一种电流型差分平方电路的制作方法

本发明涉及一种模拟乘法电路或者倍频电路的平方电路，具体地涉及一种电流型差分平方电路。

背景技术：

平方电路是一种典型的非线性电路，在电路中主要完成信号的频率变换，长久以来基于乘法器的平方电路不但由于其结构的特殊性导致电路工作电压不能过低，而且其运算精度也会因为电路输出跨导随输入信号的变化而变化导致信号出现非线性失真。

如何提高平方电路的运算精度和与系统的兼容性是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明目的是：提供了一种电流型差分平方电路，提高了平方电路的运算精度，扩大了电路的共模输入范围。

本发明的技术方案是：

一种电流型差分平方电路，包括由多个相同类型的晶体管组成的差分电路，第一晶体管的栅极分别与第二晶体管的栅极相连，第一晶体管的漏极与第五晶体管的源极相连，第二晶体管的漏极与栅极相连，所述第二晶体管的漏极还与第六晶体管的源极相连，第三晶体管的栅极与第四晶体管的栅极相连，第三晶体管的漏极与栅极相连，所述第三晶体管的漏极还与第七晶体管的源极相连，第四晶体管的漏极与第八晶体管的源极相连，第五晶体管的漏极与栅极相连，所述第五晶体管的漏极还连接第一直流电流源，所述第五晶体管的栅极与第六晶体管的栅极相连，第六晶体管的漏极与第七晶体管的漏极相连，第七晶体管的栅极与第八晶体管的栅极相连，第八晶体管的栅极与漏极相连，所述第八晶体管的漏极还连接第二直流电流源，所述第一晶体管的源极通过第一阻性器件与第二晶体管的源极和第三晶体管的源极相连，通过第二阻性器件与第四晶体管的源极相连，所述第二晶体管的源极连接直流电压提供端，所述直流电压提供端用于提供一定直流电压，并对交流等效为短路，第一输入端连接第一晶体管的源极，第二输入端连接第四晶体管的源极，输出端连接第六晶体管的漏极与第七晶体管的漏极。。

优选的，所述直流电压提供端为直流电压源。

优选的，所述直流电压提供端包括一工作在饱和区的第九晶体管，所述第二晶体管的源极连接第九晶体管的漏极，所述第九晶体管的栅极与漏极相连，所述第九晶体管的源极接地。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明的平方电路增加特殊结构调整输入信号的共模电平，提高了本电路在系统中的应用范围。采用反馈电路结构提高了系统输出阻抗，进而提高了电路的运算精度。利用线性阻性器件把输入电流信号转化为电压信号，通过在mosfet的叠加这一电压信号实现电流信号的平方运算。利用差分电路的结构特点，消除mosfet背栅效应引起的误差。由此可见，本发明提高了平方电路的运算精度，扩大了电路的共模输入范围。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明差分电流型平方电路的一实施例的电路图；

图2为本发明差分电流型平方电路的另一实施例的电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1：

参见图1，图1为本发明实施例所提供的差分电流平方电路的一种实施例的示意图，该电路包括由相同类型的晶体管组成的差分电路、第一阻性器件和第二阻性器件、第一直流电流源、第二直流电流源以及第一直流电压源。晶体管可以为n沟道场效应管或者p沟道场效应管。

需要说明的是，图1中m1晶体管对应下文的第一晶体管，图1中m2晶体管对应下文的第二晶体管，图1中m3晶体管对应下文的第三晶体管，图1中m4晶体管对应下文的第四晶体管，图1中m5晶体管对应下文的第五晶体管，图1中m6晶体管对应下文的第六晶体管，图1中m7晶体管对应下文的第七晶体管，图1中m8晶体管对应下文的第八晶体管，图1中iin+节点对应下文的第一输入端，图1中的iin-节点对应下文的第二输入端，1中的iout节点对应下文的第一输出端，图1中的r1对应下文的第一电阻，图1中的r2对应下文的第二电阻，图1中的ib1对应下文的第一直流电流源，图1中的ib2对应下文的第二直流电流源，图1中的vb对应下文的第一直流电压源。

第一晶体管、第二晶体管第五晶体管和第六晶体管分别互相钳位实现两个支路电流的精确运算，同样的第三晶体管、第四晶体管、第七晶体管与第八晶体管实现相同的功能。

第一直流电压源正端分别与第一电阻的第二端、第二电阻的第二端、第二晶体管的源极和第三晶体管的源极相连，第一的第二端与地相连。第一直流电压源的作用为整体提升电路的工作电平，改善电路的直流工作点使之达到接近电源电压二分之一处，对交流信号等效为短路。

实施例2：

图2为本发明实施例所提供的差分电流平方电路的另一种实施例的具体示意图，其与图1的区别为利用m9代替图1中的vb，在电路给定的器件下实现了电路的功能。图2中m9晶体管的栅极与漏极相连，然后分别与r1、r2的第二端，m2、m3的源极相连，m9晶体管的源极与地相连。m9为一个工作在饱和区的mosfet，其可等效为一个二极管。由二极管的工作特性可知其一旦导通对于交流信号相当于短路，同时又可以提供相对稳定的直流电压，因此利用连接成二极管的mosfet为整体提升电路的工作电平，与第一直流电压源的作用相当。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种电流型差分平方电路，包括由相同类型的晶体管组成的差分电路、第一阻性器件和第二阻性器件、第一直流电流源电源、第二直流电流源以及第一直流电压源。电路输入为差分电流信号，输出为单端电流信号，采用单电源供电。增加特殊结构调整输入信号的共模电平，提高了本电路在系统中的应用范围。采用反馈电路结构提高了系统输出阻抗，进而提高了电路的运算精度。电路利用线性阻性器件把输入电流信号转化为电压信号，通过在MOSFET的叠加这一电压信号实现电流信号的平方运算。利用差分电路的结构特点，消除MOSFET背栅效应引起的误差。本发明提高了平方电路的运算精度，扩大了电路的共模输入范围。

技术研发人员：王学香;陈阔;时龙兴
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2017.05.23
技术公布日：2017.11.10