Multiplicadores analógicos PDF

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Trabajo de multiplicadores analógicos...

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A menudo, en el diseño de sistemas de instrumentación, comunicaciones y procesamiento de señales se requiere realizar operaciones no lineales con señales analógicas. Estas operaciones incluyen rectificación, modulación lineal, demodulación, traslación de frecuencia, multiplicación lineal y división. Los multiplicadores son circuitos utilizados en forma masiva en sistemas tales como correladores, detectores de envolvente, filtros adaptables, redes neuronales y generadores de funciones, por lo que una característica importante por considerar en su diseño es un bajo consumo de potencia y mínima área de silicio. Existen diferentes técnicas para la realización física en circuito integrado de los multiplicadores analógicos en tecnología MOS; algunos de ellos han sido realizados utilizando la celda de Gilbert , la cual originalmente fue realizada con transistores bipolares aplicando la técnica de transconductancia. Otros se basan en la identidad algebraica cuadrática que resulta fácil de realizar utilizando la ley cuadrática de los dispositivos MOS que se encuentran trabajando en la región de saturación, o con las características de corrientevoltaje de los dispositivos MOS que trabajan en la región de triodo. Otros multiplicadores usan la técnica de capacitores conmutados y recientemente la técnica BiCMOS que tiene la ventaja de operar a frecuencias más altas y tener una baja distorsión armónica. Existen diferentes tipos de multiplicadores analógicos: Multiplicador analógico de baja potencia y bajo voltaje para aplicaciones en redes neuronales. Este circuito usa señales de entrada diferenciales con un voltaje en modo común. La salida es obtenida por la diferencia de las corrientes de salida (I out+ , Iout− ). Esta etapa de transconductancia usa cuatro ramas de corriente acopladas, cada una de ellas compuesta por tres transistores NMOS, los primeros dos son forzados a operar en la región de triodo por un transistor conectado en configuración de diodo, el tercero ha sido dimensionado para trabajar en la región subumbral, para reducir la impedancia de las fuentes. El principio de operación del multiplicador se basa en la automodulación del Vds de los transistores que trabajan en la región lineal. Este efecto causa una variación en la transconductancia equivalente a cada rama logrando una corriente de salida de cada una de ellas dependiente de ambas entradas. Multiplicador CMOS en modo de corriente (independiente de los parámetros del dispositivo) El circuito consiste de un bloque de polarización y un bloque de entrada. El circuito opera como un circuito cuadrático con una corriente de offset de salida dc de 2*Ib/m. Esta corriente es cancelada por la suma de la corriente de la fuente a la terminal de salida. Posteriormente, el multiplicador en modo de corriente es diseñado empleando el circuito cuadrático. Estructura paralela para un multiplicador aplicado a un convertidor de bajada a 2 GHz de RF. Es un circuito compuesto por seis bloques llamados combinadores, ya que combinan las señales de entrada en una sola salida. El multiplicador analógico completo puede ser obtenido conectando los combinadores. El mínimo voltaje de alimentación del circuito es determinado por la dinámica de la señal de entrada, si el rango de la señal de entrada es 0.5 v y VT es 0.7V el mínimo voltaje de salida VDD min es 1.2V. A diferencia de algunos

multiplicadores analógico cuyo rango de entrada de cada una de las entradas es dependiente de la otra, ambas entradas pueden ser barridas a VDD simultáneamente. Una ventaja adicional de este circuito es que puede ser diseñado para ser simétrico o asimétrico manipulando los valores de Ka y Kb con lo que el multiplicador puede ser utilizado para distintas aplicaciones. Multiplicador de bajo voltaje en modo de corriente. La técnica en modo de corriente ha sido usada en una gran variedad de estructuras como celdas de ganancia y multiplicadores. Este tiene dos corrientes de entrada a dos circuitos cuadráticos, uno de ellos toma la suma de las entradas y el otro la diferencia. La corriente de salida está dada por la diferencia de la salida de cada uno de los bloques dadas por: Is = K*I1*I2 Donde K es una constante dada por los parámetros de la tecnología de fabricación. El mínimo voltaje de polarización para este multiplicador está dado por: VDD > 2* VDSSat + 2Vt...