一种基于跨线性的双输出方形根电路

抽象的

提出了一种新的宽输入范围的平方根电路。该电路由双跨线性回路、绝对值电路和电流反射电路组成。电流模式技术用简单的电路提供宽输入范围。该电路的输出信号是与输入电流平方根成比例的电流。利用PSpice仿真程序对所提出的方形生根电路进行了验证。仿真结果表明，该电路在较宽的输入电流范围内具有良好的温度稳定性。

1.介绍

方根电路广泛应用于模拟仪器和测量系统中。例如，它被用来线性化来自差压流量计的信号，或计算任意波形的均方根值[1］．通常，可以通过使用运算放大器（OP-AMPS）来实现电压模式方向电路，并且可以连接到被动和有源元件，例如模拟乘法器以形成方块和电阻[2]， bts形成对数和反对数放大器[3.]和MOS晶体管在三极区域中操作[4］．然而，基于运算放大器的平方根电路由于运算放大器的增益带宽乘积(GBW)有限而存在高频限制，有些运算放大器不适合集成电路的实现。第二代电流传输器(CCIIs)在模拟信号提出电路中非常有用。由于运放的增益带宽乘积是有限的，它实现的增益越高，它所拥有的带宽越少。以往的技术文献中已经提出了使用cci实现平方根电路[5，6］．lui [5]提出的平方根电路，基于使用连接非饱和MOS晶体管、运算放大器和电阻的cci。该电路的高频限制是由于运放和MOS晶体管在非饱和状态下工作的有限GBW。此外，运算放大器和浮动电阻的使用使这个电路不理想的集成电路制造。Chiu等人提出了基于差分差分电流传送器(DDCCs-)的平方根电路[6］．然而，该电路的缺点与LUI的所提出的方形生根电路相同[5］．基于电流模式技术的双极结晶体管(bts)实现了平方根电路，这是一个非常有吸引力的特性，宽带宽，适合在单片形式实现[7];但只有正输入电流范围可以应用到电路中。在AB类中工作的基于MOS晶体管的电流模式平方根电路也有报道[8］．

本文介绍了一种新型的BJT宽输入范围电流模式方根电路。它由双跨线性回路、绝对值电路和电流镜组成。所提出的方形根电路在电流模式下运行，具有以下优点。

Filanovsky和Baltes的方形赛道4]，刘[5，和Chiu等[6由于OP-AMPS和MOS晶体管的有限GBW在非饱和度下操作，因此高频受限。虽然所提出的电路没有限制，因此，所提出的方形生根电路操作比先前的方形生根电路更高的高频。(我)所提出的平方根适用于双极IC技术。（ii）所提议的方形根提供了宽的输入电流范围。(3)提出的方形生根提供了优良的温度稳定性。（iv）它具有高输出阻抗。

2.电路描述

数字1给出了所提出的平方根电路的双跨线性环;在这里，，， 和是作为收集器电流的电流，，， 和,分别。忽略基电流，假设四个晶体管是相同的。对包含的闭环周围的基极发射极电压求和，，， 和，由…给予9］ 代替集电极电流之间的关系和基本电压［10]产量 从中 让为电路提供偏置电流的恒流源。当输入信号电流应用于电路，然后电流的关系，， 和,因为等于，可以表示为 这意味着洋流和是输入电流的平方根吗当前增益等于．另外，补偿热电压方面的温度效应。它可以从数字中注意到1只有正的输入信号电流可以应用于电路。为了实现可以应用负极和正信号电流的宽输入电流范围，需要绝对值电路。

数字2显示绝对值电路。晶体管和作为电流型全波整流器[11］．的电流源为电路提供偏置电流。当前镜子，-和-，由电流源提供，确保两个电流镜连续接通，从而提高频率响应和线性整体系统。的电流源用于消除输出电流的直流电流偏置。的输出电流可以表示为

数字3.展示了采用双跨线性回路、绝对值电路和电流反射镜的平方根电路。在这个电路中，输入是一个电流，输出也是与输入电流平方根成比例的双电流。使用(4)和(5），输出电流可以表示为 从(6)，则表示输出电流是输入电流的平方根，电流增益等于．它也显示在(6）输出电流对温度不敏感。注意到图中所提出的方形生根电路3.提供与高输出阻抗下输入电流的平方根成正比的输出电流。因此，它可以作为负载直接连接。所提出的电路如图3.通过使用转换电阻，可以很容易地修改为电压输入电流输出或电压输入电压输出电路。如果需要带有电压-输入-输出电路的平方根电路，则可以将新的输入电压加到节点上绝对值电路和断开接地电阻;而它的节点端接接地电阻。如果不断需要带有电压输入电压输出电路的方形接地电路，则需要在节点上连接额外的接地电阻Z用于电流-电压转换。

在实际实现中，NPN和PNP双极晶体管组之间的设备不匹配功能是影响理想性能的主要因素。输出电流错误可以表示为 在哪里和NPN和PNP双极晶体管的电流增益分别是和吗是电路的偏置电流。如果，， 一个,  mA, then the resulting output current error is equal to 2%.

3.仿真结果

图中的方形生根电路3.采用PSpice仿真程序进行仿真。基于AT&T ALA400-CBIC-R [12］．电源电压选择为 V and V. The current supplies are 一个, 一个, 一个, 一个。

数字4显示输入电流的模拟直流转移特性图中所示的平方根电路3.．将转移曲线的模拟与计算值进行比较。该结果表明，所提出的方形生根电路产生工作电流范围mA到>1 mA的输入电流。在mA和−1 mA，也可以看出仿真值与计算值的输出电流差为10.11A(4.52%)和13.88(6.18%),分别为。输出电流信号的幅值误差超过2%可能是忽略绝对值电路的误差造成的。

数字5显示了图中提出的方形生根电路的操作3.在应用2米的同时在输入时具有100 kHz频率的三角波。输入和输出波形如图所示5(一)和5分别(b)。还是2米将频率为100 kHz的正弦信号应用到图中所示的方根电路中3.．输入和输出波形如图所示6(一)和6分别(b)。数字6当输入是非线性的同时确认，因为输出对应于输入的平方根。也将模拟输出波形与计算值进行比较。所提出的电路的模拟频率响应已经完成，如图所示7．需要注意的是，带宽约为30 MHz。这个模拟，功耗大约是15兆瓦。

为了证明所提出的方形电路，图形的性能8给出1 MHz频率三角波输入信号和2 m频率三角波输入信号的仿真输出波形振幅。从图中8，结果表明，所提出的方形生根电路在1 MHz处提供良好的输出波形。数字9显示了在50处提议的平方根电路的输出电流^°C，75^°C, 100^°同时应用频率为100 kHz、频率为2米的三角波电路输入处的振幅。由仿真结果如图所示9结果表明，所提出的方形生根电路具有良好的温度稳定性;该结果可于(6)．

4.结论

在本文中，提出了一种新的电流模式方向电路。所提出的电路采用双转印回路，绝对值电路和电流镜。仿真结果表明，所提出的方形生根电路提供宽的输入电流范围，具有优异的温度稳定性。通过使用双极晶体管和作者不可用的互补高性能过程的参数，可以预期更好的性能。由于不存在外部电阻，所提出的方形生根电路适用于IC制造。

参考

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3. j·米尔曼和a·格拉贝尔，微电子学， McGraw Hill, New York, NY, USA, 1992。
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