張向華　周細(xì)鳳　林愿

【摘 要】電流模式電路的基本器件是MOS管，在設(shè)計(jì)的整體過程當(dāng)中，電壓信號和電流是互相組合的一個(gè)整體，在分析的過程當(dāng)中不能進(jìn)行隔離分析。在電流和電壓的共同作用之下，MOS管電流模電路是雙變量電路，電路負(fù)載會(huì)對電流信號的擺動(dòng)幅度進(jìn)行限制，在整體電流運(yùn)行的過程當(dāng)中，不可以對電流信號進(jìn)行隨意設(shè)置。

【關(guān)鍵詞】電流模電路；開關(guān)電流；電壓模式電路

中圖分類號： TN710 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）04-0029-002

Discussion on Voltage and Circuit in Current Mode Circuit

ZHANG Xiang-hua ZHOU Xi-feng LIN Yuan

（Hunan Institute of Engineering，Xiangtan，Xiangtan Hunan 411100，China）

【Abstract】The basic device of the current mode circuit is a MOS transistor.In the overall process of design，the voltage signal and the current are integrated with each other，and no isolation analysis can be performed during the analysis process.Under the combined action of current and voltage，the current mode circuit of the MOS tube is a bivariable circuit.The circuit load limits the amplitude of the current signal，and the current signal cannot be set arbitrarily during the entire current operation.

【Key words】Current mode circuit；Switch current；Voltage mode circuit

0 引言

對電路進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，信號的變量就是電流，為了實(shí)現(xiàn)電路的相關(guān)功能，需要有效的處理相關(guān)電流信號，這一工作環(huán)節(jié)也已經(jīng)成為了相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。對電路進(jìn)行模數(shù)混合集成設(shè)計(jì)時(shí)，電流電路在整體運(yùn)行的過程當(dāng)中具有許多明顯的特點(diǎn)，比如說線性失真比較小、速度比較快以及所消耗的功率比較低。

1 電流模技術(shù)

電流模技術(shù)簡單來說就是經(jīng)過相應(yīng)處理，對于電路當(dāng)中的信號進(jìn)行模擬，整體處理的過程當(dāng)中以電流為參量。電流模電路的組成部分非常簡單，主要由晶體管結(jié)電壓組成，除此之外沒有其他電壓參量。電流模電路的動(dòng)態(tài)范圍比較廣泛，在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程當(dāng)中速度比較高，這些特點(diǎn)非常便于電流的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移。對信號進(jìn)行模擬時(shí)經(jīng)常會(huì)利用到電流模的方法，對集成電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作的過程當(dāng)中，其中最重要的技術(shù)和方式就是電流模方法。在集成電路設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，電流模電路方法的引用推動(dòng)了電壓與電流的發(fā)展，使整個(gè)電流系統(tǒng)發(fā)展到了一個(gè)新的階段。對模擬的集成電路進(jìn)行分析，通過對電壓輸入量和輸出參量進(jìn)行分析，有利于將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，對電路進(jìn)行整體設(shè)計(jì)時(shí)都是以電壓來進(jìn)行標(biāo)示。電流模方法和電壓模方法對電路進(jìn)行處理時(shí)，在阻抗的高低上會(huì)存在著明顯的差異，電壓源通常是在實(shí)際電路當(dāng)中出現(xiàn)的內(nèi)阻很小的信號源，電流源則是在電路當(dāng)中出現(xiàn)內(nèi)阻很大的信號源。電路在整體運(yùn)行的過程當(dāng)中，最佳狀態(tài)的電壓放大電路應(yīng)該具有無窮大的輸入阻抗，理想的電流放大電路應(yīng)具有零輸入阻抗。通過對于電路當(dāng)中各個(gè)變量之間的關(guān)系進(jìn)行分析，可以有效地對電流源電路進(jìn)行集成運(yùn)放。

2 開關(guān)電流

電路在運(yùn)行的過程當(dāng)中可以達(dá)到有效的傳送，在傳送的期間還可以對電流信號進(jìn)行處理，這種電路稱之為電流模電路。對電路數(shù)據(jù)的變量分析和標(biāo)定電路，整體分析的過程當(dāng)中是以電壓作為標(biāo)定電路。電壓模式在傳統(tǒng)的處理過程當(dāng)中，大多數(shù)都會(huì)將關(guān)注度放在電壓信號上，從而忽略了電壓信號對于電流信號的控制。全面的對電流模電路進(jìn)行分析，需要考慮到電壓信號和電流信號的共同影響作用，電壓信號和電流信號彼此之間關(guān)系密切，在電路運(yùn)行的過程當(dāng)中，兩者相互制約相互推動(dòng)。電路在處理電流的過程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部信號電壓擺幅，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對于電流模式的電路設(shè)計(jì)需求有了大幅度的提高，同時(shí)這也增加了電路設(shè)計(jì)的難度?，F(xiàn)下比較流行的模擬信號采樣技術(shù)是開關(guān)電流技術(shù)，自身具備了電流模的相關(guān)優(yōu)點(diǎn)，即使是在低壓環(huán)境當(dāng)中工作，也可以達(dá)到電流模高速度的特點(diǎn)。

3 電流模的基本電路

3.1 跨導(dǎo)線性電路

電流模電路與系統(tǒng)是由一些電流?；倦娐方M成的，跨導(dǎo)線性電路主要是基于跨導(dǎo)線性回路原理所構(gòu)成的，電路工作當(dāng)中的雙極型晶體管必須是處于放大狀態(tài)，并且雙極型晶體管的工作數(shù)量是偶數(shù)個(gè)，工作狀態(tài)時(shí)呈順時(shí)針方向排列?？鐚?dǎo)線性電路工作原理是多數(shù)雙極型電流模集成電路的理論基礎(chǔ)，運(yùn)用這個(gè)理論基礎(chǔ)可以對線性與非線性模擬電路進(jìn)行多種設(shè)計(jì)。電流反饋運(yùn)算放大器、電流傳輸器、乘法器、非線性變換器以及電流放大器，輸入電流和輸入信號電流調(diào)制指數(shù)需要進(jìn)行仔細(xì)的分析，確保整體發(fā)射區(qū)的面積相同，根據(jù)電路中的數(shù)據(jù)對電路的差模電流增益進(jìn)行計(jì)算。差動(dòng)管片制電流以及輸入管偏置電流，兩者的比值影響著電流增益的大小，整體運(yùn)行的輸入輸出關(guān)系是線性關(guān)系，其中不受溫度的影響，所以整體計(jì)算運(yùn)行到最后有很高的精度和良好的線性。

3.2 電流鏡

電路的直流偏置有源負(fù)載都可以是電流鏡，電流鏡可以實(shí)現(xiàn)電路當(dāng)中電流的傳輸和放大，是電流模電路當(dāng)中最重要的一個(gè)單元。對于電流鏡進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，調(diào)至最佳的狀態(tài)就是具有零輸入阻抗，與輸出阻抗要實(shí)現(xiàn)無窮大輸出，傳輸?shù)姆秶容^大，電流鏡需要確保電流傳輸和電流幅值沒有關(guān)系，這樣在電路運(yùn)行的過程當(dāng)中會(huì)具有比較好的頻響特性。目前在電流模電路中，廣泛使用高速集成工藝BJT改進(jìn)型威爾遜電流鏡，其高精度、高輸出阻抗、高速和高頻高穩(wěn)定性等優(yōu)異特性，使它在當(dāng)代電流模技術(shù)中占有重要地位。

3.3 電流反饋運(yùn)算放大器

電流反饋運(yùn)算放大器它的輸入單位是增益緩沖器，在電路當(dāng)中所能夠起到的作用就是，使反相輸入跟隨同相輸入，對緩沖器當(dāng)中的輸出組織會(huì)進(jìn)行設(shè)定。輸入緩沖器之后會(huì)對輸出的電流間接的換為電壓，其中的放大作用會(huì)用互組增益來進(jìn)行表示，整體電路當(dāng)中的數(shù)控電壓源是固定的，其中的低頻率的互組增益比較高。電流反饋運(yùn)算放大器可以象電壓運(yùn)放一樣用于反饋電路中，且表現(xiàn)出優(yōu)于電壓集成運(yùn)放的特性，CFOA采用全新的電路結(jié)構(gòu)，輸入級已拋棄差動(dòng)電路，因而就徹底消除了差放限幅特性對轉(zhuǎn)換速率的限制。輸入緩沖級偏置電流不必限制過?。ú挥绊懲喽溯斎胱杩梗?，因而等效電容CT的充電電流較大。

4 電流模電路的主要特點(diǎn)

4.1 頻帶寬、速度快

在電流模電路運(yùn)行的過程當(dāng)中，電路當(dāng)中許多節(jié)點(diǎn)都是低阻節(jié)點(diǎn)，電路整體的工作速度以及相關(guān)的晶體管的電容都會(huì)受到低阻節(jié)點(diǎn)的影響，許多極點(diǎn)的頻率都非常高。在電路運(yùn)行過程當(dāng)中管子的特征頻率是最高的，所以它具有非常廣泛的頻帶，當(dāng)時(shí)域響應(yīng)整體的效果達(dá)到最佳時(shí)，電路當(dāng)中基本上不會(huì)出現(xiàn)電壓擺幅的問題。電流的一些細(xì)微變化都會(huì)造成電壓擺幅出現(xiàn)變動(dòng)，電容充電的電流一般比較大，當(dāng)電路當(dāng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓達(dá)到相對平衡時(shí)，整體運(yùn)行所需要的時(shí)間要比電壓模電路短得多，在一定程度上提高了工作速度。

4.2 非線性失真小

電路當(dāng)中傳輸?shù)拇蠖鄶?shù)都是電流，傳輸?shù)木€性度一般不會(huì)受到伏安特性的影響，當(dāng)電路當(dāng)中的電流，尤其是輸入電流重復(fù)出現(xiàn)時(shí)，整個(gè)電路所有工作范圍輸入輸出都是保持線性關(guān)系的。電路對于溫度此時(shí)不敏感，電流模電路線性比較好，整個(gè)線路的非線性失真比較小，這也是電流模電路比電壓模電路能夠有效地實(shí)現(xiàn)信號處理的原因之一。正是因?yàn)殡娏髂ｋ娐贩蔷€性失真比較小，所以在具體運(yùn)行的過程當(dāng)中可以對信號進(jìn)行高精度處理，大幅度的提高了工作的整體效率，同時(shí)還提高了工作的準(zhǔn)確率。電流模電路的動(dòng)態(tài)范圍比較大，所以電流它只是輸出信號，在整體運(yùn)行過程當(dāng)中需要將晶體管的工作狀態(tài)進(jìn)行放大，確保電流信號在整體運(yùn)輸過程當(dāng)中不會(huì)失真。在電流電路當(dāng)中不需要考慮電壓擺幅的問題，所以在整個(gè)電路當(dāng)中電源電壓會(huì)降低到最小值，但是可以保證整個(gè)輸出電流在正常的范圍之內(nèi)。在電流模電路當(dāng)中，最大輸出電流最終會(huì)受到管子的限制，兩者無法達(dá)到最佳的平衡，對于整體工作運(yùn)行來說具有推動(dòng)作用，輸出電流不會(huì)受到電源電壓的影響。

4.3 易于實(shí)現(xiàn)電流的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移

電流模電路是通過電流鏡來達(dá)到電流的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移，在整體運(yùn)行的過程當(dāng)中會(huì)組合成新的電路，通過不斷的分析和大量數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，可以對電流模電路固有特性進(jìn)行總結(jié)，電流模的運(yùn)行速度比較高，整體的運(yùn)算精度也同樣高。電流模電路具有非常強(qiáng)的競爭力，其發(fā)展的前景也是一片光明，在各方面應(yīng)用的頻率比較高范圍比較廣。雖然電流模電路沒有得到廣泛的認(rèn)識，但是已經(jīng)占據(jù)了電流模系統(tǒng)性能當(dāng)中的大部分領(lǐng)域。電流模電路在快速的發(fā)展過程當(dāng)中，可以有效的將高性能單片集成電流模電路。隨著高速集成工藝的不斷成熟，電流模集成電路會(huì)大量涌現(xiàn)，價(jià)格會(huì)穩(wěn)步下降，電流模電路在各種高速、高頻和高精度線性與非線性模擬信號處理系統(tǒng)中將發(fā)揮越來越大的作用。

5 結(jié)束語

在電流和電壓的共同作用之下，電路負(fù)載會(huì)對電流信號的擺動(dòng)幅度進(jìn)行限制，為了實(shí)現(xiàn)電路的相關(guān)功能，需要對電路進(jìn)行模數(shù)混合集成設(shè)計(jì)。電流模電路的組成部分非常簡單，電流模電路的動(dòng)態(tài)范圍比較廣泛，電流模電路方法的引用推動(dòng)了電壓與電流的發(fā)展，對電路進(jìn)行整體設(shè)計(jì)時(shí)都是以電壓來進(jìn)行標(biāo)示，有效地對電流源電路進(jìn)行集成運(yùn)放。對電路數(shù)據(jù)的變量分析和標(biāo)定電路，電壓模式在傳統(tǒng)的處理過程當(dāng)中，忽略了電壓信號對于電流信號的控制，電路在處理電流的過程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部信號電壓擺幅，即使是在低壓環(huán)境當(dāng)中工作，也可以達(dá)到電流模高速度的特點(diǎn)。

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