شماره دانشجویی : 92133006
نام و نام خانوادگی : شیما سلطانی
عنوان پایان نامه : طراحی ضرب کننده ی آنالوگ چهارربعی با توان و ولتاژ مصرفی پایین
رشته تحصیلی : مهندسی برق – الکترونیک
مقطع تحصیلی : کارشناسی ارشد ناپیوسته
استاد راهنما : دکتر عبدالحسین رضائی
چکیده : ضرب یکی از چهار عمل(عملگر) اصلی در حساب است. علاوه بر آن، واژه ضرب برای نام‌گذاری و توصیف عملیات گوناگون دیگر در سایر زمینه‌ها از جمله الکترونیک دیجیتال و آنالوگ، ریاضیات نظیر ضرب داخلی بردارها، ضرب ماتریس‌ها، و بسیاری موارد دیگر هم کاربرد دارد. در الکترونیک عملیات ضرب توسط ضرب کننده‌ها انجام می‌شود که با توجه به کاربرد آن، آنالوگ یا دیجیتال هستند. ضرب دو سیگنال یک عملیات اساسی مورد استفاده در اکثر سیستم‌های محاسباتی ریاضی خصوصاً در پردازش سیگنال آنالوگ است. ضرب، یکی از عملیات مهم است که اساساً در کل توان مصرفی سیستم سهیم بوده و امروزه طراحی ضرب‌کننده‌‌ها به یکی از مهمترین موضوعات علم الکترونیک تبدیل شده است. ضرب کننده‌های آنالوگ به دلیل نقش مهمی که در پردازش سیگنال آنالوگ دارند، دارای کاربردهای زیادی در زمینه‌های مختلف هستند. از جمله این کاربردها می‌توان به مخابرات، کنترل، برنامه‌های چند رسانه‌ای، فیلترهای تطبیقی، دوبرابر کننده‌های فرکانسی، مدولاتورها، کنترل کننده‌های اتوماتیک بهره، پزشکی، پردازش تصویر و کنترل کننده‌های منطق فازی اشاره نمود. از آنجایی که عملکرد ضرب برای برنامه‌های کاربردی مدرن مانند برنامه‌های چندرسانه‌ای و سیستم های پردازش سیگنال که به تعداد زیادی ضرب وابسته هستند بسیار ضروری است،  امروزه تقاضاهای محاسباتی در حال افزایش هستند و با توجه به پیشرفت تکنولوژی و گسترش وسایل قابل حمل که توسط باطری راه‌اندازی می‌شوند، طراحی مدارات مجتمع آنالوگ بر مبنای استفاده از روش‌هایی جهت به دست آوردن ولتاژ راه‌اندازی و توان مصرفی کمتر صورت می‌گیرد. ضرب کنندۀ آنالوگ اولین بار در کارهای گیلبرت با ترانزیستورهای BJT  مشاهده شد. ولی با توجه به پیشرفت تکنولوژی و لزوم مجتمع‌سازی و نیاز به مدارات کم مصرف، طراحی مدارات آنالوگ از جمله ضرب‌کننده‌ها با استفاده از تکنولوژی CMOS  گسترش زیادی یافت. لذا طراحی یک ضرب کنندۀ آنالوگ چهارربعی  با توان مصرفی کم می‌تواند بسیار مورد توجه قرار گیرد. محدودۀ توان مصرفی در اکثر مقالات بررسی شده در حد چند صد میکرو وات و یا حتی میلی وات بوده است، که رنج نسبتاً بالایی است. در سیستم‌هایی با ساختارهای پیچیده، مصرف انرژی بسیار افزایش می‌یابد، و همچنان که گفته شد ضرب کننده در اکثر ساختارهای پردازش سیگنال مورد استفاده است. بنابراین سیستمها به ضرب کننده‌هایی احتیاج دارند که از لحاظ فضای اشغالی کوچک باشد و توان مصرفی بسیار کمی نیز داشته باشند. با توجه به این نیاز پیاده سازی ضرب کننده‌های زیر آستانه و یا با استفاده از تکنیک راه اندازی از طریق بدنه می‌تواند در کاهش توان مصرفی کل تراشه راهکار مفیدی باشد. بنابراین در این پایان نامه، پس از بررسی مدارات مختلف یک مدار ضرب کننده آنالوگ CMOS با توان مصرفی کم ارائه شده است. این مدار در ولتاژ تغذیۀ 0.5 ولت، ولتاژ بایاس 200 میلی ولت و جریان بایاس 300 نانوآمپر در تکنولوژی 0.18 میکرومتر در نرم افزار شبیه‌ساز Hspice با ورودی‌هایی در رنج±60میلی ولت، شبیه‌سازی شده و خطای خطی برابر با %3.8، THD % برابر با 3.2، پهنای باند 3db برابر با 332کیلوهرتز  و توان مصرفی 144.03 پیکو وات دارد.

کلمات کلیدی : ضرب کننده، آنالوگ، توان مصرفی، CMOS، زیرآستانه.
تاریخ دفاع : 1395