平方律擴展電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本申請涉及一種壓擴器（compander，壓縮擴展器）中的擴展電路。
【背景技術】
[0002] 有些信號具有很大的動態(tài)范圍（dynamic range)，例如音頻信號、光信號等。這 些信號在壓縮（compress)后可以被電子設備所處理，例如進行傳輸或存儲，使用時再擴展 (expand)為原始信號。
[0003] 申請公布號為CN101800051A、申請公布日為2010年8月11日的中國發(fā)明專利申 請公開了一種處理音頻信號的系統(tǒng)，其中包括了用來擴展音頻信號的動態(tài)范圍的擴展器， 該文件的圖5給出了擴展器的一種示例。
[0004] 授權(quán)公布號為CN202586939U、授權(quán)公布日為2012年12月5日的中國實用新型專 利對音頻壓擴技術進行了簡要介紹，并公開了一種音頻接收機。其中包括了用來擴展數(shù)字 音頻信號的動態(tài)范圍的數(shù)字擴展器，該文件的圖5給出了數(shù)字擴展器的一種示例。
[0005] 傳統(tǒng)的擴展手段通常是利用PN結(jié)的電流強度與偏置電壓之間的指數(shù)關系，例如 在電話通信中常用的μ律（μ-law)壓擴和A律（A-Iaw)壓擴。采用對數(shù)壓擴的擴展電路 通常以雙極工藝來制造 PN結(jié)，而不適用于以CMOS工藝來制造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本申請所要解決的技術問題是提供一種平方律擴展電路，可以使輸入電壓按照平 方關系擴展為輸出電壓，這種擴展電路還兼容標準CMOS工藝。
[0007] 為解決上述技術問題，本申請平方律擴展電路包括兩個放大器、兩個PMOS管、一 個NMOS管和一個電阻；工作電壓和地之間具有兩條并聯(lián)支路；第一支路為串聯(lián)的PMOS管 一和NMOS管一；第二支路為串聯(lián)的PMOS管二和電阻；所述PMOS管一和PMOS管二組成了電 流鏡像，使得兩條并聯(lián)支路的電流相同或成整數(shù)倍；電路輸入端通過放大器一連接NMOS管 一的柵極；PMOS管二的漏極通過放大器二連接電路輸出端。
[0008] 本申請可以使得電路輸出端電壓與電路輸入端電壓成平方關系，可用于IP核的 設計。
【附圖說明】
[0009] 圖1是擴展電路的輸出電壓動態(tài)范圍與輸入電壓動態(tài)范圍的示意圖；
[0010] 圖2是本申請平方律擴展電路的一個具體實施例；
[0011] 圖3是本申請平方律擴展電路的仿真結(jié)果示意圖。
【具體實施方式】
[0012] 請參閱圖1，本申請用來提供一種擴展電路，可以將輸入電壓的較小的動態(tài)范圍擴 展為輸出電壓的較大的動態(tài)范圍。
[0013] 請參閱圖2,本申請的平方律擴展電路包括兩個放大器、兩個PMOS管、一個NMOS管 和一個電阻。工作電壓VDD和地GND之間具有兩條并聯(lián)支路。
[0014] 第一支路為串聯(lián)的PMOS管一 MPl和NMOS管一麗1，電流為il。例如，工作電壓 VDD連接PMOS管一 MPl的源極，PMOS管一 MPl的漏極連接NMOS管一 MNl的漏極，NMOS管 一 MNl的源極連接地GND。
[0015] 第二支路為串聯(lián)的PMOS管二MP2和電阻R，電流為i2。例如，工作電壓VDD連接 PMOS管二MP2的源極，PMOS管二MP2的漏極連接電阻R的第一端，電阻R的第二端連接地 GND0
[0016] 所述兩條并聯(lián)支路中，PMOS管一 MPl和PMOS管二MP2組成了電流鏡像（current mirror)，這使得兩條并聯(lián)支路的電流相同或成整數(shù)倍。此外，PMOS管一 MPl的柵極和PMOS 管二MP2的柵極相連，并與PMOS管一 MPl的漏極和NMOS管一麗1的漏極相連。
[0017] 電路輸入端IN通過放大器一 AMPl連接NMOS管一麗1的柵極。例如，電路輸入端 IN連接放大器一 AMPl的正輸入端，放大器一 AMPl的負輸入端和輸出端相連并連接NMOS管 一麗1的柵極。
[0018] PMOS管二MP2的漏極通過放大器二AMP2連接電路輸出端OUT。例如，PMOS管二 MP2的漏極連接放大器二AMP2的正輸入端，放大器二AMP2的負輸入端和輸出端相連并連接 電路輸出端OUT。
[0019] 本申請的平方律擴展電路的工作原理如下。為便于描述，將NMOS管一 MNl的柵極 稱為A點，將PMOS管二MP2的漏極稱為B點。放大器一 AMPl、PM0S管一 MPl和電阻R組成 了一個電壓跟隨器（voltage follower)，并可得公式一為Va= Vin，其中V^A點電壓，Vin 指電路輸入端電壓。NMOS管一 MNl根據(jù)MOSFET(場效應晶體管）的電流方程可得公式二 為 " ^ ,其中 Vth指 NMOS 管一 MNl 的閾值電壓（threshold voltage)。
【主權(quán)項】
1. 一種平方律擴展電路，其特征是，包括兩個放大器、兩個PMOS管、一個NMOS管和一 個電阻；工作電壓和地之間具有兩條并聯(lián)支路；第一支路為串聯(lián)的PMOS管一和NMOS管一； 第二支路為串聯(lián)的PMOS管二和電阻；所述PMOS管一和PMOS管二組成了電流鏡像，使得兩 條并聯(lián)支路的電流相同或成整數(shù)倍；電路輸入端通過放大器一連接NMOS管一的柵極；PMOS 管二的漏極通過放大器二連接電路輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平方律擴展電路，其特征是，所述放大器一、PMOS管一和電阻 組成了一個電壓跟隨器，使得NMOS管一的柵極電壓等于電路輸入端電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平方律擴展電路，其特征是，所述放大器二作為緩沖放大器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平方律擴展電路，其特征是，V與VIN成平方關系，其中VIN 是電路輸入端電壓，Vott是電路輸出端電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的平方律擴展電路，其特征是，VOTT與（VIN-VTH)2成正比，其中VTH 是NMOS管一的閾值電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平方律擴展電路，其特征是，所述第一支路中，工作電壓連接 PMOS管一的源極，PMOS管一的漏極連接NMOS管一的漏極，NMOS管一的源極連接地。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平方律擴展電路，其特征是，所述第二支路中，工作電壓連接 PMOS管二的源極，PMOS管二的漏極連接電阻的第一端，電阻的第二端連接地。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平方律擴展電路，其特征是，所述兩條并聯(lián)支路中，PMOS管一 的柵極和PMOS管二的柵極相連，并與PMOS管一的漏極和NMOS管一的漏極相連。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平方律擴展電路，其特征是，所述放大器一的連接關系為：電 路輸入端連接放大器一的正輸入端，放大器一的負輸入端和輸出端相連并連接NMOS管一 的柵極。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平方律擴展電路，其特征是，所述放大器二的連接關系為： PMOS管二的漏極連接放大器二的正輸入端，放大器二的負輸入端和輸出端相連并連接電路 輸出端。
【專利摘要】本申請公開了一種平方律擴展電路，包括兩個放大器、兩個PMOS管、一個NMOS管和一個電阻；工作電壓和地之間具有兩條并聯(lián)支路；第一支路為串聯(lián)的PMOS管一和NMOS管一；第二支路為串聯(lián)的PMOS管二和電阻；電路輸入端通過放大器一連接NMOS管一的柵極；PMOS管二的漏極通過放大器二連接電路輸出端。本申請可以使得電路輸出端電壓與電路輸入端電壓成平方關系，可用于IP核的設計。
【IPC分類】H03K19-094
【公開號】CN104779948
【申請?zhí)枴緾N201510106955
【發(fā)明人】秦義壽
【申請人】上海華虹宏力半導體制造有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月11日