高精度模拟平方电路制造技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
高精度模拟平方电路
本专利技术涉及一种高精度模拟平方电路。
技术介绍
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。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术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。本专利技术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，本专利技术至少具有以下优点：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。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本专利技术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，对本专利技术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专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。请参见图1，本专利技术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、第十绝缘栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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，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；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，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，其中-所述两路源跟随器分别由第一绝缘栅型场效应管和连接在第一绝缘栅型场效应管的源极和漏极的两第一恒流源、第二绝缘栅型场效应管和连接在第二绝缘栅型场效应管的源极和漏极的两第二恒流源构成，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差分电压；-所述电阻连接在第一绝缘栅型场效应管的源极与第二绝缘栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛云，王升杨，
申请(专利权)人：苏州纳芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32