在双极型工艺中运用恒流二极管的乘法器的设计
摘 要普遍运用于乘、除法、乘方和开方、对数等模拟运算，也广泛应用调幅、解调、混频、鉴相和自主增益控制电路的乘法器是一种通用性很强的非线性电子器件。恒流二极管是一种提供固定电流的二极管，负载阻抗的变化，异常电压变化下都可以给负载提供稳定的电流。在设计中，稳定电流的电路设计很复杂。但是，一个CRD 就可以方便的实现恒流电路的特性，方便的多。CRD 本质上是双极性工艺的产物，通过NPN，PNP 的连接，就能得到简易有效的恒流输出特性。本课题中，根据恒流二极管元器件的特性设计恒流二极管元器件的Spice模型，采用CDR提供的恒定电流设计新型乘法器电路，是6个双极型晶体管、3个起恒流作用的CRD构成的，由2个对称的差分对并联再与一个差分对串联组成电路，电路有高度对称性，整个乘法器从而简化电路，便于调试，减小传输延时，提高速度。
目 录
第一章 绪论 1
1.1集成模拟乘法器 1
1.2Tanner软件 1
第二章 CRD 3
2.1工作原理 3
2.2CRD应用 4
2.3CRD 5
2.3.1CRD 模型建立 5
2.3.2CRD仿真 6
第三章 乘法器芯片 10
3.1三极管结构和特点 10
3.2模拟乘法器基本概念 10
3.3模拟乘法器分类 11
3.4使用Tanner软件设计双平衡乘法器 17
3.4.1双平衡乘法器设计电路图 17
3.4.2SPICE代码 18
3.4.3仿真结果 19
3.4.4仿真结果波形 19
第四章 版图设计 21
结束语 25
致 谢 26
参考文献 27
附录 28
附录A乘法器电路SPICE代码 28
附录B乘法器完整电路版图 29
附录C 模拟乘法器多晶硅（Poly)图层 29
附录D 模拟乘法器有源区（Active)图层 29
附录E 模拟乘法器金属1（Metal 1)图层 30
附录F模拟乘法器金属2（
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
Metal 2)图层 30
第一章 绪论
1.1集成模拟乘法器
集成模拟乘法器是具有让两个模拟信号瞬时值相乘功能的电子器件[1]，普遍运用于乘、除法、乘方和开方、对数等模拟运算，同时也大规模在传输信息系统中作为调幅、解调、混频、鉴相和自主增益控制电路，是一种通用性很强的非线性电子器件。
在集成芯片和微处理器发展的时代，当务之需是能在设计一个合理的模拟乘法器的基础上尽可能将其芯片特征尺寸减小，进而可以用更小延迟的模拟乘法器来制造出更集成的微电子器件。
当前，集成芯片电路五花八门，它也是现如今模拟集成系统的重要组成部分。就当今现状已有多各种形式、各种品种的集成芯片电路，同时它也是当代一些专用模拟集成系统中的重要单元。因此提高了生产效率，增加了利润。各种乘法器有各自的优缺点，接下来讨论吉尔伯特乘法器更加吸引注目。
1.2Tanner软件
Tanner软件，它的主要功能如表11所示。
表11 Tanner软件的构成
SEdit
编辑电路图
TSPICE
对电路进行解析
WEdit
显示TSPICE波形
LEdit
自动配线，截面观察，电路转化
LVS
电路图与布局图结果比较
Tanner软件的使用方法：
1.使用SEdit,TSpice画出版图和出代码；
2.WEdit仿真，检验电路图，判断及修改，参数一目了然，检查仿真波的合理性，是否符合要求。
在画电路图过程中，将对SEdit运用电脑中的快捷键移动元器件，放在准确的地方,以下是其中的方法:
（1）元器件移动：Alt+左键；
（2）粘贴复制元器件：选中元器件Ctrl+c以复制，Ctrl+V以粘贴；
（3）改变电路图显示大小：Shift加+、；
（4）TSpice进行仿真:使用SEdit得到对应的代码。代码也体现了电路图的真实运用状况。添加相对应的代码以及一些波形的时候会出现相对应的指令,最终得到仿真结果和仿真波形。
Tanner软件使用流程：
首先，打开SEdit 软件，软件自动命名“Module0”为新模块名，一个电路图可能用到多个模块，文件的默认名字一般是File0.sbd，所以每次设计完模块将“Module0”改为方便识别的名字，在Module 菜单下的Rename 选项。这些弄好后再点击Setup 下的colors 进行工作环境和背景的颜色的设定，这些准备工作好了以后点击Symbol Mode 如图12，对电路符号进行绘制，符号图绘制出后接着画电路图，只要点击软件上方快捷栏中的Schematic Mode 进行绘制就可以如图22。
图12 符号模式与电路图模式
其次在建立好电路图后，在菜单栏点击TSPICE 图标，此时图像会自动以代码模式显示在TSPICE 中，我们根据需要设置相关参数，便可进行后续仿真。
绘制完这些后，建立了一个新的文件在Schematic Mode 中点击Symbol Browser按钮，然后再Add Library 中找到刚刚创建的符号模型，并给它外接了一个的直流电源。单击窗口上方快捷栏上的TSPICE 并生成一个程序文件，在产生波形之前我们要加载必须的数据文件，这个数据文件的后缀为.md。
本次需要直流IV 分析，在Edit 菜单中点击Insert Command 选项设置：
(1)FilesInclude file添加电路中采用的库文件。
(2)AnalysisDC transfer sweep设计Parameter 为Source，调整参数。
(3)OutputDC results添加分析节点。
保存并点击Simulation，通过查错后自动打开WEdit 生成波形。
第二章 CRD
2.1工作原理
恒流二极管是近年来出现的新型半导体稳流器件，两端由结型场效应管组成的稳流器件，与其相对偶的是稳压二极管[2]。在恒流二极管的基础上增加脚端，进而出现恒定电流的结型场效应管。在特定的电压范畴中输出一些恒定的电流，并具有很高的动态阻抗。由于它们的稳流性能好、价格低、使用方便，已被广泛用于稳流源、稳压源等电子仪器的保护电路中。它的电路符号与伏安特性如图21所示。
目 录
第一章 绪论 1
1.1集成模拟乘法器 1
1.2Tanner软件 1
第二章 CRD 3
2.1工作原理 3
2.2CRD应用 4
2.3CRD 5
2.3.1CRD 模型建立 5
2.3.2CRD仿真 6
第三章 乘法器芯片 10
3.1三极管结构和特点 10
3.2模拟乘法器基本概念 10
3.3模拟乘法器分类 11
3.4使用Tanner软件设计双平衡乘法器 17
3.4.1双平衡乘法器设计电路图 17
3.4.2SPICE代码 18
3.4.3仿真结果 19
3.4.4仿真结果波形 19
第四章 版图设计 21
结束语 25
致 谢 26
参考文献 27
附录 28
附录A乘法器电路SPICE代码 28
附录B乘法器完整电路版图 29
附录C 模拟乘法器多晶硅（Poly)图层 29
附录D 模拟乘法器有源区（Active)图层 29
附录E 模拟乘法器金属1（Metal 1)图层 30
附录F模拟乘法器金属2（
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Metal 2)图层 30
第一章 绪论
1.1集成模拟乘法器
集成模拟乘法器是具有让两个模拟信号瞬时值相乘功能的电子器件[1]，普遍运用于乘、除法、乘方和开方、对数等模拟运算，同时也大规模在传输信息系统中作为调幅、解调、混频、鉴相和自主增益控制电路，是一种通用性很强的非线性电子器件。
在集成芯片和微处理器发展的时代，当务之需是能在设计一个合理的模拟乘法器的基础上尽可能将其芯片特征尺寸减小，进而可以用更小延迟的模拟乘法器来制造出更集成的微电子器件。
当前，集成芯片电路五花八门，它也是现如今模拟集成系统的重要组成部分。就当今现状已有多各种形式、各种品种的集成芯片电路，同时它也是当代一些专用模拟集成系统中的重要单元。因此提高了生产效率，增加了利润。各种乘法器有各自的优缺点，接下来讨论吉尔伯特乘法器更加吸引注目。
1.2Tanner软件
Tanner软件，它的主要功能如表11所示。
表11 Tanner软件的构成
SEdit
编辑电路图
TSPICE
对电路进行解析
WEdit
显示TSPICE波形
LEdit
自动配线，截面观察，电路转化
LVS
电路图与布局图结果比较
Tanner软件的使用方法：
1.使用SEdit,TSpice画出版图和出代码；
2.WEdit仿真，检验电路图，判断及修改，参数一目了然，检查仿真波的合理性，是否符合要求。
在画电路图过程中，将对SEdit运用电脑中的快捷键移动元器件，放在准确的地方,以下是其中的方法:
（1）元器件移动：Alt+左键；
（2）粘贴复制元器件：选中元器件Ctrl+c以复制，Ctrl+V以粘贴；
（3）改变电路图显示大小：Shift加+、；
（4）TSpice进行仿真:使用SEdit得到对应的代码。代码也体现了电路图的真实运用状况。添加相对应的代码以及一些波形的时候会出现相对应的指令,最终得到仿真结果和仿真波形。
Tanner软件使用流程：
首先，打开SEdit 软件，软件自动命名“Module0”为新模块名，一个电路图可能用到多个模块，文件的默认名字一般是File0.sbd，所以每次设计完模块将“Module0”改为方便识别的名字，在Module 菜单下的Rename 选项。这些弄好后再点击Setup 下的colors 进行工作环境和背景的颜色的设定，这些准备工作好了以后点击Symbol Mode 如图12，对电路符号进行绘制，符号图绘制出后接着画电路图，只要点击软件上方快捷栏中的Schematic Mode 进行绘制就可以如图22。
图12 符号模式与电路图模式
其次在建立好电路图后，在菜单栏点击TSPICE 图标，此时图像会自动以代码模式显示在TSPICE 中，我们根据需要设置相关参数，便可进行后续仿真。
绘制完这些后，建立了一个新的文件在Schematic Mode 中点击Symbol Browser按钮，然后再Add Library 中找到刚刚创建的符号模型，并给它外接了一个的直流电源。单击窗口上方快捷栏上的TSPICE 并生成一个程序文件，在产生波形之前我们要加载必须的数据文件，这个数据文件的后缀为.md。
本次需要直流IV 分析，在Edit 菜单中点击Insert Command 选项设置：
(1)FilesInclude file添加电路中采用的库文件。
(2)AnalysisDC transfer sweep设计Parameter 为Source，调整参数。
(3)OutputDC results添加分析节点。
保存并点击Simulation，通过查错后自动打开WEdit 生成波形。
第二章 CRD
2.1工作原理
恒流二极管是近年来出现的新型半导体稳流器件，两端由结型场效应管组成的稳流器件，与其相对偶的是稳压二极管[2]。在恒流二极管的基础上增加脚端，进而出现恒定电流的结型场效应管。在特定的电压范畴中输出一些恒定的电流，并具有很高的动态阻抗。由于它们的稳流性能好、价格低、使用方便，已被广泛用于稳流源、稳压源等电子仪器的保护电路中。它的电路符号与伏安特性如图21所示。
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