電流模電路中電壓與電路的探討

張向華　周細鳳　林愿

【摘 要】電流模式電路的基本器件是MOS管，在設計的整體過程當中，電壓信號和電流是互相組合的一個整體，在分析的過程當中不能進行隔離分析。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，電路負載會對電流信號的擺動幅度進行限制，在整體電流運行的過程當中，不可以對電流信號進行隨意設置。

【關鍵詞】電流模電路；開關電流；電壓模式電路

中圖分類號： TN710 文獻標識碼： 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

對電路進行模擬設計的過程當中，信號的變量就是電流，為了實現(xiàn)電路的相關功能，需要有效的處理相關電流信號，這一工作環(huán)節(jié)也已經(jīng)成為了相關領域的研究熱點。對電路進行模數(shù)混合集成設計時，電流電路在整體運行的過程當中具有許多明顯的特點，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

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

2 開關電流

電路在運行的過程當中可以達到有效的傳送，在傳送的期間還可以對電流信號進行處理，這種電路稱之為電流模電路。對電路數(shù)據(jù)的變量分析和標定電路，整體分析的過程當中是以電壓作為標定電路。電壓模式在傳統(tǒng)的處理過程當中，大多數(shù)都會將關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系密切，在電路運行的過程當中，兩者相互制約相互推動。電路在處理電流的過程當中，經(jīng)常會產生內部信號電壓擺幅，隨著科學技術的快速發(fā)展，人們對于電流模式的電路設計需求有了大幅度的提高，同時這也增加了電路設計的難度。現(xiàn)下比較流行的模擬信號采樣技術是開關電流技術，自身具備了電流模的相關優(yōu)點，即使是在低壓環(huán)境當中工作，也可以達到電流模高速度的特點。

3 電流模的基本電路

3.1 跨導線性電路

電流模電路與系統(tǒng)是由一些電流模基本電路組成的，跨導線性電路主要是基于跨導線性回路原理所構成的，電路工作當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，工作狀態(tài)時呈順時針方向排列。跨導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，運用這個理論基礎可以對線性與非線性模擬電路進行多種設計。電流反饋運算放大器、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制指數(shù)需要進行仔細的分析，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行計算。差動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，整體運行的輸入輸出關系是線性關系，其中不受溫度的影響，所以整體計算運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載都可以是電流鏡，電流鏡可以實現(xiàn)電路當中電流的傳輸和放大，是電流模電路當中最重要的一個單元。對于電流鏡進行設計的過程當中，調至最佳的狀態(tài)就是具有零輸入阻抗，與輸出阻抗要實現(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系，這樣在電路運行的過程當中會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，使它在當代電流模技術中占有重要地位。

3.3 電流反饋運算放大器

電流反饋運算放大器它的輸入單位是增益緩沖器，在電路當中所能夠起到的作用就是，使反相輸入跟隨同相輸入，對緩沖器當中的輸出組織會進行設定。輸入緩沖器之后會對輸出的電流間接的換為電壓，其中的放大作用會用互組增益來進行表示，整體電路當中的數(shù)控電壓源是固定的，其中的低頻率的互組增益比較高。電流反饋運算放大器可以象電壓運放一樣用于反饋電路中，且表現(xiàn)出優(yōu)于電壓集成運放的特性，CFOA采用全新的電路結構，輸入級已拋棄差動電路，因而就徹底消除了差放限幅特性對轉換速率的限制。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

4.1 頻帶寬、速度快

在電流模電路運行的過程當中，電路當中許多節(jié)點都是低阻節(jié)點，電路整體的工作速度以及相關的晶體管的電容都會受到低阻節(jié)點的影響，許多極點的頻率都非常高。在電路運行過程當中管子的特征頻率是最高的，所以它具有非常廣泛的頻帶，當時域響應整體的效果達到最佳時，電路當中基本上不會出現(xiàn)電壓擺幅的問題。電流的一些細微變化都會造成電壓擺幅出現(xiàn)變動，電容充電的電流一般比較大，當電路當中各個節(jié)點的電壓達到相對平衡時，整體運行所需要的時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

電路當中傳輸?shù)拇蠖鄶?shù)都是電流，傳輸?shù)木€性度一般不會受到伏安特性的影響，當電路當中的電流，尤其是輸入電流重復出現(xiàn)時，整個電路所有工作范圍輸入輸出都是保持線性關系的。電路對于溫度此時不敏感，電流模電路線性比較好，整個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現(xiàn)信號處理的原因之一。正是因為電流模電路非線性失真比較小，所以在具體運行的過程當中可以對信號進行高精度處理，大幅度的提高了工作的整體效率，同時還提高了工作的準確率。電流模電路的動態(tài)范圍比較大，所以電流它只是輸出信號，在整體運行過程當中需要將晶體管的工作狀態(tài)進行放大，確保電流信號在整體運輸過程當中不會失真。在電流電路當中不需要考慮電壓擺幅的問題，所以在整個電路當中電源電壓會降低到最小值，但是可以保證整個輸出電流在正常的范圍之內。在電流模電路當中，最大輸出電流最終會受到管子的限制，兩者無法達到最佳的平衡，對于整體工作運行來說具有推動作用，輸出電流不會受到電源電壓的影響。

4.3 易于實現(xiàn)電流的存儲和轉移

電流模電路是通過電流鏡來達到電流的儲存和轉移，在整體運行的過程當中會組合成新的電路，通過不斷的分析和大量數(shù)據(jù)的驗證，可以對電流模電路固有特性進行總結，電流模的運行速度比較高，整體的運算精度也同樣高。電流模電路具有非常強的競爭力，其發(fā)展的前景也是一片光明，在各方面應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識，但是已經(jīng)占據(jù)了電流模系統(tǒng)性能當中的大部分領域。電流模電路在快速的發(fā)展過程當中，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，電流模集成電路會大量涌現(xiàn)，價格會穩(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 結束語

在電流和電壓的共同作用之下，電路負載會對電流信號的擺動幅度進行限制，為了實現(xiàn)電路的相關功能，需要對電路進行模數(shù)混合集成設計。電流模電路的組成部分非常簡單，電流模電路的動態(tài)范圍比較廣泛，電流模電路方法的引用推動了電壓與電流的發(fā)展，對電路進行整體設計時都是以電壓來進行標示，有效地對電流源電路進行集成運放。對電路數(shù)據(jù)的變量分析和標定電路，電壓模式在傳統(tǒng)的處理過程當中，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中，經(jīng)常會產生內部信號電壓擺幅，即使是在低壓環(huán)境當中工作，也可以達到電流模高速度的特點。

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