JP2903846B2 - Multiplier - Google Patents

Multiplier

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JP2903846B2
JP2903846B2 JP7262992A JP7262992A JP2903846B2 JP 2903846 B2 JP2903846 B2 JP 2903846B2 JP 7262992 A JP7262992 A JP 7262992A JP 7262992 A JP7262992 A JP 7262992A JP 2903846 B2 JP2903846 B2 JP 2903846B2
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input
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克治 木村
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アナログ信号を乗算す
るマルチプライヤに係り、特にバイポーラ集積回路上に
構成されるマルチプライヤに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multiplier for multiplying an analog signal, and more particularly to a multiplier configured on a bipolar integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のマルチプライヤは、ギルバートマ
ルチプライヤが一般的であり、これは例えば図25に示
すように、トランジスタ対を2段重ねて構成される。以
下、この回路の動作を説明する。
2. Description of the Related Art As a conventional multiplier, a Gilbert multiplier is generally used. For example, as shown in FIG. 25, a transistor pair is formed by stacking two pairs of transistors. Hereinafter, the operation of this circuit will be described.

【0003】図25において、トランジスタを構成する
接合ダイオードの電流(エミッタ電流)IE は、次の数
式1で表される。なお、数式1において、IS は飽和電
流、kはボルツマン定数、qは単位電子電荷、VBEはベ
ース・エミッタ間電圧、Tは絶対温度である。
In FIG. 25, a current (emitter current) IE of a junction diode constituting a transistor is expressed by the following equation (1). Incidentally, in Equation 1, I S is the saturation current, k is Boltzmann's constant, q is the charge of an electron, the V BE between the base and emitter voltage, T is the absolute temperature.

【0004】[0004]

【数1】 (Equation 1)

【0005】今、VT =kT/qとすると、VBE》VT
であるから、数式1においてexp(VBE/VT )》1
とすると、エミッタ電流IE は、次の数式2と近似でき
る。
Now, if V T = kT / q, V BE >> V T
Therefore, in Expression 1, exp (V BE / V T ) >> 1
Then, the emitter current IE can be approximated by the following equation (2).

【0006】[0006]

【数2】 (Equation 2)

【0007】そうすると、図25における各トランジス
タのコレクタ電流は、それぞれ次の数式3、同4、同
5、同6、同7及び同8と表せる。なお、αF は電流増
幅率である。
Then, the collector current of each transistor in FIG. 25 can be expressed by the following equations (3), (4), (5), (6), (7) and (8). Here, α F is a current amplification factor.

【0008】[0008]

【数3】 (Equation 3)

【0009】[0009]

【数4】 (Equation 4)

【0010】[0010]

【数5】 (Equation 5)

【0011】[0011]

【数6】 (Equation 6)

【0012】[0012]

【数7】 (Equation 7)

【0013】[0013]

【数8】 (Equation 8)

【0014】従って、コレクタ電流IC43 、同IC44
同IC45 、同IC46 は、それぞれ次の数式9、同10、
同11、同12で示される。
Therefore, the collector currents I C43 , I C44 ,
I C45 and I C46 are given by the following equations (9) and (10), respectively.
11 and 12 are shown.

【0015】[0015]

【数9】 (Equation 9)

【0016】[0016]

【数10】 (Equation 10)

【0017】[0017]

【数11】 [Equation 11]

【0018】[0018]

【数12】 (Equation 12)

【0019】よって、出力電流IC43-45と同IC44-46
の差電流ΔIは、次の数式13で示される。
Therefore, the difference current ΔI between the output currents I C43-45 and I C44-46 is expressed by the following equation (13).

【0020】[0020]

【数13】 (Equation 13)

【0021】一方、tanhxは、次の数式14のように級
数展開されるから、│x│《1のときには、tanhx≒x
と近似できる。
On the other hand, since tanhx is series-expanded as in the following equation 14, when | x | << 1, tanhx ≒ x
Can be approximated.

【0022】[0022]

【数14】 [Equation 14]

【0023】従って、│V41│《2VT 、│V42│《2
T のときには、差電流ΔIは、次の数式15のように
近似でき、小信号の電圧V41、同V42に対してマルチプ
ライヤ(乗算器)となっていることが分かる。
Therefore, | V 41 | << 2V T , | V 42 | << 2
When the V T, the difference current ΔI can be approximated by Equation 15, the voltage V 41 of the small signal, it is seen that a multiplier for the same V 42 (multiplier).

【0024】[0024]

【数15】 (Equation 15)

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のギルバ
ートマルチプライヤでは、2段重ねのトランジスタ対を
用いるので、電源電圧を低くできないという問題があ
る。
The above-mentioned conventional Gilbert multiplier has a problem that the power supply voltage cannot be reduced because a two-stage transistor pair is used.

【0026】本発明の目的は、電源電圧の低減が図れる
マルチプライヤを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a multiplier capable of reducing a power supply voltage.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明のマルチプライヤは次の如き構成を有する。即
ち、第1発明のマルチプライヤは、不平衡差動対の2組
で構成される2乗回路の2組; を備え、一方の2乗回
路の差動入力対には2つの入力電圧信号が互いに逆相の
関係で印加され; 他方の2乗回路の差動入力対には前
記2つの入力電圧信号が互いに同相の関係で印加され;
2組の2乗回路の相互間ではそれぞれの差動出力対の
極性の異なるもの同士が共通接続されて出力端子対を構
成する; ことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a multiplier according to the present invention has the following configuration. That is, the multiplier of the first invention includes two sets of squaring circuits each formed of two sets of unbalanced differential pairs. Two input voltage signals are applied to the differential input pair of one squaring circuit. The two input voltage signals are applied to the differential input pair of the other squaring circuit in an in-phase relationship with each other;
Between the two sets of squaring circuits, those having different polarities of the respective differential output pairs are commonly connected to each other to form an output terminal pair;

【0028】第2発明のマルチプライヤは、不平衡差動
対の2組で構成される2乗回路の3組であって、第1の
入力端子と第2の入力端子とを差動入力対とする第1の
2乗回路、第1の入力端子と第3の入力端子とを差動入
力対とする第2の2乗回路、及び第2の入力端子と第3
の入力端子とを差動入力対とする第3の2乗回路;を備
え、前記第1の入力端子と前記第3の入力端子間には第
1の入力電圧信号が、前記第2の入力端子と前記第3の
入力端子間には第2の入力電圧信号がそれぞれ同相で印
加され; 3組の2乗回路の相互間では、前記第2及び
第3の2乗回路それぞれの差動出力対の同極性同士と前
記第1の2乗回路の差動出力対の異極性とが共通接続さ
れて出力端子対を構成する; ことを特徴とするもので
ある。
The multiplier according to the second invention is a three-square circuit composed of two sets of unbalanced differential pairs, wherein the first input terminal and the second input terminal are connected to a differential input pair. A first squaring circuit, a second squaring circuit having a first input terminal and a third input terminal as a differential input pair, and a second input terminal and a third input terminal.
And a third squaring circuit having a pair of input terminals as a differential input pair; a first input voltage signal is provided between the first input terminal and the third input terminal, and a second input circuit is provided between the first input terminal and the third input terminal. A second input voltage signal is applied between the terminal and the third input terminal in the same phase, respectively. Between the three sets of squaring circuits, the differential output of each of the second and third squaring circuits is applied. The same polarity of the pair and the different polarity of the differential output pair of the first squaring circuit are commonly connected to form an output terminal pair;

【0029】第3発明のマルチプライヤは、不平衡差動
対の2組で構成される2乗回路の4組であって、第1の
入力端子と第2の入力端子とを差動入力対とする第1の
2乗回路、第1の入力端子と第3の入力端子とを差動入
力対とする第2の2乗回路、第2の入力端子と第3の入
力端子とを差動入力対とする第3の2乗回路、及び第3
の入力端子を差動入力対とする第4の2乗回路; を備
え、前記第1の入力端子と前記第3の入力端子間には第
1の入力電圧信号が、前記第2の入力端子と前記第3の
入力端子間には第2の入力電圧信号がそれぞれ同相で印
加され; 4組の2乗回路の相互間では、前記第2及び
第3の2乗回路それぞれの差動出力対の同極性同士と前
記第1の2乗回路の差動出力対の異極性とが共通接続さ
れて出力端子対を構成すると共に、前記第4の2乗回路
の差動出力対は前記第1の2乗回路の差動出力対の同極
性側にそれぞれ接続される; ことを特徴とするもので
ある。
The multiplier of the third invention is a four-square circuit composed of two sets of unbalanced differential pairs, wherein the first input terminal and the second input terminal are connected to a differential input pair. A first squaring circuit, a second input circuit having a first input terminal and a third input terminal as a differential input pair, and a second input circuit and a third input terminal being differential. A third squaring circuit as an input pair;
A fourth squaring circuit having an input terminal as a differential input pair; a first input voltage signal is provided between the first input terminal and the third input terminal; A second input voltage signal is applied in phase between the first input terminal and the third input terminal. Between the four sets of squaring circuits, a differential output pair of each of the second and third squaring circuits is applied. Are connected in common with each other and have different polarities of the differential output pair of the first squaring circuit to form an output terminal pair, and the differential output pair of the fourth squaring circuit is Are respectively connected to the same polarity side of the differential output pair of the squaring circuit.

【0030】第4発明のマルチプライヤは、第1発明又
は第2発明若しくは第3発明のマルチプライヤにおい
て; 前記2乗回路を構成する不平衡差動対の2組は、
それぞれ、エミッタサイズが異なる2つのトランジス
タ; を備え、この2組の相互間では、エミッタサイズ
の大きい方のトランジスタのベースとエミッタサイズの
小さい方のトランジスタのベースとがそれぞれ共通接続
されて差動入力対を構成し; エミッタサイズの大きい
方のトランジスタのコレクタ同士及びエミッタサイズの
小さい方のトランジスタのコレクタ同士がそれぞれ共通
接続されて差動出力対を構成する; ことを特徴とする
ものである。
A multiplier according to a fourth aspect of the present invention is the multiplier according to the first aspect, the second aspect, or the third aspect of the present invention;
Two transistors each having a different emitter size; between the two sets, the base of the transistor with the larger emitter size and the base of the transistor with the smaller emitter size are connected in common to each other to provide a differential input. A pair of transistors; the collectors of transistors having a larger emitter size and the collectors of transistors having a smaller emitter size are commonly connected to each other to form a differential output pair.

【0031】第5発明のマルチプライヤは、第1発明又
は第2発明若しくは第3発明のマルチプライヤにおい
て; 前記2乗回路を構成する不平衡差動対の2組は、
それぞれ、エミッタサイズが異なりそれぞれのエミッタ
にエミッタサイズの比に逆比例するエミッタ抵抗を付加
した2つのトランジスタ; を備え、この2組の相互間
では、エミッタサイズの大きい方のトランジスタのベー
スとエミッタサイズの小さい方のトランジスタのベース
とがそれぞれ共通接続されて差動入力対を構成し; エ
ミッタサイズの大きい方のトランジスタのコレクタ同士
及びエミッタサイズの小さい方のトランジスタのコレク
タ同士がそれぞれ共通接続されて差動出力対を構成す
る; ことを特徴とするものである。
The multiplier of the fifth invention is the multiplier of the first invention, the second invention or the third invention; two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit are:
Two transistors each having a different emitter size and having an emitter resistance added to each emitter in inverse proportion to the ratio of the emitter size; and between the two sets, the base and emitter size of the larger emitter size transistor The bases of the smaller transistors are commonly connected to each other to form a differential input pair; the collectors of the larger-emitter transistors and the collectors of the smaller-emitter transistors are commonly connected to each other. A dynamic output pair.

【0032】第6発明のマルチプライヤは、第1発明又
は第2発明若しくは第3発明のマルチプライヤにおい
て; 前記2乗回路を構成する不平衡差動対の2組は、
それぞれ、エミッタサイズが異なり一方はエミッタ抵抗
を有し他方はエミッタ抵抗を有しない2つのトランジス
タ; を備え、この2組の相互間では、エミッタサイズ
の大きい方のトランジスタのベースとエミッタサイズの
小さい方のトランジスタのベースとがそれぞれ共通接続
されて差動入力対を構成し; エミッタサイズの大きい
方のトランジスタのコレクタ同士及びエミッタサイズの
小さい方のトランジスタのコレクタ同士がそれぞれ共通
接続されて差動出力対を構成する; ことを特徴とする
ものである。
The multiplier of the sixth invention is the multiplier of the first invention, the second invention or the third invention; two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit are:
Two transistors having different emitter sizes, one having an emitter resistance and the other having no emitter resistance; and between the two sets, the base of the transistor having the larger emitter size and the smaller transistor having the smaller emitter size. And the bases of the transistors are commonly connected to form a differential input pair; the collectors of the transistors having the larger emitter size and the collectors of the transistors having the smaller emitter size are commonly connected to each other to form a differential output pair. Which is characterized by the following.

【0033】第7発明のマルチプライヤは、第1発明又
は第2発明若しくは第3発明のマルチプライヤにおい
て; 前記2乗回路を構成する不平衡差動対の2組は、
それぞれ、エミッタサイズが等しい2つのトランジスタ
であって一方はエミッタ抵抗を有し他方はエミッタ抵抗
を有しない2つのトランジスタ; を備え、この2組の
相互間では、エミッタ抵抗を有するトランジスタのベー
スとエミッタ抵抗を有しないトランジスタのベースとが
それぞれ共通接続されて差動入力対を構成し;エミッタ
抵抗を有するトランジスタのコレクタ同士及びエミッタ
抵抗を有しないトランジスタのコレクタ同士がそれぞれ
共通接続されて差動出力対を構成する;ことを特徴とす
るものである。
The multiplier of the seventh invention is the multiplier of the first invention, the second invention or the third invention; two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit are:
Two transistors each having the same emitter size, one having an emitter resistance and the other having no emitter resistance; between the two sets, the base and the emitter of the transistor having the emitter resistance The bases of transistors having no resistance are connected together to form a differential input pair; the collectors of transistors having emitter resistance and the collectors of transistors without emitter resistance are connected together to form a differential output pair. Which is characterized by the following.

【0034】第8発明のマルチプライヤは、第1発明又
は第2発明若しくは第3発明のマルチプライヤにおい
て; 前記2乗回路を構成する不平衡差動対の2組は、
それぞれ、エミッタ抵抗を有するトランジスタとダーリ
ントン接続のトランジスタと;を備え、この2組の相互
間では、エミッタ抵抗を有するトランジスタのベースと
ダーリントン接続のトランジスタのベースとがそれぞれ
共通接続されて差動入力対を構成し; エミッタ抵抗を
有するトランジスタのコレクタ同士及びダーリントン接
続のトランジスタのコレクタ同士がそれぞれ共通接続さ
れて差動出力対を構成する; ことを特徴とするもので
ある。
The multiplier according to an eighth aspect of the present invention is the multiplier according to the first aspect, the second aspect or the third aspect of the present invention;
A transistor having an emitter resistance and a Darlington-connected transistor; and between the two sets, the base of the transistor having the emitter resistance and the base of the Darlington-connected transistor are connected in common to each other to form a differential input pair. The collectors of transistors having emitter resistance and the collectors of Darlington-connected transistors are commonly connected to each other to form a differential output pair.

【0035】第9発明のマルチプライヤは、不平衡差動
対の2組で構成される2乗回路の2組; を備え、一方
の2乗回路の第1及び第2の不平衡差動対において第1
の不平衡差動対の一方の入力端と第2の不平衡差動対の
一方の入力端との間に第1の入力電圧信号が印加され、
第1の不平衡差動対の他方の入力端と第2の不平衡差動
対の他方の入力端との間に第2の入力電圧信号が印加さ
れ; 他方の2乗回路の第3及び第4の不平衡差動対に
おいて第3の不平衡差動対の一方の入力端と第4の不平
衡差動対の一方の入力端との間に第2の入力電圧信号が
印加され、第3の不平衡差動対の他方の入力端と第4の
不平衡差動対の他方の入力端との間に第1の入力電圧信
号が印加され; 2組の2乗回路の相互間では、それぞ
れの差動出力対の極性の異なるもの同士が共通接続され
て出力端子対を構成する; ことを特徴とするものであ
る。
A multiplier according to a ninth aspect of the present invention comprises: two sets of squaring circuits composed of two sets of unbalanced differential pairs; the first and second unbalanced differential pairs of one of the squaring circuits. First in
A first input voltage signal is applied between one input terminal of the unbalanced differential pair and one input terminal of the second unbalanced differential pair;
A second input voltage signal is applied between the other input terminal of the first unbalanced differential pair and the other input terminal of the second unbalanced differential pair; A second input voltage signal is applied between one input terminal of the third unbalanced differential pair and one input terminal of the fourth unbalanced differential pair in the fourth unbalanced differential pair; A first input voltage signal is applied between the other input terminal of the third unbalanced differential pair and the other input terminal of the fourth unbalanced differential pair; Wherein the differential output pairs having different polarities are commonly connected to each other to form an output terminal pair;

【0036】第10発明のマルチプライヤは、第9発明
のマルチプライヤにおいて; 前記2乗回路を構成する
不平衡差動対の2組は、それぞれ、エミッタサイズが異
なる2つのトランジスタ; を備え、この2組の相互間
では、エミッタサイズの大きい方のトランジスタのコレ
クタ同士及びエミッタサイズの小さい方のトランジスタ
のコレクタ同士がそれぞれ共通接続されて差動出力対を
構成し; 前記一方の入力端はエミッタサイズの大きい
方のトランジスタのベースであり、前記他方の入力端は
エミッタサイズの小さい方のトランジスタのベースであ
る;ことを特徴とするものである。
A multiplier according to a tenth aspect is the multiplier according to the ninth aspect, wherein the two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit each include two transistors having different emitter sizes. Between the two sets, the collectors of the transistors with the larger emitter size and the collectors of the transistors with the smaller emitter size are connected in common to each other to form a differential output pair; And the other input terminal is a base of a transistor having a smaller emitter size.

【0037】第11発明のマルチプライヤは、第9発明
のマルチプライヤにおいて; 前記2乗回路を構成する
不平衡差動対の2組は、それぞれ、エミッタサイズが異
なりそれぞれのエミッタにエミッタサイズの比に逆比例
するエミッタ抵抗を付加した2つのトランジスタ; を
備え、この2組の相互間では、エミッタサイズの大きい
方のトランジスタのコレクタ同士及びエミッタサイズの
小さい方のトランジスタのコレクタ同士がそれぞれ共通
接続されて差動出力対を構成し; 前記一方の入力端は
エミッタサイズの大きい方のトランジスタのベースであ
り、前記他方の入力端はエミッタサイズの小さい方のト
ランジスタのベースである;ことを特徴とするものであ
る。
The multiplier according to an eleventh aspect of the present invention is the multiplier according to the ninth aspect, wherein the two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit have different emitter sizes, respectively, and each emitter has a different emitter size ratio. Two transistors each having an emitter resistance inversely proportional to the two transistors. The collectors of the transistors having the larger emitter size and the collectors of the transistors having the smaller emitter size are connected in common between the two sets. The one input terminal is a base of a transistor having a larger emitter size, and the other input terminal is a base of a transistor having a smaller emitter size. Things.

【0038】第12発明のマルチプライヤは、第9発明
のマルチプライヤにおいて; 前記2乗回路を構成する
不平衡差動対の2組は、それぞれ、エミッタサイズが異
なり一方はエミッタ抵抗を有し他方はエミッタ抵抗を有
しない2つのトランジスタ;を備え、この2組の相互間
では、エミッタサイズの大きい方のトランジスタのコレ
クタ同士及びエミッタサイズの小さい方のトランジスタ
のコレクタ同士がそれぞれ共通接続されて差動出力対を
構成し; 前記一方の入力端はエミッタサイズの大きい
方のトランジスタのベースであり、前記他方の入力端は
エミッタサイズの小さい方のトランジスタのベースであ
る; ことを特徴とするものである。
A multiplier according to a twelfth aspect is the multiplier according to the ninth aspect, wherein the two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit have different emitter sizes, one has an emitter resistance, and the other has an emitter resistance. Comprises two transistors having no emitter resistance; between the two sets, the collectors of the larger-emitter-sized transistors and the collectors of the smaller-emitter-sized transistors are connected in common to each other to provide a differential. An output pair is formed; the one input terminal is a base of a transistor having a larger emitter size, and the other input terminal is a base of a transistor having a smaller emitter size. .

【0039】第13発明のマルチプライヤは、第9発明
のマルチプライヤにおいて; 前記2乗回路を構成する
不平衡差動対の2組は、それぞれ、エミッタサイズが等
しい2つのトランジスタであって一方はエミッタ抵抗を
有し他方はエミッタ抵抗を有しない2つのトランジス
タ; を備え、この2組の相互間では、エミッタ抵抗を
有するトランジスタのコレクタ同士及びエミッタ抵抗を
有しないトランジスタのコレクタ同士がそれぞれ共通接
続されて差動出力対を構成し; 前記一方の入力端はエ
ミッタ抵抗を有するトランジスタのベースであり、前記
他方の入力端はエミッタ抵抗を有しないトランジスタの
ベースである; ことを特徴とするものである。
A multiplier according to a thirteenth aspect is the multiplier according to the ninth aspect, wherein the two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit are two transistors having the same emitter size. Two transistors having an emitter resistance and the other having no emitter resistance; between the two sets, the collectors of the transistors having the emitter resistance and the collectors of the transistors having no emitter resistance are connected in common. Wherein the one input terminal is a base of a transistor having an emitter resistance, and the other input terminal is a base of a transistor having no emitter resistance. .

【0040】また、第14発明のマルチプライヤは、第
9発明のマルチプライヤにおいて;前記2乗回路を構成
する不平衡差動対の2組は、それぞれ、エミッタ抵抗を
有するトランジスタとダーリントン接続のトランジスタ
とからなり; この2組の相互間では、エミッタ抵抗を
有するトランジスタのコレクタ同士及びダーリントン接
続のトランジスタのコレクタ同士がそれぞれ共通接続さ
れて差動出力対を構成し; 前記一方の入力端はエミッ
タ抵抗を有するトランジスタのベースであり、前記他方
の入力端はダーリントン接続のトランジスタのベースで
ある; ことを特徴とするものである。
A multiplier according to a fourteenth aspect of the present invention is the multiplier according to the ninth aspect of the present invention; wherein the two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit are a transistor having an emitter resistance and a Darlington-connected transistor, respectively. Between the two sets, the collectors of the transistors having emitter resistance and the collectors of the Darlington-connected transistors are commonly connected to each other to form a differential output pair; And the other input terminal is a base of a Darlington-connected transistor.

【0041】[0041]

【作用】次に、前記の如く構成される本発明のマルチプ
ライヤの作用を説明する。本発明のマルチプライヤで
は、2乗回路を2組の不平衡差動対で構成し、その2乗
回路の2組(第1発明、第9発明)又は3組(第2発
明)若しくは4組(第3発明)を従来のような積み重ね
ではなくいわば横一列となるような配置にし、同一の電
源電圧で動作するようにしてある。従って、従来よりも
低い電源電圧で動作させ得る。
Next, the operation of the multiplier of the present invention configured as described above will be described. In the multiplier of the present invention, the squaring circuit is constituted by two unbalanced differential pairs, and two sets (first invention, ninth invention), three sets (second invention) or four sets of the squaring circuit are provided. The (third invention) is arranged so as to be in a horizontal row, rather than being stacked as in the prior art, and is operated with the same power supply voltage. Therefore, it can be operated with a power supply voltage lower than the conventional one.

【0042】[0042]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、第1発明に係るマルチプライヤを示す。
図1において、このマルチプライヤは、AとBの2つの
2乗回路を基本的に備える。両2乗回路は、それぞれ、
所謂不平衡差動対の2組で構成され、差動の入出力対を
有する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a multiplier according to the first invention.
In FIG. 1, the multiplier basically includes two squaring circuits A and B. Both squaring circuits are:
It is composed of two sets of so-called unbalanced differential pairs, and has differential input / output pairs.

【0043】両2乗回路の差動入力対には、それぞれ、
2つの入力電圧信号(V1 、V2 )が印加されるが、こ
の2つの入力電圧信号(V1 、V2 )は、一方の2乗回
路Aの差動入力対には互いに逆相の関係で印加され、他
方の2乗回路Bの差動入力対には互いに同相の関係で印
加される。
The differential input pairs of the two-square circuit are respectively
Two input voltage signals (V 1, V 2) but is applied, the two input voltage signals (V 1, V 2), the opposite phases of the differential input pair of one square circuit A And applied to the differential input pair of the other squaring circuit B in the same phase relationship.

【0044】つまり、一方の2乗回路Aでは、差動入力
対の正極性側に入力電圧信号V1 が負極性側に入力電圧
信号V2 の極性を反転したもの(−V2 )がそれぞれ印
加される。また、他方の2乗回路Bでは、差動入力対の
正極性側に入力電圧信号V2が、負極性側に入力電圧信
号V1 がそれぞれ同相の関係で印加される。
That is, in one squaring circuit A, a signal obtained by inverting the polarity of the input voltage signal V 1 on the positive polarity side of the differential input pair and the polarity of the input voltage signal V 2 on the negative polarity side (−V 2 ) is obtained. Applied. In the other squaring circuit B, the input voltage signal V 2 is applied to the positive polarity side of the differential input pair, and the input voltage signal V 1 is applied to the negative polarity side of the differential input pair in an in-phase relationship.

【0045】そして、この2組の2乗回路の相互間で
は、それぞれの差動出力対の極性の異なるもの同士が共
通接続されて出力端子対を構成している。つまり、一方
の2乗回路Aの差動出力対の正極性側と他方の2乗回路
Bの差動出力対の負極性側とが共通接続され、一方の2
乗回路Aの差動出力対の負極性側と他方の2乗回路Bの
差動出力対の正極性側とが共通接続され、それぞれから
出力が取り出される。
Between the two sets of squaring circuits, those having different polarities of the respective differential output pairs are commonly connected to form an output terminal pair. That is, the positive side of the differential output pair of one squaring circuit A and the negative side of the differential output pair of the other squaring circuit B are connected in common, and
The negative side of the differential output pair of the squaring circuit A and the positive side of the differential output pair of the other squaring circuit B are commonly connected, and the output is taken out from each.

【0046】要するに、一方の2乗回路Aの差動入力電
圧は、V1 +V2 であり、他方の2乗回路Bの差動入力
電圧は、V2 −V1 であるので、出力端子対に現れる出
力電圧VOUT は、両2乗回路の出力を減じた形、即ち、
数式16に示すように、入力電圧V1 と同V2 の積で表
され、マルチプライヤ(乗算器)の特性が得られる。
In short, the differential input voltage of one squaring circuit A is V 1 + V 2 and the differential input voltage of the other squaring circuit B is V 2 −V 1 , so that the output terminal pair The output voltage V OUT appearing in the above equation is obtained by subtracting the output of the bi-square circuit, that is,
As shown in Expression 16, this is expressed by the product of the input voltage V 1 and the input voltage V 2 , and the characteristics of the multiplier (multiplier) are obtained.

【0047】[0047]

【数16】 (Equation 16)

【0048】次に、2乗回路(不平衡差動対)の具体的
構成例を図2、図7、図10、図13、図16を参照し
て順次説明する。図2は、不平衡差動対をエミッタサイ
ズが異なる2つのトランジスタを主体に構成した場合の
第1発明に係るマルチプライヤの一実施例を示す。図2
において、(Q1、Q2)(Q3、Q4)(Q5、Q
6)(Q7、Q8)の4組の対トランジスタは、それぞ
れ、並列的に電源の供給を受けると共に、エミッタ同士
が共通接続されて値の等しい定電流源I0 で駆動される
差動対であるが、エミッタサイズは、一方のトランジス
タ(Q2、Q3、Q6、Q7)を1とすると、他方のト
ランジスタ(Q1、Q4、Q5、Q8)はk(k>1)
倍となっている。つまり、各差動対は、不平衡となって
いるのであり、(Q1、Q2)と(Q3、Q4)の2組
及びその定電流源I0 が一方の2乗回路を構成し、(Q
5、Q6)(Q7、Q8)の2組及びその定電流源I0
が他方の2乗回路を構成するのである。
Next, specific examples of the configuration of the squaring circuit (unbalanced differential pair) will be sequentially described with reference to FIGS. 2, 7, 10, 13, and 16. FIG. FIG. 2 shows an embodiment of the multiplier according to the first invention in the case where the unbalanced differential pair mainly includes two transistors having different emitter sizes. FIG.
In (Q1, Q2) (Q3, Q4) (Q5, Q
The four sets of pairs transistor 6) (Q7, Q8), respectively, with parallel supplied with power, the differential pair emitter each other are driven by a constant current source I 0 equal commonly connected to values However, assuming that one transistor (Q2, Q3, Q6, Q7) is 1, the other transistor (Q1, Q4, Q5, Q8) is k (k> 1).
Doubled. That is, each differential pair is than has become unbalanced, constitute the two pairs and the constant current source I 0 is one of the square circuit (Q1, Q2) and (Q3, Q4), (Q
5, Q6) (Q7, Q8) and its constant current source I 0
Constitute the other squaring circuit.

【0049】上記2つの2乗回路それぞれを構成する2
組の不平衡差動対の対トランジスタの相互間では、エミ
ッタサイズが等しくないトランジスタ(Q1とQ3、Q
2とQ4、Q6とQ8、Q5とQ7)のベース同士がそ
れぞれ共通接続され、Q1とQ3のベース同士が一方の
差動入力端子対(1、2)の一方の入力端子1に接続さ
れ、Q2とQ4のベース同士が一方の差動入力端子対
(1、2)の他方の入力端子2に接続される。また、Q
5とQ7のベース同士が他方の差動入力端子対(3、
4)の一方の入力端子3に接続され、Q6とQ8のベー
ス同士が他方の差動入力端子対(3、4)の他方の入力
端子4に接続される。そして、エミッタサイズが等しい
4個のトランジスタ(Q2、Q3、Q6、Q7)及び同
(Q1、Q4、Q5、Q8)のコレクタ同士はそれぞれ
共通接続され、それぞれ差動出力電流(Ip 、Iq )を
形成する。
Each of the two squaring circuits 2
In the pair of unbalanced differential pairs, transistors having unequal emitter sizes (Q1 and Q3, Q
2 and Q4, Q6 and Q8, Q5 and Q7) are commonly connected, and the bases of Q1 and Q3 are connected to one input terminal 1 of one differential input terminal pair (1, 2). The bases of Q2 and Q4 are connected to the other input terminal 2 of one differential input terminal pair (1, 2). Also, Q
5 and Q7 are connected to the other differential input terminal pair (3,
4), and the bases of Q6 and Q8 are connected to the other input terminal 4 of the other differential input terminal pair (3, 4). The four transistors (Q2, Q3, Q6, Q7) and the collectors (Q1, Q4, Q5, Q8) having the same emitter size are commonly connected to each other, and the differential output currents ( Ip , Iq ) are respectively connected. ) Is formed.

【0050】ここで、一方の差動入力端子対(1、2)
には入力信号(電圧VA )が印加され、他方の差動入力
端子対(3、4)には入力信号(電圧VB )が印加され
るが、両入力信号は互いに逆相の関係となっている。な
お、入力電圧信号VA 及び同VB と前記入力電圧信号V
1 及び同V2 との関係は後述する数式31、同32のよ
うになっている。
Here, one differential input terminal pair (1, 2)
Is applied with an input signal (voltage V A ), and the other differential input terminal pair (3, 4) is applied with an input signal (voltage V B ). Has become. The input voltage signal V A and the input voltage signal V and the V B
1 and relationship between the V 2 is as shown in Equation 31, the 32 that will be described later.

【0051】以上の構成において、まず、一方の不平衡
差動対のQ1とQ2それぞれのコレクタ電流IC1、同I
C2は、次の数式17、同18で示される。
In the above configuration, first, the collector currents I C1 and I C1 of Q1 and Q2 of one unbalanced differential pair, respectively.
C2 is represented by the following Expressions 17 and 18.

【0052】[0052]

【数17】 [Equation 17]

【0053】[0053]

【数18】 (Equation 18)

【0054】但し、数式17、同18において、αF
0 は、数式19で示される。
However, in Equations 17 and 18, α F
I 0 is expressed by Expression 19.

【0055】[0055]

【数19】 [Equation 19]

【0056】従って、両コレクタ電流の差は、次の数式
20で示される。
Therefore, the difference between the two collector currents is expressed by the following equation (20).

【0057】[0057]

【数20】 (Equation 20)

【0058】ここで、VK を次の数式21のようにお
く。
Here, V K is set as in the following Expression 21.

【0059】[0059]

【数21】 (Equation 21)

【0060】すると、kは、次の数式22のように求ま
る。
Then, k is obtained as in the following equation (22).

【0061】[0061]

【数22】 (Equation 22)

【0062】このときの両コレクタ電流の差(数式2
0)は、次の数式23となる。
The difference between the two collector currents at this time (Equation 2)
0) becomes the following Expression 23.

【0063】[0063]

【数23】 (Equation 23)

【0064】次に、他方の不平衡差動対のQ3とQ4に
ついても同様であって、それぞれのコレクタ電流IC3
同IC4の差は、次の数式24で示される。
Next, the same applies to Q3 and Q4 of the other unbalanced differential pair, and the respective collector currents I C3 ,
The difference of I C4 is expressed by the following equation (24).

【0065】[0065]

【数24】 (Equation 24)

【0066】ここで、数式23と同24を加算したもの
をΔIA とすると、これは次の数式25となる。
Here, assuming that ΔI A is the sum of Expressions 23 and 24, this is given by Expression 25 below.

【0067】[0067]

【数25】 (Equation 25)

【0068】そして、tanhxは、│x│《1のときに
は、数式14で示される。従って、│VA +VK │《2
T 、│VA −VK │《2VT のときには、数式25は
次の数式26となり、入力電圧VA の2乗に比例する差
動電流が得られる。
When | x | << 1, tanhx is expressed by Expression 14. Therefore, | V A + V K | << 2
V T, when the │V A -V K │ "2V T is formula 25 becomes Equation 26, a differential current proportional to the square of the input voltage V A is obtained.

【0069】[0069]

【数26】 (Equation 26)

【0070】つまり、エミッタサイズの比がkの2つの
トランジスタを主体とする不平衡差動対の2組でもって
1つの2乗回路が得られるのである。図3は、この2乗
回路の出力電流特性(SPICEシミュレーション値)
をkをパラメータとして示すが、良好な2乗特性が得ら
れているのが理解できる。なお、図3において、Ik
k倍したコレクタ電流の和(IC1+IC4)、Iu は1倍
したコレクタ電流の和(IC2+IC3)である。数式25
において、ΔIA =Ik −Iu としたものである。
That is, one squaring circuit can be obtained by using two sets of unbalanced differential pairs mainly composed of two transistors whose emitter size ratio is k. FIG. 3 shows the output current characteristics of this squaring circuit (SPICE simulation values).
Is shown with k as a parameter, it can be understood that a good square characteristic is obtained. In FIG. 3, I k is the sum of the collector current multiplied by k (I C1 + I C4 ), and I u is the sum of the collector current multiplied by one (I C2 + I C3 ). Formula 25
In is obtained by the ΔI A = I k -I u.

【0071】以上のことは、不平衡差動対(Q5、Q
6)、同(Q7、Q8)についても同様であって、次の
数式27、同28、同29と求まり、両不平衡差動対の
差動電流ΔIB は、入力電圧VB の2乗に比例すること
が分かる。
The above is because the unbalanced differential pair (Q5, Q5
The same applies to (6) and (Q7, Q8). The following equations (27), (28) and (29) are obtained, and the differential current ΔI B of both unbalanced differential pairs is the square of the input voltage V B. It turns out that it is proportional to.

【0072】[0072]

【数27】 [Equation 27]

【0073】[0073]

【数28】 [Equation 28]

【0074】[0074]

【数29】 (Equation 29)

【0075】従って、図2において、両差動電流(ΔI
A 、ΔIB )の和をΔIとすると、これは次の数式30
となる。
Therefore, in FIG. 2, both differential currents (ΔI
A , ΔI B ), where ΔI is the sum of
Becomes

【0076】[0076]

【数30】 [Equation 30]

【0077】ここで、入力電圧VA 、同VB をそれぞれ
次の数式31、同32とおく。
Here, the input voltages V A and V B are represented by the following equations 31 and 32, respectively.

【0078】[0078]

【数31】 (Equation 31)

【0079】[0079]

【数32】 (Equation 32)

【0080】すると、数式30は、次の数式33とな
り、電圧V1 と同V2 の積に比例する差動電流(ΔI)
が得られる。即ち、マルチプライヤ(乗算器)が得られ
た。図4乃至図6に特性図を示してある。
Then, Expression 30 becomes Expression 33, and the differential current (ΔI) proportional to the product of the voltage V 1 and the voltage V 2 is obtained.
Is obtained. That is, a multiplier (multiplier) was obtained. 4 to 6 show characteristic diagrams.

【0081】[0081]

【数33】 [Equation 33]

【0082】図4は、双曲線正接関数を用いて算出した
差動出力電流ΔIの特性を示す。入力電圧範囲がVK
りも小さな範囲では良好なマルチプライヤ(乗算器)特
性が得られていることが理解できる。図5は、同様に、
双曲線正接関数を用いて算出した差動出力電流ΔIを入
力電圧V1 で微分した出力コンダクタンス特性であり、
マルチプライヤ(乗算器)の利得特性を示すものであ
る。
FIG. 4 shows the characteristics of the differential output current ΔI calculated using the hyperbolic tangent function. It can be understood that good multiplier (multiplier) characteristics are obtained when the input voltage range is smaller than V K. FIG.
An output conductance characteristic obtained by differentiating the differential output current ΔI calculated using the hyperbolic tangent function with the input voltage V 1 ,
It shows a gain characteristic of a multiplier (multiplier).

【0083】また、図6は、k=7として個別部品(ト
ランジスタ2SC2785)を用いて構成した場合の実
験結果を示す。即ち、図2において、k=1のトランジ
スタ(Q2、Q3、Q6、Q7)は1個の2SC278
5を用い、k=7のトランジスタ(Q1、Q4、Q5、
Q8)は7個の2SC2785を並列接続して用いたも
のである。そして、パラメータとして他方の入力電圧V
2 を採用して、これを20mVのステップで0mVから
100mVまで変化させ、一方の入力電圧V1と出力電
圧(VM1、VM2)との関係をプロットしたものであ
る。なお、図6において、縦軸の出力電圧(VM1、V
M2)は、図2において両差動出力電流(Ip 、Iq
のラインに抵抗RL を挿入し、VM1=VCC−RL ・I
p 、VM2=VCC−RL ・Iq として電圧変換したもの
である。
FIG. 6 shows an experimental result when k = 7 and individual components (transistor 2SC2785) are used. That is, in FIG. 2, the transistors (Q2, Q3, Q6, Q7) of k = 1 are one 2SC278.
5, k = 7 transistors (Q1, Q4, Q5,
Q8) uses seven 2SC2785s connected in parallel. The other input voltage V is used as a parameter.
2 is adopted, this is changed from 0 mV to 100 mV in steps of 20 mV, and the relationship between one input voltage V1 and the output voltage (VM1, VM2) is plotted. In FIG. 6, the output voltages (VM1, V1
M2) is the two differential output currents (I p , I q ) in FIG.
Line resistance R L is inserted into the, VM1 = V CC -R L · I
p, is obtained by voltage conversion as VM2 = V CC -R L · I q.

【0084】個別部品で実現しているので、多少出力に
オフセットが現れているが、良好なマルチプライヤ(乗
算器)出力特性が得られていることが理解できる。
Since the output is realized by the individual components, an offset appears in the output to some extent, but it can be understood that good multiplier (multiplier) output characteristics are obtained.

【0085】次に図2は、2乗回路を構成する2組の不
平衡差動対として、それぞれの主体をエミッタサイズが
異なる2つのトランジスタのみで構成した場合を示す
が、この2組の不平衡差動対(即ち、1つの2乗回路)
は、その他例えば図7、図10、図13及び図16のよ
うに構成できる。
Next, FIG. 2 shows a case in which each of the main components is composed of only two transistors having different emitter sizes as two sets of unbalanced differential pairs forming a squaring circuit. Balanced differential pair (ie, one squaring circuit)
Can be configured as shown in FIG. 7, FIG. 10, FIG. 13 and FIG.

【0086】図7に示す2乗回路は、図2に示す2組の
不平衡差動対の各トランジスタのエミッタにエミッタサ
イズの比に逆比例するエミッタ抵抗を付加したものであ
る。具体的に言えば、不平衡な対トランジスタ(Q1、
Q2)では、Q1のエミッタには抵抗R/kが付加さ
れ、Q2のエミッタには抵抗Rが付加される。同様に、
不平衡な対トランジスタ(Q3、Q4)では、Q3のエ
ミッタには抵抗Rが付加され、Q4のエミッタには抵抗
R/kが付加される。その他の構成は、図2に示したも
のと同様である。尚、差動出力電流(Ik 、Iu )は前
述した。
The squaring circuit shown in FIG. 7 is obtained by adding an emitter resistance in inverse proportion to the emitter size ratio to the emitter of each transistor of the two unbalanced differential pairs shown in FIG. Specifically, an unbalanced pair transistor (Q1,
In Q2), a resistor R / k is added to the emitter of Q1, and a resistor R is added to the emitter of Q2. Similarly,
In an unbalanced pair transistor (Q3, Q4), a resistor R is added to the emitter of Q3, and a resistor R / k is added to the emitter of Q4. Other configurations are the same as those shown in FIG. The differential output current (I k , I u ) has been described above.

【0087】図7に示す2乗回路は、不平衡差動対のト
ランジスタにエミッタ抵抗を備えるので、動作を解析的
に理解することは困難であるが、エミッタ抵抗Rと駆動
電流I0 との積RI0 をパラメータとしてk=3の場合
の差動出力電流(Ik 、Iu)と入力電圧VA との関係を
SPICEシミュレーションによって求めると図8のよ
うになり、良好な2乗特性が得られることが理解でき
る。このとき、図8は、積RI0 の値を適宜選択すれ
ば、良好な2乗特性を維持したままで入力電圧範囲を拡
大できることを示している点、注意する必要がある。
[0087] squaring circuit shown in FIG. 7, since includes an emitter resistor to a transistor of the unbalanced differential pairs, it is difficult to understand the operation analytically, the emitter resistor R and the driving current I 0 When the relationship between the differential output current (I k , I u ) and the input voltage VA when k = 3 with the product RI 0 as a parameter is obtained by SPICE simulation, the result is as shown in FIG. It can be understood that it can be obtained. At this time, it should be noted that FIG. 8 shows that by appropriately selecting the value of the product RI 0 , the input voltage range can be expanded while maintaining good square characteristics.

【0088】このことは図9に如実に示されている。図
9は、k=3、RI0 ≒8.6VTとして個別部品(ト
ランジスタ2SC2785)を用いて構成した場合の実
験結果を示すが、図6と同様に個別部品で実現している
ので、多少出力にオフセットが現れているものの良好な
マルチプライヤ(乗算器)出力特性が得られ、かつ、入
力電圧範囲は図6と比較して約3倍程度に拡大するので
ある。
This is clearly shown in FIG. FIG. 9 shows an experimental result in a case where k = 3 and RI 0 ≒ 8.6 V T are used by using individual components (transistor 2SC2785). Although an offset appears in the output, good multiplier (multiplier) output characteristics can be obtained, and the input voltage range is expanded to about three times as compared with FIG.

【0089】なお、図9は、パラメータとして他方の入
力電圧V2 を採用し、これを100mVのステップで0
mVから400mVまで変化させ、一方の入力電圧V1
と出力電圧(VM1、VM2)との関係をプロットした
ものである。
FIG. 9 employs the other input voltage V 2 as a parameter, and sets this to 0 m in steps of 100 mV.
mV to 400 mV, and one input voltage V 1
7 is a plot of the relationship between the output voltages (VM1, VM2).

【0090】次に、図10に示す2乗回路は、図2に示
す2組の不平衡差動対において、対トランジスタの一方
のトランジスタにのみエミッタ抵抗を付加したものであ
る。具体的に言えば、Q1とQ2では、例えばQ2のエ
ミッタにのみ抵抗Rが付加され、Q3とQ4では、例え
ばQ3のエミッタにのみ抵抗Rが付加される。その他の
構成は、図2に示したものと同様である。
Next, the squaring circuit shown in FIG. 10 is obtained by adding an emitter resistor to only one of the paired transistors in the two unbalanced differential pairs shown in FIG. Specifically, in Q1 and Q2, for example, a resistor R is added only to the emitter of Q2, and in Q3 and Q4, a resistor R is added only to the emitter of Q3, for example. Other configurations are the same as those shown in FIG.

【0091】図10に示す2乗回路は、図7に示す2乗
回路と同様に不平衡差動対のトランジスタにエミッタ抵
抗を備えるので、動作を解析的に理解することは困難で
あるが、エミッタ抵抗Rと駆動電流I0 との積RI0
パラメータとしてk=3の場合の差動出力電流(Ik
u )と入力電圧VA との関係をSPICEシミュレー
ションによって求めると図11のようになり、図7に示
す2乗回路と同様に良好な2乗特性が得られることが理
解できる。このとき、入力電圧範囲の拡大効果は図7に
示す2乗回路よりも大きい点、注意する必要がある。
Since the squaring circuit shown in FIG. 10 has an emitter resistor in the transistor of the unbalanced differential pair similarly to the squaring circuit shown in FIG. 7, it is difficult to analytically understand the operation. Using the product RI 0 of the emitter resistance R and the drive current I 0 as a parameter, the differential output current (I k ,
When the relationship between I u ) and the input voltage V A is obtained by SPICE simulation, the result is as shown in FIG. 11, and it can be understood that good square characteristics can be obtained similarly to the square circuit shown in FIG. At this time, it should be noted that the effect of expanding the input voltage range is greater than that of the square circuit shown in FIG.

【0092】図12は、図9と同様、k=3、RI0
8.6VT として個別部品(トランジスタ2SC278
5)を用いて構成した場合の実験結果を示すが、個別部
品で実現しているので、多少出力にオフセットが現れて
いるものの良好なマルチプライヤ(乗算器)出力特性が
得られ、かつ、入力電圧範囲は図6と比較して約4倍程
度に拡大するのである。
FIG. 12 is similar to FIG. 9 except that k = 3 and RI 0
Discrete components as 8.6V T (transistor 2SC278
The experimental results in the case of using 5) are shown. Since the realization is realized by individual components, a good output characteristic of the multiplier (multiplier) can be obtained although an offset appears in the output to some extent. The voltage range is expanded about four times as compared with FIG.

【0093】なお、図12は、図9と同様、パラメータ
として他方の入力電圧V2 を採用し、これを100mV
のステップで0mVから400mVまで変化させ、一方
の入力電圧V1 と出力電圧(VM1、VM2)との関係
をプロットしたものである。
FIG. 12 employs the other input voltage V 2 as a parameter as in FIG.
Varied in steps from 0mV to 400 mV, plots the relationship between one of the input voltages V 1 and the output voltage (VM1, VM2).

【0094】次いで、図13に示す2乗回路は、2組の
不平衡差動対のそれぞれを、エミッタサイズが等しく、
一方はエミッタ抵抗を有し他方はエミッタ抵抗を有しな
い2つのトランジスタを主体に構成したものである。
Next, in the squaring circuit shown in FIG. 13, each of the two unbalanced differential pairs has the same emitter size.
One is mainly composed of two transistors having no emitter resistance and the other is having no emitter resistance.

【0095】ここで、トランジスタの符号は当該図にお
いてのみ通用する単なる識別符号であり、他の図中の同
一符号のトランジスタと同一物であることを意味しない
点、注意する必要がある。
Here, it should be noted that the reference numerals of the transistors are merely identification codes valid only in the figure and do not mean that they are the same as the transistors having the same reference numerals in other drawings.

【0096】即ち、図13において、Q1、Q2、Q
3、Q4は、エミッタサイズの等しいトランジスタであ
り、Q1とQ2、Q3とQ4は、それぞれ、定電流源I
0 で駆動される差動対を構成するが、各差動対において
一方のトランジスタ(Q2、Q3)にのみエミッタ抵抗
Rを付加してある。即ち、不平衡差動対となっている。
That is, in FIG. 13, Q1, Q2, Q
3, Q4 are transistors having the same emitter size, and Q1 and Q2, and Q3 and Q4 are constant current sources I and I, respectively.
Although a differential pair driven by 0 is formed, an emitter resistor R is added to only one transistor (Q2, Q3) in each differential pair. That is, it is an unbalanced differential pair.

【0097】そして、この2組の不平衡差動対の相互間
では、エミッタ抵抗Rを有するトランジスタQ2(Q
3)のベースとエミッタ抵抗を有しないトランジスタQ
4(Q1)のベースとがそれぞれ共通接続されて入力電
圧VA が印加される差動入力対を構成し、エミッタ抵抗
を有するトランジスタ(Q2、Q3)のコレクタ同士及
びエミッタ抵抗を有しないトランジスタ(Q1、Q4)
のコレクタ同士がそれぞれ共通接続されて差動出力電流
(Ik 、Iu )が流れる差動出力対を構成している。
Then, between the two unbalanced differential pairs, a transistor Q2 (Q
3) Transistor Q without base and emitter resistance
4 (Q1) are commonly connected to each other to form a differential input pair to which an input voltage VA is applied, and the collectors of transistors (Q2, Q3) having an emitter resistance and a transistor (not having an emitter resistance) ( Q1, Q4)
Are commonly connected to each other to form a differential output pair in which differential output currents (I k , I u ) flow.

【0098】この図13に示す2乗回路は、図7に示す
2乗回路と同様に不平衡差動対のトランジスタにエミッ
タ抵抗を備えるので、動作を解析的に理解することは困
難であるが、エミッタ抵抗Rと駆動電流I0 との積RI
0 をパラメータとしてk=3の場合の差動出力電流(I
k 、Iu )と入力電圧VA との関係をSPICEシミュ
レーションによって求めると図14のようになり、図7
に示す2乗回路と同様に良好な2乗特性が得られること
が理解できる。このとき、入力電圧範囲の拡大効果は、
図15に示すように図7に示す2乗回路と同程度(約3
倍)である。
Since the squaring circuit shown in FIG. 13 has an emitter resistor in the transistor of the unbalanced differential pair similarly to the squaring circuit shown in FIG. 7, it is difficult to analytically understand the operation, but , Product RI of emitter resistance R and drive current I 0
0 as a parameter k = 3 in the case of the differential output current (I
k , I u ) and the input voltage VA are obtained by SPICE simulation as shown in FIG.
It can be understood that good square characteristics can be obtained similarly to the square circuit shown in FIG. At this time, the effect of expanding the input voltage range is
As shown in FIG. 15, the same degree as the squaring circuit shown in FIG.
Times).

【0099】図15は、RI0 ≒8.6VT として個別
部品(トランジスタ2SC2785)を用いて構成した
場合の実験結果を示すが、個別部品で実現しているの
で、図9や図12と同様に多少出力にオフセットが現れ
ているものの良好なマルチプライヤ(乗算器)出力特性
が得られ、かつ、入力電圧範囲は図6と比較して約3倍
程度に拡大するのである。
FIG. 15 shows an experimental result when an individual component (transistor 2SC2785) is used for RI 0 ≒ 8.6 V T , which is the same as FIGS. 9 and 12 because it is realized by an individual component. However, although an offset appears in the output to some extent, a good multiplier (multiplier) output characteristic is obtained, and the input voltage range is expanded to about three times as compared with FIG.

【0100】なお、図15は図9や図12と同様、パラ
メータとして他方の入力電圧V2 を採用し、これを10
0mVのステップで0mVから400mVまで変化さ
せ、一方の入力電圧V1 と出力電圧(VM1、VM2)
との関係をプロットしたものである。
FIG. 15 employs the other input voltage V 2 as a parameter, as in FIGS.
In 0mV steps is changed from 0mV to 400 mV, one input voltages V 1 and the output voltage (VM1, VM2)
This is a plot of the relationship with.

【0101】次いで、図16に示す2乗回路は、図13
に示す2乗回路において、(Q1、Q2)と(Q3、Q
4)の各対トランジスタにおいてエミッタ抵抗Rを有し
ないトランジスタ(Q1、Q4)をダーリントン接続の
トランジスタで置換したものである。図示例では、Q1
をQ1aとQ1bの2個をダーリントン接続したもので
置換し、Q4をQ4aとQ4bの2個をダーリントン接
続したもので置換してある。
Next, the squaring circuit shown in FIG.
In the square circuit shown in (2), (Q1, Q2) and (Q3, Q
In each of the paired transistors 4), the transistors (Q1, Q4) having no emitter resistance R are replaced with Darlington-connected transistors. In the illustrated example, Q1
Is replaced by one in which two of Q1a and Q1b are connected in Darlington, and Q4 is replaced by one in which two of Q4a and Q4b are connected by Darlington.

【0102】そして、この2組の不平衡差動対の相互間
では、エミッタ抵抗Rを有するトランジスタQ2(Q
3)のベースとダーリントン接続トランジスタの入力段
トランジスタQ4a(Q4b)のベースとがそれぞれ共
通接続されて入力電圧VA が印加される差動入力対を構
成し、エミッタ抵抗を有するトランジスタ(Q2、Q
3)のコレクタ同士及びダーリントン接続トランジスタ
のコレクタ同士がそれぞれ共通接続されて差動出力電流
(Ik 、Iu )が取り出される差動出力対を構成してい
る。
Then, between the two unbalanced differential pairs, a transistor Q2 (Q
The base (3) and the base of the input stage transistor Q4a (Q4b) of the Darlington connection transistor are commonly connected to form a differential input pair to which the input voltage VA is applied, and the transistors (Q2, Q2)
The collectors of 3) and the collectors of the Darlington connection transistors are commonly connected to each other to form a differential output pair from which differential output currents (I k , I u ) are taken out.

【0103】この図16に示す2乗回路は、図7に示す
2乗回路等と同様に不平衡差動対のトランジスタにエミ
ッタ抵抗を備えるので、動作を解析的に理解することは
困難であるが、エミッタ抵抗Rと駆動電流I0 との積R
0 をパラメータとして差動出力電流(Ik 、Iu )と
入力電圧VA との関係をSPICEシミュレーションに
よって求めると図17のようになり、図7に示す2乗回
路等と同様に良好な2乗特性が得られることが理解でき
る。このとき、入力電圧範囲の拡大効果は、図18に示
すように図7に示す2乗回路よりも大きくなる。
The squaring circuit shown in FIG. 16 has an emitter resistance in the transistor of the unbalanced differential pair similarly to the squaring circuit shown in FIG. 7 and the like, so that it is difficult to analytically understand the operation. Is the product R of the emitter resistance R and the drive current I 0
When the relationship between the differential output current (I k , I u ) and the input voltage V A is obtained by SPICE simulation using I 0 as a parameter, the result is as shown in FIG. 17, which is as good as the square circuit shown in FIG. It can be understood that a square characteristic is obtained. At this time, the effect of expanding the input voltage range is larger than that of the square circuit shown in FIG. 7 as shown in FIG.

【0104】図18は、RI0 ≒8.6VT として個別
部品(トランジスタ2SC2785)を用いて構成した
場合の実験結果を示すが、個別部品で実現しているの
で、図9等と同様に多少出力にオフセットが現れている
ものの良好なマルチプライヤ(乗算器)出力特性が得ら
れ、かつ、入力電圧範囲は図6と比較して約5倍程度に
拡大するのである。
FIG. 18 shows an experimental result when an individual component (transistor 2SC2785) is used for RI 0 ≒ 8.6 V T , but since it is realized by an individual component, it is somewhat similar to FIG. Although an offset appears in the output, good multiplier (multiplier) output characteristics can be obtained, and the input voltage range is expanded to about 5 times as compared with FIG.

【0105】なお、図18は図9等と同様、パラメータ
として他方の入力電圧V2 を採用し、これを100mV
のステップで0mVから400mVまで変化させ、一方
の入力電圧V1 と出力電圧(VM1、VM2)との関係
をプロットしたものである。
In FIG. 18, similarly to FIG. 9, etc., the other input voltage V 2 is adopted as a parameter, and this is set to 100 mV.
Varied in steps from 0mV to 400 mV, plots the relationship between one of the input voltages V 1 and the output voltage (VM1, VM2).

【0106】次に、図19は、第9発明の一実施例に係
るマルチプライヤを示す。このマルチプライヤは、基本
的には、第1発明の一実施例たる図2に示すものと同様
に、エミッタ同士が共通接続され値の等しい定電流源I
0 で駆動される対トランジスタ(Q1、Q2)、同(Q
3、Q4)、同(Q5、Q6)、同(Q7、Q8)の4
組を主体に構成される。
Next, FIG. 19 shows a multiplier according to an embodiment of the ninth invention. This multiplier basically has a constant current source I having emitters connected in common and having the same value, as shown in FIG. 2 which is an embodiment of the first invention.
The paired transistors (Q1, Q2) driven by 0 ,
3, Q4), same (Q5, Q6), same (Q7, Q8)
It is composed mainly of pairs.

【0107】そして、図2に示すマルチプライヤと同
様、各対トランジスタは、それぞれ並列的に電源の供給
を受けるが、一方のトランジスタ(Q2、Q3、Q6、
Q7)のエミッタサイズを1とすると、他方のトランジ
スタ(Q1、Q4、Q5、Q8)のエミッタサイズはk
(k>1)倍となっている。つまり、4組の対トランジ
スタは、それぞれ、不平衡差動対を構成しているのであ
る。
As in the multiplier shown in FIG. 2, each pair of transistors receives the power supply in parallel, but one of the transistors (Q2, Q3, Q6,
Assuming that the emitter size of Q7) is 1, the emitter size of the other transistor (Q1, Q4, Q5, Q8) is k
(K> 1) times. That is, each of the four pairs of transistors constitutes an unbalanced differential pair.

【0108】図2に示すマルチプライヤと異なる点は、
差動入力端子対(1、2)と同(3、4)とには、2つ
の入力信号(電圧V1 、同V2)が全差動で印加される
こと及び上記4組の不平衡差動対の主体をなす各トラン
ジスタの相互間の接続が以下のようになっていることで
ある。
The difference from the multiplier shown in FIG.
Two input signals (voltages V 1 and V 2 ) are applied in full differential to the differential input terminal pairs (1, 2) and (3, 4), and the above four sets of unbalances The connection between the transistors forming the main part of the differential pair is as follows.

【0109】上記4組の不平衡差動対の主体をなす各ト
ランジスタの相互間では、エミッタサイズが等しくない
トランジスタ(Q1とQ7、Q2とQ5、Q3とQ8、
Q4とQ6)のベース同士がそれぞれ共通接続され、Q
1とQ7のベース同士が一方の差動入力端子対(1、
2)の一方の極性の入力端子1に接続され、Q2とQ5
のベース同士が一方の差動入力端子対(1、2)の他方
の極性の入力端子2に接続される。また、Q3とQ8の
ベース同士が他方の差動入力端子対(3、4)の一方の
極性の入力端子3に接続され、Q4とQ6のベース同士
が他方の差動入力端子対(3、4)の他方の極性の入力
端子4に接続される。そして、エミッタサイズが等しい
4個のトランジスタ(Q1、Q4、Q5、Q8)及び同
(Q2、Q3、Q6、Q7)のコレクタ同士はそれぞれ
共通接続され、それぞれ差動出力電流(Ip 、Iq )を
形成する。
Between the transistors constituting the main components of the four unbalanced differential pairs, transistors having unequal emitter sizes (Q1 and Q7, Q2 and Q5, Q3 and Q8,
The bases of Q4 and Q6) are commonly connected to each other,
1 and Q7 have one differential input terminal pair (1,
2) connected to the input terminal 1 of one polarity, and Q2 and Q5
Are connected to the other polarity input terminal 2 of one differential input terminal pair (1, 2). The bases of Q3 and Q8 are connected to the input terminal 3 of one polarity of the other differential input terminal pair (3, 4), and the bases of Q4 and Q6 are connected to the other differential input terminal pair (3, 4). 4) is connected to the input terminal 4 of the other polarity. The four transistors (Q1, Q4, Q5, Q8) and the collectors (Q2, Q3, Q6, Q7) having the same emitter size are commonly connected to each other, and the differential output currents (I p , I q ) are respectively provided. ) Is formed.

【0110】さて、(第1の)不平衡差動対の各トラン
ジスタ(Q1、Q2)、(第2の)不平衡差動対の各ト
ランジスタ(Q3、Q4)、(第3の)不平衡差動対の
各トランジスタ(Q7、Q8)及び(第4の)不平衡差
動対の各トランジスタ(Q5、Q6)それぞれのベース
電圧(VB1、VB2、VB3、VB4、VB5、VB6、VB7、V
B8)は、基準電圧をVR とすると、次の数式34、同3
5、同36、同37となる。
Now, each transistor (Q1, Q2) of the (first) unbalanced differential pair, each transistor (Q3, Q4) of the (second) unbalanced differential pair, (third) unbalanced The respective base voltages (V B1 , V B2 , V B3 , V B4 , V B5 ) of each transistor (Q7, Q8) of the differential pair and each transistor (Q5, Q6) of the (fourth) unbalanced differential pair V B6 , V B7 , V
B8), when the reference voltage is V R, the following equation 34, 3
5, 36 and 37.

【0111】[0111]

【数34】 (Equation 34)

【0112】[0112]

【数35】 (Equation 35)

【0113】[0113]

【数36】 [Equation 36]

【0114】[0114]

【数37】 (37)

【0115】このとき、(第1の)不平衡差動対の各ト
ランジスタ(Q1、Q2)におけるベース間電圧及び
(第2の)不平衡差動対の各トランジスタ(Q3、Q
4)におけるベース間電圧は、それぞれ次の数式38、
同39となり、両者は等しく数式40となる。これをV
A とする。
At this time, the base-to-base voltage of each transistor (Q1, Q2) of the (first) unbalanced differential pair and each transistor (Q3, Q2) of the (second) unbalanced differential pair
The voltage between bases in 4) is expressed by the following equation 38, respectively.
The result is 39, which is equal to the expression 40. This is V
A.

【0116】[0116]

【数38】 (38)

【0117】[0117]

【数39】 [Equation 39]

【0118】[0118]

【数40】 (Equation 40)

【0119】また、同様に、(第3の)不平衡差動対の
各トランジスタ(Q7、Q8)におけるベース間電圧及
び(第4の)不平衡差動対の各トランジスタ(Q5、Q
6)におけるベース間電圧は、それぞれ次の数式41、
同42となり、両者は等しく数式43となる。これをV
B とする。
Similarly, the base-to-base voltage of each transistor (Q7, Q8) of the (third) unbalanced differential pair and each transistor (Q5, Q5) of the (fourth) unbalanced differential pair
The base-to-base voltage in 6) is given by
42 is obtained, and both are equally represented by Expression 43. This is V
B.

【0120】[0120]

【数41】 [Equation 41]

【0121】[0121]

【数42】 (Equation 42)

【0122】[0122]

【数43】 [Equation 43]

【0123】そこで、VA とVB を数式30に代入すれ
ば、次の数式44となり、入力電圧V1 と同V2 の積に
比例する差動電流が得られる。即ち、マルチプライヤが
得られたのである。
Therefore, if V A and V B are substituted into Expression 30, the following Expression 44 is obtained, and a differential current proportional to the product of the input voltage V 1 and V 2 is obtained. That is, a multiplier was obtained.

【0124】[0124]

【数44】 [Equation 44]

【0125】なお、図2、図19において、差動電流Δ
Iは、ΔI=Ip−Iq と表されるが、Ip とIq とは
互いに逆相であるからこれらのいずれにも電圧V1 と同
2の積の電流成分が含まれる。しかし、その大きさは
差動電流ΔIの半分ずつとなるだけである。
In FIGS. 2 and 19, the differential current Δ
I is expressed as [Delta] I = I p -I q, include current components I p and I q and the product of the voltages V 1 and the V 2 in any of these from is opposite phases. However, its magnitude is only half of the differential current ΔI.

【0126】そして、以上の説明から明らかなように、
図19に示す各不平衡差動対は、それぞれ、図7、図1
0、図13、図16に示す不平衡差動対で置換でき、こ
の場合には入力電圧の拡大効果が得られる。
As is clear from the above description,
The unbalanced differential pairs shown in FIG. 19 correspond to FIGS.
0, and can be replaced with the unbalanced differential pairs shown in FIGS.

【0127】次いで、図20は、第2発明に係るマルチ
プライヤを示す。図20において、このマルチプライヤ
は、AとBとCの3つの2乗回路を基本的に備える。各
2乗回路は、第1発明と同様に、所謂不平衡差動対の2
組で構成されるので、差動の入出力対を有するが、3つ
の2乗回路の協同で2入力信号の乗算を行うことから、
3つの2乗回路の差動入力対のうち正極性側は入力端子
10に共通接続され、2乗回路Aの差動入力対のうち負
極性側は入力端子11に接続され、BとCの2つの2乗
回路の差動入力対のうち負極性側は入力端子12に共通
接続される。
Next, FIG. 20 shows a multiplier according to the second invention. In FIG. 20, the multiplier basically includes three squaring circuits A, B, and C. Each squaring circuit, as in the first invention, has a so-called unbalanced differential pair of two.
It has a differential input / output pair because it is configured as a set, but since the two input signals are multiplied by the cooperation of three squaring circuits,
The positive side of the differential input pairs of the three squaring circuits is commonly connected to the input terminal 10, the negative side of the differential input pair of the squaring circuit A is connected to the input terminal 11, and B and C The negative side of the differential input pairs of the two squaring circuits is commonly connected to the input terminal 12.

【0128】つまり、(第1の)2乗回路Aの差動入力
対は(第1の)入力端子10と(第2の)入力端子11
とで構成され、(第2の)2乗回路Bの差動入力対と
(第3の)2乗回路Cの差動入力対とはそれぞれ(第1
の)入力端子10と(第3の)入力端子12とで構成さ
れるのである。
That is, the differential input pair of the (first) squaring circuit A is composed of the (first) input terminal 10 and the (second) input terminal 11
The differential input pair of the (second) squaring circuit B and the differential input pair of the (third) squaring circuit C are respectively (first
1) and (third) input terminal 12).

【0129】そして、3つの2乗回路の相互間では、2
乗回路Aの差動出力対のうち正極性側はBとCの2乗回
路の差動出力対のうち負極性側に接続され、2乗回路A
の差動出力対のうち負極性側はBとCの2乗回路の差動
出力対のうち正極性側に接続され、それぞれ当該マルチ
プライヤの出力端子対(13、14)に接続される。
Then, between the three squaring circuits, 2
The positive side of the differential output pair of the squaring circuit A is connected to the negative side of the differential output pair of the squaring circuit of B and C, and the squaring circuit A
Are connected to the positive side of the differential output pair of the squaring circuit of B and C, and are respectively connected to the output terminal pair (13, 14) of the multiplier.

【0130】つまり、(第2の)2乗回路Bと(第3
の)2乗回路Cのそれぞれの差動出力対の同極性同士と
(第1の)2乗回路Aの差動出力対の異極性とが共通接
続されて出力端子対(13、14)を構成しているので
ある。
That is, the (second) squaring circuit B and the (third)
) Of the differential output pair of the squaring circuit C and the different polarity of the differential output pair of the (first) squaring circuit A are connected in common to form the output terminal pair (13, 14). It is composed.

【0131】以上の構成において、(第1の)入力端子
10と(第3の)入力端子12間には(第1の)入力電
圧信号V1 が、(第2の)入力端子11と(第3の)入
力端子12間には第2の入力電圧信号V2 がそれぞれ同
相で印加される。従って、2乗回路Aの差動入力電圧
は、V1 −V2 となる。一方、BとCの2乗回路の差動
入力電圧は、V2となる。
In the above configuration, the (first) input voltage signal V 1 is applied between the (first) input terminal 10 and the (third) input terminal 12, and the (second) input terminal 11 and the (second) input terminal A second input voltage signal V 2 is applied between the (third) input terminals 12 in the same phase. Therefore, the differential input voltage of the squaring circuit A is V 1 −V 2 . On the other hand, the differential input voltage of the square circuit of B and C becomes V 2 .

【0132】そして、3つの2乗回路の出力端子対の接
続関係から明らかなように、BとCの2乗回路の各出力
の和から2乗回路Aの出力を減ずるのであるから、出力
端子対に現れる出力電圧VOUT は、数式45に示すよう
に、入力電圧V1 と同V2 の積で表され、マルチプライ
ヤ(乗算器)の特性が得られる。
As is clear from the connection relationship between the output terminal pairs of the three squaring circuits, the output of the squaring circuit A is subtracted from the sum of the outputs of the squaring circuits of B and C. The output voltage V OUT appearing in the pair is expressed by the product of the input voltage V 1 and the same voltage V 2 as shown in Expression 45, and a characteristic of a multiplier (multiplier) is obtained.

【0133】[0133]

【数45】 [Equation 45]

【0134】次に、図21は、不平衡差動対をエミッタ
サイズが異なる2つのトランジスタを主体に構成した場
合の第2発明に係るマルチプライヤの一実施例を示す。
図21において、(Q1、Q2)(Q3、Q4)(Q
5、Q6)(Q7、Q8)(Q9、Q10)(Q11、
Q12)の6組の対トランジスタは、それぞれ、並列的
に電源の供給を受けると共に、エミッタ同士が共通接続
されて値の等しい定電流源I0 で駆動される差動対であ
るが、エミッタサイズは、一方のトランジスタ(Q2、
Q3、Q6、Q7、Q10、Q11)を1とすると、他
方のトランジスタ(Q1、Q4、Q5、Q8、Q9、Q
12)はk(k>1)倍となっている。つまり、各差動
対は、不平衡となっているのであり、(Q1、Q2)と
(Q3、Q4)の2組が、(Q5、Q6)(Q7、Q
8)の2組が、(Q9、Q10)(Q11、Q12)の
2組がそれぞれ2乗回路の主体を構成するのである。
Next, FIG. 21 shows an embodiment of the multiplier according to the second invention in the case where the unbalanced differential pair is constituted mainly by two transistors having different emitter sizes.
In FIG. 21, (Q1, Q2) (Q3, Q4) (Q
5, Q6) (Q7, Q8) (Q9, Q10) (Q11,
Six sets of pairs transistor Q12), respectively, with parallel supplied with power, is a differential pair whose emitters each other is driven by a constant current source I 0 equal commonly connected with values, the emitter size Is one transistor (Q2,
Assuming that Q3, Q6, Q7, Q10, Q11) is 1, the other transistors (Q1, Q4, Q5, Q8, Q9, Q
12) is k (k> 1) times. That is, each differential pair is unbalanced, and two sets of (Q1, Q2) and (Q3, Q4) are (Q5, Q6) (Q7, Q
8), and two sets of (Q9, Q10) and (Q11, Q12) each constitute a main part of the squaring circuit.

【0135】上記3つの2乗回路それぞれを構成する2
組の不平衡差動対の各トランジスタの相互間では、エミ
ッタサイズが等しいトランジスタ(Q1とQ4、Q2と
Q3、Q5とQ8、Q6とQ7、Q9とQ12、Q10
とQ11)のコレクタ同士が共通接続され、エミッタサ
イズが等しくないトランジスタ(Q1とQ3、Q2とQ
4、Q5とQ7、Q6とQ8、Q9とQ11、Q10と
Q12)のベース同士が共通接続される。
Each of the above-mentioned three squaring circuits 2
The transistors having the same emitter size (Q1 and Q4, Q2 and Q3, Q5 and Q8, Q6 and Q7, Q9 and Q12, Q10)
And Q11) have commonly connected collectors and unequal emitter sizes (Q1 and Q3, Q2 and Q11).
4, Q5 and Q7, Q6 and Q8, Q9 and Q11, and Q10 and Q12) are commonly connected.

【0136】また、上記3つの2乗回路の相互間での入
力の関係は次のようになっている。即ち、第1の2乗回
路を構成する2組の不平衡差動対の対トランジスタ
((Q1とQ2)、(Q3とQ4))における一方のト
ランジスタ(Q1、Q3)のベースと第2の2乗回路を
構成する2組の不平衡差動対の対トランジスタ((Q5
とQ6)、(Q7とQ8))とにおける一方のトランジ
スタ(Q5、Q7)のベースとが入力端子1に共通接続
され、第1の2乗回路における他方のトランジスタ(Q
2、Q4)のベースと第3の2乗回路を構成する2組の
不平衡差動対の対トランジスタ((Q10とQ9)、
(Q12とQ11))における他方のトランジスタ(Q
9、Q11)のベースとが入力端子2に共通接続され、
第2の2乗回路における他方のトランジスタ(Q6、Q
8)のベースと第3の2乗回路における一方のトランジ
スタ(Q10、Q12)のベースとが入力端子3に共通
接続される。
The input relationship between the three squaring circuits is as follows. That is, the base of one transistor (Q1, Q3) of the paired transistors ((Q1 and Q2) and (Q3 and Q4)) of the two unbalanced differential pairs forming the first square circuit and the second transistor The paired transistors of the two unbalanced differential pairs ((Q5
, Q6) and (Q7 and Q8)), the base of one transistor (Q5, Q7) is commonly connected to the input terminal 1, and the other transistor (Q5) in the first squaring circuit.
2, Q4) and two unbalanced differential pair pair transistors ((Q10 and Q9) forming a third squaring circuit).
(Q12 and Q11)) in the other transistor (Q
9, Q11) are commonly connected to the input terminal 2;
The other transistors (Q6, Q6) in the second square circuit
The base of 8) and the base of one of the transistors (Q10, Q12) in the third squaring circuit are commonly connected to the input terminal 3.

【0137】そして、3つの2乗回路の相互間での出力
の関係は次のようになっている。即ち、第2及び第3の
2乗回路においてエミッタサイズの等しいQ5とQ8と
Q9とQ12のコレクタ同士及びQ6とQ7とQ10と
Q11のコレクタ同士がそれぞれ共通接続され、それぞ
れが第1の2乗回路においてエミッタサイズの異なるト
ランジスタのコレクタに接続され、差動出力電流(I
p ′、Iq ′)を形成する。
The output relationship between the three squaring circuits is as follows. That is, in the second and third squaring circuits, the collectors of Q5, Q8, Q9, and Q12 having the same emitter size and the collectors of Q6, Q7, Q10, and Q11 are connected in common, respectively, In the circuit, the differential output current (I
p ', Iq ').

【0138】また、入力端子1と同3間には一方の入力
電圧信号V1 が印加され、入力端子2と同3間には他方
の入力電圧信号V2 が印加される。図示するように、入
力端子1と同2には2つの入力信号の一方の極性がそれ
ぞれ印加され、入力端子3には他方の極性が共通に印加
される。
One input voltage signal V 1 is applied between the input terminals 1 and 3, and the other input voltage signal V 2 is applied between the input terminals 2 and 3. As shown in the drawing, one polarity of two input signals is applied to input terminals 1 and 2 respectively, and the other polarity is commonly applied to input terminal 3.

【0139】以上の構成において、((Q1、Q2)
(Q3、Q4))、((Q5、Q6)(Q7、Q
8))、((Q9、Q10)(Q11、Q12))は、
それぞれ2乗回路(2組の不平衡差動対)の主体をなす
2組の不平衡な対トランジスタであるが、((Q1、Q
2)(Q3、Q4))と((Q5、Q6)(Q7、Q
8))については前述(図2)したのと同様であるの
で、以下追加に係る(Q9、Q10)と(Q11、Q1
2)について説明する。
In the above configuration, ((Q1, Q2)
(Q3, Q4)), ((Q5, Q6) (Q7, Q
8)), ((Q9, Q10) (Q11, Q12))
The two sets of unbalanced pair transistors are the main components of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs).
2) (Q3, Q4)) and ((Q5, Q6) (Q7, Q
8)) is the same as that described above (FIG. 2), so that (Q9, Q10) and (Q11, Q1)
2) will be described.

【0140】この2組の不整合差動対の各トランジスタ
(Q9、Q10、Q11、Q12)のコレクタ電流をI
C9、IC10 、IC11 、IC12 とすると、IC9−IC10
数式46、IC11 −IC12 は数式47と求まり、両不整
合差動対の差動電流ΔIC は、数式48に示すように、
入力電圧V2 の2乗に比例する。
The collector current of each transistor (Q9, Q10, Q11, Q12) of the two mismatched differential pairs is represented by I
Assuming that C9 , I C10 , I C11 , and I C12 , I C9 -I C10 is obtained by Expression 46, and I C11 -I C12 is obtained by Expression 47, and the differential current ΔI C of both mismatched differential pairs is obtained by Expression 48. As shown,
Proportional to the square of the input voltage V 2.

【0141】[0141]

【数46】 [Equation 46]

【0142】[0142]

【数47】 [Equation 47]

【0143】[0143]

【数48】 [Equation 48]

【0144】従って、図21において、差動出力電流の
差(Ip ′、Iq ′)をΔI′とすると、これは次の数
式49となり、数式50と近似できる。
Therefore, assuming that the difference (I p ′, I q ′) between the differential output currents in FIG. 21 is ΔI ′, this is represented by the following equation (49), which can be approximated to equation (50).

【0145】[0145]

【数49】 [Equation 49]

【0146】[0146]

【数50】 [Equation 50]

【0147】即ち、入力電圧V1 と同V2 の積に比例し
た差動電流(ΔI′)が得られ、マルチプライヤ(乗算
器)が得られたのである。
That is, a differential current (ΔI ′) proportional to the product of the input voltage V 1 and the input voltage V 2 was obtained, and a multiplier (multiplier) was obtained.

【0148】次いで、図22は、第3発明に係るマルチ
プライヤを示す。図22において、このマルチプライヤ
は、図20に示したマルチプライヤ(第2発明)の構成
に第4の2乗回路Dを追加したものである。
Next, FIG. 22 shows a multiplier according to the third invention. In FIG. 22, this multiplier is obtained by adding a fourth squaring circuit D to the configuration of the multiplier (second invention) shown in FIG.

【0149】追加の2乗回路Dは、第2発明のマルチプ
ライヤにおいて、直流成分を積極的にキャンセルするた
めのものであり、その差動入力対は共に第3の2乗回路
Cの負極性側と共に入力端子12に接続され、その差動
出力対は第1の2乗回路の同極性側に接続される、即ち
正極性側は出力端子13に接続され、負極性側は出力端
子14に接続される。
The additional squaring circuit D is for positively canceling the DC component in the multiplier of the second invention, and the differential input pair of the additional squaring circuit D is the negative polarity of the third squaring circuit C. And the differential output pair is connected to the same polarity side of the first squaring circuit, that is, the positive side is connected to the output terminal 13 and the negative side is connected to the output terminal 14. Connected.

【0150】次に、図23は、不平衡差動対をエミッタ
サイズが異なる2つのトランジスタを主体に構成した場
合の第3発明に係るマルチプライヤの一実施例を示す。
図23において、(Q1、Q2)(Q3、Q4)(Q
5、Q6)(Q7、Q8)(Q9、Q10)(Q11、
Q12)(Q13、Q14)(Q15、Q16)の8組
の対トランジスタは、それぞれ、並列的に電源の供給を
受けると共に、エミッタ同士が共通接続されて値の等し
い定電流源I0 で駆動される差動対であるが、エミッタ
サイズは、一方のトランジスタ(Q2、Q3、Q6、Q
7、Q10、Q11、Q14、Q15)を1とすると、
他方のトランジスタ(Q1、Q4、Q5、Q8、Q9、
Q12、Q13、Q16)はk(k>1)倍となってい
る。つまり、各差動対は、不平衡となっているのであ
り、(Q1、Q2)と(Q3、Q4)の2組が、(Q
5、Q6)と(Q7、Q8)の2組が、(Q9、Q1
0)と(Q11、Q12)の2組が、(Q13、Q1
4)と(Q15、Q16)の2組がそれぞれ2乗回路の
主体を構成するのである。
Next, FIG. 23 shows an embodiment of the multiplier according to the third invention in the case where the unbalanced differential pair mainly includes two transistors having different emitter sizes.
In FIG. 23, (Q1, Q2) (Q3, Q4) (Q
5, Q6) (Q7, Q8) (Q9, Q10) (Q11,
Q12) (Q13, Q14) ( Q15, Q16 8 sets of pairs transistor), respectively, with parallel supplied with power, the emitters of is driven by a constant current source I 0 equal commonly connected to values However, the emitter size of one of the transistors (Q2, Q3, Q6, Q
7, Q10, Q11, Q14, Q15) as 1,
The other transistor (Q1, Q4, Q5, Q8, Q9,
Q12, Q13, and Q16) are k times (k> 1). That is, each differential pair is unbalanced, and two sets of (Q1, Q2) and (Q3, Q4) are represented by (Q
5, Q6) and (Q7, Q8) are (Q9, Q1
0) and (Q11, Q12) are (Q13, Q1
The two sets of 4) and (Q15, Q16) respectively constitute the main part of the squaring circuit.

【0151】図21との対比において明らかなように、
図23に示すマルチプライヤは、図21において第2の
2乗回路におけるトランジスタQ8と第3の2乗回路に
おけるトランジスタQ12との間に、第4の2乗回路を
構成する2組の不平衡差動対の対トランジスタ((Q1
3、Q14)と(Q15、Q16))を介在させたもの
である。
As is apparent from comparison with FIG.
The multiplier shown in FIG. 23 includes two sets of unbalance differences between the transistor Q8 in the second square circuit and the transistor Q12 in the third square circuit in FIG. Dynamic pair transistor ((Q1
3, Q14) and (Q15, Q16)).

【0152】上記4つの2乗回路それぞれを構成する2
組の不整合差動対の各トランジスタは、エミッタサイズ
の等しいトランジスタ(Q1とQ4、Q2とQ3、Q5
とQ8、Q6とQ7、Q9とQ12、Q10とQ11、
Q13とQ16、Q14とQ15)のコレクタ同士及び
エミッタサイズの等しくないトランジスタ(Q1とQ
3、Q2とQ4、Q5とQ7、Q6とQ8、Q9とQ1
1、Q10とQ12、Q13とQ15、Q14とQ1
6)のベース同士がそれぞれ共通接続される。
Each of the four squaring circuits 2
Each transistor of the set of mismatched differential pairs is composed of transistors having the same emitter size (Q1 and Q4, Q2 and Q3, Q5
Q8, Q6 and Q7, Q9 and Q12, Q10 and Q11,
Q13 and Q16, Q14 and Q15 collectors and transistors having unequal emitter sizes (Q1 and Q15)
3, Q2 and Q4, Q5 and Q7, Q6 and Q8, Q9 and Q1
1, Q10 and Q12, Q13 and Q15, Q14 and Q1
6) The bases are commonly connected to each other.

【0153】また、4つの2乗回路の相互間での入力の
関係は次のようになっている。第1の2乗回路を構成す
る2組の不整合差動対の対トランジスタ((Q1、Q
2)と(Q3、Q4))における一方のトランジスタ
(Q1、Q3)のベース同士と第2の2乗回路を構成す
る2組の不整合差動対の対トランジスタ((Q5、Q
6)と(Q7、Q8))における一方のトランジスタ
(Q5、Q7)のベース同士とが入力端子1に共通接続
される。第1の2乗回路におけの他方のトランジスタ
(Q2、Q4)のベース同士と第3の2乗回路を構成す
る2組の不整合差動対の対トランジスタ((Q9、Q1
0)と(Q11、Q12))における他方のトランジス
タ(Q9、Q11)のベース同士とが入力端子2に共通
接続される。第2の2乗回路における他方のトランジス
タ(Q6、Q8)のベース同士と第4の2乗回路を構成
する2組の不平衡差動対の対トランジスタ((Q13、
Q14)と(Q15、Q16))における一方のトラン
ジスタ(Q14、Q16)のベース同士とが入力端子3
に共通接続される。第3の2乗回路における一方のトラ
ンジスタ(Q12、Q10)のベース同士と第4の2乗
回路における他方のトランジスタ(Q13、Q15)の
ベース同士とが共通接続される。
The input relationship between the four squaring circuits is as follows. The paired transistors ((Q1, Q2) of the two mismatched differential pairs forming the first squaring circuit
2) and (Q3, Q4)), the bases of one transistor (Q1, Q3) and two mismatched differential pair pair transistors ((Q5, Q5) forming a second squaring circuit.
6) and the bases of one of the transistors (Q5, Q7) in (Q7, Q8)) are commonly connected to the input terminal 1. The bases of the other transistors (Q2, Q4) in the first square circuit and the paired transistors ((Q9, Q1) of two mismatched differential pairs forming the third square circuit
0) and the bases of the other transistors (Q9, Q11) in (Q11, Q12)) are commonly connected to the input terminal 2. The bases of the other transistors (Q6, Q8) in the second squaring circuit and the paired transistors ((Q13,
Q14) and the base of one of the transistors (Q14, Q16) in (Q15, Q16))
Connected in common. The bases of one transistor (Q12, Q10) in the third squaring circuit and the bases of the other transistors (Q13, Q15) in the fourth squaring circuit are commonly connected.

【0154】そして、4つの2乗回路の相互間での出力
の関係は次のようになっている。即ち、第1乃至第3の
2乗回路の相互間では、図21と同様に、第2及び第3
の2乗回路においてエミッタサイズの等しいQ5とQ8
とQ9とQ12のコレクタ同士及びQ6とQ7とQ10
とQ11のコレクタ同士がそれぞれ共通接続され、それ
ぞれが第1の2乗回路においてエミッタサイズの異なる
トランジスタのコレクタに接続され、これに対する追加
の第4の2乗回路では、エミッタサイズの等しいトラン
ジスタ((Q14とQ15)(Q13とQ16))のコ
レクタ同士は同様に共通接続されるが、エミッタサイズ
が1であるQ14とQ15のコレクタ同士がQ2とQ3
とQ5とQ8とQ9とQ12とのコレクタ同士に共通接
続され、エミッタサイズがkであるQ13とQ16のコ
レクタ同士がQ1とQ4とQ6とQ7とQ10とQ11
とのコレクタ同士に共通接続され、それぞれ差動出力電
流(Ip ″、Iq ″)を形成する。
The output relation between the four squaring circuits is as follows. That is, between the first to third squaring circuits, as in FIG.
Q5 and Q8 having the same emitter size in the squared circuit of
, Q9 and Q12 collectors and Q6, Q7 and Q10
And Q11 are commonly connected to each other, each is connected to the collector of a transistor having a different emitter size in the first squaring circuit, and an additional fourth squaring circuit has a transistor (( The collectors of Q14 and Q15) (Q13 and Q16)) are similarly connected in common, but the collectors of Q14 and Q15 having an emitter size of 1 are Q2 and Q3.
, Q5, Q8, Q9, and Q12 are commonly connected to each other, and the collectors of Q13 and Q16 whose emitter size is k are connected to Q1, Q4, Q6, Q7, Q10, and Q11.
Are connected in common to each other to form differential output currents (I p ″, I q ″), respectively.

【0155】なお、入力端子1と入力端子3間には一方
の入力信号(電圧V1 )が印加され、入力端子2と入力
端子3間には他方の入力信号(電圧V2 )が印加され、
入力端子1と同2には2つの入力信号の一方の極性がそ
れぞれ印加され、入力端子3には他方の極性が共通に印
加される点は図21の場合と同様である。
One input signal (voltage V 1 ) is applied between the input terminals 1 and 3, and the other input signal (voltage V 2 ) is applied between the input terminals 2 and 3. ,
As in the case of FIG. 21, one polarity of two input signals is respectively applied to the input terminals 1 and 2 and the other polarity is commonly applied to the input terminal 3.

【0156】以上の構成において、追加に係る第4の2
乗回路においても、不整合差動対の対トランジスタ(Q
13、Q14)、同(Q15、Q16)について、コレ
クタ電流(IC13 、IC14 )、同(IC15 、IC16 )の
差電流(IC13 −IC14 )、同(IC16 −IC15 )は、
次の数式51、同52と求まり、両者の差電流ΔID
数式53となる。
In the above configuration, the fourth 2
In the multiplication circuit, the paired transistors (Q
13, Q14), for the same (Q15, Q16), the collector current (I C13, I C14), the (I C15, the difference in I C16) current (I C13 -I C14), the (I C16 -I C15) Is
Equation 51, Motomari the same 52, the difference current [Delta] I D of both the formula 53.

【0157】[0157]

【数51】 (Equation 51)

【0158】[0158]

【数52】 (Equation 52)

【0159】[0159]

【数53】 (Equation 53)

【0160】従って、図23において、出力電流I
p ″、同Iq ″の差(Ip ″−Iq ″)をΔI″とする
と、これは次の数式54となり、数式50での直流項を
キャンセルでき、結局数式55と近似できる。
Therefore, in FIG. 23, the output current I
p ", the I q" when the difference of (I p "-I q") to [Delta] I ", which is next to the following formula 54, can be canceled dc term in the equation 50, it eventually approximate formula 55.

【0161】[0161]

【数54】 (Equation 54)

【0162】[0162]

【数55】 [Equation 55]

【0163】即ち、第2発明と同様に、入力電圧V1
同V2の積に比例した差動電流が(ΔI″)が得られ、
マルチプライヤ(乗算器)が得られたのである。なお、
この第3発明に係る実施例回路(図23)の特性は図2
4に示すようになる。図24は双曲線正接関数を用いて
計算値をプロットしたものである。
That is, similarly to the second invention, a differential current (ΔI ″) proportional to the product of the input voltage V 1 and the input voltage V 2 is obtained,
A multiplier (multiplier) was obtained. In addition,
The characteristic of the circuit according to the third invention (FIG. 23) is shown in FIG.
As shown in FIG. FIG. 24 is a plot of calculated values using a hyperbolic tangent function.

【0164】なお、図21と図23に示す各不平衡差動
対は、それぞれ、図7、図10、図13、図16に示す
不平衡差動対で置換でき、入力電圧範囲の拡大効果が得
られることは以上の説明から明らかである。
Each of the unbalanced differential pairs shown in FIGS. 21 and 23 can be replaced with the unbalanced differential pairs shown in FIGS. 7, 10, 13 and 16, respectively. Is apparent from the above description.

【0165】[0165]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマルチプ
ライヤでは、2乗回路を2組の不平衡差動対で構成し、
その2乗回路の2組(第1発明、第9発明)又は3組
(第2発明)若しくは4組(第3発明)を従来のような
積み重ねではなくいわば横一列となるような配置にし、
同一の電源電圧で動作するようにしてあるので、従来よ
りも低い電源電圧で動作させ得る効果がある。そして、
2乗回路として、エミッタサイズが異なる2つのトラン
ジスタを主体とする不平衡差動対の2組(第4発明、第
10発明)を基準した場合、第5発明と第11発明、第
6発明と第12発明、第7発明と第13発明、第8発明
と第14発明は、それぞれ入力電圧範囲の拡大効果が得
られる。
As described above, in the multiplier of the present invention, the squaring circuit is constituted by two unbalanced differential pairs,
The two sets (first invention, ninth invention) or three sets (second invention) or four sets (third invention) of the squaring circuit are arranged so as to be in a horizontal row rather than stacked as in the prior art,
Since the operation is performed at the same power supply voltage, there is an effect that the operation can be performed at a power supply voltage lower than the conventional one. And
In the case where two sets (fourth and tenth inventions) of unbalanced differential pairs mainly composed of two transistors having different emitter sizes are used as the squaring circuit, the fifth invention, the eleventh invention, the sixth invention and The twelfth invention, the seventh invention and the thirteenth invention, and the eighth invention and the fourteenth invention can obtain the effect of expanding the input voltage range.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1発明のマルチプライヤの構成ブロック図で
ある。
FIG. 1 is a configuration block diagram of a multiplier of a first invention.

【図2】第1発明の一実施例に係るマルチプライヤの回
路図(本発明の2乗回路(2組の不平衡差動対)の第1
実施例の回路図)である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a multiplier according to an embodiment of the first invention (first embodiment of a squaring circuit (two unbalanced differential pairs) of the present invention);
It is a circuit diagram of an Example).

【図3】第1実施例に係る2乗回路(図2)の出力特性
図である。
FIG. 3 is an output characteristic diagram of the squaring circuit (FIG. 2) according to the first embodiment;

【図4】第1発明の一実施例に係るマルチプライヤ(図
2)の出力特性図(計算値)である。
FIG. 4 is an output characteristic diagram (calculated value) of the multiplier (FIG. 2) according to one embodiment of the first invention.

【図5】第1発明の一実施例に係るマルチプライヤ(図
2)の出力コンダクタンス特性図(計算値)である。
FIG. 5 is an output conductance characteristic diagram (calculated value) of the multiplier (FIG. 2) according to one embodiment of the first invention.

【図6】第1発明の一実施例に係るマルチプライヤ(図
2)の出力特性図(実験値)である。
FIG. 6 is an output characteristic diagram (experimental value) of the multiplier (FIG. 2) according to the embodiment of the first invention.

【図7】本発明の2乗回路(2組の不平衡差動対)の第
2実施例の回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram of a second embodiment of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs) of the present invention.

【図8】本発明の2乗回路(2組の不平衡差動対)の第
2実施例回路(図7)の出力特性図(シミュレーション
値)である。
8 is an output characteristic diagram (simulation value) of the circuit (FIG. 7) of the second embodiment of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs) of the present invention.

【図9】本発明の2乗回路(2組の不平衡差動対)の第
2実施例回路(図7)を用いて構成した第1発明のマル
チプライヤの出力特性図(実験値)である。
FIG. 9 is an output characteristic diagram (experimental value) of the multiplier of the first invention configured using the circuit (FIG. 7) of the second embodiment of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs) of the present invention; is there.

【図10】本発明の2乗回路(2組の不平衡差動対)の
第3実施例の回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram of a third embodiment of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs) of the present invention.

【図11】本発明の2乗回路(2組の不平衡差動対)の
第3実施例回路(図10)の出力特性図(シミュレーシ
ョン値)である。
FIG. 11 is an output characteristic diagram (simulation value) of the circuit (FIG. 10) of the third embodiment of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs) of the present invention.

【図12】本発明の2乗回路(2組の不平衡差動対)の
第3実施例回路(図10)を用いて構成した第1発明の
マルチプライヤの出力特性図(実験値)である。
12 is an output characteristic diagram (experimental value) of the multiplier of the first invention configured using the circuit (FIG. 10) of the third embodiment of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs) of the present invention; is there.

【図13】本発明の2乗回路(2組の不平衡差動対)の
第4実施例の回路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram of a fourth embodiment of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs) of the present invention.

【図14】本発明の2乗回路(2組の不平衡差動対)の
第4実施例回路(図13)の出力特性図(シミュレーシ
ョン値)である。
FIG. 14 is an output characteristic diagram (simulation value) of the circuit (FIG. 13) of the fourth embodiment of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs) of the present invention.

【図15】本発明の2乗回路(2組の不平衡差動対)の
第4実施例回路(図13)を用いて構成した第1発明の
マルチプライヤの出力特性図(実験値)である。
FIG. 15 is an output characteristic diagram (experimental value) of the multiplier of the first invention configured using the circuit (FIG. 13) of the fourth embodiment of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs) of the present invention; is there.

【図16】本発明の2乗回路(2組の不平衡差動対)の
第5実施例の回路図である。
FIG. 16 is a circuit diagram of a fifth embodiment of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs) of the present invention.

【図17】本発明の2乗回路(2組の不平衡差動対)の
第5実施例回路(図16)の出力特性図(シミュレーシ
ョン値)である。
17 is an output characteristic diagram (simulation value) of the circuit (FIG. 16) of the fifth embodiment of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs) of the present invention.

【図18】本発明の2乗回路(2組の不平衡差動対)の
第5実施例回路(図16)を用いて構成した第1発明の
マルチプライヤの出力特性図(実験値)である。
FIG. 18 is an output characteristic diagram (experimental value) of the multiplier of the first invention configured using the circuit (FIG. 16) of the fifth embodiment of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs) of the present invention; is there.

【図19】第9発明の一実施例に係るマルチプライヤの
構成ブロック図である。
FIG. 19 is a configuration block diagram of a multiplier according to an embodiment of the ninth invention.

【図20】第2発明のマルチプライヤの構成ブロック図
である。
FIG. 20 is a block diagram showing a configuration of a multiplier according to the second invention.

【図21】第2発明のマルチプライヤを本発明の2乗回
路(2組の不平衡差動対)の第1実施例回路を用いて構
成した回路図である。
FIG. 21 is a circuit diagram in which the multiplier of the second invention is configured using the circuit of the first embodiment of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs) of the present invention.

【図22】第3発明のマルチプライヤの構成ブロック図
である。
FIG. 22 is a configuration block diagram of a multiplier of the third invention.

【図23】第3発明のマルチプライヤを本発明の2乗回
路(2組の不平衡差動対)の第1実施例回路(図2)を
用いて構成した回路図である。
FIG. 23 is a circuit diagram in which the multiplier of the third invention is configured using the circuit (FIG. 2) of the first embodiment of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs) of the present invention.

【図24】本発明の2乗回路(2組の不平衡差動対)の
第1実施例回路(図2)を用いて構成した第3発明のマ
ルチプライヤ(図23)の出力特性図(計算値)であ
る。
24 is an output characteristic diagram (FIG. 23) of the multiplier (FIG. 23) of the third invention configured using the circuit (FIG. 2) of the first embodiment of the squaring circuit (two sets of unbalanced differential pairs) of the present invention; (Calculated value).

【図25】従来のマルチプライヤの回路図である。FIG. 25 is a circuit diagram of a conventional multiplier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜3 入力端子 10〜12 入力端子 13 出力端子 14 出力端子 A 2乗回路 B 2乗回路 C 2乗回路 D 2乗回路 I0 定電流源 Q1〜Q16 トランジスタ1 to 3 input terminals 10 to 12 input terminals 13 output terminals 14 output terminals A square circuit B square circuit C square circuit D square circuit I 0 constant current source Q1 to Q16 Transistor

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 不平衡差動対の2組で構成される2乗回
路の2組; を備え、一方の2乗回路の差動入力対には
2つの入力電圧信号が互いに逆相の関係で印加され;
他方の2乗回路の差動入力対には前記2つの入力電圧信
号が互いに同相の関係で印加され; 2組の2乗回路の
相互間ではそれぞれの差動出力対の極性の異なるもの同
士が共通接続されて出力端子対を構成する; ことを特
徴とするマルチプライヤ。
A pair of squaring circuits composed of two sets of unbalanced differential pairs; and a differential input pair of one of the squaring circuits has a relationship between two input voltage signals having phases opposite to each other. Applied at;
The two input voltage signals are applied to the differential input pair of the other squaring circuit in an in-phase relationship with each other; A common connection to form an output terminal pair;
【請求項2】 不平衡差動対の2組で構成される2乗回
路の3組であって、第1の入力端子と第2の入力端子と
を差動入力対とする第1の2乗回路、第1の入力端子と
第3の入力端子とを差動入力対とする第2の2乗回路、
及び第2の入力端子と第3の入力端子とを差動入力対と
する第3の2乗回路; を備え、前記第1の入力端子と
前記第3の入力端子間には第1の入力電圧信号が、前記
第2の入力端子と前記第3の入力端子間には第2の入力
電圧信号がそれぞれ同相で印加され; 3組の2乗回路
の相互間では、前記第2及び第3の2乗回路それぞれの
差動出力対の同極性同士と前記第1の2乗回路の差動出
力対の異極性とが共通接続されて出力端子対を構成す
る; ことを特徴とするマルチプライヤ。
2. A three-square circuit comprising two sets of unbalanced differential pairs, wherein a first input terminal and a second input terminal are differential input pairs. A squared circuit, a second squared circuit having a first input terminal and a third input terminal as a differential input pair,
And a third squaring circuit having a second input terminal and a third input terminal as a differential input pair; and a first input between the first input terminal and the third input terminal. A voltage signal is applied between the second input terminal and the third input terminal in a second input voltage signal, respectively, in phase; between the three sets of squaring circuits, the second and third input signals are applied; The same polarity of the differential output pair of each of the squared circuits and the different polarity of the differential output pair of the first squared circuit are commonly connected to form an output terminal pair; .
【請求項3】 不平衡差動対の2組で構成される2乗回
路の4組であって、第1の入力端子と第2の入力端子と
を差動入力対とする第1の2乗回路、第1の入力端子と
第3の入力端子とを差動入力対とする第2の2乗回路、
第2の入力端子と第3の入力端子とを差動入力対とする
第3の2乗回路、及び第3の入力端子を差動入力対とす
る第4の2乗回路; を備え、前記第1の入力端子と前
記第3の入力端子間には第1の入力電圧信号が、前記第
2の入力端子と前記第3の入力端子間には第2の入力電
圧信号がそれぞれ同相で印加され; 4組の2乗回路の
相互間では、前記第2及び第3の2乗回路それぞれの差
動出力対の同極性同士と前記第1の2乗回路の差動出力
対の異極性とが共通接続されて出力端子対を構成すると
共に、前記第4の2乗回路の差動出力対は前記第1の2
乗回路の差動出力対の同極性側にそれぞれ接続される;
ことを特徴とするマルチプライヤ。
3. A four-square circuit comprising two sets of unbalanced differential pairs, wherein the first and second input terminals have a first input terminal and a second input terminal as a differential input pair. A squared circuit, a second squared circuit having a first input terminal and a third input terminal as a differential input pair,
A third squaring circuit having a second input terminal and a third input terminal as a differential input pair, and a fourth squaring circuit having the third input terminal as a differential input pair. A first input voltage signal is applied between a first input terminal and the third input terminal, and a second input voltage signal is applied between the second input terminal and the third input terminal in the same phase. Between the four sets of squaring circuits, the same polarity of the differential output pairs of the second and third squaring circuits and the different polarity of the differential output pairs of the first squaring circuit. Are connected in common to form an output terminal pair, and the differential output pair of the fourth square circuit is the first 2
Respectively connected to the same polarity side of the differential output pair of the multiplying circuit;
A multiplier characterized by the following.
【請求項4】 請求項1又は請求項2若しくは請求項3
に記載のマルチプライヤにおいて; 前記2乗回路を構
成する不平衡差動対の2組は、それぞれ、エミッタサイ
ズが異なる2つのトランジスタ; を備え、この2組の
相互間では、エミッタサイズの大きい方のトランジスタ
のベースとエミッタサイズの小さい方のトランジスタの
ベースとがそれぞれ共通接続されて差動入力対を構成
し; エミッタサイズの大きい方のトランジスタのコレ
クタ同士及びエミッタサイズの小さい方のトランジスタ
のコレクタ同士がそれぞれ共通接続されて差動出力対を
構成する; ことを特徴とするマルチプライヤ。
4. The method according to claim 1, 2 or 3.
Wherein the two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit each include two transistors having different emitter sizes; and between the two sets, one having a larger emitter size is used. And the bases of the transistors with smaller emitter sizes are connected together to form a differential input pair; the collectors of transistors with larger emitter sizes and the collectors of transistors with smaller emitter sizes Are commonly connected to each other to form a differential output pair;
【請求項5】 請求項1又は請求項2若しくは請求項3
に記載のマルチプライヤにおいて; 前記2乗回路を構
成する不平衡差動対の2組は、それぞれ、エミッタサイ
ズが異なりそれぞれのエミッタにエミッタサイズの比に
逆比例するエミッタ抵抗を付加した2つのトランジス
タ; を備え、この2組の相互間では、エミッタサイズ
の大きい方のトランジスタのベースとエミッタサイズの
小さい方のトランジスタのベースとがそれぞれ共通接続
されて差動入力対を構成し; エミッタサイズの大きい
方のトランジスタのコレクタ同士及びエミッタサイズの
小さい方のトランジスタのコレクタ同士がそれぞれ共通
接続されて差動出力対を構成する; ことを特徴とする
マルチプライヤ。
5. The method according to claim 1, 2 or 3.
Wherein the two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit are two transistors each having a different emitter size and having an emitter resistance added to each emitter which is inversely proportional to the emitter size ratio. Between the two sets, the base of the transistor with the larger emitter size and the base of the transistor with the smaller emitter size are commonly connected to each other to form a differential input pair; A collector of the other transistor and a collector of the transistor having a smaller emitter size are commonly connected to each other to form a differential output pair;
【請求項6】 請求項1又は請求項2若しくは請求項3
に記載のマルチプライヤにおいて; 前記2乗回路を構
成する不平衡差動対の2組は、それぞれ、エミッタサイ
ズが異なり一方はエミッタ抵抗を有し他方はエミッタ抵
抗を有しない2つのトランジスタ; を備え、この2組
の相互間では、エミッタサイズの大きい方のトランジス
タのベースとエミッタサイズの小さい方のトランジスタ
のベースとがそれぞれ共通接続されて差動入力対を構成
し; エミッタサイズの大きい方のトランジスタのコレ
クタ同士及びエミッタサイズの小さい方のトランジスタ
のコレクタ同士がそれぞれ共通接続されて差動出力対を
構成する; ことを特徴とするマルチプライヤ。
6. The method according to claim 1, wherein the first and second embodiments are arranged in parallel with each other.
The two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit each include two transistors having different emitter sizes, one having an emitter resistance and the other having no emitter resistance. Between the two sets, the base of the transistor with the larger emitter size and the base of the transistor with the smaller emitter size are commonly connected to each other to form a differential input pair; the transistor with the larger emitter size And the collectors of the transistors having the smaller emitter size are commonly connected to each other to form a differential output pair.
【請求項7】 請求項1又は請求項2若しくは請求項3
に記載のマルチプライヤにおいて; 前記2乗回路を構
成する不平衡差動対の2組は、それぞれ、エミッタサイ
ズが等しい2つのトランジスタであって一方はエミッタ
抵抗を有し他方はエミッタ抵抗を有しない2つのトラン
ジスタ; を備え、この2組の相互間では、エミッタ抵
抗を有するトランジスタのベースとエミッタ抵抗を有し
ないトランジスタのベースとがそれぞれ共通接続されて
差動入力対を構成し; エミッタ抵抗を有するトランジ
スタのコレクタ同士及びエミッタ抵抗を有しないトラン
ジスタのコレクタ同士がそれぞれ共通接続されて差動出
力対を構成する; ことを特徴とするマルチプライヤ。
7. The method according to claim 1, 2 or 3.
Wherein the two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit are respectively two transistors having the same emitter size, one having an emitter resistance and the other having no emitter resistance. Two transistors; between the two sets, a base of a transistor having an emitter resistance and a base of a transistor having no emitter resistance are commonly connected to each other to form a differential input pair; and having an emitter resistance. A multiplier, wherein the collectors of the transistors and the collectors of the transistors having no emitter resistance are commonly connected to each other to form a differential output pair;
【請求項8】 請求項1又は請求項2若しくは請求項3
に記載のマルチプライヤにおいて; 前記2乗回路を構
成する不平衡差動対の2組は、それぞれ、エミッタ抵抗
を有するトランジスタとダーリントン接続のトランジス
タと; を備え、この2組の相互間では、エミッタ抵抗
を有するトランジスタのベースとダーリントン接続のト
ランジスタのベースとがそれぞれ共通接続されて差動入
力対を構成し; エミッタ抵抗を有するトランジスタの
コレクタ同士及びダーリントン接続のトランジスタのコ
レクタ同士がそれぞれ共通接続されて差動出力対を構成
する; ことを特徴とするマルチプライヤ。
8. The method of claim 1 or claim 2 or claim 3.
Wherein the two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit each include a transistor having an emitter resistance and a Darlington-connected transistor; The base of the transistor having a resistance and the base of the Darlington-connected transistor are connected in common to form a differential input pair; the collectors of the transistors having the emitter resistance and the collectors of the Darlington-connected transistors are connected in common, respectively. A multiplier comprising: a differential output pair;
【請求項9】 不平衡差動対の2組で構成される2乗回
路の2組; を備え、一方の2乗回路の第1及び第2の
不平衡差動対において第1の不平衡差動対の一方の入力
端と第2の不平衡差動対の一方の入力端との間に第1の
入力電圧信号が印加され、第1の不平衡差動対の他方の
入力端と第2の不平衡差動対の他方の入力端との間に第
2の入力電圧信号が印加され; 他方の2乗回路の第3
及び第4の不平衡差動対において第3の不平衡差動対の
一方の入力端と第4の不平衡差動対の一方の入力端との
間に第2の入力電圧信号が印加され、第3の不平衡差動
対の他方の入力端と第4の不平衡差動対の他方の入力端
との間に第1の入力電圧信号が印加され; 2組の2乗
回路の相互間では、それぞれの差動出力対の極性の異な
るもの同士が共通接続されて出力端子対を構成する;
ことを特徴とするマルチプライヤ。
9. Two sets of squaring circuits each comprising two sets of unbalanced differential pairs; and a first unbalance in the first and second unbalanced differential pairs of one of the squaring circuits. A first input voltage signal is applied between one input terminal of the differential pair and one input terminal of the second unbalanced differential pair, and the other input terminal of the first unbalanced differential pair is connected to the other input terminal. A second input voltage signal is applied between the second input terminal of the second unbalanced differential pair and a third input terminal of the other unbalanced differential pair;
And a second input voltage signal is applied between one input terminal of the third unbalanced differential pair and one input terminal of the fourth unbalanced differential pair in the fourth unbalanced differential pair. , A first input voltage signal is applied between the other input terminal of the third unbalanced differential pair and the other input terminal of the fourth unbalanced differential pair; Among them, those having different polarities of the respective differential output pairs are commonly connected to form an output terminal pair;
A multiplier characterized by the following.
【請求項10】 請求項9に記載のマルチプライヤにお
いて; 前記2乗回路を構成する不平衡差動対の2組
は、それぞれ、エミッタサイズが異なる2つのトランジ
スタ; を備え、この2組の相互間では、エミッタサイ
ズの大きい方のトランジスタのコレクタ同士及びエミッ
タサイズの小さい方のトランジスタのコレクタ同士がそ
れぞれ共通接続されて差動出力対を構成し; 前記一方
の入力端はエミッタサイズの大きい方のトランジスタの
ベースであり、前記他方の入力端はエミッタサイズの小
さい方のトランジスタのベースである; ことを特徴と
するマルチプライヤ。
10. The multiplier according to claim 9, wherein each of the two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit includes two transistors having different emitter sizes. Between the collectors of the transistors having the larger emitter size and the collectors of the transistors having the smaller emitter size are commonly connected to each other to form a differential output pair; A base of a transistor, wherein the other input terminal is a base of a transistor having a smaller emitter size;
【請求項11】 請求項9に記載のマルチプライヤにお
いて; 前記2乗回路を構成する不平衡差動対の2組
は、それぞれ、エミッタサイズが異なりそれぞれのエミ
ッタにエミッタサイズの比に逆比例するエミッタ抵抗を
付加した2つのトランジスタ; を備え、この2組の相
互間では、エミッタサイズの大きい方のトランジスタの
コレクタ同士及びエミッタサイズの小さい方のトランジ
スタのコレクタ同士がそれぞれ共通接続されて差動出力
対を構成し; 前記一方の入力端はエミッタサイズの大
きい方のトランジスタのベースであり、前記他方の入力
端はエミッタサイズの小さい方のトランジスタのベース
である; ことを特徴とするマルチプライヤ。
11. The multiplier according to claim 9, wherein the two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit have different emitter sizes, respectively, and are inversely proportional to the ratio of the emitter size to each emitter. Two transistors each having an emitter resistor added thereto; and between the two sets, the collectors of the transistors having the larger emitter size and the collectors of the transistors having the smaller emitter size are connected in common to each other so that a differential output is obtained. A pair, wherein the one input terminal is a base of a transistor having a larger emitter size, and the other input terminal is a base of a transistor having a smaller emitter size.
【請求項12】 請求項9に記載のマルチプライヤにお
いて; 前記2乗回路を構成する不平衡差動対の2組
は、それぞれ、エミッタサイズが異なり一方はエミッタ
抵抗を有し他方はエミッタ抵抗を有しない2つのトラン
ジスタ; を備え、この2組の相互間では、エミッタサ
イズの大きい方のトランジスタのコレクタ同士及びエミ
ッタサイズの小さい方のトランジスタのコレクタ同士が
それぞれ共通接続されて差動出力対を構成し; 前記一
方の入力端はエミッタサイズの大きい方のトランジスタ
のベースであり、前記他方の入力端はエミッタサイズの
小さい方のトランジスタのベースである; ことを特徴
とするマルチプライヤ。
12. The multiplier according to claim 9, wherein the two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit have different emitter sizes, one having an emitter resistance, and the other having an emitter resistance. A collector having a larger emitter size and a collector having a smaller emitter size are commonly connected to form a differential output pair between the two sets. The one input terminal is a base of a transistor having a larger emitter size, and the other input terminal is a base of a transistor having a smaller emitter size.
【請求項13】 請求項9に記載のマルチプライヤにお
いて; 前記2乗回路を構成する不平衡差動対の2組
は、それぞれ、エミッタサイズが等しい2つのトランジ
スタであって一方はエミッタ抵抗を有し他方はエミッタ
抵抗を有しない2つのトランジスタ; を備え、この2
組の相互間では、エミッタ抵抗を有するトランジスタの
コレクタ同士及びエミッタ抵抗を有しないトランジスタ
のコレクタ同士がそれぞれ共通接続されて差動出力対を
構成し; 前記一方の入力端はエミッタ抵抗を有するト
ランジスタのベースであり、前記他方の入力端はエミッ
タ抵抗を有しないトランジスタのベースである; こと
を特徴とするマルチプライヤ。
13. The multiplier according to claim 9, wherein the two sets of unbalanced differential pairs forming the squaring circuit are two transistors having the same emitter size, and one of the two sets has an emitter resistance. And two transistors having no emitter resistance;
Between the pairs, the collectors of the transistors having emitter resistance and the collectors of the transistors having no emitter resistance are commonly connected to each other to form a differential output pair; the one input terminal is connected to the transistor having the emitter resistance. A base, wherein the other input terminal is a base of a transistor having no emitter resistance;
【請求項14】 請求項9に記載のマルチプライヤにお
いて; 前記2乗回路を構成する不平衡差動対の2組
は、それぞれ、エミッタ抵抗を有するトランジスタとダ
ーリントン接続のトランジスタとからなり; この2組
の相互間では、エミッタ抵抗を有するトランジスタのコ
レクタ同士及びダーリントン接続のトランジスタのコレ
クタ同士がそれぞれ共通接続されて差動出力対を構成
し; 前記一方の入力端はエミッタ抵抗を有するトラン
ジスタのベースであり、前記他方の入力端はダーリント
ン接続のトランジスタのベースである; ことを特徴と
するマルチプライヤ。
14. The multiplier according to claim 9, wherein each of the two sets of the unbalanced differential pairs forming the squaring circuit includes a transistor having an emitter resistance and a Darlington-connected transistor; Between the pairs, the collectors of the transistors having emitter resistance and the collectors of the Darlington-connected transistors are connected together to form a differential output pair; the one input terminal is the base of the transistor having emitter resistance. Wherein the other input is the base of a Darlington-connected transistor;
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