CN202931280U - 低功耗的平方电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低功耗的平方电路；包括：信号检测电路，信号检测电路连接检测信号输入端；偏置电路，偏置电路连接至信号检测电路；MOS管，MOS管栅极连接偏置电路；电流电压转化电路，电流电压转化电路连接MOS管，输出与检测信号平方成正比的电压信号。本实用新型降低线路复杂程度，减小了成本；降低了功耗，减小了供电系统的负荷；线路通过分离器件或者集成电路均可实现，应用更灵活、方便。

Description

低功耗的平方电路

技术领域

本实用新型涉及一种对信号进行平方处理电路。

背景技术

现有的平方器所采用的方法是将内部为吉尔伯托单元或者对数-指数函数发生器的模拟乘法器的两个输入短接实现平方功能。这两种结构的平方器中采用吉尔伯托结构的线路结构复杂、功耗大，很难通过分立器件实现；利用对数-指数函数发生器结构的平方器对元器件匹配度要求高、集成化难以实现。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种低功耗的平方电路，它可以降低线路复杂程度，减小成本；降低功耗，减小供电系统的负荷。

为了解决以上技术问题，本实用新型提供了一种低功耗的平方电路；包括：信号检测电路，信号检测电路连接检测信号输入端；偏置电路，偏置电路连接至信号检测电路；MOS管，MOS管栅极连接偏置电路；电流电压转化电路，电流电压转化电路连接MOS管，输出与检测信号平方成正比的电压信号。

本实用新型的有益效果在于：采用本线路结构后，降低线路复杂程度减小了成本；降低了功耗，减小了供电系统的负荷；线路通过分离器件或者集成电路均可实现，应用更灵活、方便。

通过偏置电路将MOS管栅初始电平设置为V_GS=V_TH。

利用检测线路将需要检测的信号叠加到MOS管的栅上。

再通过电流电压转化电路输出一个与检测信号平方成正比的电压信号。

所述平方电路通过分离器件组合而成或为集成电路。

平方电路初始态时刻：设置偏置即(V_GS-V_TH)＝0；当Vin>0时，根据

和利用MOS管饱和区公式 $I_D=\frac{1}{2}{\mathrm{\μc}}_{\mathrm{ox}}\frac{W}{L}{(V_{\mathrm{GS}}-V_{\mathrm{TH}})}^2;$ 计算得到PMOS管的电流 $I_D=\frac{1}{2}{\mathrm{\μc}}_{\mathrm{ox}}\frac{W}{L}{\left[\frac{\mathrm{Vin}*R1*R2}{(R1+R1)R0}\right]}^2=K*V_{\mathrm{in}}^2,$ 其中 $K=\frac{1}{2}\mathrm{\μ}{c}_{\mathrm{ox}}\frac{W}{L}{\left[\frac{R1*R2}{R0(R1+R2)}\right]}^2,$ 输出电压 $V_O=I_D*R3=K*R3*V_{\mathrm{in}}^2.$

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是实用新型所述电路的框图；

图2是实用新型所述电路的电路图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型利用饱和区MOS管（金属metal-氧化物oxid-半导体semiconductor场效应晶体管）电压-电流公式：

其中

为常量。通过偏置电路将MOS管栅初始电平设置为V_GS=V_TH。利用检测线路将需要检测的信号叠加到MOS管的栅上，再通过电流电压转化电路输出一个与检测信号平方成正比的电压信号，从而实现平方的功能。

而采用本线路结构后，降低线路复杂程度减小了成本；降低了功耗，减小了供电系统的负荷；线路通过分离器件或者集成电路均可实现，应用更灵活、方便。

根据图2所示：由运算放大器AMP-F、Nmos管NM0、电阻R0三者构成输入电路，把输入电压Vin转换为电流信号，然后通过电阻R2把这个电流线号叠加到平方MOS管PM0上进行平方运算。

初始态时刻：设置偏置 $|\mathrm{Vx}-\mathrm{Vdd}|=\frac{\mathrm{Vdd}*R1}{R1+R2}=\left|V_{\mathrm{TH}}\right|---\left(1\right)$

即(V_GS-V_TH)＝0；由于Vin=0，所以输出Vo=0；

当Vin>0时，根据基尔霍夫电流定律建立方程

$\frac{\mathrm{Vdd}-\mathrm{Vx}}{R2}=\frac{\mathrm{Vx}}{R1}+\frac{\mathrm{Vin}}{R0}---\left(2\right)$

整理公式（2）得 $V_x=\frac{\mathrm{Vdd}*R1-\frac{\mathrm{Vin}*R1*R2}{R0}}{R1+R2}---\left(3\right)$

利用MOS管饱和区公式 $I_D=\frac{1}{2}\mathrm{\μ}{c}_{\mathrm{ox}}\frac{W}{L}{(V_{\mathrm{GS}}-V_{\mathrm{TH}})}^2---\left(4\right)$

将公式（1）、（3）代入方程（4）中得到PMOS管的电流

$I_D=\frac{1}{2}{\mathrm{\μc}}_{\mathrm{ox}}\frac{W}{L}{\left[\frac{\mathrm{Vin}*R1*R2}{(R1+R1)R0}\right]}^2=K*V_{\mathrm{in}}^2;$ （其中 $K=\frac{1}{2}\mathrm{\μ}{c}_{\mathrm{ox}}\frac{W}{L}{\left[\frac{R1*R2}{R0(R1+R2)}\right]}^2$ ）

输出电压 $V_O=I_D*R3=K*R3*V_{\mathrm{in}}^2.$ 电路实现平方功能。

本实用新型并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本实用新型涉及的技术方案。基于本实用新型启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本实用新型的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本实用新型的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本实用新型的多种实施方式以及多种替代方式来达到本实用新型的目的。

Claims (6)

1.一种低功耗的平方电路；其特征在于，包括：

信号检测电路，信号检测电路连接检测信号输入端；

偏置电路，偏置电路连接至信号检测电路；

MOS管，MOS管栅极连接偏置电路；

电流电压转化电路，电流电压转化电路连接MOS管，输出与检测信号平方成正比的电压信号。

2.如权利要求1所述的低功耗的平方电路，其特征在于，通过偏置电路将MOS管栅初始电平设置为V_GS=V_TH。

3.如权利要求2所述的低功耗的平方电路，其特征在于，利用检测线路将需要检测的信号叠加到MOS管的栅上。

4.如权利要求3所述的低功耗的平方电路，其特征在于，再通过电流电压转化电路输出一个与检测信号平方成正比的电压信号。

5.如权利要求4所述的低功耗的平方电路，其特征在于，所述平方电路通过分离器件组合而成。

6.如权利要求4所述的低功耗的平方电路，其特征在于，所述平方电路为集成电路。

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