微分差分电流输送机跨导放大器:一个新的信号处理模拟构建块gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

一个新的积极的构建块模拟信号处理,即微分差分电流输送机跨导放大器(DDCCTA),通过PSPICE软件模拟和性能检查,显示的可用性提出了元素是201 MHz。该块使用0.25实现gydF4y2BaμgydF4y2Ba米台积电CMOS技术。提出了一些应用程序使用该DDCCTA,即多功能电压模式滤波器,电流模式通用滤波器,振荡器,电流和电压放大器,接地电感模拟器。DDCCTA及其应用的可行性通过PSPICE模拟确认。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

模拟集成电路设计在当前模式下接收更多的关注是由于一些潜在的性能特性,如宽的带宽,减少电路复杂性,宽动态范围,低功耗,高操作速度(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。当前模式的方法已成为一个替代方法除了传统的电压模式电路。当前模式活跃元素是适当的操作电流或电压信号或混合模式和正在接受作为构建块高性能电路设计。大量的当前模式活跃的元素,如运算跨导放大器(OTA) [gydF4y2Ba2gydF4y2Ba),目前输送机(CCs) (gydF4y2Ba3gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba5gydF4y2Ba),差分电压电流输送机(培训)gydF4y2Ba6gydF4y2Ba),微分差分电流输送机(DDCC) [gydF4y2Ba7gydF4y2Ba),电流反馈运算放大器(CFOA) [gydF4y2Ba8gydF4y2Ba]在文献中是可用的。gydF4y2Ba

最近一些新的模拟构件,如当前输送机跨导放大器(CCTA) [gydF4y2Ba9gydF4y2Ba,gydF4y2Ba10gydF4y2Ba),电流控制电流传输跨导放大器(CCCCTA) [gydF4y2Ba11gydF4y2Ba),电流差分跨导放大器(CDTA) [gydF4y2Ba12gydF4y2Ba),电流控制电流差分跨导放大器(CCCDTA) [gydF4y2Ba13gydF4y2Ba),差分电压电流输送机跨导放大器(DVCCTA) [gydF4y2Ba14gydF4y2Ba),和差动电压电流控制输送机跨导放大器(DVCCCTA) [gydF4y2Ba15gydF4y2Ba),发表在文学。这些可能是由层叠的当前模式构建块跨导放大器(TA)模拟构件的单片芯片紧凑的信号处理电路和系统的实现。众所周知,DDCC有一些优势gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba16gydF4y2Ba,gydF4y2Ba17gydF4y2Ba)专门为应用程序要求微分和浮动输入,在CCII或CCCII由于三个高输入阻抗的终端DDCC相比,一个高输入阻抗终端CCII或CCCII。然而,DDCC没有一个强大的内置优化房地产CCCII相比。的DDCC比培训、通用的,因为它有一个额外的高输入阻抗终端。gydF4y2Ba

本文的主要目的是提出一个新的活跃的构建块,即微分差分电流输送机跨导放大器(DDCCTA),已DDCC [gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)作为输入块,紧随其后的是助教。DDCCTA CCTA的所有好属性,CCCCTA和DVCCTA包括内置的可能性调优参数的信号处理电路以及实现所有DDCC的多才多艺和特殊的性质,如微分和浮动输入电路的简单实现。然而,同样可使用单独的DDCC和OTA实现模拟构建块,但这将是更方便和有用如果DDCCTA中实现单片芯片这将导致紧凑的信号处理电路和系统的实现。部分gydF4y2Ba2gydF4y2Ba处理该DDCCTA电路和它的一些属性。部分gydF4y2Ba3gydF4y2Ba是它的一些应用程序投入等发展中信号处理电路电压模式(VM)过滤器,电流模式(CM)滤波器,振荡器,电流和电压放大器,接地电感模拟器。所有的功能提出使用香料模拟电路验证。结论部分给出gydF4y2Ba4gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

2。提出DDCCTAgydF4y2Ba

DDCCTA基于DDCC [gydF4y2Ba7gydF4y2Ba),由微分放大器,当前的镜子,和助教。港口DDCCTA如图的关系gydF4y2Ba1gydF4y2Ba可以通过以下特征矩阵:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Batranscon / ductance DDCCTA。gydF4y2Ba

DDCCTA CMOS的内部电路的CMOS如图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。它由DDCC的电路gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)(晶体管M1 M14),后跟一个跨导放大器(晶体管M15 M24)。港口关系的推导给出了部分gydF4y2Ba2.1gydF4y2Ba来gydF4y2Ba2.3gydF4y2Ba(gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

2.1。电压之间的关系gydF4y2Ba港口和gydF4y2Ba,gydF4y2Ba,gydF4y2Ba港口gydF4y2Ba

电压在gydF4y2Ba端口可能发现通过分析微分差分部分(包括晶体管M1 M10)电路的数字gydF4y2Ba2gydF4y2Ba如下:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba表示电流晶体管Mi (gydF4y2Ba)。与匹配的跨导gydF4y2Ba和gydF4y2Ba,gydF4y2Ba获得的是gydF4y2Ba

2.2。电流之间的关系gydF4y2Ba,gydF4y2Ba,gydF4y2Ba港口gydF4y2Ba

分析部分的电路的晶体管组成的M9的M14图的电路gydF4y2Ba2gydF4y2Ba给了gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba 为匹配的跨导gydF4y2Ba,端口电流被简化gydF4y2Ba

2.3。电流的关系gydF4y2Ba和gydF4y2Ba港口gydF4y2Ba

拟议中的DDCCTA包含transconductor细胞M24 M15的晶体管组成。假设电压的晶体管M17星云和M18门gydF4y2Ba和gydF4y2Ba,输出电流gydF4y2Ba和gydF4y2Ba可能发现,分别是gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba 与gydF4y2Ba,gydF4y2Ba,gydF4y2Ba,输出电流gydF4y2Ba和gydF4y2Ba减少到gydF4y2Ba 电路中,gydF4y2Ba和gydF4y2Ba;因此,输出电流被简化gydF4y2Ba

的价值gydF4y2Ba获得的是gydF4y2Ba如果晶体管在强烈的反转区域和偏见gydF4y2Ba如果晶体管偏见在阈下的区域由偏置电流可以调整gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

2.4。模拟gydF4y2Ba

验证提出的行为元素,PSPICE软件仿真已经使用0.25台积电gydF4y2BaμgydF4y2BaCMOS工艺模型参数。的供应电压gydF4y2BaV和gydF4y2Ba使用V。各种晶体管的宽高比为DDCCTA表给出gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。的直流传输特性提出DDCCTAgydF4y2Ba,gydF4y2Ba,gydF4y2Ba终端,gydF4y2Ba终端在图中所示gydF4y2Ba3gydF4y2Ba。很明显,电压gydF4y2Ba终端是gydF4y2Ba终端电压的范围−200 mV + 200 mV。电流的变化gydF4y2Ba和gydF4y2Ba终端与gydF4y2Ba从100年−终端电流gydF4y2BaμgydF4y2Ba一到100gydF4y2BaμgydF4y2Ba如图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba。可以指出,当前低于80−有偏差gydF4y2BaμgydF4y2Ba答:通过改变跨导值的变化gydF4y2Ba从0到500gydF4y2BaμgydF4y2Ba图中所示gydF4y2Ba5gydF4y2Ba。跨导的减少较大的偏置电流超过450gydF4y2BaμgydF4y2Ba由于晶体管(M左右gydF4y2Ba_17gydF4y2Ba,米gydF4y2Ba_18gydF4y2Ba)进入在线性区域饱和区域的操作。最大跨导大约是1.6毫秒。的其他电路性能参数DDCCTA列于表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

3所示。应用程序gydF4y2Ba

3.1。多功能电压模式滤波器gydF4y2Ba

在本节中(VM)多功能电压模式滤波器。它使用一个DDCCTA,两个电容接地,接地电阻。该多功能VM过滤器如图gydF4y2Ba6gydF4y2Ba。收益率的分析电路的输出电压在不同的节点gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba

它可以观察到从(gydF4y2Ba13gydF4y2Ba),高通、带通和低通响应同时可用gydF4y2Ba,gydF4y2Ba,gydF4y2Ba,分别。因此,拟议的结构是一个single-input-and-three-output电压模式滤波器。可以指出,不需要组件匹配约束。响应的特点是极点频率(gydF4y2Ba)、带宽(gydF4y2Ba),质量因子(gydF4y2Ba),gydF4y2Ba

方程(gydF4y2Ba15gydF4y2Ba)表明,高通和带通响应极点频率(gydF4y2Ba)和品质因数(gydF4y2Ba)可以调节gydF4y2Ba,即DDCCTA的偏置电流,没有不安gydF4y2Ba。的gydF4y2Ba和gydF4y2Ba垂直的可调,同时调整吗gydF4y2Ba和gydF4y2Ba这样的产品gydF4y2Ba保持不变和商gydF4y2Ba不同,反之亦然。的阻力gydF4y2Ba做一个接地可以很容易地实现为一个可变电阻只使用两个金属氧化物半导体(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。方程(gydF4y2Ba15gydF4y2Ba)也表明,高的值gydF4y2Ba因素将获得适度的值比被动组件,也就是说,从低组件传播(gydF4y2Ba22gydF4y2Ba]。这些比率可以选择gydF4y2Ba。因此,组件值的传播变成的gydF4y2Ba。这个特性的滤波器相关组件传播允许高的实现gydF4y2Ba值更准确的拓扑相比,被动元件的传播gydF4y2Ba或gydF4y2Ba。它也可以很容易地评估表明,钢管的敏感性gydF4y2Ba和极gydF4y2Ba在统一大小。因此,拟议的结构,可分为不敏感。gydF4y2Ba

详细研究可用的相似类型的single-active-element-based(如CCCTA DBTA和DVCCCTA)电压模式滤波器,提出了一个在桌子上gydF4y2Ba3gydF4y2Ba。它表明,拓扑gydF4y2Ba18gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba使用过多的被动元件而提出的拓扑使用一个额外的无源元件,即电阻(gydF4y2Ba)(gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba15gydF4y2Ba]。提出拓扑还提供了同步响应的最大数量的可用性。结构(gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba18gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba)使用浮动也被动组件和使用匹配的条件。拓扑(gydF4y2Ba11gydF4y2Ba)需要输入信号gydF4y2Ba,gydF4y2Ba,gydF4y2Ba;因此要求额外的电路。因此,它表明,尽管拟议中的拓扑实现只LP,惠普,和英国石油公司响应,它有两个或两个以上的优点在其他可用拓扑(gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba15gydF4y2Ba,gydF4y2Ba18gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

验证的功能提出single-DDCCTA-based电压模式滤波器,香料模拟已经使用0.25台积电gydF4y2BaμgydF4y2Bam CMOS工艺模型参数和供应电压的gydF4y2Ba和gydF4y2Ba。该过滤器是专为一个杆的频率gydF4y2Ba兆赫,gydF4y2Ba发现,组件值gydF4y2BapF,gydF4y2BakΩ,偏置电流DVCCTA等于100gydF4y2BaμgydF4y2Ba答:图gydF4y2Ba7gydF4y2Ba显示了高通的仿真结果(gydF4y2Ba)、带通(gydF4y2Ba)和低通(gydF4y2Ba同时)滤波器响应是可用的。gydF4y2Ba

3.2。味噌当前模式通用滤波器gydF4y2Ba

对于多变量(味噌)通用当前模式(CM)滤波器提出了在这一节中所获得的接地电压输入图gydF4y2Ba6gydF4y2Ba和令人兴奋的电流输入如图gydF4y2Ba8gydF4y2Ba。它使用一个DDCCTA,两个电容接地,接地电阻。分析给出了该电路的输出电流gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba4gydF4y2Ba显示每个滤波器响应的可用性和相应的选择的输入电流gydF4y2Ba,gydF4y2Ba,gydF4y2Ba,gydF4y2Ba。因此,拟议的结构是一个four-input-single-output电流模式滤波器。可以指出,没有组件匹配约束获得任何滤波器响应。(给出的滤波器参数是一样的gydF4y2Ba15gydF4y2Ba)。接地电阻(gydF4y2Ba)可以很容易地实现为变量一个只使用两个金属氧化物半导体(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba全电子控制滤波器的参数。的gydF4y2Ba,gydF4y2Ba,gydF4y2Ba可以垂直调整的低通、高通和带通响应部分中讨论的路吗gydF4y2Ba3所示。1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

详细研究可用的相似类型的active-element-based(如CCCCTA CCCDTA和CCCCTA)厘米过滤器和提议的一个表gydF4y2Ba5gydF4y2Ba。显示,尽管拟议的结构需要一个额外的电阻,报道结构(gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba13gydF4y2Ba,gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]受到一个或多个特性。除了一些活跃的元素需要感觉电流(gydF4y2Ba13gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]。因此,结构(gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba13gydF4y2Ba,gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba)需要一些额外的电路补偿的缺点相比,提出的一个特性。gydF4y2Ba

拟议中的普遍味噌电流模式滤波器通过香料模拟验证。的线路图gydF4y2Ba8gydF4y2Ba杆的频率gydF4y2Ba兆赫,gydF4y2Ba设计与组件的值gydF4y2BapF,gydF4y2BakΩ,偏置电流DDCCTA等于100gydF4y2BaμgydF4y2Ba答:图gydF4y2Ba9(一个)gydF4y2Ba显示了带通(仿真结果gydF4y2Ba)和低通(gydF4y2Ba同时为)滤波器响应可用gydF4y2Ba,gydF4y2Ba。图gydF4y2Ba9 (b)gydF4y2Ba显示了带通(仿真结果gydF4y2Ba)和高通(gydF4y2Ba同时为)滤波器响应可用gydF4y2Ba,gydF4y2Ba。切口,通过反应如图gydF4y2Ba9 (c)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba9 (d)gydF4y2Ba与gydF4y2Ba,gydF4y2Ba和gydF4y2Ba分别kΩ和2 kΩ。gydF4y2Ba

3.3。振荡器gydF4y2Ba

图的电流模式滤波器gydF4y2Ba8gydF4y2Ba可以用作振荡器输出gydF4y2Ba被连接到gydF4y2Ba如图gydF4y2Ba10gydF4y2Ba。分析电路的图gydF4y2Ba10gydF4y2Ba给下列特征方程:gydF4y2Ba 的条件和频率振荡可以计算gydF4y2Ba 在输出振荡是可用的gydF4y2Ba和gydF4y2Ba,他们是相关的gydF4y2Ba 因此,这些电压展览正交关系。当前的振动也可以在高输出阻抗gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

来验证提出的电路、振荡器是专为1.59 MHzgydF4y2BapF,gydF4y2Ba100年kΩ,偏置电流gydF4y2BaμgydF4y2Ba答:模拟当前和正交电压波形如图gydF4y2Ba11gydF4y2Ba的总谐波失真是1.28%。gydF4y2Ba

3.4。电压放大器,电流放大器,接地电感器gydF4y2Ba

拟议中的DDCCTA也可以配置为电压和电流放大器和接地电感模拟器如图gydF4y2Ba12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba13gydF4y2Ba,gydF4y2Ba14gydF4y2Ba,分别。传递函数可以表示如下:gydF4y2Ba

(我)电压放大器:gydF4y2Ba

(2)电流放大器:gydF4y2Ba

(3)接地电感模拟器:gydF4y2Ba 可以指出,放大器的增益和电感可以调节gydF4y2Ba,即不同偏置电流的DDCCTA。gydF4y2Ba

核实该放大器,已进行了模拟gydF4y2BakΩ(2 kΩ)电压(电流)放大器的偏置电流25gydF4y2BaμgydF4y2Ba一到400gydF4y2BaμgydF4y2Ba结果中描述的数据gydF4y2Ba15gydF4y2Ba和gydF4y2Ba16gydF4y2Ba。电感模拟器也通过仿真进行验证gydF4y2BaKΩ,gydF4y2Ba90 pF,偏置电流gydF4y2BaμgydF4y2Ba答:图gydF4y2Ba17gydF4y2Ba显示了模拟和理论结果,两者之间存在密切的协议。gydF4y2Ba

4所示。结论gydF4y2Ba

一个新的模拟构件,即DDCCTA,提出和讨论了它的一些性质。发现该DDCCTA高达201 MHz是很有用的。的应用提出DDCCTA, VM多功能滤波器,CM通用过滤器,正交振荡器、电压和电流放大器,和接地电感模拟器拓扑。接地电阻可能会很容易地实现为一个变量只使用两个金属氧化物半导体(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。仿真结果验证了理论。gydF4y2Ba

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