电流模电路中电压与电路的探讨

张向华　周细凤　林愿

【摘 要】电流模式电路的基本器件是MOS管，在设计的整体过程当中，电压信号和电流是互相组合的一个整体，在分析的过程当中不能进行隔离分析。在电流和电压的共同作用之下，MOS管电流模电路是双变量电路，电路负载会对电流信号的摆动幅度进行限制，在整体电流运行的过程当中，不可以对电流信号进行随意设置。

【关键词】电流模电路；开关电流；电压模式电路

中图分类号： TN710 文献标识码： A 文章编号： 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

對电路进行模拟设计的过程当中，信号的变量就是电流，为了实现电路的相关功能，需要有效的处理相关电流信号，这一工作环节也已经成为了相关领域的研究热点。对电路进行模数混合集成设计时，电流电路在整体运行的过程当中具有许多明显的特点，比如说线性失真比较小、速度比较快以及所消耗的功率比较低。

1 电流模技术

电流模技术简单来说就是经过相应处理，对于电路当中的信号进行模拟，整体处理的过程当中以电流为参量。电流模电路的组成部分非常简单，主要由晶体管结电压组成，除此之外没有其他电压参量。电流模电路的动态范围比较广泛，在运转的过程当中速度比较高，这些特点非常便于电流的储存和转移。对信号进行模拟时经常会利用到电流模的方法，对集成电路进行设计和制作的过程当中，其中最重要的技术和方式就是电流模方法。在集成电路设计的过程当中，电流模电路方法的引用推动了电压与电流的发展，使整个电流系统发展到了一个新的阶段。对模拟的集成电路进行分析，通过对电压输入量和输出参量进行分析，有利于将电流信号转换成电压信号，对电路进行整体设计时都是以电压来进行标示。电流模方法和电压模方法对电路进行处理时，在阻抗的高低上会存在着明显的差异，电压源通常是在实际电路当中出现的内阻很小的信号源，电流源则是在电路当中出现内阻很大的信号源。电路在整体运行的过程当中，最佳状态的电压放大电路应该具有无穷大的输入阻抗，理想的电流放大电路应具有零输入阻抗。通过对于电路当中各个变量之间的关系进行分析，可以有效地对电流源电路进行集成运放。

2 开关电流

电路在运行的过程当中可以达到有效的传送，在传送的期间还可以对电流信号进行处理，这种电路称之为电流模电路。对电路数据的变量分析和标定电路，整体分析的过程当中是以电压作为标定电路。电压模式在传统的处理过程当中，大多数都会将关注度放在电压信号上，从而忽略了电压信号对于电流信号的控制。全面的对电流模电路进行分析，需要考虑到电压信号和电流信号的共同影响作用，电压信号和电流信号彼此之间关系密切，在电路运行的过程当中，两者相互制约相互推动。电路在处理电流的过程当中，经常会产生内部信号电压摆幅，随着科学技术的快速发展，人们对于电流模式的电路设计需求有了大幅度的提高，同时这也增加了电路设计的难度。现下比较流行的模拟信号采样技术是开关电流技术，自身具备了电流模的相关优点，即使是在低压环境当中工作，也可以达到电流模高速度的特点。

3 电流模的基本电路

3.1 跨导线性电路

电流模电路与系统是由一些电流模基本电路组成的，跨导线性电路主要是基于跨导线性回路原理所构成的，电路工作当中的双极型晶体管必须是处于放大状态，并且双极型晶体管的工作数量是偶数个，工作状态时呈顺时针方向排列。跨导线性电路工作原理是多数双极型电流模集成电路的理论基础，运用这个理论基础可以对线性与非线性模拟电路进行多种设计。电流反馈运算放大器、电流传输器、乘法器、非线性变换器以及电流放大器，输入电流和输入信号电流调制指数需要进行仔细的分析，确保整体发射区的面积相同，根据电路中的数据对电路的差模电流增益进行计算。差动管片制电流以及输入管偏置电流，两者的比值影响着电流增益的大小，整体运行的输入输出关系是线性关系，其中不受温度的影响，所以整体计算运行到最后有很高的精度和良好的线性。

3.2 电流镜

电路的直流偏置有源负载都可以是电流镜，电流镜可以实现电路当中电流的传输和放大，是电流模电路当中最重要的一个单元。对于电流镜进行设计的过程当中，调至最佳的状态就是具有零输入阻抗，与输出阻抗要实现无穷大输出，传输的范围比较大，电流镜需要确保电流传输和电流幅值没有关系，这样在电路运行的过程当中会具有比较好的频响特性。目前在电流模电路中，广泛使用高速集成工艺BJT改进型威尔逊电流镜，其高精度、高输出阻抗、高速和高频高稳定性等优异特性，使它在当代电流模技术中占有重要地位。

3.3 电流反馈运算放大器

电流反馈运算放大器它的输入单位是增益缓冲器，在电路当中所能够起到的作用就是，使反相输入跟随同相输入，对缓冲器当中的输出组织会进行设定。输入缓冲器之后会对输出的电流间接的换为电压，其中的放大作用会用互组增益来进行表示，整体电路当中的数控电压源是固定的，其中的低频率的互组增益比较高。电流反馈运算放大器可以象电压运放一样用于反馈电路中，且表现出优于电压集成运放的特性，CFOA采用全新的电路结构，输入级已抛弃差动电路，因而就彻底消除了差放限幅特性对转换速率的限制。输入缓冲级偏置电流不必限制过小（不影响同相端输入阻抗），因而等效电容CT的充电电流较大。

4 电流模电路的主要特点

4.1 频带宽、速度快

在电流模电路运行的过程当中，电路当中许多节点都是低阻节点，电路整体的工作速度以及相关的晶体管的电容都会受到低阻节点的影响，许多极点的频率都非常高。在电路运行过程当中管子的特征频率是最高的，所以它具有非常广泛的频带，当时域响应整体的效果达到最佳时，电路当中基本上不会出现电压摆幅的问题。电流的一些细微变化都会造成电压摆幅出现变动，电容充电的电流一般比较大，当电路当中各个节点的电压达到相对平衡时，整体运行所需要的时间要比电压模电路短得多，在一定程度上提高了工作速度。

4.2 非线性失真小

电路当中传输的大多数都是电流，传输的线性度一般不会受到伏安特性的影响，当电路当中的电流，尤其是输入电流重复出现时，整个电路所有工作范圍输入输出都是保持线性关系的。电路对于温度此时不敏感，电流模电路线性比较好，整个线路的非线性失真比较小，这也是电流模电路比电压模电路能够有效地实现信号处理的原因之一。正是因为电流模电路非线性失真比较小，所以在具体运行的过程当中可以对信号进行高精度处理，大幅度的提高了工作的整体效率，同时还提高了工作的准确率。电流模电路的动态范围比较大，所以电流它只是输出信号，在整体运行过程当中需要将晶体管的工作状态进行放大，确保电流信号在整体运输过程当中不会失真。在电流电路当中不需要考虑电压摆幅的问题，所以在整个电路当中电源电压会降低到最小值，但是可以保证整个输出电流在正常的范围之内。在电流模电路当中，最大输出电流最终会受到管子的限制，两者无法达到最佳的平衡，对于整体工作运行来说具有推动作用，输出电流不会受到电源电压的影响。

4.3 易于实现电流的存储和转移

电流模电路是通过电流镜来达到电流的储存和转移，在整体运行的过程当中会组合成新的电路，通过不断的分析和大量数据的验证，可以对电流模电路固有特性进行总结，电流模的运行速度比较高，整体的运算精度也同样高。电流模电路具有非常强的竞争力，其发展的前景也是一片光明，在各方面应用的频率比较高范围比较广。虽然电流模电路没有得到广泛的认识，但是已经占据了电流模系统性能当中的大部分领域。电流模电路在快速的发展过程当中，可以有效的将高性能单片集成电流模电路。随着高速集成工艺的不断成熟，电流模集成电路会大量涌现，价格会稳步下降，电流模电路在各种高速、高频和高精度线性与非线性模拟信号处理系统中将发挥越来越大的作用。

5 结束语

在电流和电压的共同作用之下，电路负载会对电流信号的摆动幅度进行限制，为了实现电路的相关功能，需要对电路进行模数混合集成设计。电流模电路的组成部分非常简单，电流模电路的动态范围比较广泛，电流模电路方法的引用推动了电压与电流的发展，对电路进行整体设计时都是以电压来进行标示，有效地对电流源电路进行集成运放。对电路数据的变量分析和标定电路，电压模式在传统的处理过程当中，忽略了电压信号对于电流信号的控制，电路在处理电流的过程当中，经常会产生内部信号电压摆幅，即使是在低压环境当中工作，也可以达到电流模高速度的特点。

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