一种线性跨导转换电路系统的制作方法

文档序号:12739038阅读:456来源:国知局

本发明涉及芯片的跨导转换电路技术领域,尤其涉及一种线性跨导转换电路系统。



背景技术:

可变增益放大器(variable gain amplifier,VGA)在需要处理模拟信号的系统中具有广泛的应用,比如助听器、硬盘和通信领域。VGA的核心电路是电流平方电路,这种电路的输出电流与输入电流是平方关系,但是在VGA中输入和输出的是电压信号,因此需要先将输入电压信号线性的转换为电流信号,然后送入电流平方电路中,最后将输出的电流信号线性的转换为电压信号。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术的不足,本发明提供了一种线性跨导转换电路系统,采用的是CMOS工艺,在CMOS工艺中场效应管的电压与电流是平方关系,因此不能直接用于线性跨导,本发明所使用的方法很好的解决了这种问题。

为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种线性跨导转换电路系统,所述线性跨导转换电路系统包括:线性跨导转换电路;其中,

所述线性跨导转换电路包括电压输入端和电路输出端,所述线性跨导转换电路用于将所述输入电压线性的转换为所述输出电流。

优选地,所述线性跨导转换电路由第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管和第六场效应管组成;其中,

所述第一场效应管漏极与所述第二场效应管源极相连接,所述第一场效应管栅极与电源电压相连接,所述第一场效应管源极与输入信号相连接,所述第一场效应管衬底与地相连接;

所述第二场效应管源极与电源电压相连接,所述第二场效应管栅极与所述第二场效应管漏极相连接,所述第二场效应管衬底与电源电压相连接;

所述第三场效应管源极与电源电压相连接,所述第三场效应管栅极与所述第二场效应管栅极相连接,所述第三场效应管漏极与所述第四场效应管漏极相连接,所述第三场效应管衬底与电源电压相连接;

所述第四场效应管漏极与所述第四场效应管栅极相连接,所述第四场效应管源极接地,所述第四场效应管衬底接地;

所述第五场效应管漏极与所述第六场效应管漏极相连接,所述第五场效应管栅极与所述第四场效应管栅极相连接,所述第五场效应管源极和所述第五场效应管衬底接地;

所述第六场效应管漏极与所述第五场效应管漏极相连接,所述第六场效应管栅极与输入信号相连接,所述第六场效应管源极与电源电压相连接,所述第六场效应管衬底元电源电压相连接。

优选地,所述第一场效应管、所述第四场效应管和所述第五场效应管为N型场效应管。

优选地,所述第二场效应管、所述第三场效应管和所述第六场效应管为P型场效应管。

优选地,所述第一场效应管和所述第六场效应管用于将输入电压信号转换为电流信号。

优选地,所述电压信号分别从所述第一场效应管源极和所述第六场效应管栅极输入。

在本发明实施例中,将电压信号分别输入到N场效应管的源极和P场效应管栅极,并对N场效应管和P场效应管的跨导参数进行相同的设置,利用N场效应管和P场效应管的阈值电压不同,将N场效应管和P场效应管上的电流相减,得到的输出电流与输入电压呈线性关系,采用的是CMOS工艺,在CMOS工艺中场效应管的电压与电流是平方关系,因此不能直接用于线性跨导,本发明所使用的方法很好的解决了这种问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见的,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中的线性跨导转换电路系统的系统结构组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例中的线性跨导转换电路系统的系统结构组成示意图,如图1所示,所述线性跨导转换电路系统包括:线性跨导转换电路;其中,

所述线性跨导转换电路包括电压输入端和电路输出端,所述线性跨导转换电路用于将所述输入电压线性的转换为所述输出电流。

优选地,所述线性跨导转换电路由第一场效应管M1、第二场效应管M2、第三场效应管M3、第四场效应管M4、第五场效应管M5和第六场效应管M6组成;其中,

所述第一场效应管M1漏极与所述第二场效应管M2源极相连接,所述第一场效应管M1栅极与电源电压相连接,所述第一场效应管M1源极与输入信号相连接,所述第一场效应管M1衬底与地相连接;

所述第二场效应管M2源极与电源电压相连接,所述第二场效应管M2栅极与所述第二场效应管M2漏极相连接,所述第二场效应管M2衬底与电源电压相连接;

所述第三场效应管M3源极与电源电压相连接,所述第三场效应管M3栅极与所述第二场效应管M2栅极相连接,所述第三场效应管M3漏极与所述第四场效应管M4漏极相连接,所述第三场效应管M3衬底与电源电压相连接;

所述第四场效应管M4漏极与所述第四场效应管M4栅极相连接,所述第四场效应管M4源极接地,所述第四场效应管M4衬底接地;

所述第五场效应管M5漏极与所述第六场效应管M6漏极相连接,所述第五场效应管M5栅极与所述第四场效应管M4栅极相连接,所述第五场效应管M5源极和所述第五场效应管M5衬底接地;

所述第六场效应管M6漏极与所述第五场效应管M5漏极相连接,所述第六场效应管M6栅极与输入信号相连接,所述第六场效应管M6源极与电源电压相连接,所述第六场效应管M6衬底元电源电压相连接。

优选地,所述第一场效应管M1、所述第四场效应管M4和所述第五场效应管M5为N型场效应管。

优选地,所述第二场效应管M2、所述第三场效应管M3和所述第六场效应管M6为P型场效应管。

优选地,所述第一场效应管M1和所述第六场效应管M6用于将输入电压信号转换为电流信号。

优选地,所述电压信号分别从所述第一场效应管M1源极和所述第六场效应管M6栅极输入。

关于输入电压信号和电流信号输出,从第一场效应管M1漏极产生电流I1经过由第二场效应管M2,第三场效应管M3、第四场效应管M4和第五场效应管M5的电流镜,将电流复制到第五场效应管M5的漏极上,从第六场效应管M6的漏极产生电流I2,然后从第五场效应管M5和第六场效应管M6的漏极出就可以得到电流Ic,Ic是电流I1减去I2后的电流,电流信号Ic从第五场效应管M5漏极流出。

下面给出理论证明如下:

公式中,表示场效应管Mn的宽长比,W表示场效应管Mn的宽度,L表示场效应管Mn的长度,(VGS)n表示场效应管Mn栅极的电压,(VDS)n表示场效应管Mn的漏极电压,VTH表示N型场效应管的阈值电压,VTP表示P型场效应管的阈值电压,μn、μP表示分别表示N型场效应管和P型场效应管的电子迁移率,COX表示栅氧化层电容,根据饱和去和线性区电流公式分别可得第一场效应管M1和第六场效应管I1和I2

所以IC与Vin成线性关系。

上述P型场效应管是指P型金属-氧化物-半导体(P-Mental-Oxide-Semiconductor,PMOS)晶体管,每个PMOS晶体管包括四个引脚,即漏极D,源极S,衬底,栅极G。

上述N型场效应管是N型金属-氧化物-半导体(N-Mental-Oxide-Semiconductor,NMOS)晶体管,每个NMOS晶体管包括四个引脚,即漏极D,源极S,衬底,栅极G。

在本发明实施例中,将电压信号分别输入到N场效应管的源极和P场效应管栅极,并对N场效应管和P场效应管的跨导参数进行相同的设置,利用N场效应管和P场效应管的阈值电压不同,将N场效应管和P场效应管上的电流相减,得到的输出电流与输入电压呈线性关系,采用的是CMOS工艺,在CMOS工艺中场效应管的电压与电流是平方关系,因此不能直接用于线性跨导,本发明所使用的方法很好的解决了这种问题。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读存储介质中,存储介质可以包括:只读存储器(ROM,Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

另外,以上对本发明实施例所提供的一种线性跨导转换电路系统进行了详细介绍,本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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