亚太经合组织 主动和被动电子元件 1563 - 5031 0882 - 7516 Hindawi出版公司 623970年 10.1155 / 2008/623970 623970年 研究文章 一个新的Translinear-Based双输出成电路 Kumngern Montree Dejhan Kobchai 普拉萨德 Krishnamachar 工学院 Ladkrabang王蒙研究所的技术 曼谷10520年 泰国 kmitl.ac.th 2008年 06 11 2008年 2008年 25 06 2008年 30. 09年 2008年 2008年 版权©2008 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

提出了一个新的宽输入范围成电路。该电路由一个双translinear循环,一个绝对值电路,电流镜。电流型技术用于提供宽输入范围和简单的电路。提出了电路的输出信号是当前与输入电流的平方根成正比。证实了提出的平方根电路利用PSpice模拟程序。仿真结果表明,该电路提供了优良的温度稳定性和输入电流范围宽。

 1。介绍

成电路广泛用于模拟仪表和测量系统。例如,它是用于线性化信号从一个差压流量计,或计算任意波形的均方根值( 1]。一般来说,电压型成电路可以实现通过使用运算放大器(运算放大器)和可以被附加到被动和主动模拟乘法器等元素形成平方电路和电阻( 2),是形成一个日志和逆对数放大器( 3)和MOS晶体管的操作在线性区域 4]。然而,op-amp-based成电路的高频限制由于有限的运算放大器的增益带宽积(GBW),其中一些不适合集成电路实现。第二代电流传送机(CCIIs)是有用的在模拟信号提出了电路。因为一个运放的增益带宽积是有限的,越高获得实现,具有带宽越少。在过去,平方根算子的实现电路使用CCIIs提出了在技术文献[ 5, 6]。他( 5)提出了平方根电路基于使用CCIIs与非饱和MOS晶体管,运算放大器和电阻。这个电路的高频限制是由于运放和MOS晶体管的有限GBW nonsaturation操作。此外,使用运算放大器和浮动电阻使这对IC制造电路不理想。基于微分差分电流输送机(DDCCs)平方根赵等人提出的电路。 6]。然而,这种电路的缺点是一样的平方根电路提出他的 5]。成电路实现通过使用双极结晶体管(是),基于电流型技术,已报告是一个很有吸引力的特性宽的带宽和适合实现单片形式( 7];但只有积极可以应用到电路输入电流范围。基于MOS晶体管的电流型成电路操作在AB类也被报道 8]。

本文,以下是宽输入范围电流型成电路,介绍了。它由一个双translinear循环,一个绝对值电路,电流镜。拟议的平方根电路操作在当前模式,具有以下优点。

成电路Filanovsky和Baltes 4,刘 5赵,et al。 6高频)是有限的,因为有限GBW nonsaturation运算放大器和MOS晶体管。而提出的电路没有限制,因此,提出成电路操作比以前的平方根的高频电路。

提出广场支持适用于双极集成电路技术。

该广场提供了输入电流范围宽。加油

该广场提供了优良的温度稳定性。加油

它具有高输出阻抗。

2。电路描述

图 1显示了建议的平方根的双重translinear循环电路;在这里<在line-formula> 我 1 ,<在line-formula> 我 2 ,<在line-formula> 我 3 ,<在line-formula> 我 4 集电极电流的电流作为吗<在line-formula> 问 1 ,<在line-formula> 问 2 ,<在line-formula> 问 3 ,<在line-formula> 问 4 ,分别。忽视基础水流和假设四个晶体管都是相同的。求和based-emitter电压闭环控制<在line-formula> 问 1 ,<在line-formula> 问 2 ,<在line-formula> 问 3 ,<在line-formula> 问 4 ,给( 9] V 是 1 + V 是 3 = V 是 2 + V 是 4 。 取代了集电极电流之间的关系<在line-formula> 我 C 和基本电压<在line-formula> V 是 ( 10)的收益率 k T 问 ln ( 我 1 我 年代 ) + k T 问 ln ( 我 3 我 年代 ) = k T 问 ln ( 我 2 我 年代 ) + k T 问 ln ( 我 4 我 年代 ) , 从哪个 我 1 我 在 = 我 2 我 4 。 让<在line-formula> 我 1 是提供偏置电流的恒流源电路。当输入信号电流<在line-formula> 我 在 应用于电路、电流的关系<在line-formula> 我 2 ,<在line-formula> 我 4 ,<在line-formula> 我 在 ,因为<在line-formula> 我 2 等于<在line-formula> 我 4 可以表示为 我 2 = − 我 4 = 我 1 我 在 。 这意味着电流<在line-formula> 我 2 和<在line-formula> 我 4 输入电流的平方根<在line-formula> 我 在 电流增益等于<在line-formula> 我 1 。此外,温度效应的热电压补偿。它可以从图 1只有积极的输入信号电流<在line-formula> 我 在 可以应用到电路。实现输入电流范围宽,可以用正面和负面的信号电流,绝对值电路是必需的。

双重translinear循环。

图 2显示了绝对值电路。晶体管<在line-formula> 问 1 - - - - - - 问 4 和<在line-formula> 我 问 作为电流型全波整流器( 11]。的电流源<在line-formula> 我 问 提供偏置电路的电流。当前的镜子,<在line-formula> 问 5 - - - - - -<在line-formula> 问 6 和<在line-formula> 问 7 - - - - - -<在line-formula> 问 8 提供的电流源<在line-formula> 我 B 1 ,确保这两个电流镜不断,因此,提高频率响应和线性系统整体。的电流源<在line-formula> 我 B 2 用于消除输出电流的直流电流抵消。的输出电流<在line-formula> 我 o 电路可以表示为 我 o = | 我 在 | 。

绝对值电路。

图 3显示该成电路使用双重translinear循环,一个绝对值电路,电流镜。在这个电路中,输入电流,输出也的双重电流与输入电流的平方根成正比。使用( 4)和( 5),输出电流可以表示为 我 出 + = − 我 出 − = 我 o | 我 在 | 。 从( 6),这意味着输出电流<在line-formula> 我 出 √(输入电流吗<在line-formula> 我 在 ,电流增益等于<在line-formula> 我 o 。它也显示在( 6)输出电流对温度不敏感。它指出,该成电路如图 3提供的平方根成正比的输出电流输入电流的高输出阻抗。因此,它可以直接连接的负载。该电路在图 3可以很容易地修改,电压电流或电压通过电阻转换电压电路。如果成电路电压电流电路,新输入电压可以应用到节点<在line-formula> Y 绝对值电路断开接地电阻;而它的节点<在line-formula> X 终止与接地电阻。如果成电路与电压电压电路不断,所需的额外的接地电阻连接节点 Z为操作电流-电压转换。

提出了双输出电流型成电路。

在实际实现中,设备之间的不匹配NPN型和PNP型双极晶体管组<在line-formula> 问 11 - - - - - - 问 14 函数的主要因素是导致错误的理想性能。输出电流误差可以表示为 我 出 = ( 1 − 2 β N + 2 ) ( 1 − 2 β P + 2 ) 我 o 我 在 , 在哪里<在line-formula> β N 和<在line-formula> β P 当前收益的NPN型和PNP型双极晶体管,分别和<在line-formula> 我 o 偏置电流的电路。如果<在line-formula> β N = 137.5 ,<在line-formula> β P = 110年 ,<在line-formula> 我 o = 50 μ 一个,<在line-formula> 我 在 = 1 马,那么由此产生的输出电流误差等于2%。

 3所示。仿真结果

成电路如图 3利用PSpice软件模拟器模拟程序。拟议的平方根电路模拟基于AT&T ALA400-CBIC-R[的模型参数 12]。供应电压选择<在line-formula> V CC = 2.5 V和<在line-formula> V EE = − 2.5 V。目前的供应<在line-formula> 我 问 = 8 μ 一个,<在line-formula> 我 B 1 = One hundred. μ 一个,<在line-formula> 我 B 2 = 116年 μ 一个,<在line-formula> 我 o = 50 μ 一个。

图 4显示了模拟输入电流的直流传输特性<在line-formula> 我 在 拟议的平方根电路如图 3。传输的仿真曲线与计算值进行比较。这一结果表明,提出的平方根电路收益率操作电流范围<在line-formula> < − 1 马马> 1的输入电流。在<在line-formula> 我 在 = 1 马和马−1,它还显示不同的仿真值和计算值之间的输出电流是10.11<在line-formula> μ (4.52%)和13.88<在line-formula> μ (6.18%),分别为。输出电流信号的振幅误差超过2%可能造成的误差绝对值电路是被忽视的。

模拟直流传输特性提出了平方根电路:(a)积极输入;(b)负输出。

图 5显示的操作提出了平方根电路如图 3而应用2 m<在line-formula> 一个 P - - - - - - P 三角波与100 kHz频率输入。输入和输出波形如图 5(一)和 5分别(b)。再一次,一个2米<在line-formula> 一个 P - - - - - - P 与100 kHz频率正弦信号应用于该成电路如图 3。输入和输出波形如图 6(一)和 6分别(b)。图 6确认输入非线性时,输出对应的平方根成正比的输入。模拟输出波形也比计算值。模拟电路的频率响应如图 7。应该注意的是,大约30 MHz带宽。这个仿真,电力消耗,近似15 mW。

操作100 kHz的电路输入三角形的信号:(a)输入波形;(b)的输出波形。

操作100 kHz正弦波电路的输入信号:(a)输入波形;(b)的输出波形。

频率响应的模拟结果。

为了演示提出成电路的性能,图 8显示模拟的输出波形的情况下1 MHz频率三角波输入信号和2 m<在line-formula> 一个 P - - - - - - P 振幅。从图 8,结果表明,提出的平方根电路提供了好的输出波形1 MHz。图 9显示了拟议的平方根的输出电流电路在50岁°C, 75°C, 100°C的温度而应用100 kHz频率三角波和2 m<在line-formula> 一个 P - - - - - - P 振幅的输入电路。从仿真结果图 9,这显然表明,拟议的平方根电路提供了优良的温度稳定性;这个结果可以确认为( 6)。

操作1 MHz的电路输入三角形的信号:(a)输入波形;(b)的输出波形。

输出波形在不同的温度下在100 kHz频率输入信号。

 4所示。结论

本文提出了一种新型的电流型成电路。该电路采用双translinear循环,一个绝对值电路,电流镜。仿真结果表明,该成电路输入电流范围宽提供了优良的温度稳定性。更好的性能可以通过使用双极晶体管和互补的高绩效过程的参数没有可用的作者。拟议的平方根电路适用于集成电路制造由于缺乏外部电阻器。

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