电流传送器及其应用研究毕业论文(编辑修改稿)

电流传送器及其应用研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

全面归纳了电流传送器作为有源器件的有源网络元件模拟电路、模拟信号运算电路 ,并着重阐述了一种基于电流传送器的 高阶滤波器模拟电感。 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） 4 第二章 电流传送器电路的介绍 引 言 1968 年，加拿大学者 和 提出了一种新的模拟标准部件电流传送器（ Current Conveyor,简称 CC）。 它是第一个电流模式通配符功能块。 电流传输器是一个功能强大的标准组件，在结合其他电子组件可以很容易 地构成一个特定的电路结构，实现了各种模拟信号处理功能。 与通用电压模式运算放大器，电流变送器模式运算放大器在这一点上是相似的。 在过去的几十年，可变电流信号电路在信号处理的巨大的潜在优势正在逐步了解被挖掘，电流变送器电路就可以解决一些电压模式电路中遇到的问题，在速度，带宽，动态范围，等取得更优异的性能。 研究的结果表明，在高频率领域的，高速的信号处理，电流模式电路设计方法是电压模式，以取代传统的设计，电流模式电路现代模拟集成电路的发展和应用推进到了一个新的阶段。 在模拟技术中的几个基本的信号处理功能（例如加 /减、比例、积分等），可以很容易地实现用电流传送器。 此外，自成末的 Y 值（当前的输送机，带有一个电压愉）和电流因此，输入端（ x）的，当前的输送机的使用，都可以很容易地实现电压模式的信号处理电路，电流模式信号处理电路也可以很容易地实现。 电流传输器电路，信号的大小无关，可以根据该运算放大器电路上的电压比相应的较高的电压增益更大的带宽。 这是因为这些优点，目前输送电流传送器及其应用电路的研究和开发的集成电路设计师在市场上引起越来越多的关注，现在有一系列的电流传送器集成设备（如 AD844， PA630 ）。 学者预测当前 输送机等设备将取代运算放大器是最常用的标准设备。 本章介绍各种类型的电流输送，电流传输的基本概念，其在各方面的应用。 本章介绍了各种类型的电流输送，当前输送机的基本概念，澄清其应用程序在所有方面的主要内容包括：电流变送器端口特点及工作原理的分析，讨论电流传送器有源网络的电路元件模拟和模拟信号处理方法，推出了几款集成电流变送器电路。 电流传送器的介绍 第一代电流传送器 (CCI) 第一代电流传输器 (CCI)于 1968 年由 Smith 和 Sedra 共同提出，其理想输出与输入特性见式（ ），矩 阵中各变量均表示总瞬时量，且 c =177。 1。 当 c =+1 时表示 Z 端和 X 端电流同时流入或流出电流传送器，得到 CCI+。 c =－ 1 则表示 Z 端电流流入和 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） 5 X 端电流流出，或者 X 端电流流入和 Z 端电流流出电流传送器，得到 CCI。 CCI 的电路符号及理想的零子 任意子模型，见图 中的 a)与 b)。 那么输入端 Y 端与 X 端，输入端是 Z，公共接地端在另一端，这个元件的主要用处是假设 U 加在输入端 Y，那么在另外一个输出端 X 出现相同的 U。 假设这个输入电流 I 传入输入端 X 的话，那么有相同量的电流 I 经过输入端 Y，在此，传输到输出端 Z的则是电流 I。 那么，这个 Z 端电流源特性具有电流值是 Ix 和较高的输出阻值。 通过 Y端电压，可以决定进入 X 端的电流与该端的电压毫无联系，那么加在 Y 端上面的电压于通过 X 端电流决定的通过 Y 端的电流毫无关系。 所以，如此元件在两种 X 和 Y 端口上分别拥有虚短路和虚开路的输入特性。 () a) CCI 电路符号 b) CCI 的零子－任意模型 图 CCI 电路符号及等效模型 在 1968 年，史密斯等人。 晶体管和电阻器实现多个 CCI 电路。 如图 所示， a)为 CCI +， b)为 CCI－。 当图 )中的晶体管 Q Q2 的相位匹配， Q3， Q4， Q5 匹配和电阻 R1， R2， R3 和匹配的所有晶体管具有较高的电流增益。 可以证明，通过晶体管的流经 Q3， Q4， Q5 的电流是相等的。 由于 Q1， Q2，并且两基极相互连接，所以 Q1和 Q2 应该是端的电流，这样就迫使晶体管 Q1 和 Q2 的电流是相等的，电压降为零，所湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） 6 以在 X 端口与 Y 端 口电流和电压跟踪对方。 通过对图 )和 b)两者相互参考下， CCI－可以是在图示的原来的 CCI+上的电路，通过增加相应的输出端口 Q5 由 PNP 管 Q6和 Q7 组成的反向电流镜得到。 可以由通过使用两种互补 CC1+建立成 AB 类电流输送机，它不是单极性的输入和输出电流，而是双极性的输入和输出电流。 不但可以使用交流信号。 当 Ix与 Iy为零时，M4 和 M5 的电流相等流，输出电流为零。 当前输送机的早期应用是一种替代示波器电流探头且基于霍尔效应的一种宽带测量部件装置。 它可用于测量的输入阻抗小于 1Ω，工作频率范围从直流到 100MHz 的电流，其结果是令人满意的。 图 CCI 内部电路原理图 第二代电流传送器（ CCII） 为增加电流传送器的通用性，第二代电流传输器 (CCII)于 1970 年由 Smith 和 Sedra 将其特性加以改，没有电流流入 Y 输入端口的第二代电流传送器，通过使用证明它比第一代电流传送器 (CCI)更加具有实用性。 理想的第二代电流传送器（ CCII）端口特性可用下列式 矩阵方程描述。 ( ) 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） 7 当 C =1 时， Z 侧和 X 终端电流流入或流出电流传送器 CCII+。 C =1 表示流淌出来的 Z 侧电流流入和当前的 X，或 X 终端 Z 侧电流电流输送电流流入和流出 CCII。 221。 端具有无限大的输入阻抗，是电压输入端， X 终端上始终遵循 Y 端上的电压，从而 X输入阻抗为零，在 X 侧和 Y 侧可以被视为虚短。 X 侧的电流被放大，并传送到 Z 端子，高阻抗输出 电路符号和理想的零子 –任意子模型，分别见图 和图。 图 CCII 的电路符号 图 CCII 的零子 任意子模型 显然 ，发送端的电流可直接注入，也可能会产生由 X 侧的端部的丫输入电压转换，零偶极装置的第二代电流传输器（ CCII+或 CCII－）端口。 对于 CCII 流动到 X 客户端绑定到 Z 流出侧，因此，直到受控电流源，因此 CCII 的等效电路的单偶极零表示，如图所示。 该电路的带宽窄，负载能力不强，但简单的电路结构。 从图中可以看出，运算放大器 A1 使得 X 端和 Y 端的电压等于运算放大器的使用，使对 Z－端输出的 X 侧的输入电流等于当前虚拟过电流的特点。 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） 8 （ ） 1981 年， Fakasawa 等人提出了一个运算放大器，晶体管 和电阻器 CCII +电路，Higashimura 和 Fukui 使用它作为一个有源器件，一个三阶低通和三阶高通滤波器，得到一个较好的幅频特性。 CCII 实际上是由电压跟随器和电流跟随器的组合，在 CCII+电流跟随器的最直接的方法是使用一个简单的电流反射镜，需要增加两个交叉耦合的电流，而在 CCII，其优异的性能实现可控源阻抗变压器的阻抗逆变器，旋转以及各种广泛的应用模拟组件。 第一个商业化的单片电流变送器是 CCII01 开发 LTP 电子公司，ELANTEC 公司，生产。 第二代电流传输器（ CCII）只有一个输出端，这是 难以实现的高阻抗的输出电流的电流反馈通过以下方式获得。 1989 年，帕提出了一种改进的多输出电流传输器（ MOCCII 实现）。 图 第二代负向电流传输器 (CCII)的晶体管模型图 从第二代电流传输器原理的分析可以得出，信息可以被看作是一个理想的 MOS 晶体管。 可以作为一个 MOS 晶体管是在图 所示来说明。 如果晶体管是理想的，它的VAS 值接近于零，在这种情况下，在电网电压会导致电压有一个平等的源代码级的。 网格可以被认为是开放的（与发射端 Y 相似），零输入阻抗源水平（如发射机端）。 注入电流源将被发送到漏 ，泄漏和阻抗水平是无限的（ Z 发射机）。 这表明，一个理想的晶体管可以被视为逆电流传输器（ CCII）和 X Z 电流的电流方向是不一样的）的等效性，也可以由零晶体管和一个极等效图来表示，如图 所示： 如图 所示，为了获得理想的晶体管，我们可以在运算放大器的负反馈环路中放一只 NMOS 管来模拟，结果就可以实现具有较好性能的 CCII电路。 然而，在这种 CCII电路实现中，电流只可以从 X 端流出。 如果在运算放大器的反馈环路中放一只 PMOS管，则可实现另一种 CCII电路，在这种电路中，电流只可以从 X 端流入。 由此可以 得，湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） 9 如果将一对互补的 MOS 管放置在运算放大器的反馈环路中，就可以实现在 X 端有双相电流流动的 CCII 电路，如图 27 所示。 接着这个电流经由互补对电流镜传输到输出接点。 显然这是一个正向 CCII （ CCII+, Z 端电流和 X 端电流方向一致 )。 如果如图 28 所示那样再加两个互补电流镜，就可以得到 CCII电路。 图 CCII的理想晶体管模型图 图 第二代正向电流传输器 (CCII 十 )的示意图 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） 10 图 CCII的示意图 如图 和 ，分别显示， CCII+和 CCII， M1 和 M2 的晶体管和集成运算放大器组成的电压跟随器，实现了 X 终端的电压跟随器 Y 端子电压。 晶体管的电流镜的休息，在 M3， M4 和 M5 ~ ~ M6， M7 ~ M8 和 M9 ~ M10 为栅电流镜，极性互补的 ML，漏电流转移到 M2 的 Z 的输出，和电流差为单端输出电流。 CMOS 实现 MOCCII 已经大量报道。 在 1999 年， Chang 和 Lee 运用 NPN 和 PNP晶体管的跨导改进的电流传输。 MOCCII 获得了广泛应用领域的电压或电流模式滤波器的设计和振荡器的设计。 第三代电流传送器（ CCIII） 1995 年法国学者法布尔第三代电流传送器（ CCIII）。 相比前两代的电流输送（ CCI，CCII），第三代指挥及控制通讯系统低增益误差，线性不错，宽阔的频率响应特性，高输出阻抗特性的电路符号如图所示。 CCIII 的 X 端和 Y 端电压一样，但是电流方向相反，同时输出正反两个方向的电流。 CCIII 电路符号如图 中 a)所示，其可通过两个双输出 CCII+元件按图 中的 b)所示连接后实现，理想的 CCIII 输入输出特性矩阵为式。 （ ） 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） 11 a) CCIII 电路符号 b） CCIII 的 CCII 实现电路 图 第三代电流传送器 由式可以看出，与 CCI 和 CCII 不同的在于：端口 X 和端口 Y 的电流输入端和电流 在相反的方向 , CCIII X 端口的电压跟随 Y 端口电压， Z +端口和 Z端口电流跟随 X 端口的电流。 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） 12 第三章 电流传送器的实现 CCl 的实现 CCI 电路实现早期的分立元件，如图 )所示。 如果 图中所有的晶体管和电阻器和晶体管相互匹配的高电流增益，它可以显示出，流过晶体管的电流，等于 Q3~ Q5。 迫使电流等于晶体管 Q1 和 Q2，电压降 BEV 相等。 因此，当前的 X 和 Y 的端口电压 互相 跟踪，只要晶体管的保证在整个工作范围内是线性的，绝对值电路的电阻值和电源电压是独立的。 图 第一代电流传输器的管级实现图 在 60 年代，没有设备高质量达到互补是阻碍制造 CCI 基于集成 形 式 的主要原因。 随着集成电路技术的发展， CMOS 技术可以辅助设备，电流传输 器可以很容易地使 用CMOS 工艺，如图 （ b）显示。 应用 CCI 早期是为了取代基于霍尔效应的示波器电流探头，宽带电流测量装置；另一个是作为一个。