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電流傳輸�
閱讀�17817時間�2011-01-13 09:23:47

  電流傳輸器是�運算放大�之后出現(xiàn)的一種功能強大的�(biāo)準部�,將其與其他電子元器件組合起來可以十分簡便地�(gòu)成各種特定的電路�(jié)�(gòu)。FABRE A�1995年,提出了基于CCII�(jié)�(gòu)的CCIII,CCIII可以被視為一個單增益的電流控�電流�電路。電流傳輸器是一種電流模式電�,在精度、帶寬和�(zhuǎn)換速率等方面均�(yōu)于傳�(tǒng)電壓型運算放大器(VOA)。CCIII由此�(yīng)用于實現(xiàn)多種多功�濾波�電感模擬和全通部件方�。CCIII采用基本電流�,由于基本電流鏡的線性度有限且輸出阻抗較�,使得DC和AC性能偏低。優(yōu)點是低增益誤�,高線性度和較寬的頻率響應(yīng),而且Z端口的輸出阻抗較��

高輸出阻抗電流鏡

  圖列�4個選擇源電路。圖(a)的共源共柵電流鏡在M4進入三極管區(qū)域之前需要較大的輸入電壓(VGS1+VGS3�,圖(b)的威爾遜電流鏡[6]兩端的最小允許電壓與共源共柵電流鏡兩端的最小允許電壓相�,比其小一個MOS管的開啟電壓。其他兩個共源共柵電路需用較低的電源電壓 ,其中輸入電壓等同于單晶體管(M1)的柵源電壓。使用圖(a)電路的弊端是它可能在晶體管進入三極管區(qū)域之前降低輸出信號幅度的�,而圖(b)威爾遜電路的缺點是它的輸出電阻約為共源共柵電流鏡的一�。由于這個原�,共源共柵電流鏡一般比威爾遜電流鏡更受歡迎�

電流傳輸器選擇源電路

  圖(c)的校準共源共柵電流鏡和圖(d)的改進共源共柵電流鏡很容易調(diào)節(jié)。電路的輸入電壓擺幅都很�,類似于最簡單的雙晶體管電流鏡。圖(c)中,M2的漏源電壓VDS2基本保持不變,這是因為VGS3基本上保持不�。由于VGS1=VDS1,VDS1隨Iin的增加而增�,反之亦�。由于VDS2不變,無法忽略的溝道長度�(diào)制效�(yīng)使得Iout的變化小于Iin,故Iout/Iin的比率是Iin的單�(diào)遞減函數(shù)�

  在圖(d)中,M3和M4之間的柵電壓基本上保持不變是因為�(wěn)定電流Io�(qū)動VGS2時保持穩(wěn)�。當(dāng)M4的寬長比比M3的寬長比大得多時,VGS4的變化遠遠小于VGS3的變�,而此時M3的耗盡層電壓隨M1的耗盡層電壓的變化而變�。因�,該圖中Iout/Iin的比率基本保持不�,即Iout變量接近Iin變量的各種�。為�,圖(d)改進共源共柵電流鏡中的電流傳遞函數(shù)比圖(c)校準共源共柵電流鏡中的電流傳遞函數(shù)更線性化�

基本電路

  理想雙輸出第三代電流傳輸器的電路符號如圖1所�,式�1)為其理想端口特性矩�。矩陣中的正號表示電流流進Z�,負號表示電流流出Z端口,用此來區(qū)分CCIII+和CCIII-�

  由圖1和式(1)可以看出,CCIII是一個四端口器件,端口X、Y均為電流輸入�,且電流方向相反。X端口的電壓跟隨Y端口電壓,Z+端口和Z-端口的電流均跟隨X端口的電��

  CCIII的基本實�(xiàn)電路如圖2所示,它由4個基本電流鏡(M5,M6)(M7,M8)(M13,M14)(M15,M16)和晶體管(M1-M4,M9-M12)組�,輸入端X,Y的電流分別經(jīng)輸出級晶體管M19-M20和M17-M18傳輸?shù)�+和Z-。兩端口Z+和Z-的輸出電阻如式(2):

  可見,CCIII基本電路的輸出阻抗是一個有限值,取決于輸出級MOS管的輸出電阻。CCIII的基本結(jié)�(gòu)模型�10 MHz頻率范圍�(nèi)雖然擁有很好的電壓和電流跟隨特性,但作為電流模式電�,其Z端口的輸出阻抗偏低,只有幾千�,實際應(yīng)用中需要外接高阻值電阻完成電流到電壓的轉(zhuǎn)�。這種�(xiàn)象可以通過改變CCIII電路�(jié)�(gòu)提高輸出電阻的方法加以改善�

電流傳輸器基本電路

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