrically insulated gate, in particular MOS transistors. Verfahren zur analogen Multiplikation zweier Eingangssignale (Vin1, Vin2), umfassend folgende Schritte: – Bereitstellen von zumindest zwei Feldeffekttransistoren (T1, T2) des gleichen Leitfähigkeitstyps und mit im wesentlichen gleichem Transkonduktanzfaktor und im wesentlichen gleicher Schwellspannung, wobei die beiden Feldeffekttransistoren (T1, T2) jeweils einen Source- (S1, S2), einen Gate- (G1, G2) und einen Drainanschluss (D1, D2) aufweisen und der Sourceanschluss (S1) des ersten Feldeftekttransistors (T1) elektrisch mit dem Sourceanschluss (S2) des zweiten Feldeffekttransistors (T2) verbunden ist, wobei der Gateanschluss (G1) des ersten Feldeffekttransistors (T1) einen ersten Eingangsknoten (E1) und der Gateanschluss (G2) des zweiten Feldeffekttransistors (T2) einen zweiten Eingangsknoten (E2) bilden und wobei ein erstes Vin1 der Eingangssignale die Potentialdifferenz zwischen dem ersten (E1) und dem zweiten Eingangsknoten (E2) darstellt; – Betreiben der beiden Feldeffekttransistoren (T1, T2) im Widerstandsbereich, wobei die Drain-Source-Spannung (VDS) des ersten Feldeffekttransistors (T1) im wesentlichen gleich zu der Drain-Source-Spannung (VDS) des zweiten Feldeffekttransistors (T2) ist und ein zweites Vin2 der Eingangssignale darstellt; – Anlegen des ersten Vin1 und des zweiten Vin2 der Eingangssignale; – Bilden eines dem Produkt Vin1 × Vin2 der beiden Eingangssignale Vin1, Vin2 proportionalem Ausgangssignals ΔID durch Bilden der Differenz zwischen einer Drain-Source-Stromstärke ID, des ersten Feldeffekttransistors (T1) und einer Drain-Source-Stromstärke ID2 des zweiten Feldeffekttransistors (T2); und – Ausgeben des Ausgangssignals ΔID.Method for analog multiplication of two input signals (V in1 , V in2 ), comprising the following steps: - providing at least two field effect transistors (T1, T2) of the same conductivity type and having substantially the same transconductance factor and substantially the same threshold voltage, the two field effect transistors (T1 , T2) each having a source (S1, S2), a gate (G1, G2) and a drain terminal (D1, D2) and the source terminal (S1) of the first Feldeftekttransistors (T1) electrically connected to the source terminal (S2) of the second field effect transistor (T2) is connected, wherein the gate terminal (G1) of the first field effect transistor (T1) a first input node (E1) and the gate terminal (G2) of the second field effect transistor (T2) form a second input node (E2) and wherein a first V in1 of the input signals represents the potential difference between the first (E1) and the second input node (E2); Operating the two field effect transistors (T1, T2) in the resistance region, wherein the drain source voltage (V DS ) of the first field effect transistor (T1) is substantially equal to the drain source voltage (V DS ) of the second field effect transistor (T2) and represents a second V in2 of the input signals; - applying the first V in1 and the second V in2 of the input signals; - forming a product V in1 × V in2 the two input signals V in1, V in2 proportional output signal .DELTA.I D by forming the difference between a drain-source current I D, of the first field effect transistor (T1) and a drain-source current I D2 of the second field effect transistor (T2); and outputting the output signal ΔI D.
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