[发明专利]一种平方根项跨导电路

说明书

本发明适用于集成电路领域，是一种精确的平方根项跨导电路，包括：输入电压线性电流模块、开根号电流生成模块；输入电压线性电流模块，用于跟踪输入电压的大小，并且输出与之成比例的电流。开根号电流生成模块，利用MOS管工作于饱和区的工艺特性，产生一个与输入电压成根号关系的输出电流。另外，由于可以调节电路的支路电流和MOS管的宽长比，所以可以根据实际需要调整开根号的比例系数。从而，在很多模拟IC中得到广泛应用。本发明的平方根项跨导电路能够有效地解决系统受困于直流工作点范围的限制，通过开根号电路使宽输入的直流工作区间减小到窄工作区间，有效地避免了直流偏置失真，保证宽输入系统在全范围输入内都能正常运行。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，更具体地，涉及一种精确的平方根项跨导电路，该电路可应用于SOC系统、音视频模拟信号处理模块等，更特别地用于模拟信号调制中非线性处理模块。

背景技术

集成电路运算放大器是集成电路应用最为广泛的一种器件，不仅用于信号的运算、处理、变换、测量和信号产生电路，而且还普遍用在开关电路、射频、谐振等电路中。最为基本的运放电路能够和电阻、电容等元件构成简单的应用电路，包括同向放大器、反向放大器以及常见的求差、求和、积分、微分和仪用放大器等，在各种IC系统得到了广泛的应用。但作为非线性运算的积分和微分之外，很少有人去开发其他非线性表达式的集成电路，然而很多仪表、处理器和测量系统中需要这种信号处理模块，导致很多信号的处理在应用中受到了限制，尤其针对应用广泛的平方根电路。

目前在模拟集成电路领域，几乎所有的平方根电路都是带有阈值误差项的，不能得到的平方根项电路，从而给精确的采样带来误差，所以这就严重地限制了平方根电路的精度要求。而且对于现有的大部分电路都处于早期的双极性工艺中，而对于目前市场主流的CMOS工艺这些电路基本难以实现；其次现有的平方根电路大都是双输入乘积后再开根号，带来的结果是电路结构的复杂和芯片面积的浪费。

发明内容

本发明为了克服上述现有相关电路中存在的问题，提出一种精确的平方根项跨导电路，该电路能够有效解决输入电压范围广时需要降低输入区域跨度大的问题，能够在不改变输入电压变化趋势的基础上，通过非线性表达式降低区域跨度，从而更好避免电路的直流偏置失真，使电路工作在合理的直流工作点范围内。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种平方根项跨导电路，包括：输入电压线性电流模块和开根号电流生成模块；

其中输入电压线性电流模块，用于跟踪输入电压的大小，并且输出与之成比例的电流；

开根号电流生成模块，利用MOS管工作于饱和区的工艺特性，产生一个与输入电压成根号关系的输出电流。

优选地，所述的输入电压线性电流模块包括一路基准电流源偏置单元、一个带运放的高输出阻抗单元、一个线性比例电流生成单元；

所述的一路基准电流源偏置单元，包括基准电流源Ib和二极管连接方式的 PMOS管P1，用于产生其他支路所需的基准电流；

所述的带运放的高输出阻抗单元，包括一个第一运算放大器和高输出阻抗架构，其中第一运算放大器由PMOS管P2、P3、P4、P5、P6和NMOS管N1、N2、 N3、N4构成，其中P5的栅极是第一运算放大器的负输入端，连接到N5的源级，构成负反馈回路；P6的栅极是第一运算放大器的正输入端，其连接输入电压， P2的栅极连接到P1的栅极，形成电流镜，为第一运算放大器工作提供尾电流，同时NMOS管N1和N2、N3和N4、P3和P4构成三个电流镜，整个第一运算放大器是一个一级运放；高输出阻抗架构由第一运算放大器调节N5的栅极得到，通过高增益的运放调节使得N5源级电压变化微小，通过其支路电流更加恒定，提高了N5漏极的输出电阻，从而摆脱N5源级稳定电位受供电电压的影响；