[科普中國(guó)]-電流模電路

電流模電路是基于電流模而非電壓模進(jìn)行分析及創(chuàng)造的電路。

簡(jiǎn)介以電流作為參量進(jìn)行處理的電路稱(chēng)為電流模電路。它以電流為參量來(lái)傳送、放大和處理電流信號(hào)的電路。電流模技術(shù)是指電流模集成電路的設(shè)計(jì)、制造工藝及其應(yīng)用的技術(shù)。電流模集成電路的主要特點(diǎn)是容量大、速度快、精度高、頻帶寬、線性好、效率高。近年來(lái)電流模技術(shù)發(fā)展很快，已成為模擬集成電路的重要基礎(chǔ)。

但是，在電路中，電壓和電流總是相互依賴(lài)的。因此，不能?chē)?yán)格地將電流模和電壓模電路區(qū)分開(kāi)，如果電路的輸入和輸出信號(hào)均是電流，整個(gè)電路中除含有半導(dǎo)體三極管結(jié)電壓外，再無(wú)其他電壓參量的電路，稱(chēng)為“嚴(yán)格的”電流模電路。1

基本電路形式電流模電路的基本電路形式：

1）線性跨導(dǎo)電路：線性跨導(dǎo)電路縮寫(xiě)“TL”電路，實(shí)現(xiàn)電流線性轉(zhuǎn)換。

2）電流鏡（CM）和電流傳輸器（CC）：電流鏡不僅可作偏置電流源、有源負(fù)載，而且還可實(shí)現(xiàn)電流量按比例的精確傳送。電流傳輸器是電流鏡與電流鏡、電流鏡與TL回路或電流鏡與運(yùn)放構(gòu)成的基本電流模電路，實(shí)現(xiàn)各種模擬信號(hào)處理。

3）開(kāi)關(guān)電流電路（SCC）：利用MOSFET管的柵極電容的獨(dú)特儲(chǔ)能組成的各種數(shù)據(jù)取樣集成電路和系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)電流的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移作用。能代替開(kāi)關(guān)電容，實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)處理，還可作為開(kāi)關(guān)電流濾波器，開(kāi)關(guān)電流D/A和A/D轉(zhuǎn)換器。

4）砷化鎵高速電路(GAHSC)：利用砷化鎵器件的高速性能構(gòu)成的一類(lèi)電流模信號(hào)處理電路。

5）模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電路（AN）：它是多輸入、多輸出的運(yùn)算電路。

6）支撐電路（SC）：包括V-I 轉(zhuǎn)換器和I-V 轉(zhuǎn)換器。2

特點(diǎn)電流模電路的特點(diǎn)：

1）頻帶寬，速度高：電流模電路無(wú)需考慮電壓振幅，影響頻寬和速度的是極間電容，極間電容都處在低阻抗結(jié)點(diǎn)上，充電電流大，充電時(shí)間很小，所以頻率高，速度加快，并且電流模電路中的變量引起VBE變化很小，因此，達(dá)到平衡所需時(shí)間縮短了，又提高了速度。

2）動(dòng)態(tài)范圍大：無(wú)論電壓還是電流，輸入信號(hào)的最小值都是受噪聲影響的限制；而在電壓模電路中，最大輸出電壓受電源電壓限制，特別模數(shù)混合的超大規(guī)模集成電路中，為了降低功耗，電源必須相應(yīng)降低到3.3V，這樣動(dòng)態(tài)范圍限制更為突出，而電流模電路最大輸出電流最終受管子的限制，即可在 nA（即10-9）到 mA（即10-3）的數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)變化，所以動(dòng)態(tài)范圍大。

3）易實(shí)現(xiàn)電流存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)移的作用：例如動(dòng)態(tài)鏡，它可以在各種不同的電路中作為一個(gè)非常精密的CMOS基本單元，用來(lái)實(shí)現(xiàn)偏置電源或信號(hào)電流復(fù)制（1:1拷貝）、倍乘或整除。

4）便于實(shí)現(xiàn)電流—電壓之間的線性與非線性的運(yùn)算功能。

5）非線性失真小，易實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)處理的高精度。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

何星 - 副教授 - 上海交通大學(xué)