平方根壓縮電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種平方根壓縮電路，采用本發(fā)明提出的平方根壓縮電路能夠?qū)斎氲碾妷盒盘栠M(jìn)行壓縮處理，并由電壓輸出端輸出，從而能夠?qū)⒕哂休^大動態(tài)范圍的信號進(jìn)行平方根壓縮，使得經(jīng)過電子設(shè)備處理后，強(qiáng)信號部分能夠完全表現(xiàn)的同時，弱信號部分也能得到充分表現(xiàn)，并且其工藝與CMOS工藝兼容，便于生產(chǎn)和實現(xiàn)。
【專利說明】平方根壓縮電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種平方根壓縮電路。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，很多信號具有較大的動態(tài)范圍，尤其如交響樂等場面宏大的音頻信號。而電子電路或設(shè)備對輸入信號往往只有有限的響應(yīng)能力，比如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。ADC的分辨率是有限的，它對小于其量化階的信號幅度沒有響應(yīng)。因此有必要將這些信號預(yù)先進(jìn)行非線性壓縮，即將信號的強(qiáng)弱部分進(jìn)行非均勻變換，或者更清楚地說，將強(qiáng)信號部分進(jìn)行相對縮小而將弱信號部分進(jìn)行相對放大處理。當(dāng)然經(jīng)過這樣處理的信號必然是失真的，不過經(jīng)過后續(xù)相反的非線性擴(kuò)展即可無失真地還原原始信號。關(guān)于擴(kuò)展電路細(xì)節(jié)不在此處涉及。
[0003]目前的壓縮電路一般基于雙極工藝中三極管的集電極電流與基極射極電壓差之間的近似指數(shù)關(guān)系進(jìn)行對數(shù)壓縮。但是這些電路在主流的CMOS工藝中難以實現(xiàn)。而本發(fā)明所提出的平方根壓縮電路則是基于CMOS工藝中MOSFET的漏極電流與柵極源極電壓差之間的平方關(guān)系，因此完全可以在目前主流的CMOS工藝中實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種平方根壓縮電路，能夠?qū)⒕哂休^大動態(tài)范圍的信號進(jìn)行平方根壓縮，使得經(jīng)過電子設(shè)備處理后，強(qiáng)信號部分能夠完全表現(xiàn)的同時，弱信號部分也能得到充分表現(xiàn)。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種平方根壓縮電路，包括:電壓輸入端、電流鏡像單元、電阻、電流電壓轉(zhuǎn)換單元以及電壓輸出端，其中，所述電壓輸入端、電阻、電流電壓轉(zhuǎn)換單元均與所述電流鏡像單元相連，所述電壓輸出端與所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元相連。
[0006]進(jìn)一步的，所述平方根壓縮電路還包括輸入跟隨器和輸出跟隨器，所述輸入跟隨器連接在所述電壓輸入端和電流鏡像單元之間，所述輸出跟隨器連接在所述電壓輸出端與所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元之間。
[0007]進(jìn)一步的，所述電流鏡像單元包括第一 P型MOS管和第二 P型MOS管，并分別將兩者的源極和柵極相接。
[0008]進(jìn)一步的，所述輸入跟隨器為一放大器，將所述輸入跟隨器的輸出端與所述第一 P型MOS管的柵極相連，將所述輸入跟隨器的正輸入端與所述第一 P型MOS管的漏極相連，所述輸入跟隨器的負(fù)輸入端作為電壓輸入端。
[0009]進(jìn)一步的，所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元為一 N型MOS管，所述N型MOS管的源極接地，將所述N型MOS管的柵極和漏極短接，并將所述N型MOS管的漏極與所述第二 P型MOS管的漏極相連。
[0010]進(jìn)一步的，所述輸出跟隨器為一放大器，所述輸出跟隨器的正輸入端與所述N型MOS管的柵極相連，將所述輸出跟隨器的負(fù)輸入端和輸出端短接作為電壓輸出端。[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:采用本發(fā)明提出的平方根壓縮電路能夠?qū)斎氲碾妷盒盘栠M(jìn)行壓縮處理，并由電壓輸出端輸出，從而能夠?qū)⒕哂休^大動態(tài)范圍的信號進(jìn)行平方根壓縮，使得經(jīng)過電子設(shè)備處理后，強(qiáng)信號部分能夠完全表現(xiàn)的同時，弱信號部分也能得到充分表現(xiàn)，并且其工藝與CMOS工藝兼容，便于生產(chǎn)和實現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一實施例中平方根壓縮電路的電路示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明一實施例中未壓縮電壓信號和壓縮后電壓信號的曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的平方根壓縮電路進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。
[0015]為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施細(xì)節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0016]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0017]請參考圖2，在本實施例中，提出了一種平方根壓縮電路，包括:電壓輸入端IN、電流鏡像單元、電阻R、電流電壓轉(zhuǎn)換單元以及電壓輸出端0UT，其中，所述電壓輸入端IN、電阻R、電流電壓轉(zhuǎn)換單元均與所述電流鏡像單元相連，所述電壓輸出端OUT與所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元相連。
[0018]在本實施例中，所述平方根壓縮電路還包括輸入跟隨器AMPl和輸出跟隨器AMP2，所述輸入跟隨器AMPl連接在所述電壓輸入端IN和電流鏡像單元之間，所述輸出跟隨器AMP2連接在所述電壓輸出端OUT與所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元之間。
[0019]在本實施例中，所述電流鏡像單元包括第一 P型MOS管MPl和第二 P型MOS管MP2，并分別將兩者的源極和柵極相接。
[0020]在本實施例中，所述輸入跟隨器AMPl為一放大器，將所述輸入跟隨器AMPl的輸出端與所述第一 P型MOS管MPl的柵極相連，將所述輸入跟隨器AMPl的正輸入端與所述第一 P型MOS管MPl的漏極相連，所述輸入跟隨器AMPl的負(fù)輸入端作為電壓輸入端IN。
[0021 ] 在本實施例中，所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元為一 N型MOS管麗I，所述N型MOS管麗I的源極接地，將所述N型MOS管麗I的柵極和漏極短接，并將所述N型MOS管麗I的漏極與所述第二 P型MOS管MP2的漏極相連。
[0022]所述輸出跟隨器AMP2為一放大器，所述輸出跟隨器AMP2的正輸入端與所述N型MOS管MNl的柵極相連，將所述輸出跟隨器AMP2的負(fù)輸入端和輸出端短接作為電壓輸出端OUT。
[0023]由于所述輸入跟隨器AMPl、第一 P型MOS管MPl和電阻R組成了電壓跟隨單元，因此可以得出A點的電壓V A和輸入電壓V IN之間的關(guān)系:
[0024]Va=Vin(I)
[0025]從而可以得出第一 P型MOS管MPl的漏極電流I1:
[0026]I1=V a/R(2)
[0027]由于第一 P型MOS管MPl和第二 P型MOS管MP2組成了電流鏡像單元，因此，可以得到第二 P型MOS管MP2的漏極電流i2:
[0028]I2=I1(3)
[0029]由MOS管在飽和區(qū)的電流電壓關(guān)系可以得出:
[0030]i2 = —IinCox -Vth)2(4)
[0031]其中，μ n為所述N型MOS管麗I的載流子遷移率常數(shù)，Cox為所述N型MOS管麗I柵氧化層的電容值，W為所述N型MOS管麗I的寬度，L為所述N型MOS管麗I的長度，Vb為B點的電壓；VTH為所述N型MOS管麗I的閾值電壓；
[0032]由于所述輸出跟隨器AMP2起緩沖(Buffer)跟隨作用，因此可以得出輸出電壓
【權(quán)利要求】
1.一種平方根壓縮電路，包括:電壓輸入端、電流鏡像單元、電阻、電流電壓轉(zhuǎn)換單元以及電壓輸出端，其中，所述電壓輸入端、電阻、電流電壓轉(zhuǎn)換單元均與所述電流鏡像單元相連，所述電壓輸出端與所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元相連。
2.如權(quán)利要求1所述的平方根壓縮電路，其特征在于，所述平方根壓縮電路還包括輸入跟隨器和輸出跟隨器，所述輸入跟隨器連接在所述電壓輸入端和電流鏡像單元之間，所述輸出跟隨器連接在所述電壓輸出端與所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元之間。
3.如權(quán)利要求2所述的平方根壓縮電路，其特征在于，所述電流鏡像單元包括第一P型MOS管和第二 P型MOS管，并分別將兩者的源極和柵極相接。
4.如權(quán)利要求3所述的平方根壓縮電路，其特征在于，所述輸入跟隨器為一放大器，將所述輸入跟隨器的輸出端與所述第一 P型MOS管的柵極相連，將所述輸入跟隨器的正輸入端與所述第一 P型MOS管的漏極相連，所述輸入跟隨器的負(fù)輸入端作為電壓輸入端。
5.如權(quán)利要求4所述的平方根壓縮電路，其特征在于，所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元為一N型MOS管，所述N型MOS管的源極接地，將所述N型MOS管的柵極和漏極短接，并將所述N型MOS管的漏極與所述第二 P型MOS管的漏極相連。
6.如權(quán)利要求5所述的平方根壓縮電路，其特征在于，所述輸出跟隨器為一放大器，所述輸出跟隨器的正輸入端與所述N型MOS管的柵極相連，將所述輸出跟隨器的負(fù)輸入端和輸出端短接作為電壓輸出端。
【文檔編號】H03M7/30GK103873066SQ201410098496
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】秦義壽 申請人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司