CN104184459A - 高精度模拟平方电路 - Google Patents

高精度模拟平方电路 Download PDF

Info

Publication number
CN104184459A
CN104184459A CN201410370419.6A CN201410370419A CN104184459A CN 104184459 A CN104184459 A CN 104184459A CN 201410370419 A CN201410370419 A CN 201410370419A CN 104184459 A CN104184459 A CN 104184459A
Authority
CN
China
Prior art keywords
field effect
type field
gate type
effect tube
insulating gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410370419.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104184459B (zh
Inventor
盛云
王升杨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou core microelectronics Limited by Share Ltd
Original Assignee
SUZHOU NOVOSENSE MICROELECTRONICS Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SUZHOU NOVOSENSE MICROELECTRONICS Co Ltd filed Critical SUZHOU NOVOSENSE MICROELECTRONICS Co Ltd
Priority to CN201410370419.6A priority Critical patent/CN104184459B/zh
Publication of CN104184459A publication Critical patent/CN104184459A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104184459B publication Critical patent/CN104184459B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高精度模拟平方电路，包括：电压电流转换电路，所述电压电流转换电路将输入差分电压转换成差分电流输出；电流乘法器，所述电流乘法器与电压电流转换电路电性连接，所述电流乘法器对电压电流转换电路输出的差分电流进行相乘输出含平方项电流；放大器，所述放大器与电流乘法器电性连接，所述放大器对电流乘法器所输出的含平方项电流进行转换后输出放大电压，通过该高精度模拟平方电路可得到一个与输入差分电压成的平方关系的输出信号，其平方项系数准确，调节方便，适合于对传感器进行非线性的精确补偿。

Description

高精度模拟平方电路
技术领域
本发明涉及一种高精度模拟平方电路。
背景技术
由于传感器技术及其应用的快速发展，传感器系统对传感器的小型化以及输出信号的噪声及精度要求越来越高，传感器本身的非线性引入的误差越来越成为制约传感器性能的关键。现有的模拟平方电路的所采用的办法有三类。一是将吉尔伯特乘法器单元输入短接，二是将对数-指数发生器构成的乘法器输入短接构成平方电路，三是利用MOS管饱和区的电流与过饱和电压存在的平方关系。这三类结构的缺点除了结构复杂，实现代价大以外，也存在着线性区间小，容易引入高阶非线性量，同时平方项系数随工艺及温度等因素变化，很难准确控制，不适合实现对传感器非线性的精确补偿。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的电路，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可以实现对传感器二阶非线性的快速精确补偿的高精度模拟平方电路。
本发明的高精度模拟平方电路，包括：
电压电流转换电路，所述电压电流转换电路将输入差分电压转换成差分电流输出；
电流乘法器，所述电流乘法器与电压电流转换电路电性连接，所述电流乘法器对电压电流转换电路输出的差分电流进行相乘输出含平方项电流；
放大器，所述放大器与电流乘法器电性连接，所述放大器对电流乘法器所输出的含平方项电流进行转换后输出放大电压。
进一步的，所述电压电流转换电路包括：两路源跟随器、连接在两路源跟随器之间的电阻、与两路源跟随器连接以形成两路源跟随器反馈回路的第一差分对、以及构成第一差分对镜像的第二差分对，所述第二差分对与电流乘法器连接以将差分电流传输给电流乘法器。
进一步的，所述两路源跟随器分别由第一绝缘栅型场效应管和第一恒流源、第二绝缘栅型场效应管和第二恒流源构成，所述第一绝缘栅型场效应管的栅极、第二绝缘栅型场效应管的栅极用以输入输入差分电压。
进一步的，所述第一差分对由第三绝缘栅型场效应管、第四绝缘栅型场效应管以及第三恒流源组成，第一绝缘栅型场效应管、第二绝缘栅型场效应管的漏极则分别反馈至由第三绝缘栅型场效应管、第四绝缘栅型场效应管的栅极。
进一步的，所述第二差分对由第五绝缘栅型场效应管、第六绝缘栅型场效应管以及第四恒流源组成，其中，所述第五绝缘栅型场效应管的漏极、第六绝缘栅型场效应管的漏极作为所述电压电流转换电路的差分电流的输出端以与电流乘法器连接。
进一步的，所述电流乘法器由第七绝缘栅型场效应管、第八绝缘栅型场效应管、第九绝缘栅型场效应管、第十绝缘栅型场效应管及上端绝缘栅型场效应管连接而成，其中，所述第七绝缘栅型场效应管、第八绝缘栅型场效应管、第九绝缘栅型场效应管、第十绝缘栅型场效应管均工作在亚阀值区，且具有相同的尺寸。
进一步的，所述第七绝缘栅型场效应管的栅极与所述第八绝缘栅型场效应管的栅极连接，所述第七绝缘栅型场效应管的源极接参数电压、漏极作为电流乘法器的输出端与放大器连接，所述第八绝缘栅型场效应管的栅极与漏极短接，所述第九绝缘栅型场效应管的栅极与所述第十绝缘栅型场效应管的栅极连接，所述第九绝缘栅型场效应管的源极与所述第八绝缘栅型场效应管的源极连接，所述第九绝缘栅型场效应管的漏极接第五恒流源、栅极与第十绝缘栅型场效应管的栅极连接，所述第十绝缘栅型场效应管的栅极与漏极短接、源极接参数电压，所述上端绝缘栅型场效应管的栅极与第九绝缘栅型场效应管的漏极连接、源极悬空、漏极分别与第八绝缘栅型场效应管的源极、第九绝缘栅型场效应管的源极连接，所述第八绝缘栅型场效应管的漏极、第十绝缘栅型场效应管的漏极与电压电流转换电路的输出连接。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：通过该高精度模拟平方电路可得到一个与输入差分电压成的平方关系的输出信号，其平方项系数准确，调节方便，适合于对传感器进行非线性的精确补偿。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的高精度模拟平方电路的模块图；
图2是图1中所示的电压电流转换电路的电路图；
图3是图1中所示的电流乘法器的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参见图1，本发明一实施例的高精度模拟平方电路包括：电压电流转换电路1，所述电压电流转换电路1将输入差分电压（Vp、Vn）转换成差分电流（In、Ip）输出；电流乘法器2，所述电流乘法器2与电压电流转换电路1电性连接，所述电流乘法器2对电压电流转换电路1输出的差分电流（In、Ip）进行相乘输出含平方项电流（Isq）；放大器3，所述放大器3与电流乘法器2电性连接，所述放大器3对电流乘法器2所输出的含平方项电流（Isq）进行转换后输出放大电压（Vsq）。
请参见图1及图2，所述电压电流转换电路1包括两路源跟随器11、连接在两路源跟随器11之间的电阻12、与两路源跟随器11连接以形成两路源跟随器11反馈回路的第一差分对13、以及构成第一差分对13镜像的第二差分对14，所述第二差分对13与电流乘法器2连接以将差分电流传输给电流乘法器2。
所述两路源跟随器11分别由第一绝缘栅型场效应管M1和第一恒流源I1、第二绝缘栅型场效应管M2和第二恒流源I2构成。所述第一绝缘栅型场效应管M1的栅极、第二绝缘栅型场效应管M2的栅极用以输入输入差分电压（Vp、Vn）。
所述第一差分对13由第三绝缘栅型场效应管M3、第四绝缘栅型场效应管M4以及第三恒流源I5组成，第一绝缘栅型场效应管M1、第二绝缘栅型场效应管M2的漏极则分别反馈至由第三绝缘栅型场效应管M3、第四绝缘栅型场效应管M4的栅极。所述第二差分对14由第五绝缘栅型场效应管M5、第六绝缘栅型场效应管M6以及第四恒流源I6组成，其中，所述第五绝缘栅型场效应管M5的漏极、第六绝缘栅型场效应管M6的漏极作为所述电压电流转换电路1的差分电流（In、Ip）的输出端以与电流乘法器2连接。
所述电流乘法器2由第七绝缘栅型场效应管Md、第八绝缘栅型场效应管Mc、第九绝缘栅型场效应管Mb、第十绝缘栅型场效应管Ma及上端绝缘栅型场效应管Mx连接而成，其中，所述第七绝缘栅型场效应管Md、第八绝缘栅型场效应管Mc、第九绝缘栅型场效应管Mb、第十绝缘栅型场效应管Ma均工作在亚阀值区，且具有相同的尺寸。
所述第七绝缘栅型场效应管Md的栅极与所述第八绝缘栅型场效应管Mc的栅极连接，所述第七绝缘栅型场效应管Md的源极接参数电压Vref、漏极作为电流乘法器2的输出端与放大器3连接，所述第八绝缘栅型场效应管Mc的栅极与漏极短接，所述第九绝缘栅型场效应管Mb的栅极与所述第十绝缘栅型场效应管Ma的栅极连接，所述第九绝缘栅型场效应管Mb的源极与所述第八绝缘栅型场效应管Mc的源极连接，所述第九绝缘栅型场效应管Mb的漏极接第五恒流源、栅极与第十绝缘栅型场效应管Ma的栅极连接，所述第十绝缘栅型场效应管Ma的栅极与漏极短接、源极接参数电压Vref，所述上端绝缘栅型场效应管Mx的栅极与第九绝缘栅型场效应管Mb的漏极连接、源极悬空、漏极分别与第八绝缘栅型场效应管Mc的源极、第九绝缘栅型场效应管Mb的源极连接，所述第八绝缘栅型场效应管Mc的漏极、第十绝缘栅型场效应管Ma的漏极与电压电流转换电路1的输出连接。
请结合图1至图3，上述高精度模拟平方电路包括的工作原理如下。
由于第一绝缘栅型场效应管M1，第一恒流源I1和第二绝缘栅型场效应管M2，第二恒流源I2分别构成了两路源跟随器，输入差分电压Vp，Vn分别连接至由第一绝缘栅型场效应管M1、第二绝缘栅型场效应管M2的栅极，第一绝缘栅型场效应管M1、第二绝缘栅型场效应管M2的漏极则分别反馈至由第三绝缘栅型场效应管M3、第四绝缘栅型场效应管M4的栅极。由于反馈回路的存在，流经第一绝缘栅型场效应管M1沟道的电流被限定为I3的电流值，即Ib，同样第二绝缘栅型场效应管M2的沟道电流也为Ib，由此可以认为Vpx–Vnx = Vp-Vn。由此流经电阻R的电流IR可以由如下
IR = (Vp–Vn)/R = dV/R
由此，流经第三绝缘栅型场效应管M3的电流可以表示为
IM3 = Iu-IR
流经M4的电流可以表示为： 
IM4= Iu+IR
由第五绝缘栅型场效应管M5、第六绝缘栅型场效应管M6以及第四恒流源I6构成的差分对为第五绝缘栅型场效应管M3、第六绝缘栅型场效应管M4以及第三恒流源I5构成的差分对的镜像，因此其输出电流In，Ip分别与IM3和IM4相等，构成了与输入电压dV成正比的差分电流输出。In，Ip作为图3中电流乘法器的输入信号。
由于第七绝缘栅型场效应管Md、第八绝缘栅型场效应管Mc、第九绝缘栅型场效应管Mb、第十绝缘栅型场效应管Ma均工作在亚阈值区，且具有相同的尺寸。根据MOS管亚阈值区的特性，沟道电流与栅源电压成指数关系，根据图示的连接关系，可以得到
Isq*Iu = Ip*In
即
Isq = Ip*In/Iu = (Iu2-IR2)/Iu = Iu- (dV/R)2/Iu
如选取Iref = Iu，R1 = R2 = nR,那么图1中跨阻放大器的输出可以表示为
Vsq = n(dV)2/(Iu*R)。
由于Iu可以通过一个准确的参考电压（Vref）及电阻值与R成固定比例的电阻来产生，因此Iu*R可以设置为一个准确的系数，从而调节输出电压的增益系数，即平方项的系数。通过调节n也可以很方便的调节平方项的系数。
综上所述，通过该高精度模拟平方电路可得到一个与输入差分电压（Vp、Vn）成的平方关系的输出信号（Vsq），其平方项系数准确，调节方便，适合于对传感器进行非线性的精确补偿。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高精度模拟平方电路，其特征在于，所述高精度模拟平方电路包括：
电压电流转换电路，所述电压电流转换电路将输入差分电压转换成差分电流输出；
电流乘法器，所述电流乘法器与电压电流转换电路电性连接，所述电流乘法器对电压电流转换电路输出的差分电流进行相乘输出含平方项电流；
放大器，所述放大器与电流乘法器电性连接，所述放大器对电流乘法器所输出的含平方项电流进行转换后输出放大电压。
2.根据权利要求1所述的高精度模拟平方电路，其特征在于，所述电压电流转换电路包括：两路源跟随器、连接在两路源跟随器之间的电阻、与两路源跟随器连接以形成两路源跟随器反馈回路的第一差分对、以及构成第一差分对镜像的第二差分对，所述第二差分对与电流乘法器连接以将差分电流传输给电流乘法器。
3.根据权利要求2所述的高精度模拟平方电路，其特征在于，所述两路源跟随器分别由第一绝缘栅型场效应管和第一恒流源、第二绝缘栅型场效应管和第二恒流源构成，所述第一绝缘栅型场效应管的栅极、第二绝缘栅型场效应管的栅极用以输入输入差分电压。
4.根据权利要求2所述的高精度模拟平方电路，其特征在于，所述第一差分对由第三绝缘栅型场效应管、第四绝缘栅型场效应管以及第三恒流源组成，第一绝缘栅型场效应管、第二绝缘栅型场效应管的漏极则分别反馈至由第三绝缘栅型场效应管、第四绝缘栅型场效应管的栅极。
5.根据权利要求2所述的高精度模拟平方电路，其特征在于，所述第二差分对由第五绝缘栅型场效应管、第六绝缘栅型场效应管以及第四恒流源组成，其中，所述第五绝缘栅型场效应管的漏极、第六绝缘栅型场效应管的漏极作为所述电压电流转换电路的差分电流的输出端以与电流乘法器连接。
6.根据权利要求1所述的高精度模拟平方电路，其特征在于，所述电流乘法器由第七绝缘栅型场效应管、第八绝缘栅型场效应管、第九绝缘栅型场效应管、第十绝缘栅型场效应管及上端绝缘栅型场效应管连接而成，其中，所述第七绝缘栅型场效应管、第八绝缘栅型场效应管、第九绝缘栅型场效应管、第十绝缘栅型场效应管均工作在亚阀值区，且具有相同的尺寸。
7.根据权利要求6所述的高精度模拟平方电路，其特征在于，所述第七绝缘栅型场效应管的栅极与所述第八绝缘栅型场效应管的栅极连接，所述第七绝缘栅型场效应管的源极接参数电压、漏极作为电流乘法器的输出端与放大器连接，所述第八绝缘栅型场效应管的栅极与漏极短接，所述第九绝缘栅型场效应管的栅极与所述第十绝缘栅型场效应管的栅极连接，所述第九绝缘栅型场效应管的源极与所述第八绝缘栅型场效应管的源极连接，所述第九绝缘栅型场效应管的漏极接第五恒流源、栅极与第十绝缘栅型场效应管的栅极连接，所述第十绝缘栅型场效应管的栅极与漏极短接、源极接参数电压，所述上端绝缘栅型场效应管的栅极与第九绝缘栅型场效应管的漏极连接、源极悬空、漏极分别与第八绝缘栅型场效应管的源极、第九绝缘栅型场效应管的源极连接，所述第八绝缘栅型场效应管的漏极、第十绝缘栅型场效应管的漏极与电压电流转换电路的输出连接。
CN201410370419.6A 2014-07-30 2014-07-30 高精度模拟平方电路 Active CN104184459B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410370419.6A CN104184459B (zh) 2014-07-30 2014-07-30 高精度模拟平方电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410370419.6A CN104184459B (zh) 2014-07-30 2014-07-30 高精度模拟平方电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104184459A true CN104184459A (zh) 2014-12-03
CN104184459B CN104184459B (zh) 2017-05-17

Family

ID=51965248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410370419.6A Active CN104184459B (zh) 2014-07-30 2014-07-30 高精度模拟平方电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104184459B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107340794A (zh) * 2017-05-23 2017-11-10 东南大学 一种电流型差分平方电路
CN111638747A (zh) * 2020-06-16 2020-09-08 中微半导体(深圳)股份有限公司 一种恒功率输出的pwm控制电路及其实现方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2317036A (en) * 1996-09-06 1998-03-11 Nec Corp Quarter-square analog multiplier
US5909136A (en) * 1994-08-03 1999-06-01 Nec Corporation Quarter-square multiplier based on the dynamic bias current technique
EP1591859A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-02 Integration Associates Inc. Method and circuit for generating a higher order compensated bandgap voltage
CN103259522A (zh) * 2013-03-25 2013-08-21 中国科学技术大学 一种脉冲超宽带开关键控检波器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5909136A (en) * 1994-08-03 1999-06-01 Nec Corporation Quarter-square multiplier based on the dynamic bias current technique
GB2317036A (en) * 1996-09-06 1998-03-11 Nec Corp Quarter-square analog multiplier
EP1591859A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-02 Integration Associates Inc. Method and circuit for generating a higher order compensated bandgap voltage
CN103259522A (zh) * 2013-03-25 2013-08-21 中国科学技术大学 一种脉冲超宽带开关键控检波器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KLAAS BULT, ET.AL: "Analog CMOS Computational Circuits", 《SOLID-STATE CIRCUITS CONFERENCE, 1986. ESSCIRC "86》 *
邵牟舟等: "MOS模拟平方器的应用研究", 《半导体杂志》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107340794A (zh) * 2017-05-23 2017-11-10 东南大学 一种电流型差分平方电路
CN111638747A (zh) * 2020-06-16 2020-09-08 中微半导体(深圳)股份有限公司 一种恒功率输出的pwm控制电路及其实现方法
CN111638747B (zh) * 2020-06-16 2021-10-15 中微半导体(深圳)股份有限公司 一种恒功率输出的pwm控制电路及其实现方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104184459B (zh) 2017-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106774580B (zh) 一种快速瞬态响应高电源抑制比的ldo电路
CN103354443B (zh) 应用于高速全差分运算放大器的连续时间共模反馈电路
TWI521324B (zh) 電壓調節器裝置與相關方法
CN108694962A (zh) 放大器及使用其的半导体装置
CN104184459A (zh) 高精度模拟平方电路
CN106774572B (zh) 米勒补偿电路及电子电路
CN203039647U (zh) 一种微信号线性放大电路
US9490802B2 (en) Apparatus and method for transmitting an analog signal, and analog signal multiplexer
CN103631310A (zh) 带隙基准电压源
US10158326B2 (en) Audio amplifier
CN201583956U (zh) 比例温偏函数发生器及其温度补偿器
CN103001596A (zh) 一种带输出共模失调校正的增益可编程的全差分放大器
CN203950228U (zh) 电流源电路
TWI379508B (en) Variable gain amplifier with temperature compensation and gain linearity enhancement
CN203204485U (zh) 一种带隙基准电路
CN107040228A (zh) 一种适用于非线性调节器的失灵电路
CN104601186A (zh) 一种直流失配消除方法和装置
CN103226460A (zh) 多路模拟乘除法运算电路
CN204707098U (zh) 一种矢量相加移相器中的增益控制电路
CN206790449U (zh) 一种适用于非线性调节器的失灵电路
CN107193317A (zh) 稳压器
CN103138704B (zh) 适合于大尺度信号应用的电压控制可变电阻器
CN108362929A (zh) 双路正端电流采样模块、采样电路、开关电路及采样方法
CN104270124A (zh) 基于边沿相加的时钟延迟调节电路及其集成芯片
US20220123701A1 (en) Offset correction circuit

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: 215000 room No. 388 E1105, Suzhou Industrial Park, Jiangsu Province, room E1105

Patentee after: Suzhou core microelectronics Limited by Share Ltd

Address before: 215000 benevolent Road, Suzhou Industrial Park, Jiangsu Province, No. 150 A104

Patentee before: SUZHOU NOVOSENSE MICROELECTRONICS CO., LTD.

CP03 Change of name, title or address