JPH06266863A - 乗算回路 - Google Patents

乗算回路

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JPH06266863A
JPH06266863A JP7854093A JP7854093A JPH06266863A JP H06266863 A JPH06266863 A JP H06266863A JP 7854093 A JP7854093 A JP 7854093A JP 7854093 A JP7854093 A JP 7854093A JP H06266863 A JPH06266863 A JP H06266863A
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JP
Japan
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terminal
transistor
terminals
circuit
transistors
Prior art date
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Pending
Application number
JP7854093A
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English (en)
Inventor
Kiyomitsu Onodera
清光 小野寺
Hitoshi Hayashi
等 林
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トランジスタの縦積み段階数を最小限に抑
え、低電圧化に有利とする。 【構成】 トランジスタQ1 とQ2 、Q3 とQ4 のドレ
イン同士を共通接続させた差動トランジスタ回路と、第
1の入力端子対(第1、第2端子1と2)と第2の入力
端子対(第3、第4端子3と4)とを有し、各端子1〜
4間にそれぞれm:nのインピーダンスZ1 〜Z4 を接
続し、各端子1〜4の隣接間の接続端子A〜Dの電位そ
れぞれをm:nに分割し、この接続端子A〜Dを差動ト
ランジスタ回路のトランジスタQ1 〜Q4 のゲートにそ
れぞれ印加したことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無線機器,通信機器等
に利用される高周波ICの構成素子である乗算回路に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来のエミッタ接地増幅回路を
用いたダブルバランス型乗算回路である。トランジスタ
Q5 とQ6 とで成る差動回路に於ける各々の出力電流
が、上段のトランジスタQ1 とQ2 及びQ3 とQ4 で成
る差動回路の電流となる、2段縦積み差動回路構成であ
る。なお、Za,Zbは出力インピーダンス、Ioは定
電流源で、同時に定電流源電流をも表す。第1、第2端
子1,2に入力電圧Vc1、第3、第4端子3,4に入
力電圧Vc2 を印加し、第5、第6端子5,6から出力
電流を得ている。トランジスタQ1 からQ6 をバイポー
ラトランジスタで構成したとき、本乗算回路の出力電流
Ioutは、
【0003】
【数1】 の条件を満たすとき、
【0004】
【数2】 となり、入力電圧Vc1 とVc2 が乗算される。
【0005】ここで、VT はトランジスタのしきい値電
圧である。
【0006】トランジスタQ1 からQ6 を電界効果トラ
ンジスタで構成したときには、(1)式とは成らない
が、小信号入力の場合には乗算回路となり、汎用されて
いる。
【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術では、
差動回路を2段縦積み構成で、定電流源I0 を含めて少
なくとも3個のトランジスタが縦積みとなり、電源電圧
3.5V以上が必要であった。
【0007】本発明の目的は、トランジスタの縦積み段
階数を最小限に抑え、低電圧化に有利な乗算回路を提供
せんとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる乗算回路
は、第1及び第2のトランジスタのドレイン端子または
コレクタ端子が共通接続され、第3及び第4のトランジ
スタのドレイン端子またはコレクタ端子が共通接続され
ている差動トランジスタ回路と、前記差動トランジスタ
回路の各ソース端子に共通接続された定電流源と、第1
端子と第2端子で構成される第1の入力端子対と、第3
端子と第4端子で構成される第2の入力端子対におい
て、前記第1端子と第3端子のm:n内分電位を第1の
トランジスタのゲート端子またはベース端子に、前記第
2端子と第4端子のm:n内分電位を第2のトランジス
タのゲート端子またはベース端子に、前記第1端子と第
4端子のm:n内分電位を第3のトランジスタのゲート
端子またはベース端子に、前記第2端子と第3端子の
m:n内分電位を第4のトランジスタのゲート端子また
はベース端子に各々与えるインピーダンス回路とを備え
たものである。
【0009】
【作用】本発明においては、トランジスタの縦積み段階
が定電流源用トランジスタを含めても2段階に抑えら
れ、2V以下の低電源電圧化が可能になる。
【0010】
【実施例】
〔実施例1〕図1は本発明に係る乗算回路の一実施例を
示す回路図である。この乗算回路は、第1の入力端子対
(第1、第2端子1、2)及び第2の入力端子対(第
3、第4端子3、4)に印加された電圧が、図1(a)
のインピーダンス回路で電圧分配され、接続端子Aから
Dの端子電圧が、図1(b)に於ける4個のトランジス
タQ1 〜Q4 のゲート端子にそれぞれ入力される構成と
成っている。
【0011】図1(a)のインピーダンス回路におい
て、Z1 からZ4 はインピーダンス素子である。第1端
子1、第3端子3の電圧をそれぞれV1 、V3 とする
と、接続端子Aの電圧VA は、第1端子1と第3端子3
の電圧をインピーダンス素子Z1によってm:n(m、
nは実数)に内分して、
【0012】
【数3】 となる。同様に、接続端子Bから接続端子Dの電圧も以
下のように決定される。
【0013】
【数4】 図1(b)に於いて、トランジスタQ1 は電界効果トラ
ンジスタとし、飽和領域で動作しているとすると、ドレ
イン電流ID1は、次式で表される。
【0014】
【数5】 ここで、VG1はゲート・ソース間電圧、Kはゲート長、
ゲート幅、電子移動度等で決定される定数である。
【0015】図1(b)に於ける4個のトランジスタQ
1 からQ4 のゲート端子AからDに、上記(3a)から
(3d)式で示される電圧をそれぞれ入力した場合、ト
ランジスタQ1 からQ4 に流れるドレイン電流は、以下
のように表される。
【0016】
【数6】 上式(5a)から(5d)を用いて、出力電流IOUT は
以下のように求まる。
【0017】
【数7】 式(6)は、第1の入力端子対(第1、第2端子1、
2)に印加された電圧(V1 −V2 )と第2の入力端子
対(第3、第4端子3、4)とに印加された電圧(V3
−V4 )とが乗算されることを示している。また、4個
のトランジスタQ1 〜Q4 の共通ソースに接続している
定電流源I0 は式(6)に現われず、省略しても乗算は
行われる。 〔実施例2〕図1(b)においては、トランジスタQ1
からQ4 に、バイポーラ型トランジスタを用いても可能
である。先ず、図1(a)の第1の入力端子対(第1、
第2端子1、2)及び第2の入力端子対(第3、第4端
子3、4)にそれぞれ、両相入力電圧を印加する。両端
子対への基準電圧をそれぞれVR 、VQ として、電圧V
A 、VB を印加すると、各々の端子電圧以下のように表
される。
【0018】
【数8】 各トランジスタへのベース入力は、各入力端子電圧を
m:nに内分して、次のようになる。
【0019】
【数9】 図1(b)に於いて、トランジスタQ1 はバイポーラト
ランジスタとし、飽和領域で動作しているとすると、コ
レクタ電流IC1は、次式で表される。
【0020】
【数10】 ここで、VB1はベース・エミッタ電圧、IS はエミッタ
断面積、ベース幅、拡散定数、ベース不純物濃度等で決
定される定数である。
【0021】したがって、上式(8a)から(8d)を
用いて、出力電流IOUT は以下のように求まる。
【0022】
【数11】 式(10)のように、従来の乗算回路とは異なり、si
nh関数の乗算となっているが、従来同様に
【0023】
【数12】 であれば、式(10)は以下のように、乗算回路として
動作する。
【0024】
【数13】 なお、本発明は以上のように、出力電流IOUT =I2 −
I1 が入力電圧の掛け算となるが、この出力の出し方と
して図1では電圧で出力するようにしたが、これを電流
で出力するようにしても良い。その場合には、図1
(b)で、インピーダンスZa,Zbにトランジスタを
用い、各ドレイン端子またはコレクタ端子を電圧・電源
VDDに接続し、各ソース端子またはエミッタ端子をトラ
ンジスタQ(Q2 ),Q3 (Q4 )のドレイン端子また
はコレクタ端子に接続し、ゲート端子またはベース端子
同士を接続して、その接続点をトランジスタQ1 (Q
2 )のドレイン端子またはコレクタ端子に接続し、トラ
ンジスタQ3 (Q4 )のドレイン端子またはコレクタ端
子に出力端子を設ける構成とすればよい。
【0025】
【発明の効果】本発明にかかる乗算回路は、第1及び第
2のトランジスタのドレイン端子またはコレクタ端子が
共通接続され、第3及び第4のトランジスタのドレイン
端子またはコレクタ端子が共通接続されている差動トラ
ンジスタ回路と、前記差動トランジスタ回路の各ソース
端子に共通接続された定電流源と、第1端子と第2端子
で構成される第1の入力端子対と、第3端子と第4端子
で構成される第2の入力端子対において、前記第1端子
と第3端子のm:n内分電位を第1のトランジスタのゲ
ート端子またはベース端子に、前記第2端子と第4端子
のm:n内分電位を第2のトランジスタのゲート端子ま
たはベース端子に、前記第1端子と第4端子のm:n内
分電位を第3のトランジスタのゲート端子またはベース
端子に、前記第2端子と第3端子のm:n内分電位を第
4のトランジスタのゲート端子またはベース端子に各々
与えるインピーダンス回路とを備えたので、第1〜第4
のトランジスタと定電流源を閾値電圧0VのGaAs−
MESFETで構成した場合を考えると、トランジスタ
1段当たりのソース・ドレイン電圧を約0.7V以上と
すればトランジスタは飽和領域で動作する。したがっ
て、本発明の乗算回路は、電源電圧VDDが2V以下での
動作が可能である。更に、4個のトランジスタの共通ソ
ースに接続している定電流源を抵抗などのインピーダン
ス素子で構成するか、又は定電流源を除いても、式
(6)の乗算は成立し、更なる低電圧化が可能である。
また、定電流源も1個で済み、トランジスタ個数も少な
く、低消費電力である。
【0026】ダブルバランス型乗算回路の場合、図3に
示すような差動トランジスタ回路を用いて両相入力する
手法が一般的に行われている。本実施例の乗算回路の場
合には、回路を構成しているトランジスタの縦積み段数
が作動トランジスタ回路と同一であり、入出力において
DCレベル合わせのための回路が不要で、小型化に有利
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す乗算回路の回路図であ
る。
【図2】従来技術に於ける乗算回路の一例を示す回路図
である。
【図3】従来から両相入力の為に汎用されている作動ト
ランジスタ回路例を示す図である。
【符号の説明】
1 第1端子 2 第2端子 3 第3端子 4 第4端子 5 第5端子 6 第6端子 A インピーダンス回路からトランジスタ回路への接続
端子 B インピーダンス回路からトランジスタ回路への接続
端子 C インピーダンス回路からトランジスタ回路への接続
端子 D インピーダンス回路からトランジスタ回路への接続
端子 Z1 インピーダンス Z2 インピーダンス Z3 インピーダンス Z4 インピーダンス Za インピーダンス Zb インピーダンス Q1 トランジスタ Q2 トランジスタ Q3 トランジスタ Q4 トランジスタ I0 定電流源 VDD 電圧電源

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1及び第2のトランジスタのドレイン
    端子またはコレクタ端子が共通接続され、第3及び第4
    のトランジスタのドレイン端子またはコレクタ端子が共
    通接続されている差動トランジスタ回路と、 前記差動トランジスタ回路の各ソース端子に共通接続さ
    れた定電流源と、 第1端子と第2端子で構成される第1の入力端子対と、
    第3端子と第4端子で構成される第2の入力端子対にお
    いて、前記第1端子と第3端子のm:n内分電位を第1
    のトランジスタのゲート端子またはベース端子に、前記
    第2端子と第4端子のm:n内分電位を第2のトランジ
    スタのゲート端子またはベース端子に、前記第1端子と
    第4端子のm:n内分電位を第3のトランジスタのゲー
    ト端子またはベース端子に、前記第2端子と第3端子の
    m:n内分電位を第4のトランジスタのゲート端子また
    はベース端子に各々与えるインピーダンス回路と、を備
    えたことを特徴とする乗算回路。
JP7854093A 1993-03-15 1993-03-15 乗算回路 Pending JPH06266863A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08153147A (ja) * 1994-11-30 1996-06-11 Nec Corp マルチプライヤ・コア回路
JPH08153146A (ja) * 1994-11-30 1996-06-11 Nec Corp マルチプライヤ・コア回路
JP2001077646A (ja) * 1999-09-02 2001-03-23 Hitachi Ltd 光受信装置

Cited By (3)

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