一种信号处理电路和信号处理器制造技术

本发明专利技术适用于集成电路领域，公开了一种信号处理电路和信号处理器，采用工作在匹配状态下的两个NMOS管来实现小信号电压分量的平方运算，并进一步实现方均根值运算，本发明专利技术大幅简化了电路结构，减少了元器件，减少了功耗和电路面积，并且提高了可处理的输入信号的幅度范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于集成电路领域，尤其涉及一种信号处理电路及包含该信号处理电路的信号处理器。
技术介绍
在集成电路领域，电压信号基本都包括直流电压分量Vdc和小信号电压分量Vin，直流电压分量是为了保证集成电路里的有源器件正常工作而存在的，只有小信号分量是携带信息的有用载体，所以，集成电路领域，很多时候需要将电信号中的直流电压分量和小信号电压分量进行分离，进而针对携带了信息的小信号电压分量进行处理。小信号电压分量是模拟信号，其振幅和频率是时变的，是很不规则的，而在集成电路领域中，很多时候需要检测这种振幅和频率很不规则的小信号电压分量的方均根值(RMS, Root-mean-square),即有效值。比如在自动增益控制(AGC automatic gaincontrol)电路中，通常采用方均根值验证作为衡量信号功率的测试方法。获取一个信号的方均根值，是通过将这个信号先平方，再平均，后开根号的方法实现的。因此，获得信号的平方值是获得这个信号的方均根值的必要步骤，也是重要的步骤。目前在CMOS工艺下获得小信号电压分量的平方值的方法是:将电信号中的直流电压分量Vdc和小信号电压分量Vin —起进行平方运算，得到一个仍然包含直流电压分量和小信号电压分量的信号VDC2+2VDCVin+Vin2，因此，需要额外的电路用于消除VDC2+2VDCVin+Vin2这个信号中的直流电压分量的平方值VD。2与及一次项信号2VDJin，才能得到小信号电压分量的平方值Vin2。图1所示是基于这种方法的一种电路实现，图1虚线左边的电路用于将直流电压分量Vdc和小信号电压分量Vin—起进行平方运算，再去除直流电压分量的平方值VDC2，图1虚线右边的电路用于去除一次项信号2VrcVin，这种实现电路其元器件多，电路复杂，并且其采用后端处理的电路，设计出错的可能性更高，并且在出错后检错和纠错带来不便，具有一定的设计隐患。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种信号处理电路，旨在解决现有技术中获得小信号电压分量平方值的实现电路结构复杂、功耗大的问题。本专利技术实施例的一目的是提供一种信号处理电路，包括:一第一 NMOS管，该第一 NMOS管的栅极连接输入信号，该输入信号包含直流电压分量和小信号电压分量，第一 NMOS管的源极加一偏置电压,第一 NMOS管的漏极输出一个与输入信号的小信号电压分量的平方成正比的电流信号。—第二 NMOS管,该第二 NMOS管的栅极输入一个与输入信号的直流电压分量相等的电压，第二 NMOS管的漏极输入一偏置电流,偏置电流在第二 NMOS管的源极产生一个与第一 NMOS管的源极所加偏置电压相等的电压，第二 NMOS管的源极连接一阻抗通路。一第一运算放大器，该第一运算放大器的正向输入端连接第二 NMOS管的源极，第一运算放大器的输出端与反向输入端连接，第一运算放大器的输出端生成第一 NMOS管的源极所加的偏置电压。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种信号处理器，包括:一信号处理电路，该信号处理电路是上述信号处理电路，该信号处理电路的第一NMOS管的栅极连接输入信号,第一 NMOS管的漏极输出与所述输入信号的小信号电压分量的平方成正比的电流信号。一滤波运算电路，该滤波运算电路的输入端与信号处理电路的第一 NMOS管的漏极连接，用于计算电流信号的均值；一第六NMOS管，该第六NMOS管的源极连接第一运算放大器的输出端，第六NMOS管的漏极与滤波运算电路的反馈端连接，第六NMOS管的栅极与滤波运算电路的输出端连接,第六NMOS管的栅极是信号处理器的输出端,输出输入信号的小信号电压分量的方均根值。进一步的，信号处理器还包括:一第四运算放大器，一第五运算放大器，一比较器。第四运算放大器的输入端连接输入信号，第四运算放大器的输出端与第一 NMOS管的栅极连接。比较器的输入端分别与第二 NMOS管的栅极、滤波运算电路的输出端、第五运算放大器的输入端连接，比较器的输出端分别与第四运算放大器和第五运算放大器的控制端连接，比较器的参考电压端外接一个固定的参考电压。第五运算放大器的输出端是信号处理器的输出端。其中，第四运算放大器的增益系数为K，第五运算放大器的增益系数为1/K，K为大于O的比例因子。本专利技术提供的信号处理电路，实现了先将电信号中的的直流电压分量Vdc消除，然后将小信号电压分量Vin进行平方运算以得到需要的信号vin2，本专利技术的电路，元器件少，电路实现简单，利用本专利技术的电路，可减小功耗，避免占用更多的集成电路面积，同时，本专利技术采用在平方运算前端先将直流电压分量消除，对电路测试和纠错带来便利。本专利技术提供的信号处理器，可将较大输入幅度范围的输入信号经过运算处理后的幅度范围控制在较小范围内，在保证输出信号方均根值的线性度的同时，提高了可处理的输入信号的幅度范围。附图说明图1、现有技术中获得小信号电压分量平方值的电路2、本专利技术一实施例获得与小信号电压分量平方值成正比的电流信号的电路3、本专利技术一实施列获得与小信号电压分量平方值成正比的电流信号的电路4、本专利技术实施例中生成偏置电流的电路5、本专利技术一实施例获得小信号电压分量方均根值的电路6、本专利技术实施例中包含电压滤波和负反馈的滤波运算电路的获得小信号电压分量方均根值的电路7、本专利技术实施例中包含电流滤波和负反馈的滤波运算电路的获得小信号电压分量方均根值的电路图图8、本专利技术实施例中电流放大器的电路9、本专利技术一实施例获得小信号电压分量方均根值的电路图具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一:图2示出本专利技术提供的一种信号处理电路的实施例，为了便于说明，仅示出了与本专利技术相关的部分。该信号处理电路包括两个NMOS管NI管和N2管，一个运算放大器OPl及一阻抗通路。处于饱和区时，NI管的漏极电流与栅极电压成平方关系:ID= β (Vg-(Vs+Vth))2/2，其中Id为NI管的漏极电流，Vs为源级电压，Vth为阈值电压，Vg为栅极电压，β为比例系数。当NI管的栅极输入信号连接包含了直流电压分量VD。和小信号电压分量Vin的输入信号后，漏极电流Id与栅极电压的关系为:ID= β (VDC-Vin-(Vs+Vth))2/2，若能使得Vdc-(Vs+Vth) =0，则漏极电流Id = β Vin2/2，这需要在NI管的源极输入一个合适的偏置电压Vsbuf，这个偏置电压等于Vs。为了向NI管的源极提供一个合适的偏置电压Vsbuf，本实施列采用一个与NI管互相匹配的NMOS管N2来产生。匹配是模拟电路领域的常用技术术语，NI管和N2管匹配指的是在确定环境和相同的偏置下小间距的设计单元NI管和N2管之间电参数一致。N2管的栅极输入一个与输入信号的直流电压分量相等的电压，N2管的源极接一阻抗通路，用于向源极流出的电流提供一通路，在N2管的漏极输入一偏置电流Ib，这个输入的偏置电流Ib具有一定的负温度系数，能保证在任何温度条件下N2管的源极产生一个与NI管的源极所加的偏置电压Vsbuf相等的电压。为了让N2管源极产生的电压具有驱动能力，本实施列采用了一个运算放大器O本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号处理电路，包括：一第一NMOS管，所述第一NMOS管的栅极连接输入信号，所述输入信号包含直流电压分量和小信号电压分量，所述第一NMOS管的源极加一偏置电压，所述第一NMOS管的漏极输出一个与所述输入信号的小信号电压分量的平方成正比的电流信号；一第二NMOS管，所述第二NMOS管的栅极输入一个与所述输入信号的直流电压分量相等的电压，所述第二NMOS管的漏极输入一偏置电流，所述偏置电流在所述第二NMOS管的源极产生一个与所述第一NMOS管的源极所加偏置电压相等的电压，所述第二NMOS管的源极连接一阻抗通路；一第一运算放大器，所述第一运算放大器的正向输入端连接所述第二NMOS管的源极，所述第一运算放大器的输出端与反向输入端连接，所述第一运算放大器的输出端生成所述第一NMOS管的源极所加的偏置电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕连国，
申请(专利权)人：炬力集成电路设计有限公司，
类型：发明
国别省市：