JPS583071A - アナログ信号乗算回路 - Google Patents
アナログ信号乗算回路Info
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- JPS583071A JPS583071A JP10193481A JP10193481A JPS583071A JP S583071 A JPS583071 A JP S583071A JP 10193481 A JP10193481 A JP 10193481A JP 10193481 A JP10193481 A JP 10193481A JP S583071 A JPS583071 A JP S583071A
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- voltage
- input
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06G—ANALOGUE COMPUTERS
- G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
- G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
- G06G7/16—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for multiplication or division
- G06G7/161—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for multiplication or division with pulse modulation, e.g. modulation of amplitude, width, frequency, phase or form
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は集積化が容易なアナログ信号の4象限半導体乗
算回路に関する。
算回路に関する。
アナログ電気信号を効果的K14理する場合、複数儒の
アナログ信号を互いに、たし合わせる加算回路、一方の
アナログ信号から他方のアナログ信号を滅する減算回路
、2個のアナログ信号を互いKかけ算する乗算回路等の
演算回路が必要である。
アナログ信号を互いに、たし合わせる加算回路、一方の
アナログ信号から他方のアナログ信号を滅する減算回路
、2個のアナログ信号を互いKかけ算する乗算回路等の
演算回路が必要である。
従来の4象謳アナリグ信号乗算回路(以後、従来の乗算
回路と呼ぶ)は特性が等し−か、あるいは亙%/hKf
iめて近い2個の電界効果シランジスタ(以後FIT°
と呼ぶ)、抵抗と演算増幅器C以後QP ampと呼ぶ
)より成る電流/電圧変換回路C以後し■変換回路と呼
ぶ)が2個、抵抗とOF axapより威為減算−路よ
如構成されていた・ところが該従来の乗算−路あるいは
該従来の乗算回路と他の回路を1個の半導体チップ上に
集積化する場合以下に述べる多大な不都合な結果を生じ
、高書度O集稜化が全く不可能でありた。この!l由は
多数の抵抗をチップ上に形成するために生ずる。従来の
乗算回路においては点をあげる。
回路と呼ぶ)は特性が等し−か、あるいは亙%/hKf
iめて近い2個の電界効果シランジスタ(以後FIT°
と呼ぶ)、抵抗と演算増幅器C以後QP ampと呼ぶ
)より成る電流/電圧変換回路C以後し■変換回路と呼
ぶ)が2個、抵抗とOF axapより威為減算−路よ
如構成されていた・ところが該従来の乗算−路あるいは
該従来の乗算回路と他の回路を1個の半導体チップ上に
集積化する場合以下に述べる多大な不都合な結果を生じ
、高書度O集稜化が全く不可能でありた。この!l由は
多数の抵抗をチップ上に形成するために生ずる。従来の
乗算回路においては点をあげる。
(υ 集積化抵抗の比抵抗が極めて小さい0従って所I
IO抵抗値を得るために、極めて大きな面積が必要とな
プ、高密度の集積化ができない。
IO抵抗値を得るために、極めて大きな面積が必要とな
プ、高密度の集積化ができない。
(り チップ内、チップ間、ウェハー間、ロフト間にお
ける比抵抗値のばらつきが大きい。この結果デバイス間
に多大な特性のばらつきが生ずる〇(j 抵抗の消費電
力が大き−ため、チップの総消費電力およびチップの温
度上昇が極めて大きい。
ける比抵抗値のばらつきが大きい。この結果デバイス間
に多大な特性のばらつきが生ずる〇(j 抵抗の消費電
力が大き−ため、チップの総消費電力およびチップの温
度上昇が極めて大きい。
(4)比抵抗値は電圧と非線形の関係にある必ら乗算結
果に大きな談差を伴なうばかりか、非線形歪をも生ずる
6等の問題点があった。
果に大きな談差を伴なうばかりか、非線形歪をも生ずる
6等の問題点があった。
本発明の目的は、上述した従来の乗算回路の欠点を解消
すべく、−切の抵抗な餘来し、精度の向上と高密度化を
図ることが可能なアナログ信号乗算回路を提供すること
Kある。
すべく、−切の抵抗な餘来し、精度の向上と高密度化を
図ることが可能なアナログ信号乗算回路を提供すること
Kある。
本発明の乗算回路はFIT 、積分回路、スイーコンデ
ン量あるいは静電容量(以後、単に容量と呼ぶ)等で構
成され、抵抗を一切使用しない泰ら前記した従来の乗算
回路の欠点を全て除去する上集穣度の高密度化に最適で
ある。
ン量あるいは静電容量(以後、単に容量と呼ぶ)等で構
成され、抵抗を一切使用しない泰ら前記した従来の乗算
回路の欠点を全て除去する上集穣度の高密度化に最適で
ある。
亨発明によれ幌、ドレインCたはソーぢ一瓦一に接続さ
れたJllの電界効S)ランジスタ(以後FgTと呼J
:)と第20 FIITを備え、演算増−−静電客量C
コンデン−1−)、スイッチより成9、譲館lのFII
Tに流れるドレイン電流を積分し、電圧に変換する第1
の積分回路、該第1の積分回路と同一構成で、かつ該第
2のFITに流れるドレイン電流を積分し、電圧に変換
する1M2の積分回路および少なくとも1個以上のスイ
ッチとコンデンサよ!t&!I、該第1の積分回路の出
力信号と該第2の積分回路の出力信号の差を得る減算回
路よ〕構成され、該1111の1社のソースひたはドレ
イゆ1III第1の積分回路の入力、該第2のFBTの
ソース葎たはドレイりと鋏II2の積分回路の入力、該
層1の積分回路の出力と該減算回路の一方の入力、該1
112の積分回路の出力と該減算回路の他方の入力を、
それぞれ接続したことを特徴とするアナログ信号乗算回
路が得られる・ さらに1本発明によれば、ドレインまたはソースが互い
K11lされた第1の電界効果トランジスタ(以後PE
Tと呼ぶ)と第20FETを備え、演s増m器、静電容
量Cコンデンサ)、スイッチより成)、該第1OFET
に流れるドレイン電流を積分し、電圧に変換する第1の
積分回路、該11[の積分回路と同一構成で、かっ該第
2のIPETK@1.れるドレイン電流を積分し、′電
圧に変換するtIli2の積分回路、少なくとも1個以
上のスイッチとコンデンサより成り、該!11の積分回
路の出力信号と該fa2の積分回路の出力信号の差を得
る威′s回路およびバッフ7回路より111威され、該
IMlのPETのソースまたはドレインと該mlの積分
回路の入力、該$12のFETのソース(たはドレイ9
と譲籐2の積分回路の人力、#1IIIlの積分−路の
出力と該減算回路の一方の入力、′a嬉2の積分1路の
出力と該減算回路の他方の人力、該減算回路の出力と該
バッフ1の入力を、それぞれ接続したことを特徴とする
アナログ信号乗算回路が得られる・以下、図面を用−て
詳11’&説明を行なう。
れたJllの電界効S)ランジスタ(以後FgTと呼J
:)と第20 FIITを備え、演算増−−静電客量C
コンデン−1−)、スイッチより成9、譲館lのFII
Tに流れるドレイン電流を積分し、電圧に変換する第1
の積分回路、該第1の積分回路と同一構成で、かつ該第
2のFITに流れるドレイン電流を積分し、電圧に変換
する1M2の積分回路および少なくとも1個以上のスイ
ッチとコンデンサよ!t&!I、該第1の積分回路の出
力信号と該第2の積分回路の出力信号の差を得る減算回
路よ〕構成され、該1111の1社のソースひたはドレ
イゆ1III第1の積分回路の入力、該第2のFBTの
ソース葎たはドレイりと鋏II2の積分回路の入力、該
層1の積分回路の出力と該減算回路の一方の入力、該1
112の積分回路の出力と該減算回路の他方の入力を、
それぞれ接続したことを特徴とするアナログ信号乗算回
路が得られる・ さらに1本発明によれば、ドレインまたはソースが互い
K11lされた第1の電界効果トランジスタ(以後PE
Tと呼ぶ)と第20FETを備え、演s増m器、静電容
量Cコンデンサ)、スイッチより成)、該第1OFET
に流れるドレイン電流を積分し、電圧に変換する第1の
積分回路、該11[の積分回路と同一構成で、かっ該第
2のIPETK@1.れるドレイン電流を積分し、′電
圧に変換するtIli2の積分回路、少なくとも1個以
上のスイッチとコンデンサより成り、該!11の積分回
路の出力信号と該fa2の積分回路の出力信号の差を得
る威′s回路およびバッフ7回路より111威され、該
IMlのPETのソースまたはドレインと該mlの積分
回路の入力、該$12のFETのソース(たはドレイ9
と譲籐2の積分回路の人力、#1IIIlの積分−路の
出力と該減算回路の一方の入力、′a嬉2の積分1路の
出力と該減算回路の他方の人力、該減算回路の出力と該
バッフ1の入力を、それぞれ接続したことを特徴とする
アナログ信号乗算回路が得られる・以下、図面を用−て
詳11’&説明を行なう。
第1図は、従来の乗算回路を示し、1,2は電気的特性
が、互いに全く等しいがあるいは極めて近いMO8ta
ilo FB’T! (以11M0sT ト呼、g )
、 3 ハ0Pyap 4と抵抗5より成るt!Il
のし■変換回路、6はOP amp 7と抵抗8より成
る第2のし■変換回路%9はOF amp 1(?と抵
抗!1.12.13.14より成る減算回路、15は出
力端子、21,2λ23,24は信号電圧あるいはバイ
アス電圧を印加する端子である。
が、互いに全く等しいがあるいは極めて近いMO8ta
ilo FB’T! (以11M0sT ト呼、g )
、 3 ハ0Pyap 4と抵抗5より成るt!Il
のし■変換回路、6はOP amp 7と抵抗8より成
る第2のし■変換回路%9はOF amp 1(?と抵
抗!1.12.13.14より成る減算回路、15は出
力端子、21,2λ23,24は信号電圧あるいはバイ
アス電圧を印加する端子である。
今、端子21よ抄MO8T10ゲーFへ直流電圧VGに
重畳された第1のアナログ信号電圧マg、即ち、VG+
マgが、端子22よりMO8T 2のゲートへ該直流電
圧V2O番が、それぞれ印加されて−るとする・また、
端子23よりMO8T1およびMO8T2の一方の拡散
層、例えばドレインへ直流電圧■に重畳された第2のア
ナ冑ダ信号vd、即ち、■耳マdが、端子24へ該直流
電圧VDが、それぞれ印加されてψるとする。なお、該
端子21.22,23,24への該印加電圧の値は1.
該MO8’I’lおよびMO8’l’2が−ずれも3極
管領域で動作する範囲内とする。
重畳された第1のアナログ信号電圧マg、即ち、VG+
マgが、端子22よりMO8T 2のゲートへ該直流電
圧V2O番が、それぞれ印加されて−るとする・また、
端子23よりMO8T1およびMO8T2の一方の拡散
層、例えばドレインへ直流電圧■に重畳された第2のア
ナ冑ダ信号vd、即ち、■耳マdが、端子24へ該直流
電圧VDが、それぞれ印加されてψるとする。なお、該
端子21.22,23,24への該印加電圧の値は1.
該MO8’I’lおよびMO8’l’2が−ずれも3極
管領域で動作する範囲内とする。
マgおよびマdは、正および負のいずれの値でもかまわ
ない。以下では一例として該MO8T1おXびMO8’
l’2がnチャネルのMO8Tと仮定して、該従来の乗
算回路が乗算機能を達成することを説明する。
ない。以下では一例として該MO8T1おXびMO8’
l’2がnチャネルのMO8Tと仮定して、該従来の乗
算回路が乗算機能を達成することを説明する。
今、該マdが正の時、該vgの符号に関係なく、MO8
Tlのドレイン電fiIPおよびMO8’r2のドレイ
ン電流INは、それぞれ矢印201および矢印202の
方向に流れ、その値はそれぞれ、 IP−B(VO+vg−VD−vV2−VT) vd
(1)IN−B(VG−Vlμvt/2−
VT) vd (2)で与えられる。
Tlのドレイン電fiIPおよびMO8’r2のドレイ
ン電流INは、それぞれ矢印201および矢印202の
方向に流れ、その値はそれぞれ、 IP−B(VO+vg−VD−vV2−VT) vd
(1)IN−B(VG−Vlμvt/2−
VT) vd (2)で与えられる。
ここでBは該MO8Tlあるいは、MO8T20個有な
特性定数、VTは該MO8’rtおよびMO8T2の閾
値電圧である。該電流IPおよびINは、それぞれ該抵
抗5および該抵抗8に流れる。
特性定数、VTは該MO8’rtおよびMO8T2の閾
値電圧である。該電流IPおよびINは、それぞれ該抵
抗5および該抵抗8に流れる。
従うて、骸第1のI/V変換回路3の出力電圧社、端子
、4へ。印加、正6より該抵−53生ず、電圧降下の値
を引いた値となる。同様に該112のνN変11回路6
の出力零圧は該直流電圧和よシ該抵抗1に生ずる電圧降
下の鍍を釘いた値となる。
、4へ。印加、正6より該抵−53生ず、電圧降下の値
を引いた値となる。同様に該112のνN変11回路6
の出力零圧は該直流電圧和よシ該抵抗1に生ずる電圧降
下の鍍を釘いた値となる。
即ち、#Ii嬉1($12)のf変換−路は蒙ll1(
嬉2)のMO8Tに流れるドレイン電流IP(IN)を
該抵抗50B)の両端に生ずる電圧に変換し、該抵抗5
(8)の抵抗値を比例定数とする電流/電圧変換の働き
をする。該減算回路9は、該、第1および該第2のV変
換−路、即ち、3および6の出力信号の差を演算し、減
算結果を端子“15に生ずる。
嬉2)のMO8Tに流れるドレイン電流IP(IN)を
該抵抗50B)の両端に生ずる電圧に変換し、該抵抗5
(8)の抵抗値を比例定数とする電流/電圧変換の働き
をする。該減算回路9は、該、第1および該第2のV変
換−路、即ち、3および6の出力信号の差を演算し、減
算結果を端子“15に生ずる。
該減算結果は前記第1および第2のアナログ信号即ち、
vgおよびマaO[に比例し、比例定数は前記特性定数
Bおよび抵抗5.8.11.12.13.14の抵抗値
で与えられる。以上、該マdが正の場合について述べた
。同様1cillvdが負の場合も、該vgの符号に関
係な(、端子15より得られる出力信号は、該vgの檀
に比例する。
vgおよびマaO[に比例し、比例定数は前記特性定数
Bおよび抵抗5.8.11.12.13.14の抵抗値
で与えられる。以上、該マdが正の場合について述べた
。同様1cillvdが負の場合も、該vgの符号に関
係な(、端子15より得られる出力信号は、該vgの檀
に比例する。
次に従来の乗算回路を集積化した場合、該乗算回路の総
面積と抵抗の占める面積を見積ることにする。lII!
閾値電圧■が、@−4V、チャネル幅が2QQJI1m
1m、ゲート長が107mであるnチャネルのMO8T
を譲MO8Tl、および2に用いるとすれd零ぽルシと
する。従って、該抵抗5,8,11,1λlλ140抵
抗値を、いずれもIOKΩとすれば、端子15D出力信
号は約IVとなる。比抵抗1O00の拡散層を用いてI
OKΩの抵抗を実現すると、幅はlQJm長さは1mと
なる。通常このような抵抗線、抵抗量にギャップを設け
た折曲げ構造とする。
面積と抵抗の占める面積を見積ることにする。lII!
閾値電圧■が、@−4V、チャネル幅が2QQJI1m
1m、ゲート長が107mであるnチャネルのMO8T
を譲MO8Tl、および2に用いるとすれd零ぽルシと
する。従って、該抵抗5,8,11,1λlλ140抵
抗値を、いずれもIOKΩとすれば、端子15D出力信
号は約IVとなる。比抵抗1O00の拡散層を用いてI
OKΩの抵抗を実現すると、幅はlQJm長さは1mと
なる。通常このような抵抗線、抵抗量にギャップを設け
た折曲げ構造とする。
今該ギャップを10j1mとすると、IOKΩの抵抗を
実現するために必要な面積は2X1G”μ♂となる。
実現するために必要な面積は2X1G”μ♂となる。
従って、6個O譲抵抗翫亀11.1λlλ14の総面積
は1、2 X 10@μm”となる。一方19100P
ampは約t、5xtcrili度で実現カ可m’t
’&るTh&、3儂のOF mip 47.160總面
積は41X1G−♂である。
は1、2 X 10@μm”となる。一方19100P
ampは約t、5xtcrili度で実現カ可m’t
’&るTh&、3儂のOF mip 47.160總面
積は41X1G−♂である。
du]従来の乗算回路の總画穂(約1.68X10 s
w* )k対する誼抵抗の占める面積の割)合一は#7
2−にも1m、高密度集積化KIEめて不利であること
がわかる。
w* )k対する誼抵抗の占める面積の割)合一は#7
2−にも1m、高密度集積化KIEめて不利であること
がわかる。
g3閣は本発明の4象限アナリダ信号乗算回路C以後、
本発明の乗算回路と呼ぶ)の具体的1に!iiI路構虞
の一例である。1.2は電気的特性が互−に全く等し1
/Aか、あるいは験電気的特性が互いに@めて近いMO
8Tである。21.2λ黙スは、それぞれ1111、嬉
λ 1M3.第4の信号源に持続される端子、201お
よび202は、それぞれドレイン電流IPおよびINの
方向である。30は$11のOF AoIp 3111
1のコンデンサあるいは静電容量(以後単に容量と呼ぶ
)32および第10M08Tスイ、チ33よ如成るll
l0積分回路、34および35は、それぞれ該第10穂
分回路300Å力および出力端子、菖は嬉1の電圧パル
ス源に接続される端子である◎40は812のOF m
p 41.第2の容量4λ嬉2のMO8iスイッチ43
より成る112の積分回路、44および4sは、それぞ
れ該第2の積分回路400人力および出力端子である・
50は113の容量51および嬉亀 第4fIM翫 菖
61DMO8Tスイッチ5L艮54.56よ勢威る減算
囲路、61は第2の電圧パルス源に接続される端子、6
2は第3の電圧パルス源に接IIされる端子、l!&6
4は該$3の容量510両端の端子、6翫憾釘、鵠は、
それぞれ該減算回路50該減算−路50のバッファ回路
、71および72はそれぞれ族バッファ回路の入力およ
び出力端子である。なお、ここでは該バッフ7回路70
を、−例トシて、OF amp 73を用いたボルテー
ジホロア構成を示している。
本発明の乗算回路と呼ぶ)の具体的1に!iiI路構虞
の一例である。1.2は電気的特性が互−に全く等し1
/Aか、あるいは験電気的特性が互いに@めて近いMO
8Tである。21.2λ黙スは、それぞれ1111、嬉
λ 1M3.第4の信号源に持続される端子、201お
よび202は、それぞれドレイン電流IPおよびINの
方向である。30は$11のOF AoIp 3111
1のコンデンサあるいは静電容量(以後単に容量と呼ぶ
)32および第10M08Tスイ、チ33よ如成るll
l0積分回路、34および35は、それぞれ該第10穂
分回路300Å力および出力端子、菖は嬉1の電圧パル
ス源に接続される端子である◎40は812のOF m
p 41.第2の容量4λ嬉2のMO8iスイッチ43
より成る112の積分回路、44および4sは、それぞ
れ該第2の積分回路400人力および出力端子である・
50は113の容量51および嬉亀 第4fIM翫 菖
61DMO8Tスイッチ5L艮54.56よ勢威る減算
囲路、61は第2の電圧パルス源に接続される端子、6
2は第3の電圧パルス源に接IIされる端子、l!&6
4は該$3の容量510両端の端子、6翫憾釘、鵠は、
それぞれ該減算回路50該減算−路50のバッファ回路
、71および72はそれぞれ族バッファ回路の入力およ
び出力端子である。なお、ここでは該バッフ7回路70
を、−例トシて、OF amp 73を用いたボルテー
ジホロア構成を示している。
第3図は第2図に示した該端子21.23.36,61
.62への印加電圧、および端子35あるーは45の電
位を示したものである。なお、横軸は時間軸である。
.62への印加電圧、および端子35あるーは45の電
位を示したものである。なお、横軸は時間軸である。
101は直流電圧VGに重畳され&111のアナログ信
号電圧マg、即ち、■G+マgで端子21へ印加される
6102は直流電圧■に重畳された112のアナ四グ信
号電圧Vd@Eち、D+マdで、端子23へ印加される
。なお、図示しないが、該直流電圧VGおよび該直流電
圧VDも、それぞれ該端子22および24へ印加される
。103は該端子36へ印加される周期的な第1の電圧
パルスである。該allの電圧パルス103が高レベル
にある期間、鋏11i’l、112のMO8Tスイッチ
3λ43は導通状態となるから該I11.第2の容量3
λ42は短終される。
号電圧マg、即ち、■G+マgで端子21へ印加される
6102は直流電圧■に重畳された112のアナ四グ信
号電圧Vd@Eち、D+マdで、端子23へ印加される
。なお、図示しないが、該直流電圧VGおよび該直流電
圧VDも、それぞれ該端子22および24へ印加される
。103は該端子36へ印加される周期的な第1の電圧
パルスである。該allの電圧パルス103が高レベル
にある期間、鋏11i’l、112のMO8Tスイッチ
3λ43は導通状態となるから該I11.第2の容量3
λ42は短終される。
従って、11L 1112の容量3λ42に充電され
て−る電荷は放電される。一方、該@10電圧パルス1
03が低レベルにある期間、該第1.第2のM08Tス
イッチ33.43は非導通状態となるから、該MO8T
1.2にそれぞれ流れるドレイン電IILIF、 IN
は、それぞれ該第1.第2の容量3λ43に積分される
。 104は端子35あるいは45に現われる電位蛮化
の一例であるo 105は該端子61へ印加される周
期的1に第2の電圧パルスで、該112の電圧パルスが
高レベルおよび低レベルにある期間、該llIλ第40
M08Tスイッチ5λ53は、それぞれ導通および非導
通状態となる。106は端子62へ印加される周期的’
&@3の電圧パルスで、鋏!l3C)電圧パルスが高レ
ベルおよび低レベルにある期間、蒙籐翫嬉6のMO8T
スイ、チ5455は、それぞれ導通および非導通状態と
なる。なお、蒙端子21.22.!、24への印加電圧
の範囲は、第1I1140説明と同様、111MO8’
l’lおよび該MO8T2が當に3極管領域で動作ヂる
範囲内とする。また、該第1のアナログ信号平圧マgお
よび1m112のアナログ信号電圧マdは正あ・るいは
負のいずれの値をもとることかで禽る・以下、嬉2図、
1113図を用いて、本発明の乗算回路の動作を詳11
11に説明する。今該vdが正のと自該マgの符号に関
係なく、該MO8Tlのドレイン電流IPおよび蒙MO
8T2のドレイン電gINは、それぞれ矢印201およ
び矢印202の方向に流れ、その値は、それぞれ前出の
(1)式および(2)式で与えられる0時該t−Qより
も以前の期間、該第1の電圧パルス103は高レベルで
あるへら、該第1.第2のMO8Tスイッチ33.43
は導通状態KTo)、該第1館2の容量32.42の両
端は短絡されている。
て−る電荷は放電される。一方、該@10電圧パルス1
03が低レベルにある期間、該第1.第2のM08Tス
イッチ33.43は非導通状態となるから、該MO8T
1.2にそれぞれ流れるドレイン電IILIF、 IN
は、それぞれ該第1.第2の容量3λ43に積分される
。 104は端子35あるいは45に現われる電位蛮化
の一例であるo 105は該端子61へ印加される周
期的1に第2の電圧パルスで、該112の電圧パルスが
高レベルおよび低レベルにある期間、該llIλ第40
M08Tスイッチ5λ53は、それぞれ導通および非導
通状態となる。106は端子62へ印加される周期的’
&@3の電圧パルスで、鋏!l3C)電圧パルスが高レ
ベルおよび低レベルにある期間、蒙籐翫嬉6のMO8T
スイ、チ5455は、それぞれ導通および非導通状態と
なる。なお、蒙端子21.22.!、24への印加電圧
の範囲は、第1I1140説明と同様、111MO8’
l’lおよび該MO8T2が當に3極管領域で動作ヂる
範囲内とする。また、該第1のアナログ信号平圧マgお
よび1m112のアナログ信号電圧マdは正あ・るいは
負のいずれの値をもとることかで禽る・以下、嬉2図、
1113図を用いて、本発明の乗算回路の動作を詳11
11に説明する。今該vdが正のと自該マgの符号に関
係なく、該MO8Tlのドレイン電流IPおよび蒙MO
8T2のドレイン電gINは、それぞれ矢印201およ
び矢印202の方向に流れ、その値は、それぞれ前出の
(1)式および(2)式で与えられる0時該t−Qより
も以前の期間、該第1の電圧パルス103は高レベルで
あるへら、該第1.第2のMO8Tスイッチ33.43
は導通状態KTo)、該第1館2の容量32.42の両
端は短絡されている。
従って、該ドレイン電流IPおよびINは、それぞれ該
第1.第2のMO8Tスイッチ33.34を流れ、該I
NlおよびJI2の積分IQの出力端子3翫45の電位
は、端子24へ印加され′た―直流電圧VDと同電位と
なる時@ 1−0−で、該電圧パルス103が高レベル
必も低レベルへ麦化すると、該第1 112のMO8T
スイッチ33.43が非導通状態となるべら、該容量3
λ4zは、それぞれ験ドレイン電fiIP、INの積分
をrIli始する。験積分の工程は験電圧パルス103
が再び高レベルとなり、該I!1.第2のMO8Tスイ
ッチ33.43が、導通状態となる時刻t−75tで1
絖される。今、時;1llt−Qからt−Tsの期間該
第1およびts2のアナミグ信号電圧マgおよびマdが
一定、即ち、該ドレイン電流IPおよびINが一定、で
あるとすれば、該I!1.第2の容量32および42に
積分される電荷量は、それぞれIPと積分時間の積およ
びINと積分時間の積で与えられる。従って、時1t−
73における該端子35の電位は、 QD−IP−’rs/Ct (
3)で与えられ、一方該端子45の電位は、VD−IN
−73/CI (4)で与えら
れる。但し、C1は該第1.第20容量3λ42の容量
値である。なお、第(3)式、If!(4)式から明ら
かなように、該fllil(I2)の積分回路は、該f
J1(第2)のMO8’rK流れゐドレイン電流IF(
IN)を該容量32(42)に積分し・T 3/C1を
比例定数とし、電流を電圧に変換する積分回路であって
、第1図に示した従来の乗算回路に用−た電流/電圧変
換回路3および6とは、その動作および[J!が本質的
にj4なるものである。
第1.第2のMO8Tスイッチ33.34を流れ、該I
NlおよびJI2の積分IQの出力端子3翫45の電位
は、端子24へ印加され′た―直流電圧VDと同電位と
なる時@ 1−0−で、該電圧パルス103が高レベル
必も低レベルへ麦化すると、該第1 112のMO8T
スイッチ33.43が非導通状態となるべら、該容量3
λ4zは、それぞれ験ドレイン電fiIP、INの積分
をrIli始する。験積分の工程は験電圧パルス103
が再び高レベルとなり、該I!1.第2のMO8Tスイ
ッチ33.43が、導通状態となる時刻t−75tで1
絖される。今、時;1llt−Qからt−Tsの期間該
第1およびts2のアナミグ信号電圧マgおよびマdが
一定、即ち、該ドレイン電流IPおよびINが一定、で
あるとすれば、該I!1.第2の容量32および42に
積分される電荷量は、それぞれIPと積分時間の積およ
びINと積分時間の積で与えられる。従って、時1t−
73における該端子35の電位は、 QD−IP−’rs/Ct (
3)で与えられ、一方該端子45の電位は、VD−IN
−73/CI (4)で与えら
れる。但し、C1は該第1.第20容量3λ42の容量
値である。なお、第(3)式、If!(4)式から明ら
かなように、該fllil(I2)の積分回路は、該f
J1(第2)のMO8’rK流れゐドレイン電流IF(
IN)を該容量32(42)に積分し・T 3/C1を
比例定数とし、電流を電圧に変換する積分回路であって
、第1図に示した従来の乗算回路に用−た電流/電圧変
換回路3および6とは、その動作および[J!が本質的
にj4なるものである。
該第3の電圧パルス105が時*Jt−T2で高レベル
となると、該第3.第4のMO8Tスイッチ5253が
導通状態となるから、該第3の容重51の両側の該端子
63.64はそれぞれ該端子3へ45と接続する。従っ
て、咳端子63.64の電位は、それぞれ該端子35.
45の電位と共に変化し、該113の容量51を充電す
る。次に時数t−73で、該a!3の電圧パルス105
が高しベ/I/から低レベルへ変化すると、該1113
. fa 4 (DMO8T X 4 y f 52
.53ハ非導通状態となり、該第3の容量51を該端子
3545より切り離す。従って、時!+1 t −’r
3における該第3の容量51の電荷量Qは、該第3の容
量51の両端の電位差、即ち、(3)式と(4)式の差
と該$13の容1151の該容量値C2の積に等しい。
となると、該第3.第4のMO8Tスイッチ5253が
導通状態となるから、該第3の容重51の両側の該端子
63.64はそれぞれ該端子3へ45と接続する。従っ
て、咳端子63.64の電位は、それぞれ該端子35.
45の電位と共に変化し、該113の容量51を充電す
る。次に時数t−73で、該a!3の電圧パルス105
が高しベ/I/から低レベルへ変化すると、該1113
. fa 4 (DMO8T X 4 y f 52
.53ハ非導通状態となり、該第3の容量51を該端子
3545より切り離す。従って、時!+1 t −’r
3における該第3の容量51の電荷量Qは、該第3の容
量51の両端の電位差、即ち、(3)式と(4)式の差
と該$13の容1151の該容量値C2の積に等しい。
時数t−’I’4で、li蕗3の電圧パルス106が低
レベルへ変化すると、該I!翫 lI6のMOf9Tス
イッチ54.55が導通状態となるから、該端子63の
電位は該端子68へ印加した基準電圧レベル、例えば、
零ボルトとなり、一方、端子64は該バッフ丁回路70
0入力端子71に接続される5従りて、端子68のレベ
ルが零ボルトであるから、該端子67およびフlの電位
および顯端子12の出力信号Vは該電荷量Qを願容量C
2で除した値、即ち、V−B−T3・vg・vd/CI
Fb)で与えられ、該IIIおよび
lI2のアナログ信号電圧vgおよびマdの櫨に比例す
る。比例定数は該B。
レベルへ変化すると、該I!翫 lI6のMOf9Tス
イッチ54.55が導通状態となるから、該端子63の
電位は該端子68へ印加した基準電圧レベル、例えば、
零ボルトとなり、一方、端子64は該バッフ丁回路70
0入力端子71に接続される5従りて、端子68のレベ
ルが零ボルトであるから、該端子67およびフlの電位
および顯端子12の出力信号Vは該電荷量Qを願容量C
2で除した値、即ち、V−B−T3・vg・vd/CI
Fb)で与えられ、該IIIおよび
lI2のアナログ信号電圧vgおよびマdの櫨に比例す
る。比例定数は該B。
T3.C1で決まる。なお、該電荷量Qは該112の電
圧パルス105が再び高レベルへ変化する時刻まで該I
I3の容量51に保持される。
圧パルス105が再び高レベルへ変化する時刻まで該I
I3の容量51に保持される。
以上、該マdが正の場合について述べた。同様に該マd
が負の場合も該vgO符号に関係なく、端子12より得
られる出力信号Vは(5)式で与えられ、該マgと該マ
dの穢に比例する・ 次に本発明の乗算回路を集積化した場合、゛数乗算回路
の総面積と容量の占める面積を見積ることにする。今、
閾値電圧が約−4V、チャ本〃輪が2Q□Am、ゲー)
長が10#m (On + +ネルMO8Tを112図
に示した該MO8T 1.2 K用いたとする。
が負の場合も該vgO符号に関係なく、端子12より得
られる出力信号Vは(5)式で与えられ、該マgと該マ
dの穢に比例する・ 次に本発明の乗算回路を集積化した場合、゛数乗算回路
の総面積と容量の占める面積を見積ることにする。今、
閾値電圧が約−4V、チャ本〃輪が2Q□Am、ゲー)
長が10#m (On + +ネルMO8Tを112図
に示した該MO8T 1.2 K用いたとする。
このと亀、蒙マdおよびマgを、いずれも約1.5v該
VDおよび該VGを、いずれも零ざルトとすると前記ド
レイン電流IPは約α751ム、 INは約α65mム
となる。命蒙all、 Jll $113Iの容量
3λ421s1tsglF#験穂分時間T3を約5en
secとスレば、本発明は乗算回路の絶対値出力Vは約
lvとなる。この値は一例として述べた前記従来の乗算
回路の出力と、#を埋等しい値である。
VDおよび該VGを、いずれも零ざルトとすると前記ド
レイン電流IPは約α751ム、 INは約α65mム
となる。命蒙all、 Jll $113Iの容量
3λ421s1tsglF#験穂分時間T3を約5en
secとスレば、本発明は乗算回路の絶対値出力Vは約
lvとなる。この値は一例として述べた前記従来の乗算
回路の出力と、#を埋等しい値である。
誘電体として厚11000人の二酸化レリコン膜(8i
0.)を用いて、5pyの容量を311形成すると、験
容量の占める総面積は約3.9X1♂sm”となる・一
方前記聞様装置のOF Ampの面積を約11!X1G
#a1とすれば、3個のOF Ampの総面積は41X
1G”jlmlと亀る・これよシ本発明の乗算回路の総
面積(約5、2 X 1♂−−3)K対する該容量の占
める面積の一舎一は7.6−と′1kに、極めて小さく
、高一度集稜化に極めて有利である。さらに、前記した
ように従来の乗算回路ではOF Amp以外の部分、即
ち、抵抗の占める111合いが、・7z弧と大きかった
のに層し、本発明の乗算器では0PAaqs以外のS分
、Jllち容量の占める割)合い(’It%>は、極め
て減少する。
0.)を用いて、5pyの容量を311形成すると、験
容量の占める総面積は約3.9X1♂sm”となる・一
方前記聞様装置のOF Ampの面積を約11!X1G
#a1とすれば、3個のOF Ampの総面積は41X
1G”jlmlと亀る・これよシ本発明の乗算回路の総
面積(約5、2 X 1♂−−3)K対する該容量の占
める面積の一舎一は7.6−と′1kに、極めて小さく
、高一度集稜化に極めて有利である。さらに、前記した
ように従来の乗算回路ではOF Amp以外の部分、即
ち、抵抗の占める111合いが、・7z弧と大きかった
のに層し、本発明の乗算器では0PAaqs以外のS分
、Jllち容量の占める割)合い(’It%>は、極め
て減少する。
以上、本発明の4象限アナaダ乗算−路の構成と動作の
一例を説明した6本発明では従来の乗算回路を構成する
上で必要であった抵抗を完全に除去することにより、大
規模集積化を可能にし丸ことに特徴がある。さらに小形
で高精度が得られる容量を用−るかも、下にあける多く
の特徴・長所が生み出される。
一例を説明した6本発明では従来の乗算回路を構成する
上で必要であった抵抗を完全に除去することにより、大
規模集積化を可能にし丸ことに特徴がある。さらに小形
で高精度が得られる容量を用−るかも、下にあける多く
の特徴・長所が生み出される。
(all) 単位面積当り、大*な値の容量を容易に
集積化で會るから、集積度が向上する。
集積化で會るから、集積度が向上する。
(6)容量値のばらつ吉は、チップ内、チップ間、ウニ
へ−闇、田ット閤で、極めて小さくおさえることができ
るから、乗算回路の4I性のばらつ自が極めて小さい・ (C) スタンバイ時は電流が流れないから消費電力
が小さい・ (4出力儒IK歪が、はとんど生じな−。
へ−闇、田ット閤で、極めて小さくおさえることができ
るから、乗算回路の4I性のばらつ自が極めて小さい・ (C) スタンバイ時は電流が流れないから消費電力
が小さい・ (4出力儒IK歪が、はとんど生じな−。
以上、本発明の説明では、該第2のアナ田ダ信号マdが
正の場合に′:)%/%て詳述したが、譲マ4が負であ
っても−宣わない。セチャネル0FITKついてのみ述
iたが、pチャネルのPETにも適用される。電圧パル
スのタイミングや極性、直流電圧の大1さは一例であっ
て、本発明の乗算回路が正常に動作すれば、これVC1
iI定されることはない。
正の場合に′:)%/%て詳述したが、譲マ4が負であ
っても−宣わない。セチャネル0FITKついてのみ述
iたが、pチャネルのPETにも適用される。電圧パル
スのタイミングや極性、直流電圧の大1さは一例であっ
て、本発明の乗算回路が正常に動作すれば、これVC1
iI定されることはない。
本越・明では験マdおよび該マgが同一極性の時、蒙出
力信号Vが正となるような回路接続の一例を示したが、
端子35と端子66および端子45と端子65を、それ
ぞれ接続するととKよ)、反転出方が得られることは明
ら必である。バッフ7回路に用いたボルテージホロアは
一例であって、ソースホ四ア等、機能がみたされれば、
どのよう1回路でありても−bhtわない。回路の開[
IIcMO8’!’スイッチを用−て説明したが、スイ
ッチング機能が満足されれば、どのようなスイッチを用
いてもホまわない。
力信号Vが正となるような回路接続の一例を示したが、
端子35と端子66および端子45と端子65を、それ
ぞれ接続するととKよ)、反転出方が得られることは明
ら必である。バッフ7回路に用いたボルテージホロアは
一例であって、ソースホ四ア等、機能がみたされれば、
どのよう1回路でありても−bhtわない。回路の開[
IIcMO8’!’スイッチを用−て説明したが、スイ
ッチング機能が満足されれば、どのようなスイッチを用
いてもホまわない。
第1I!は従来の4象限アナログ信号乗算回路の回路図
、wI2WJは本発明の4龜限アナpダ信号乗諺回路の
具体的1回−構成の一例、113図は1IiZ図の回路
に印加する信号、パルスおよび出方波形のタイミング図
である6111図において、1,2はMO8T、3.6
はしX変換回路、9は減算回路、47.10はOF A
mp、 5.8.11.12.13.14は抵抗である
。 嬉2mKkvzて、1,2はM2S丁、 3Gは第10
穂分回路、40は1112の積分回路、5oは減算回路
、7゜はバッフ丁回路、31.41.71はOP Am
p 、域42,51は容量、お、43.5λ53.54
.襲はMO8Tスイッチである。 83図において101は$1!lのアナレ信号量マ1が
重畳された直流電圧VG、 102は@2のアナログ
信号マdが重畳された直流電圧VD、 103はal
lの電圧パルス、194は端子35あるいは4!i K
llゎれる信号、1G!!および104Bは、それぞれ
第2および$13の電圧パルスである。
、wI2WJは本発明の4龜限アナpダ信号乗諺回路の
具体的1回−構成の一例、113図は1IiZ図の回路
に印加する信号、パルスおよび出方波形のタイミング図
である6111図において、1,2はMO8T、3.6
はしX変換回路、9は減算回路、47.10はOF A
mp、 5.8.11.12.13.14は抵抗である
。 嬉2mKkvzて、1,2はM2S丁、 3Gは第10
穂分回路、40は1112の積分回路、5oは減算回路
、7゜はバッフ丁回路、31.41.71はOP Am
p 、域42,51は容量、お、43.5λ53.54
.襲はMO8Tスイッチである。 83図において101は$1!lのアナレ信号量マ1が
重畳された直流電圧VG、 102は@2のアナログ
信号マdが重畳された直流電圧VD、 103はal
lの電圧パルス、194は端子35あるいは4!i K
llゎれる信号、1G!!および104Bは、それぞれ
第2および$13の電圧パルスである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ドレイン偉たはソー功が亙−に接続されたl1lO
電界効果トランジスタC以後FM’l’と呼ぶ)と第2
0FBTを備え、演算増幅器、静電容量C】ンデン量)
、スイッチよプ′&如、譲IEIのF]1TKilれる
ドレイン電流を穢会し、電圧に変換する第10穂分回路
、該第1の積分回路と同一構成で、かつ該第20FIT
K流れるドレイン電流を積分し、電圧Kll換する第2
の積分回路および少なくとも1個以上のスイッチとコン
デンサよりt抄、該第1の積分回路の出力信号と該第2
の積分回路の出力信号の差を得る減算回路よシ構成され
、該第lのF]1eTOソース(たはドレイン)と該第
10穂分回路の入力、該第2のFlitテのソーへ)た
はドレイ抄と該第2の積分回路の入力、該第1の積分回
路の出力と該減算−路の一方の入力、該第209分回路
の出力と該減算回路の他方の入力を、それぞれ接続した
ことを特徴とするアナ■ダ信号乗算回路。 1 ドレイン(たはソースン、互いKI!続された第1
の電界効果トランジスタ(以後FITと呼ぶ)と@2t
)FITを備え、演算増幅器、静電容量(コンデンサ)
、スイッチより成り、該IllのFIT WQILれる
ドレイン電流を積分し、電圧に変換する嬉1の積分回路
、該第1の積分回路と同−構成で、かり該all!0F
iliTK流れるドレイン電流を積分し、電圧に変換す
るII2の積分回路、少なくとも1個以上のスイッチと
コンデンサよ如成り、該第1の積分回路の出力信号と該
第20積分回路の出力信号の差を得る減算回路およびバ
ッファ回路より構成され、譲嬉10FETのソース(i
tはドレイ捷該Iilの積分回路の入力、該第2のFI
Tのソース(たはドレイリと該第2の積分回路の入−力
、該第1の積分回路の出力と該減算回路の一方の入力、
該SZO穂分回分回路力と験減算回路の他方の入力、験
減算回路の出力と該バッフ7の入力を、それぞれ接続し
た仁とを特徴とするアナ曹ダ信号乗算回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10193481A JPS583071A (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | アナログ信号乗算回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10193481A JPS583071A (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | アナログ信号乗算回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS583071A true JPS583071A (ja) | 1983-01-08 |
JPH0252307B2 JPH0252307B2 (ja) | 1990-11-13 |
Family
ID=14313737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10193481A Granted JPS583071A (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | アナログ信号乗算回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS583071A (ja) |
-
1981
- 1981-06-30 JP JP10193481A patent/JPS583071A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0252307B2 (ja) | 1990-11-13 |
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