[發明專利]一種平方根項跨導電路

有效

• 申請號: 201710658953.0
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107479620B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 譚洪舟;王陽;曾衍瀚;張鑫;陳翔;張浩;廖裕興;陳榮軍;路崇
• 申請（專利權）人: 廣東順德中山大學卡內基梅隆大學國際聯合研究院;佛山市順德區中山大學研究院;中山大學;中山大學花都產業科技研究院
• 主分類號: G05F3/26
• 分類號: G05F3/26
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明適用于集成電路領域，是一種精確的平方根項跨導電路，包括：輸入電壓線性電流模塊、開根號電流生成模塊；輸入電壓線性電流模塊，用于跟蹤輸入電壓的大小，并且輸出與之成比例的電流。開根號電流生成模塊，利用MOS管工作于飽和區的工藝特性，產生一個與輸入電壓成根號關系的輸出電流。另外，由于可以調節電路的支路電流和MOS管的寬長比，所以可以根據實際需要調整開根號的比例系數。從而，在很多模擬IC中得到廣泛應用。本發明的平方根項跨導電路能夠有效地解決系統受困于直流工作點范圍的限制，通過開根號電路使寬輸入的直流工作區間減小到窄工作區間，有效地避免了直流偏置失真，保證寬輸入系統在全范圍輸入內都能正常運行。

技術領域

本發明涉及集成電路領域，更具體地，涉及一種精確的平方根項跨導電路，該電路可應用于SOC系統、音視頻模擬信號處理模塊等，更特別地用于模擬信號調制中非線性處理模塊。

背景技術

集成電路運算放大器是集成電路應用最為廣泛的一種器件，不僅用于信號的運算、處理、變換、測量和信號產生電路，而且還普遍用在開關電路、射頻、諧振等電路中。最為基本的運放電路能夠和電阻、電容等元件構成簡單的應用電路，包括同向放大器、反向放大器以及常見的求差、求和、積分、微分和儀用放大器等，在各種IC系統得到了廣泛的應用。但作為非線性運算的積分和微分之外，很少有人去開發其他非線性表達式的集成電路，然而很多儀表、處理器和測量系統中需要這種信號處理模塊，導致很多信號的處理在應用中受到了限制，尤其針對應用廣泛的平方根電路。

目前在模擬集成電路領域，幾乎所有的平方根電路都是帶有閾值誤差項的，不能得到的平方根項電路，從而給精確的采樣帶來誤差，所以這就嚴重地限制了平方根電路的精度要求。而且對于現有的大部分電路都處于早期的雙極性工藝中，而對于目前市場主流的CMOS工藝這些電路基本難以實現；其次現有的平方根電路大都是雙輸入乘積后再開根號，帶來的結果是電路結構的復雜和芯片面積的浪費。

發明內容

本發明為了克服上述現有相關電路中存在的問題，提出一種精確的平方根項跨導電路，該電路能夠有效解決輸入電壓范圍廣時需要降低輸入區域跨度大的問題，能夠在不改變輸入電壓變化趨勢的基礎上，通過非線性表達式降低區域跨度，從而更好避免電路的直流偏置失真，使電路工作在合理的直流工作點范圍內。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種平方根項跨導電路，包括：輸入電壓線性電流模塊和開根號電流生成模塊；

其中輸入電壓線性電流模塊，用于跟蹤輸入電壓的大小，并且輸出與之成比例的電流；

開根號電流生成模塊，利用MOS管工作于飽和區的工藝特性，產生一個與輸入電壓成根號關系的輸出電流。

優選地，所述的輸入電壓線性電流模塊包括一路基準電流源偏置單元、一個帶運放的高輸出阻抗單元、一個線性比例電流生成單元；

所述的一路基準電流源偏置單元，包括基準電流源Ib和二極管連接方式的 PMOS管P1，用于產生其他支路所需的基準電流；

所述的帶運放的高輸出阻抗單元，包括一個第一運算放大器和高輸出阻抗架構，其中第一運算放大器由PMOS管P2、P3、P4、P5、P6和NMOS管N1、N2、 N3、N4構成，其中P5的柵極是第一運算放大器的負輸入端，連接到N5的源級，構成負反饋回路；P6的柵極是第一運算放大器的正輸入端，其連接輸入電壓， P2的柵極連接到P1的柵極，形成電流鏡，為第一運算放大器工作提供尾電流，同時NMOS管N1和N2、N3和N4、P3和P4構成三個電流鏡，整個第一運算放大器是一個一級運放；高輸出阻抗架構由第一運算放大器調節N5的柵極得到，通過高增益的運放調節使得N5源級電壓變化微小，通過其支路電流更加恒定，提高了N5漏極的輸出電阻，從而擺脫N5源級穩定電位受供電電壓的影響；