模拟电子技术第二章电流模电路基础课件

第二章电流模电路基础

第二章电流模电路基础

目前，电流模电路引起关注的重要原因，是它在以下两方面对传统的电路观念进行挑战。第一,传统的观念认为，闭环增益提高，必定导致带宽宿小。然而，用电流模电路实现的电压放大器，其带宽几乎与闭环增益无关。所以，在电流模领域，可以突破增益带宽积为常数的限制，而且使增益带宽积随闭环增益成线性增大。第二，在电流模领域，多采用匹配（match）技术，在电路结构上尽量对称，其结果是将非线性失真，线性失真以及温漂等绝大部分相互对消，使得输出与输入做到极大的逼近。用匹配技术所取得的保真度比用反馈还要高，这是迄今为止，对反馈技术的最大挑战。目前，电流模电路引起关注的重要原因，是用开关电流积分器或开关电流微分器综合滤波时电路比较简单，芯片面积小，电流模A/D转换速度比较高。早在1989年，“电流模式信号处理”专题就已经列入了IEEE电路与系统国际会议的议题。不久的将来，电流模电路必将改变目前的电压模电路统制模拟信号处理领域的局面。但电流模电路不会全面取代电压模电路，只能是两种模式优势互补，各尽所长，共存共荣。用开关电流积分器或开关电流微分器综合滤波时电路比较简单，芯片主讲内容2.1电流模(currentMode)电路的概念及特点2.2电流传输器2.3跨导线性（TL）原理2.4由TL环路构成的电流模电路主讲内容2.1电流模(currentMode)电路的概念2.1电流模电路的概念及特点

(CurrentMode)一、概念电流模电路：就是能够有成效地传送，放大和处理电流信号的电路。（以电流变化为信息载体的电路）电压模电路：电压模电路，则是偏重传送，放大和处理电压信号的电路并以电压为变量来分析和标定电路。电流模电路以电流变量作为分析与设计电路的输入和输出参量。2.1电流模电路的概念及特点

(Current二、特点高频性能好适于低压工作动态范围大适用于并行计算对电路的匹配程度要求高近来，用电流模方法处理模拟信号、设计和制作模拟集成电路发展很快，因为它具有宽频带和高速的传输特性。各种模拟功能的线性和非线性电流模集成电路和系统都是由基本电流模单元组成的。二、特点2.1电流模(currentMode)电路的概念及特点2.2电流传输器2.3跨导线性（TL）原理2.4由TL环路构成的电流模电路2.1电流模(currentMode)电路的概念及特点2.2电流传输器电流传输器：通用集成器件，广泛用于模拟信号处理电路中，是电流模模拟信号处理领域中很有用的部件之一。第一代电流传输器，1968年加拿大多伦多大学的K.C.Smith等提出来，CCⅠ型（currentconveyor)。第二代电流传输器，1970年提出,CCⅡ型。以电流作为信号的载体，相对传统电压放大器，可构成多种高速、宽带、高精度的模拟信号处理电路。2.2电流传输器电流传输器：通用集成器件，广泛用于模拟信号一、电流传输器电路符号及特点YXZCCvXvYvZiY=0iXiZY输入端：

iY=0，即RY

；X输入端：

vX=

vY

，且vX与iX

大小无关，RX0

；Z输出端：

iZ=±iX

，且iZ

与vZ大小无关；一、电流传输器电路符号及特点YXZCCvXvYvZiY=0iX端具有虚短特性vX

=

vY

，Y端具有虚断特性，

iY=0X端具有虚短特性vX=vY，Y端具有虚断特性，iY=Y输入端不取电流，即Y输入端输入阻抗无穷大，具有虚断的性质;X、Y两输入端等电位，即Vx=Vy，具有虚短的性质;X端的输入电流被等量地传输到输出端，即ix=±iz，且X端输入阻抗为零，Z端输出阻抗为无穷大。YXZCCvXvYvZiY=0iXiZY输入端不取电流，即Y输入端输入阻抗无穷大，具有虚断的性质;模拟电子技术第二章电流模电路基础课件

二、电流传输器构成的模拟信号处理电路

YXZCCviRLiXiOR+-互导放大器互阻放大器电流放大器YXZCCisRLiXiOR2R1YXZCC1iiRvoiZ1RLYXCC2Z+-二、电流传输器构成的模拟信号处理电路YXZCCviRL负阻变换器YXZCC2iX1R2YXCC1ZviiiiZ2R1iZ1RL若R为电容、电感时则等效电阻是什么？L负阻变换器YXZCC2iX1R2YXCC1ZviiiiZ三、电流传输器的应用天津工业大学，苏丽华，2009年，基于电流传输器的检测电路的研究三、电流传输器的应用天津工业大学，苏丽华，2009年，基于电模拟电子技术第二章电流模电路基础课件探讨了一种基于电流模技术的小电阻变量测量电路，该电路由电流传输器和运算放大器构成。其设计方案降低了电桥电路的复杂性，输出信号是传统桥式电路的四倍，能适用于多个传感器的检测而不需增加额外电路。实现了利用电流模技术设计的电流传输器对传统电阻桥电路的改进。设计的电路结构简单、精度高、功耗低，在电子测量、仪器仪表等实际应用中具有推广和使用价值。某种电流传输器和电流模放大器已在先锋和马兰士的多款功放中被采用。

探讨了一种基于电流模技术的小电阻变量测量电路，该电路由电流传第二章电流模电路基础2.1电流模(currentMode)电路的概念及特点2.2电流传输器2.3跨导线性（TL）电路2.4由TL环路构成的电流模电路第二章电流模电路基础2.1电流模(currentMod用来描述双极型晶体管的跨导(Transconductance)与其集电极电流的线性(Linearly)比例关系,由此构造出一个合成术语Translinear,直译为跨导线性，首次出现于1975年。跨导线性（translinear,TL)电路是电流模电路的重要组成部分。跨导线性电路是指根据跨导线性原理设计出来的电路，或者用跨导原理进行分析的电路。跨导线性电路的输入和输出均以电流为参量，所以属于电流模电路的范畴。只能用单片集成电路实现。2.3跨导线性电路用来描述双极型晶体管的跨导(Transconductance跨导线性的概念和原理得到了普遍应用,利用跨导线性原理有助于理解和简化分析多种非线性电路,如乘法器、除法器、函数发生器等。此外,一些新型电流模式模拟集成电路,如电流传送器、电流反馈运算放大器,也是间接应用跨导线性原理的实例。跨导线性的概念和原理得到了普遍应用,利用跨导线性原理有助于理一、跨导线性的基本概念上式表明理想双极晶体管跨导gm是静态集电极电流Ic的线性函数，称为跨导线性(TL)跨导就是一个电路单元的输出电流与该单元的输入电压的比值，这个电路单元通常指放大器。

一、跨导线性的基本概念上式表明理想双极晶体管跨导gm是静态集二、跨导线性回路跨导线性环(Translinearloop)

（跨导线性回路）

由正偏的发射结或二级管组成的闭合环路，其中顺时针方向的正偏结数等于反时针方向的正偏结数，这种环路称为跨导线性环。

TL环TL环二、跨导线性回路跨导线性环(Translinearloop必须遵循两个基本原则，即TL回路必须满足两个条件：在TL回路中必须有偶数个（至少两个）正偏发射结顺时针方向（CW）排列的正偏结数与反时针方向（CCW）排列的正偏结数目必须相等。必须遵循两个基本原则，即TL回路必须满足两个条件：跨导线性原理是B.Gilbert提出的，这个原理可以简化非线性电路的计算，它即适用于小信号，又适用于大信号。尤其在一个较大规模的电路中，只要存在“跨导线性环”，就会使电路计算大大简化。在电流模电路中，因为多施用“匹配”技术，几乎到处都可以找到“跨导线性环”。跨导线性原理是B.Gilbert提出的，这个原理可以简化非线模拟电子技术第二章电流模电路基础课件三、跨导线性(TL)回路原理由图，回路方程为其中：则有：控制发射区尺寸使则有：TL回路：含有偶数个正偏发射结的闭合回路。回路中顺时针方向排列的正偏PN结数目与反时针方向排列的正偏PN结数目相等。在TL回路中，若顺时针方向排列的正偏PN结数目与反时针方向排列的正偏PN结数目相等，则顺时针正偏PN结的各电流乘积等于反时针正偏PN结的各电流乘积。跨导线性回路原理：三、跨导线性(TL)回路原理由图，回路方程为其中：则有：控制第二章电流模电路基础

（现代模拟集成电路技术）2.1电流模(currentMode)电路的概念及特点2.2电流传输器2.3跨导线性（TL）原理2.4由TL环路构成的电流模电路第二章电流模电路基础

（现代模拟集成电路技术）2.1电流

T1T2T3T4Iin（t）Iout（t）IB1IB4

T1T2T3T4Iin（t）Iout（t）IB1IB

Iin（t）Iout（t）Io

Iin（t）Iout（t）Io跨导线性电路是电流模式电路中应用非常广泛的电路形式,可以用于分析和构造很多实用的电路。文中介绍了跨导线性的基本原理,给出了几种用双极型晶体管和MOS管实现的跨导线性电路形式。最后给出了跨导线性电路在电流模式电路中的应用实例。跨导线性电路是电流模式电路中应用非常广泛的电路形式,可以用于模拟电子技术第二章电流模电路基础课件第二章电流模电路基础

第二章电流模电路基础

目前，电流模电路引起关注的重要原因，是它在以下两方面对传统的电路观念进行挑战。第一,传统的观念认为，闭环增益提高，必定导致带宽宿小。然而，用电流模电路实现的电压放大器，其带宽几乎与闭环增益无关。所以，在电流模领域，可以突破增益带宽积为常数的限制，而且使增益带宽积随闭环增益成线性增大。第二，在电流模领域，多采用匹配（match）技术，在电路结构上尽量对称，其结果是将非线性失真，线性失真以及温漂等绝大部分相互对消，使得输出与输入做到极大的逼近。用匹配技术所取得的保真度比用反馈还要高，这是迄今为止，对反馈技术的最大挑战。目前，电流模电路引起关注的重要原因，是用开关电流积分器或开关电流微分器综合滤波时电路比较简单，芯片面积小，电流模A/D转换速度比较高。早在1989年，“电流模式信号处理”专题就已经列入了IEEE电路与系统国际会议的议题。不久的将来，电流模电路必将改变目前的电压模电路统制模拟信号处理领域的局面。但电流模电路不会全面取代电压模电路，只能是两种模式优势互补，各尽所长，共存共荣。用开关电流积分器或开关电流微分器综合滤波时电路比较简单，芯片主讲内容2.1电流模(currentMode)电路的概念及特点2.2电流传输器2.3跨导线性（TL）原理2.4由TL环路构成的电流模电路主讲内容2.1电流模(currentMode)电路的概念2.1电流模电路的概念及特点

(CurrentMode)一、概念电流模电路：就是能够有成效地传送，放大和处理电流信号的电路。（以电流变化为信息载体的电路）电压模电路：电压模电路，则是偏重传送，放大和处理电压信号的电路并以电压为变量来分析和标定电路。电流模电路以电流变量作为分析与设计电路的输入和输出参量。2.1电流模电路的概念及特点

(Current二、特点高频性能好适于低压工作动态范围大适用于并行计算对电路的匹配程度要求高近来，用电流模方法处理模拟信号、设计和制作模拟集成电路发展很快，因为它具有宽频带和高速的传输特性。各种模拟功能的线性和非线性电流模集成电路和系统都是由基本电流模单元组成的。二、特点2.1电流模(currentMode)电路的概念及特点2.2电流传输器2.3跨导线性（TL）原理2.4由TL环路构成的电流模电路2.1电流模(currentMode)电路的概念及特点2.2电流传输器电流传输器：通用集成器件，广泛用于模拟信号处理电路中，是电流模模拟信号处理领域中很有用的部件之一。第一代电流传输器，1968年加拿大多伦多大学的K.C.Smith等提出来，CCⅠ型（currentconveyor)。第二代电流传输器，1970年提出,CCⅡ型。以电流作为信号的载体，相对传统电压放大器，可构成多种高速、宽带、高精度的模拟信号处理电路。2.2电流传输器电流传输器：通用集成器件，广泛用于模拟信号一、电流传输器电路符号及特点YXZCCvXvYvZiY=0iXiZY输入端：

iY=0，即RY

；X输入端：

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，且vX与iX

大小无关，RX0

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与vZ大小无关；一、电流传输器电路符号及特点YXZCCvXvYvZiY=0iX端具有虚短特性vX

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，Y端具有虚断特性，

iY=0X端具有虚短特性vX=vY，Y端具有虚断特性，iY=Y输入端不取电流，即Y输入端输入阻抗无穷大，具有虚断的性质;X、Y两输入端等电位，即Vx=Vy，具有虚短的性质;X端的输入电流被等量地传输到输出端，即ix=±iz，且X端输入阻抗为零，Z端输出阻抗为无穷大。YXZCCvXvYvZiY=0iXiZY输入端不取电流，即Y输入端输入阻抗无穷大，具有虚断的性质;模拟电子技术第二章电流模电路基础课件

二、电流传输器构成的模拟信号处理电路

YXZCCviRLiXiOR+-互导放大器互阻放大器电流放大器YXZCCisRLiXiOR2R1YXZCC1iiRvoiZ1RLYXCC2Z+-二、电流传输器构成的模拟信号处理电路YXZCCviRL负阻变换器YXZCC2iX1R2YXCC1ZviiiiZ2R1iZ1RL若R为电容、电感时则等效电阻是什么？L负阻变换器YXZCC2iX1R2YXCC1ZviiiiZ三、电流传输器的应用天津工业大学，苏丽华，2009年，基于电流传输器的检测电路的研究三、电流传输器的应用天津工业大学，苏丽华，2009年，基于电模拟电子技术第二章电流模电路基础课件探讨了一种基于电流模技术的小电阻变量测量电路，该电路由电流传输器和运算放大器构成。其设计方案降低了电桥电路的复杂性，输出信号是传统桥式电路的四倍，能适用于多个传感器的检测而不需增加额外电路。实现了利用电流模技术设计的电流传输器对传统电阻桥电路的改进。设计的电路结构简单、精度高、功耗低，在电子测量、仪器仪表等实际应用中具有推广和使用价值。某种电流传输器和电流模放大器已在先锋和马兰士的多款功放中被采用。

探讨了一种基于电流模技术的小电阻变量测量电路，该电路由电流传第二章电流模电路基础2.1电流模(currentMode)电路的概念及特点2.2电流传输器2.3跨导线性（TL）电路2.4由TL环路构成的电流模电路第二章电流模电路基础2.1电流模(currentMod用来描述双极型晶体管的跨导(Transconductance)与其集电极电流的线性(Linearly)比例关系,由此构造出一个合成术语Translinear,直译为跨导线性，首次出现于1975年。跨导线性（translinear,TL)电路是电流模电路的重要组成部分。跨导线性电路是指根据跨导线性原理设计出来的电路，或者用跨导原理进行分析的电路。跨导线性电路的输入和输出均以电流为参量，所以属于电流模电路的范畴。只能用单片集成电路实现。2.3跨导线性电路用来描述双极型晶体管的跨导(Transconductance跨导线性的概念和原理得到了普遍应用,利用跨导线性原理有助于理解和简化分析多种非线性电路,如乘法器、除法器、函数发生器等。此外,一些新型电流模式模拟集成电路,如电流传送器、电流反馈运算放大器,也是间接应用跨导线性原理的实例。跨导线性的概念和原理得到了普遍应用,利用跨导线性原理有助于理一、跨导线性的基本概念上式表明理想双极晶体管跨导gm是静态集电极电流Ic的线性函数，称为跨导线性(TL)跨导就是一个电路单元的输出电流与该单元的输入电压的比值，这个电路单元通常指放大器。

一、跨导线性的基本概念上式表明理想双极晶体管跨导gm是静态集二、跨导线性回路跨导线性环(Translinearloop)

（跨导线性回路）

由正偏的发射结或二级管组成的闭合环路，其中顺时针方向的正偏结数等于反时针方向的正偏结数，这种环路称为跨导线性环。

TL环TL环二、跨导线性回路跨导线性环(Translinearloop必须遵循两个基本原则，即TL回路必须满足两个条件：在TL回路中必须有偶数个（至少两个）正偏发射结顺时针方向（CW）排列的正偏结数与反时针方向（CCW）排列的正偏结数目必须相等。必须遵循两个基本原则，即TL回路必须满足两个条件