【正文】 電流信號在nA~mA(甚至10pA~mA)數(shù)量級內(nèi)變化。由于跨導型放大器的輸入信號是電壓，輸出信號是電流，所以它既不是完全的電壓模式電路也不是完全的電流模式電路，而是一種電壓/電流模式混合電路。而此次畢業(yè)設計選擇跨導型運算放大器作為題目，目的就在于通過對OTA這一新型器件在電路設計與仿真中的具體學習和應用，綜合所學理論知識，提高運用EDA技術進行電子電路分析和仿真的能力，培養(yǎng)學習和掌握新知識的能力，強化實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。第6章把二階OTAC濾波器和傳統(tǒng)型的RC二階有源濾波器進行了性能參數(shù)比較，分析各自的優(yōu)缺點。為簡化問題，可采用單邊電路結構的模型，其結論適用于對稱差動電路結構的模型。換句話說，對于給定的負載電阻RL，在設計電壓放大器時，必須使其輸出電阻遠小于RL 。因此，Gms稱作短路跨導增益，Gm則稱作負載跨導增益。因此，Ais稱為短路電流增益，AI稱作負載電流增益。理想條件下，Rm恒等于Rm0，電壓增益和功率均為無窮大，電流增益則與RL值成反比例變化。 四種基本放大器增益變換關系式已 知 模 型 參 數(shù)AVO、RI、ROAis、RI、ROGms、RI、RORmo、RI、RO變換后增益AVOAisGmsRmo應該指出，由于四種基本放大器的增益參數(shù)可以相互變換，當設計一個具體的電子系統(tǒng)(或子系統(tǒng))時，可以利用四種基本放大器中的任何一種作為標準部件來完成設計，實現(xiàn)所要求的輸出——輸入函數(shù)關系。3. 通頻帶比較 跨導型的放大器通頻帶比電壓型寬很多，這是它突出的優(yōu)點。山東科技大學學士學位論文 跨導運算放大器概述2 跨導運算放大器概述本章介紹跨導運算放大器（OTA）的基本概念和理想模型，然后介紹了幾種常用跨導集成運算放大器產(chǎn)品，為后面的電路原理設計和實例仿真做好必要的準備工作。（4）整個運算放大器只有一級放大，因而閉環(huán)穩(wěn)定性好，一般不需要相應補償，而且頻帶較寬。 雙極型集成雙跨導運算放大器有很多，如國內(nèi)的F13600型，國外的LM13600型，還有其他的雙極型的跨導如CA3080，CA3060等，雙極型寬帶的OTA電路，如OPA660。 13600型OTA外引線功能表功能引線號輸入電壓輸出電流電源位置電壓緩沖器Vi+ViIoV+VIBIDVIVo放大器A3451161278放大器B1413121161615109在直接輸入電壓信號的工作條件下，LM13600跨導運放輸出電流Io及跨導增益Gm表達式分別為： （32） （33）LM13600 采用雙排直插16 線封裝，同一封裝內(nèi)的兩個放大器特性一致，其特性由各自偏置電流獨立控制；放大器跨導增益有大于4 個數(shù)量級的可調(diào)范圍；偏置電流對跨導增益有良好的線性控制關系；在放大器的輸入端加入線性化補償二極管，用以降低非線性失真，擴大傳輸特性的線性范圍；在放大器輸出端設置了能自動調(diào)節(jié)輸入阻抗的達林頓緩沖輸出級，使該放大器能獨立提供高阻電流輸出端和低阻電壓輸出端，增加其應用靈活性。因此，在設計CMOS跨導器的電路時，需要解決的一個主要問題是如何改善輸入級傳輸特性的線性程度并擴大線性范圍。Multisim 2001的虛擬測試儀器儀表種類齊全，有一般實驗用的通用儀器，如萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源；還有一般實驗室少有或沒有的儀器，如波特圖儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡分析儀。 OTAC濾波器概述 濾波器是一種應用非常廣泛的信號處理子系統(tǒng)，它的功能是讓指定頻段的信號通過，而抑制其余頻段的信號。例如，用于視頻信號處理和計算機磁盤驅(qū)動的集成濾波器，一般工作在幾MHZ——幾十MHZ頻率范圍。在Gm和C這兩個參數(shù)中，跨導放大器的增益Gm 可由片外電信號(電流或電壓)加以調(diào)節(jié)，因此很容易實現(xiàn)電可控濾波器，或叫做可編程濾波器。② 利用信號流圖方法，設計雙二階OTAC濾波器。這是一個直流增益固定、截止頻率可調(diào)的電路。 CA3080構成的一階高通濾波器電路圖用式（413）計算上述一階高通濾波器電路的截止頻率為：在Multisim 2001中對該電路圖進行仿真。輸入信號有三個接人點，分別用VA、VB、VC表示；輸出信號有兩個負反饋環(huán)路。此三OTA雙二階濾波器的極點頻率和極點Q值分別為： （513） （514）若保持Gm1=Gm2=Gm時，ωp、Qp分別為： （515） （516）由以上分析結果可知，此三OTA雙二階濾波器電路具有以下特點: 極點頻率ωp與Gm(Gm1=Gm2=Gm)值成線性關系，因此，改變Gm可對ωp作線性調(diào)節(jié)；當Gm值選定或調(diào)節(jié)完畢之后，改變Gm3可獨立調(diào)節(jié)Qp；在帶通情況下，當改變Gm而保持Gm3為常數(shù)時，ωp和Qp作同步調(diào)節(jié)，這時可實現(xiàn)ωp連續(xù)變化而帶寬保持不變；當同步調(diào)節(jié)Gm和Gm3時，又可實現(xiàn)ωp連續(xù)調(diào)節(jié)而Qp恒定，這將使帶寬得到調(diào)節(jié)。[4]，該電路的電壓傳輸函數(shù)為： （61）式中，G=G1+ G2+ G2。 在下面的仿真中將著重對其這一特點進行比較。而OTAC濾波器的截止頻率提高后，仍然具有良好的低通濾波特性，這說明了OTAC濾波器在高頻方面的性能要遠遠優(yōu)于有源RC濾波器。總結以上OTAC濾波器與RC有源濾波器的比較可知，OTAC濾波器與傳統(tǒng)RC有源濾波器相比，確實具有很大的優(yōu)點：工作頻率高，電路簡單，結構緊湊，參數(shù)可以電調(diào)節(jié)等。總的看來， OTAC濾波器與傳統(tǒng)RC有源濾波器相比，確實具有一系列的優(yōu)點：工作頻率高，電路簡單，結構緊湊，參數(shù)可以電調(diào)節(jié)等?，F(xiàn)在要離開學校了，回想這四年的時光，有快樂也有痛苦，然而一切都已過去，成為寶貴的記憶中不可磨滅的刻痕。實驗內(nèi)容：1. 在偏置電流一定的情況下測量其跨導值已知跨導運算放大器的輸入是電壓，輸出是電流，其增益值為 （B1）其中，Io是輸出電流，Vi+、Vi是同相、反相輸入電壓，Gm是其增益，單位是西門子（S）。 他們包含一8 位的A/D交換器, 8通道多路復用器并帶有地址鎖存器和與之相伴的控制邏輯。s做轉(zhuǎn)換, 但實際上僅僅用～50 181。 轉(zhuǎn)換器控制邏輯控制著開關樹。前面提到, 每次轉(zhuǎn)換需要8個時鐘周期即使在內(nèi)部沒有轉(zhuǎn)換，ADC0808/ADC0809 內(nèi)部仍然循環(huán)執(zhí)行這8個時鐘期間。 模擬輸入對REF(+) 和REF的安排是為了更好的設計轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。 高精確度的參數(shù)不是必需的，把系統(tǒng)電源也可以是一個基準電源。圖5 顯示了中心參數(shù)的方法, 使用二相等的電阻器對稱地分開LM336 ，為兩邊服務。當REF(+) 對REF() 電壓減少量增加，電壓跨度減少。在圖6中R1 和R2和圖7中的R1 和R3必須更加準確的相等。這簡單地介入連續(xù)的轉(zhuǎn)換二個通道然后使二個結果相減。s when using a 640 kHz clock, but can converta single input in as little as ～50 181。FIGURE 7. Precision Reference used as a Power山東科技大學學士學位論文 附錄D附錄D 原文Using theADC0808/ADC0809 8Bit 181。如：在表4中分離供電和參數(shù)追蹤應該被使用以維護無噪聲供電。絕對模擬輸入DC0808/ADC0809 也許被設計的容易兼容比例變換器，但這并不排除可以用非比例輸入。對不固定的電壓參數(shù)來說，應該用電阻參數(shù)來替代，但是因為負載和溫度的麻煩，這些電阻應該有一個REF(+)和REF() 輸入，如 圖6 。這些在圖4里說明了。比例變換器的輸出本身并沒有什么特別的意義，但是在某些場合下對滿量程的比值也有很重要的意義。EOC輸出量在8個時鐘周期內(nèi)轉(zhuǎn)為低電平是完全有可能的。在下一個轉(zhuǎn)換開始之前，TRISTATE可以允許短暫的鎖存數(shù)據(jù)，這些由控制邏輯或微處理器控制的轉(zhuǎn)換非常簡單。多路復用器使用8 個標準CMOS 模式開關可以允許高達8位的模擬輸入。 LSB和ADC0809 有未調(diào)整的錯誤177。： 實驗電路圖二通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，改變偏置電流IB的值，測出不同情況下的跨導值Gm，填入下表。大學畢業(yè)在即，腳下的路還很長，我愿在未來的學習和研究過程中，以更加豐厚的成果來答謝曾經(jīng)關心、幫助和支持過我的所有老師、同學和朋友們。佛朗哥著，劉樹棠等譯，基于運算放大器和模擬集成電路的電路設計，西安，西安交通大學出版社，2004[7]洪志良編著，模擬集成電路分析與設計，北京，科學出版社，2005[8]黃智偉主編，李傳琦，鄒其洪副主編，基于Multisim 2001的電子電路計算機仿真設計與分析，北京，電子工業(yè)出版社，2004[9]閻石主編，數(shù)字電子技術基礎，北京，高等教育出版社，1998年[10] 劉高明，改進型13600 型號OTA 及其應用電路，信息工程學院學報，第17 卷第3 期，3436，1998[11] Nairn D G,Salama Analogue/Digital Convertor Based on Current .,1998,24(8):471475 [12] 徐偉，馬韜，徐欽民，回轉(zhuǎn)器與負阻抗變換器的仿真分析，天津理工　學院學報，第19卷第3 期，8688，2003[13] 燕奎臣，王曉輝，李碩，回轉(zhuǎn)器及其應用，儀表技術與傳感器，第5期，3639，2000[14] 翟俊祥，寬帶運算跨導放大器OPA660，國外電子元器件，2000 年第9 期，67，2000[15] Khan I A,Ahmed M Intergrable Letters,1986[16]錢國飛編著，集成運算放大器基本原理及應用，上海，上海交通大學出版社，1992[17] 馬憲華，董作霖，13600 型OTA 及其應用電路，河南新鄉(xiāng)，河南機電高等?？茖W校，2004[18] 濟寧師專物理系，用回轉(zhuǎn)器制作的微型化模擬電感，濟寧師范?？茖W校學報，第24 卷第3 期，1819，2003[19]Seevinck E,Wassenaar Versatile CMOS Linear SolidState Circuits,1987[20]Torrance RR,CMOS Voltage to Current Transconductance. IEEE Circuits and Systems,1985[21]Wegmann G,Vittoz E Accurate Dynamic Current Mirrors. Electronics Letters,1989[22]康華光主編，電子技術基礎，北京，高等教育出版社，1988[23]王志剛主編、龔杰星副主編，現(xiàn)代電子線路，北京，清華大學出版社、北方交通大學出版社，2003[24]陸坤等編著，電子設計技術，成都，電子科技大學出版社，1997[25]方佩敏、張國華編著，最新集成電路應用指南，北京，電子工業(yè)出版社，1996　山東科技大學學士學位論文 致謝致謝此次畢業(yè)設計的結束，也標志著四年大學生活的結束。本文不但對跨導運算放大器理論進行了深入研究，而且還重點討論了其在濾波器方面的具體應用。在電路中設計了滑動變阻器，使得濾波器的參數(shù)可以用外部電信號加以調(diào)解。 OTAC二階低通濾波器電路圖在Multisim 2001中對上面的兩種電路進行仿真比較，得到它們的幅頻特性曲線如下所示： 有源RC二階低通濾波器的幅頻特性仿真圖 OTAC二階低通濾波器幅頻特性仿真圖，可以看出有源RC濾波器與OTAC濾波器的截止頻率分別在172HZ和310HZ左右，二者的截止頻率相差不大。經(jīng)推導，： （66） （67） OTAC二階低通濾波器原理圖式（66）與式（67）表明，從Vo端取輸出電壓，具有二階低通特性，因此。 有源RC網(wǎng)絡到二階OTAC濾波器的設計有源RC網(wǎng)絡生成二階OTAC濾波器的設計步驟基本如下：① 選取某有源RC濾波器電路作原型。用CA3080構成的雙OTA雙二階濾波器電路圖如下圖所示： 雙OTA雙二階濾波器電路圖在Multisim 2001中對這個雙OTA雙二階濾波器電路進行仿真，波特圖儀的得到的各種幅頻特性曲線如下所示： 雙OTA雙二階濾波器低通幅頻特性曲線 雙OTA雙二階濾波器帶通幅頻特性曲線 雙OTA雙二階濾波器高通幅頻特性曲線 三OTA雙二階濾波器。二階OTAC濾波器有很多類型，其中雙二階型OTAC濾波器比較常見，其設計方法比較成熟，并且通用性較強，是構成可編程濾波器的較好電路。