[发明专利]混合式宽范围乘法器及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种乘法器，特别是关于一种混合式宽范围乘法器。

背景技术

传统的模拟乘法器由MOS晶体管构成，例如2006年在IEEE发表的论文「ALow Voltage Four-Quadrant Analog Multiplier Using Triode-MOSFETs」，这类乘法器利用MOS晶体管的三极管区(triode region)来实现，因此其输入信号受限在一定范围内，故只适合交流小信号的应用。大直流信号的应用通常使用数字乘法器，但数字乘法器有占用较大芯片面积的缺点。

发明内容

本发明的目的之一，在于提出一种结合模拟电路及数字电路的混合式乘法器及其方法。

本发明的目的之一，在于提出一种具有宽输入范围的乘法器及其方法。

根据本发明，一种用以将第一及第二信号相乘产生输出信号的混合式宽范围乘法器包括增益调整器根据参考值产生参考信号，增益追随器根据该第一信号产生该输出信号，增益控制器根据该第二信号产生目标值，比较器比较该参考信号及目标值产生比较信号，以及数字电路根据该比较信号产生控制信号，以调整该增益调整器的增益以使该参考信号等于该目标值，以及调整该增益追随器的增益使其维持与该增益调整器的增益的比例关系。

根据本发明，一种用以将第一及第二信号相乘产生输出信号的方法包括根据第一增益及参考值产生参考信号，根据该第二信号产生目标值，比较该参考信号及目标值产生比较信号，根据该比较信号决定控制信号，根据该控制信号调整该第一增益，以使该参考信号等于该目标值，以及根据该控制信号调整第二增益，使其维持与该第一增益的比例关系，以及根据该第二增益及该第一信号产生输出信号。

本发明的乘法器根据欧姆定律，利用电阻转换输入电压或输入电流，因此输入范围不受限制，而且电路也较简单，更容易实现。

附图说明

图1是根据本发明的混合式宽范围乘法器的方块图；

图2是图1应用在电压乘法器的实施例；

图3是图1应用在电压电流乘法器的实施例；

图4是图1应用在电压电流乘法器的实施例；以及

图5是图1应用在电流乘法器的实施例。

具体实施例

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获取的其它实施例，都属于本发明的保护范围。

图1是根据本发明的混合式宽范围乘法器的方块图，参考值Sref经增益调整器10转换为参考信号

f(Sref)＝f1＝Kref×Sref，公式1

其中Kref是增益调整器10的增益，第一输入信号S1经增益追随器12转换为输出信号

So＝K1×S1，公式2

其中K1是增益追随器12的增益，第二输入信号S2经增益控制器18转换为目标值

f(S2)＝f2＝K2×S2，公式3

其中K2是增益控制器18的增益，比较器16比较参考信号f1及目标值f2产生比较信号Scomp，数字电路14根据比较信号Scomp产生控制信号UP_DOWN，调整增益调整器10的增益Kref，使参考信号f1等于目标值f2，也调整增益追随器12的增益K1，使其维持与增益Kref的关系，例如

K1＝m×Kref，公式4

其中m为常数。此乘法器在稳态时，因为f1＝f2，根据公式1及公式3，所以

Kref＝(K2×S2)/Sref

＝(K2/Sref)×S2，公式5

又因为K1＝m×Kref，所以

So＝{m×[(K2/Sref)×S2]}×S1

＝(m×K2/Sref)×S1×S2，公式6

其具有输入信号S1及S2相乘的信息。较佳者，数字电路14可储存增益Kref及K1的值，当该乘法器发生输入瞬时时，数字电路14可立即将增益调整器10及增益追随器12的增益Kref及K1调整为其所储存的值，不必再从头开始调整。

图2是图1应用在电压乘法器的实施例，可将输入电压V1及V2相乘产生输出电压Vo。在图2中，使用参考电压Vref作为参考值Sref，增益调整器10包括可变电阻R1及电阻R2组成分压器将参考电压Vref分压，该分压VR2经缓冲器22输出。因为可变电阻R1及电阻R2串联，所以增益

Kref＝R2/(R1+R2)。公式7