CN106681425A - 一种电流平方转换电路*** - Google Patents

一种电流平方转换电路*** Download PDF

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胡建国
吴江旭
吴劲
段志奎
王德明
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Sun Yat Sen University
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    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
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Abstract

本发明公开了一种电流平方转换电路***，其中，所述电流平方转换电路包括：固定电压产生电路、电流平方电路；其中，所述固定电压产生电路包括固定电压输出端和电路输出端，所述固定电压产生电路用于为所述电流平方电路提供固定电压；所述电流平方电路与所述固定电压产生电路相连接，所述电流平方电路输出电流与输入电路形成平方关系。在本发明实施例中，使用两个P型场效应管组成固定电压产生电路，用于给电流平方电路提供固定电压，使用三个P型场效应管组成电流平方电路，最后用一组电流镜将电流输出，本发明电路结构简单，芯片面积小，采用的是标准CMOS工艺。

Description

一种电流平方转换电路***
技术领域
本发明涉及芯片的电流平方转换电路技术领域，尤其涉及一种电流平方转换电路***。
背景技术
可变增益放大器(variable gain amplifier，VGA)在需要处理模拟信号的***中具有广泛的应用，比如助听器、硬盘和通信领域。传统的VGA设计中使用的是三极管，这是由于三极管中的电压与电流呈指数关系，可以用来实现VGA。然而在先进CMOS工艺中，电压与电流呈平方关系，因此使用CMOS晶体管不能像三极管那样实现VGA，同时在先进CMOS工艺中不在提供三极管器件，因此原来的设计方法不在适用，迫切的需要使用CMOS器件代替。解决的方法之一就是通过使用泰勒级数逼近指数函数，然后对泰勒级数进行截取，得到一个与指数函数接近的函数，再用CMOS电路实现这种函数即可。而电流平方电流就是指数电路的核心部分。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种电流平方转换电路***，使用两个P型场效应管组成固定电压产生电路，用于给电流平方电路提供固定电压，使用三个P型场效应管组成电流平方电路，最后用一组电流镜将电流输出，本发明电路结构简单，芯片面积小，采用的是标准CMOS工艺。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电流平方转换电路***，所述电流平方转换电路***包括：固定电压产生电路、电流平方电路；其中，
所述固定电压产生电路包括固定电压输出端和电路输出端，所述固定电压产生电路用于为所述电流平方电路提供固定电压；
所述电流平方电路与所述固定电压产生电路相连接，所述电流平方电路输出电流与输入电路形成平方关系。
优选地，所述电流平方转换电路***还包括电流镜，所述电流镜与所述电流平方电路相连接，用于输出所述电流平方电路产生的电流。
优选地，所述电流镜包括第一N型场效应管和第二N型场效应管；其中，
所述第一N型场效应管漏极与所述第一N型场效应管栅极相连接，所述第一N型场效应管源极与所述电流平方电路相连接，所述第一N型场效应管衬底与所述电源电压相连接；
所述第二N型场效应管漏极输出电路，所述第二N型场效应管栅极与所述第一N型场效应管栅极相连接，所述第二N型场效应管衬底与所述电源电压相连接。
优选地，所述固定电压产生电路包括第四P型场效应管、第五P型场效应管和直流电源组成；其中，
所述第四P型场效应管漏极与所述第四P型场效应管栅极连接，所述第四P型场效应管源极与电源电压相连接，第四P型场效应管衬底与所述电源电压相连接；
所述第五P型场效应管漏极与所述第五P型场效应管栅极相连接，所述第五P型场效应管源极与所述第四P型场效应管漏极相连接，所述第五P型场效应管衬底与所述电源电压相连接；
所述直流电源一端与所述第五P型场效应管漏极相连接，另一端与地相连接。
优选地，所述第四P型场效应管与所述第五P型场效应管的宽长比相同。
优选地，所述电流平方电路包括第一P型场效应管、第二P型场效应管和第三P型场效应管；其中，
所述第一P型场效应管漏极与所述电流镜相连接，所述第一P型场效应管栅极与所述固定电压产生电路相连接，第一P型场效应管源极与所述第三P型场效应管相连接，第一P型场效应管衬底与电源电压相连接；
所述第二P型场效应管漏极与所述电流镜相连接，第二P型场效应管栅极与所述第三P型场效应管栅极相连接，第二P型场效应管源极与电源电压相连接；
第三P型场效应管漏极与第三P型场效应管栅极相连接，第三P型场效应管源极与电源电压相连接，第三P型场效应管衬底与电源电压相连接。
本发明实施例中，第四P型场效应管、第五P型场效应管和直流电源用于产生固定电压V2，V2从第五P型场效应管栅极输出，直流电流源由***中其他电路提供；第一P型场效应管、第二P型场效应管和第三P型场效应管构成电流平方电路，第一P型场效应管产生电流I11，第二P型场效应管产生电流I12，I11与I12之差等于输入电流Iin，I11与I12之和与Iin具有平方关系，所以电流平方电路的输出电流和其输入电流具有平方关系；第一N型场效应管和第二N型场效应管构成电流输出电路，第一N型场效应管和第二N型场效应管构成电流镜，输出电路从第二N型场效应管漏极输出；本发明电路结构简单，芯片面积小，采用的是标准CMOS工艺。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例中的电流平方转换电路***的结构示意图；
图2是本发明实施例中的固定电压产生电路的结构示意图；
图3是本发明实施例中的电流平方电路的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例中的电流平方转换电路***的结构示意图，如图1所示，所述电流平方转换电路***包括：固定电压产生电路、电流平方电路；其中，
所述固定电压产生电路包括固定电压输出端和电路输出端，所述固定电压产生电路用于为所述电流平方电路提供固定电压；
所述电流平方电路与所述固定电压产生电路相连接，所述电流平方电路输出电流与输入电路形成平方关系。
优选地的，所述电流平方转换电路***还包括电流镜，所述电流镜与所述电流平方电路相连接，用于输出所述电流平方电路产生的电流。
优选地，所述电流镜包括第一N型场效应管N11和第二N型场效应管N12；其中，
所述第一N型场效应管N11漏极与所述第一N型场效应管N11栅极相连接，所述第一N型场效应管N11源极与所述电流平方电路相连接，所述第一N型场效应管N11衬底与所述电源电压相连接；
所述第二N型场效应管N12漏极输出电路，所述第二N型场效应管N12栅极与所述第一N型场效应管N11栅极相连接，所述第二N型场效应管N12衬底与所述电源电压相连接。
优选地，所述固定电压产生电路包括第四P型场效应管P14、第五P型场效应管P15和直流电源组成；其中，
所述第四P型场效应管P14漏极与所述第四P型场效应管P14栅极连接，所述第四P型场效应管P14源极与电源电压相连接，第四P型场效应管P14衬底与所述电源电压相连接；
所述第五P型场效应管漏极与所述第五P型场效应管P15栅极相连接，所述第五P型场效应管P15源极与所述第四P型场效应管P14漏极相连接，所述第五P型场效应管P15衬底与所述电源电压相连接；
所述直流电源一端与所述第五P型场效应管P15漏极相连接，另一端与地相连接。
优选地，所述第四P型场效应管P14与所述第五P型场效应管P15的宽长比相同。
图2是本发明实施例中的固定电压产生电路的结构示意图，结合图2，对固定电压产生电路作进一步说明：
以下给出固定电压的计算过程，下面公式中的Va和Vb分别表示第四P型场效应管P14和第五P型场效应管P15栅极源极之间电压差，电流I0使固定的直流电流，由***中的其他电路提供，其中，第四P型场效应管P14和第五P型场效应管P15的宽长比相同；计算公式如下：
同时，还可以得到I0的表达式，
优选地，所述电流平方电路包括第一P型场效应管P11、第二P型场效应管P12和第三P型场效应管P13；其中，
所述第一P型场效应管P11漏极与所述电流镜相连接，所述第一P型场效应管P11栅极与所述固定电压产生电路相连接，第一P型场效应管P11源极与所述第三P型场效应管P13相连接，第一P型场效应管P11衬底与电源电压相连接；
所述第二P型场效应管P12漏极与所述电流镜相连接，第二P型场效应管P12栅极与所述第三P型场效应管P13栅极相连接，第二P型场效应管P12源极与电源电压相连接；
第三P型场效应管P13漏极与第三P型场效应管P13栅极相连接，第三P型场效应管P13源极与电源电压相连接，第三P型场效应管P13衬底与电源电压相连接。
图3是本发明实施例中的电流平方电路的结构示意图，结合图3,对上述步骤作进一步说明：
下面给出电流平方电路计算过程：假设Va和Vb分别表示第一P型场效应管P11和第二P型场效应管P12栅极和源极之间的电压差，V2表示第一P型场效应管P11栅极和源极电压差，则有：
V2＝Va+Vb
根据饱和区电流公式，第一P型场效应管P11上的电流I11和第二P型场效应管P12上的电流I12分别表示为：
令
又因为I11-I12＝Iin，代入上式可得：
根据I0与V2的关系，令进一步简化I11+I12：
I11+I12表示电路的输出电流，从上式可以看到电路输出电流和输入电流Iin具有平方关系。
上述P型场效应管是指P型金属-氧化物-半导体(P-Mental-Oxide-Semiconductor，PMOS)晶体管，每个PMOS晶体管包括四个引脚，即漏极D，源极S，衬底，栅极G。
上述N型场效应管是N型金属-氧化物-半导体(N-Mental-Oxide-Semiconductor，NMOS)晶体管，每个NMOS晶体管包括四个引脚，即漏极D，源极S，衬底，栅极G。
本发明实施例中，第四P型场效应管、第五P型场效应管和直流电源用于产生固定电压V2，V2从第五P型场效应管栅极输出，直流电流源由***中其他电路提供；第一P型场效应管、第二P型场效应管和第三P型场效应管构成电流平方电路，第一P型场效应管产生电流I11，第二P型场效应管产生电流I12，I11与I12之差等于输入电流Iin，I11与I12之和与Iin具有平方关系，所以电流平方电路的输出电流和其输入电流具有平方关系；第一N型场效应管和第二N型场效应管构成电流输出电路，第一N型场效应管和第二N型场效应管构成电流镜，输出电路从第二N型场效应管漏极输出；本发明电路结构简单，芯片面积小，采用的是标准CMOS工艺。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
另外，以上对本发明实施例所提供的一种电流平方转换电路***进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种电流平方转换电路***，其特征在于，所述电流平方转换电路***包括：固定电压产生电路、电流平方电路；其中，
所述固定电压产生电路包括固定电压输出端和电路输出端，所述固定电压产生电路用于为所述电流平方电路提供固定电压；
所述电流平方电路与所述固定电压产生电路相连接，所述电流平方电路输出电流与输入电路形成平方关系。
2.根据权利要求1所述的电流平方转换电路***，其特征在于，所述电流平方转换电路***还包括电流镜，所述电流镜与所述电流平方电路相连接，用于输出所述电流平方电路产生的电流。
3.根据权利要求2所述的电流平方转换电路***，其特征在于，所述电流镜包括第一N型场效应管和第二N型场效应管；其中，
所述第一N型场效应管漏极与所述第一N型场效应管栅极相连接，所述第一N型场效应管源极与所述电流平方电路相连接，所述第一N型场效应管衬底与所述电源电压相连接；
所述第二N型场效应管漏极输出电路，所述第二N型场效应管栅极与所述第一N型场效应管栅极相连接，所述第二N型场效应管衬底与所述电源电压相连接。
4.根据权利要求1所述的电流平方转换电路***，其特征在于，所述固定电压产生电路包括第四P型场效应管、第五P型场效应管和直流电源组成；其中，
所述第四P型场效应管漏极与所述第四P型场效应管栅极连接，所述第四P型场效应管源极与电源电压相连接，第四P型场效应管衬底与所述电源电压相连接；
所述第五P型场效应管漏极与所述第五P型场效应管栅极相连接，所述第五P型场效应管源极与所述第四P型场效应管漏极相连接，所述第五P型场效应管衬底与所述电源电压相连接；
所述直流电源一端与所述第五P型场效应管漏极相连接，另一端与地相连接。
5.根据权利要求4所述的电流平方转换电路***，其特征在于，所述第四P型场效应管与所述第五P型场效应管的宽长比相同。
6.根据权利要求1所述的电流平方转换电路***，其特征在于，所述电流平方电路包括第一P型场效应管、第二P型场效应管和第三P型场效应管；其中，
所述第一P型场效应管漏极与所述电流镜相连接，所述第一P型场效应管栅极与所述固定电压产生电路相连接，第一P型场效应管源极与所述第三P型场效应管相连接，第一P型场效应管衬底与电源电压相连接；
所述第二P型场效应管漏极与所述电流镜相连接，第二P型场效应管栅极与所述第三P型场效应管栅极相连接，第二P型场效应管源极与电源电压相连接；
第三P型场效应管漏极与第三P型场效应管栅极相连接，第三P型场效应管源极与电源电压相连接，第三P型场效应管衬底与电源电压相连接。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113778166A (zh) * 2021-09-28 2021-12-10 电子科技大学 一种超低功耗的电压微分电路

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1987713A (zh) * 2005-12-23 2007-06-27 深圳市芯海科技有限公司 低温度系数带隙基准参考电压源
WO2009023719A2 (en) * 2007-08-14 2009-02-19 Texas Instruments Incorporated Square-function circuit
US8120426B1 (en) * 2009-06-22 2012-02-21 Rf Micro Devices, Inc. Low noise class AB linearized transconductor
CN102820856A (zh) * 2009-02-03 2012-12-12 瑞萨电子株式会社 Rf功率放大电路和使用该电路的rf功率模块
CN103365331A (zh) * 2013-07-19 2013-10-23 天津大学 一种二阶补偿基准电压产生电路
CN104035470A (zh) * 2014-06-19 2014-09-10 电子科技大学 一种低温漂系数的带隙基准电压产生电路

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1987713A (zh) * 2005-12-23 2007-06-27 深圳市芯海科技有限公司 低温度系数带隙基准参考电压源
WO2009023719A2 (en) * 2007-08-14 2009-02-19 Texas Instruments Incorporated Square-function circuit
CN102820856A (zh) * 2009-02-03 2012-12-12 瑞萨电子株式会社 Rf功率放大电路和使用该电路的rf功率模块
US8120426B1 (en) * 2009-06-22 2012-02-21 Rf Micro Devices, Inc. Low noise class AB linearized transconductor
CN103365331A (zh) * 2013-07-19 2013-10-23 天津大学 一种二阶补偿基准电压产生电路
CN104035470A (zh) * 2014-06-19 2014-09-10 电子科技大学 一种低温漂系数的带隙基准电压产生电路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113778166A (zh) * 2021-09-28 2021-12-10 电子科技大学 一种超低功耗的电压微分电路
CN113778166B (zh) * 2021-09-28 2022-10-04 电子科技大学 一种超低功耗的电压微分电路

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