新型低压高电流驱动能力的CMOS电流传输器

     摘 要: 设计了一种电压和电流跟随能力强, 低压驱动性能好的第二代电流传输器。采用SMIC 0.18um 工艺, 利用Spectre对整个电路进行了仿真。电源电压为1.8 V, 输入级采用轨对轨的结构, 有效地提高了信号的摆幅; 输出级采用AB 类推免输出方式, 在降低电路功耗的同时, 也提高了电流的驱动能力。通过采用M OS 管与电容串联的补偿方式, 有效地改善了CCII+的频率响应特性。仿真结果表明, 该CCII+ 的- 3 dB 带宽达709 MH z, X 端输入电阻低于100欧母 , 电流驱动能力为0. 05 mA- 2.5 mA, 电路功耗为140uW。

　　近年来, 电流模式电路在模拟信号处理中受到了广泛的关注, 与传统的电压模式电路相比, 电流模式电路具有速度高、频带宽、电源电压低和功耗小等特点。第二代电流传输器( The Second Generat io nCurrent Conveyor, CCII) 就是典型的电流模式电路的代表。第二代电流传输器作为基本、重要的积木块被广泛应用在通信系统电子电路、有源滤波器、模拟信号处理、A/ D 和D/ A 转换器等许多方面。CCII 的性能优劣主要取决于电流传输、电压跟随能力和输出电流驱动能力。因此, 要实现CCII 的高、宽摆幅、高电流驱动能力和低功耗就必须采用合适的电路结构。文献[ 4] 采用轨到轨的输入级, 提高了共模输入范围, 但输出级的电流驱动能力较差。本文设计一种新型的低压高电流驱动能力的CMOS 电流传输器, 采用SMIC 0.18 um 的CMOS 工艺, 利用Spectr e 对电路进行了仿真。仿真结果表明, 该电路可在1.8 V 的低电压下工作,具有较低的X 端的输入电阻, 能Vx / Vy 提供较高的带宽, 以及较小的Iz / Ix 跟踪误差。

　　1 电路描述

　　1.1 第二代电流传输器

　　加拿大学者Smith 和Sedr a 在1968 年提出了第二代电流传输器, 其符号如图1 所示。在理想情况下, CCII 的Y 输入端和Z 输出端的阻抗为无穷大, 而X 输入端阻抗为零。同时, X 端的电压跟随Y 端电压, Z 端的电流复制X 端的电流。正向电流传输器( CCII + ) 或负向电流传输器( CCII - ) 的定义是根据Z 端电流方向而确定的。因此, CCII- 可以通过CCII+ 使用简单的电流镜来改变电流方向而得到。CCII 是一个三端口器件, 其端口特性可用关系矩阵( 1) 描述:

图1 第二代电流传输器.

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