平方律扩展电路制造技术

本申请公开了一种平方律扩展电路，包括两个放大器、两个PMOS管、一个NMOS管和一个电阻；工作电压和地之间具有两条并联支路；第一支路为串联的PMOS管一和NMOS管一；第二支路为串联的PMOS管二和电阻；电路输入端通过放大器一连接NMOS管一的栅极；PMOS管二的漏极通过放大器二连接电路输出端。本申请可以使得电路输出端电压与电路输入端电压成平方关系，可用于IP核的设计。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种压扩器(compander，压缩扩展器)中的扩展电路。
技术介绍
有些信号具有很大的动态范围(dynamic range)，例如音频信号、光信号等。这些信号在压缩(compress)后可以被电子设备所处理，例如进行传输或存储，使用时再扩展(expand)为原始信号。申请公布号为CN101800051A、申请公布日为2010年8月11日的中国专利技术专利申请公开了一种处理音频信号的系统，其中包括了用来扩展音频信号的动态范围的扩展器，该文件的图5给出了扩展器的一种示例。授权公布号为CN202586939U、授权公布日为2012年12月5日的中国技术专利对音频压扩技术进行了简要介绍，并公开了一种音频接收机。其中包括了用来扩展数字音频信号的动态范围的数字扩展器，该文件的图5给出了数字扩展器的一种示例。传统的扩展手段通常是利用PN结的电流强度与偏置电压之间的指数关系，例如在电话通信中常用的μ律(μ-law)压扩和A律(A-law)压扩。采用对数压扩的扩展电路通常以双极工艺来制造PN结，而不适用于以CMOS工艺来制造。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是提供一种平方律扩展电路，可以使输入电压按照平方关系扩展为输出电压，这种扩展电路还兼容标准CMOS工艺。为解决上述技术问题，本申请平方律扩展电路包括两个放大器、两个PMOS管、一个NMOS管和一个电阻；工作电压和地之间具有两条并联支路；第一支路为串联的<br>PMOS管一和NMOS管一；第二支路为串联的PMOS管二和电阻；所述PMOS管一和PMOS管二组成了电流镜像，使得两条并联支路的电流相同或成整数倍；电路输入端通过放大器一连接NMOS管一的栅极；PMOS管二的漏极通过放大器二连接电路输出端。本申请可以使得电路输出端电压与电路输入端电压成平方关系，可用于IP核的设计。附图说明图1是扩展电路的输出电压动态范围与输入电压动态范围的示意图；图2是本申请平方律扩展电路的一个具体实施例；图3是本申请平方律扩展电路的仿真结果示意图。具体实施方式请参阅图1，本申请用来提供一种扩展电路，可以将输入电压的较小的动态范围扩展为输出电压的较大的动态范围。请参阅图2，本申请的平方律扩展电路包括两个放大器、两个PMOS管、一个NMOS管和一个电阻。工作电压VDD和地GND之间具有两条并联支路。第一支路为串联的PMOS管一MP1和NMOS管一MN1，电流为i1。例如，工作电压VDD连接PMOS管一MP1的源极，PMOS管一MP1的漏极连接NMOS管一MN1的漏极，NMOS管一MN1的源极连接地GND。第二支路为串联的PMOS管二MP2和电阻R，电流为i2。例如，工作电压VDD连接PMOS管二MP2的源极，PMOS管二MP2的漏极连接电阻R的第一端，电阻R的第二端连接地GND。所述两条并联支路中，PMOS管一MP1和PMOS管二MP2组成了电流镜像(current mirror)，这使得两条并联支路的电流相同或成整数倍。此外，PMOS管一MP1的栅极和PMOS管二MP2的栅极相连，并与PMOS管一MP1的漏极和NMOS管一MN1的漏极相连。电路输入端IN通过放大器一AMP1连接NMOS管一MN1的栅极。例如，电路输入端IN连接放大器一AMP1的正输入端，放大器一AMP1的负输入端和输出端相连并连接NMOS管一MN1的栅极。PMOS管二MP2的漏极通过放大器二AMP2连接电路输出端OUT。例如，PMOS管二MP2的漏极连接放大器二AMP2的正输入端，放大器二AMP2的负输入端和输出端相连并连接电路输出端OUT。本申请的平方律扩展电路的工作原理如下。为便于描述，将NMOS管一MN1的栅极称为A点，将PMOS管二MP2的漏极称为B点。放大器一AMP1、PMOS管一MP1和电阻R组成了一个电压跟随器(voltage follower)，并可得公式一为VA＝VIN，其中VA指A点电压，VIN指电路输入端电压。NMOS管一MN1根据MOSFET(场效应晶体管)的电流方程可得公式二为其中VTH指NMOS管一MN1的阈值电压(threshold voltage)。PMOS管一MP1和PMOS管二MP2组成了电流镜像，并可得到公式三为i2＝N×i1，其中N为正整数。电阻R根据欧姆定律可得公式四为VB＝i2×R，其中VB指B点电压。放大器二AMP2作为缓冲放大器，因此可得公式五为VOUT＝VB，其中VOUT指电路输出端电压。根据上述公式一到公式五可得公式六为由公式六可知电路输出端电压VOUT与(VIN-VTH)2成正比，这表明电路输出端电压VOUT与电路输入端电压VIN成平方关系，这已通过实验进行了验证(如图3所示)。现有的扩展电路都是基于PN结的电流与电压之间的指数关系，因此只能利用双极工艺来形成PN结，不能采用CMOS工艺。而目前大规模集成电路的主流制造工艺是CMOS工艺，本申请提供了一种基于MOSFET(金属-氧化物型场效应晶体管)的电流与电压之间的平方关系而形成的平方律扩展电路，可以采用主流的CMOS工艺来实现。以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平方律扩展电路，其特征是，包括两个放大器、两个PMOS管、一个NMOS管和一个电阻；工作电压和地之间具有两条并联支路；第一支路为串联的PMOS管一和NMOS管一；第二支路为串联的PMOS管二和电阻；所述PMOS管一和PMOS管二组成了电流镜像，使得两条并联支路的电流相同或成整数倍；电路输入端通过放大器一连接NMOS管一的栅极；PMOS管二的漏极通过放大器二连接电路输出端。

【技术特征摘要】
1.一种平方律扩展电路，其特征是，包括两个放大器、两个PMOS管、一个NMOS
管和一个电阻；工作电压和地之间具有两条并联支路；第一支路为串联的PMOS管一和
NMOS管一；第二支路为串联的PMOS管二和电阻；所述PMOS管一和PMOS管二组
成了电流镜像，使得两条并联支路的电流相同或成整数倍；电路输入端通过放大器一连
接NMOS管一的栅极；PMOS管二的漏极通过放大器二连接电路输出端。
2.根据权利要求1所述的平方律扩展电路，其特征是，所述放大器一、PMOS管
一和电阻组成了一个电压跟随器，使得NMOS管一的栅极电压等于电路输入端电压。
3.根据权利要求1所述的平方律扩展电路，其特征是，所述放大器二作为缓冲放
大器。
4.根据权利要求1所述的平方律扩展电路，其特征是，VOUT与VIN成平方关系，
其中VIN是电路输入端电压，VOUT是电路输出端电压。
5.根据权利要求4所述的平方律扩展电路，其特征是，VOUT与(VIN-VTH)2成正比，
其中VTH是NMOS管...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦义寿，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31