模擬電子技術(shù)速成第9章(已修改)
2025-10-12 16:04 本頁(yè)面
【正文】 模擬電子線(xiàn)路基礎(chǔ) 第 9章 電流模電路 本章簡(jiǎn)介 電流模電路理論和技術(shù)是模擬電子學(xué)新的重大發(fā)展 ,盡管電流模電路來(lái)源于電壓模電路 ,但其理論和技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，令現(xiàn)代模擬集成電路與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用發(fā)生了重大的進(jìn)展 ,用電流模技術(shù)設(shè)計(jì)制作的模擬集成電路容量大、速度快、精度高、頻帶寬、線(xiàn)性好、效率高 ,其性能遠(yuǎn)優(yōu)于電壓模電路。隨著對(duì)電流模電路研究的深入，電流模器件將越來(lái)越受到重視，應(yīng)用更廣泛。 本章先闡述電流模電路的基本概念，再討論電流模電路的集中常用基本單元電路的原理和分析方法，最后介紹采用電流模技術(shù)設(shè)計(jì)的高性能模擬集成電路。 電流模電路基本概念 跨導(dǎo)線(xiàn)性電路 電流鏡及電流傳輸器 電流模集成運(yùn)算放大器與乘法器 放大電路基本工作原理 電流模電路的特點(diǎn) 電流?；締卧娐? (1)電路輸入端和輸出端的阻抗電平不同 以電流為參量來(lái)處理模擬信號(hào)的電路 放大電路基本工作原理 —— 若電路輸入、輸出均為電流，其中除 PN結(jié)電壓外， 無(wú)其它電壓參數(shù)的電路，稱(chēng)為“嚴(yán)格”的電流模電路 主要特點(diǎn)：（與電壓模電路比較） (2)動(dòng)態(tài)范圍大 (3)速度快、頻帶寬 (4)非線(xiàn)性誤差和失真小 電流模電路的特點(diǎn) 如 理想電壓放大電路， Ri→∞， Ro→0； 理想電流放大電路， Ri→0， Ro→∞。 可見(jiàn)，在網(wǎng)絡(luò)中阻抗很低節(jié)點(diǎn)上，主要表現(xiàn)為電流關(guān)系。 放大電路基本工作原理 主要特點(diǎn)：（與電壓模電路比較） (2)動(dòng)態(tài)范圍大 (3)速度快、頻帶寬 (4)非線(xiàn)性誤差和失真小 (1)電路輸入端和輸出端的阻抗電平不同 電流模電路的特點(diǎn) (4)非線(xiàn)性誤差和失真小 (2)動(dòng)態(tài)范圍大 主要特點(diǎn)：（與電壓模電路比較） 電流模電路的特點(diǎn) (3)速度快、頻帶寬 放大電路基本工作原理 (1)電路輸入端和輸出端的阻抗電平不同 輸入信號(hào)最小值 電壓模電路受 Vni、 VIO、 α VIO限制。 } 電流模電路受 Ini、 IIO、 α IIO限制。 輸出信號(hào)最大值 電壓模電路受 VCC限制。 電流模電路受器件極限電流限制 } 當(dāng) VCC= ，電流變化允許 10pA幾 mA(變化范圍大 ) BJT的 Cμ、 Cπ在低阻抗節(jié)點(diǎn)，相應(yīng)極點(diǎn)頻率 fP 高（ fP = fT）； 其 τ充電 小， i充電 大 → 速度 ↑ ， tr↓ (3)速度快、頻帶寬 主要特點(diǎn)：（與電壓模電路比較） 電流模電路的特點(diǎn) (2)動(dòng)態(tài)范圍大 (4)非線(xiàn)性誤差和失真小 (1)電路輸入端和輸出端的阻抗電平不同 放大電路基本工作原理 (4)非線(xiàn)性誤差和失真小 器件電流傳輸特性的非線(xiàn)性失真小，對(duì)溫度變化不靈敏，傳輸精度高。 主要特點(diǎn)：（與電壓模電路比較） 電流模電路的特點(diǎn) (2)動(dòng)態(tài)范圍大 (3)速度快、頻帶寬 (1)電路輸入端和輸出端的阻抗電平不同 放大電路基本工作原理 電流模基本單元電路 放大電路基本工作原理 構(gòu)成各種功能模擬集成電路與系統(tǒng) (1)跨導(dǎo)線(xiàn)性電路 (TL電路 ) 廣泛用于各種電流量之間線(xiàn)性、非線(xiàn)性運(yùn)算與變換功能電路與系統(tǒng)中。 (2)電流鏡 (CM)與電流傳輸器 (CC) 廣泛用于偏置電流源、有源負(fù)載及電流量精確傳輸電路與系統(tǒng)中。 (3)開(kāi)關(guān)電流電路 (又稱(chēng)動(dòng)態(tài)電流鏡 ) 廣泛用于電流源濾波器、開(kāi)關(guān)電流 D/A和 A/D轉(zhuǎn)換器，各種數(shù)據(jù) 采集集成電路與系統(tǒng)中。 (4)支撐電路 廣泛用于電流模電路對(duì)電流信號(hào)處理前、后的前、后端電路。 如 V/I、 I/V，線(xiàn)性互導(dǎo)、互阻放大電路。 跨導(dǎo)線(xiàn)性電路 跨導(dǎo)線(xiàn)性基本概念 跨導(dǎo)線(xiàn)性環(huán)路原理 共基放大電路 互補(bǔ)推挽電流模單元電路 吉爾伯特電流增益單元電路 乘法單元電路和可變電流增益單元電路 跨導(dǎo)線(xiàn)性基本概念 跨導(dǎo)線(xiàn)性電路 BJT： vBE 激勵(lì)信號(hào)， iC為響應(yīng)信號(hào)，則 TBESC ex pVIiv?iC 激勵(lì)信號(hào)， vBE為響應(yīng)信號(hào)，則 SCTBE lnIiV?v跨導(dǎo) gm ∝ IC 線(xiàn)性關(guān)系 TCBECmddViig ??v(921) (922) (923) 跨導(dǎo)線(xiàn)性環(huán)路原理 跨導(dǎo)線(xiàn)性電路 跨導(dǎo)線(xiàn)性電路 具有跨導(dǎo)線(xiàn)性特性的電路。 跨導(dǎo)線(xiàn)性環(huán)路 僅具有正偏發(fā)射結(jié)構(gòu)且滿(mǎn)足下列條件的跨導(dǎo)線(xiàn)性電路： (1)正偏發(fā)射結(jié)數(shù)目為偶數(shù)； (2)順時(shí)針（ CW）和逆時(shí)針 (CCW)排列的正偏發(fā)射結(jié)數(shù)目相等。 跨導(dǎo)線(xiàn)性電路 1 ic i4 N4 i3 i1 i2 N1 N3 N2 ib P389 圖 923 TL環(huán)路原理電路 + + + + vBE1 vBE2 vBE4 vBE3 ia 圖中各發(fā)射結(jié)均正偏， Je Je2順時(shí)針， Je Je4逆時(shí)針， 依 KVL可得： vBE1+vBE2vBE3vBE4 = 0 (924) TL環(huán)路方程 : ????? nk kkknkk IiV1 SCT1BE lnv(925) 實(shí)際應(yīng)用中， VTk可認(rèn)為相同，則 0ln1 SC ???nk kkIi(926) CCW211 SCTCW211 SCT lnln?????????????????????????nk kkknk kkk IiVIiV (927) C C W211 SCCW211 SC lnln?????????????????????????nk kknk kkIiIi (928) 跨導(dǎo)線(xiàn)性環(huán)路原理 ∵ ISk = Ak JSk 跨導(dǎo)線(xiàn)性電路 ic i4 N4 i3 i1 i2 N1 N3 N2 ib P389 圖 923 TL環(huán)路原理電路 + + + + vBE1 vBE2 vBE4 vBE3 ia 2 (9210) Je反向飽和電流密度 Je面積 Je反向飽和電流 對(duì)于同類(lèi)型 BJT或 NPN型和 PNP型的 Je數(shù)目相 等的 TL環(huán)路， JSk相同，式 (929)可寫(xiě)成： CCW211 SCCW211 SC??????
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