CMOS电流控制电流传输器的电流镜改进与温度补偿技术研究

论文摘要

本文主要研究CMOS电流控制传输器(CCCⅡ)的原理及改进。CMOS电流控制传输器(CCCⅡ)无论在信号大小的情况下,都能比相应运算放大器提供更大带宽下更高的电压增益,而且电流控制电流传输器还具有电可调特性。首先,目前为止国内外学者所采用的电路更多为Fabre提出传统CCCⅡ,该电路由跨导线性环电路和基本电流镜构成。然而传统的CCCⅡ存在的不足是基本电流镜电流传输精度较低、输出阻抗较低及没有电流负反馈电路。因此本文提出一种基于共源共栅电流镜的CMOS电流控制电流传输器(CCCⅡ)电路。该电路由跨导线性环电路和共源共栅电流镜构成。相对于基于基本电流镜的CMOS电流控制电流传输器(CCCⅡ),该电路具有输出阻抗更大以及电流传输精度更高的优点。文中首先分析两种电路的工作原理,并且基于TMSC 0.18vm CMOS工艺参数,运用HSPICE仿真软件对两种电路分别进行仿真,随后给出了仿真结果,并比较了两种电路的性能优劣。其次,尽管利用共源共栅电流镜取代基本电流镜一定程度上改善了CMOS CCCII的性能,但是无论基于基本电流镜还是共源共栅电流镜的CMOS CCCII都是通过使用偏置电流来调节X端的寄生电阻。然而这个寄生电阻却和CMOS技术中的表面迁移率(μ)成反比。这就意味着基于电流控制电流传输器的电路特性将受到绝对温度的影响。因此本文针对于目前CMOS电流控制电流传输器(CCCⅡ)中存在的温度依赖性问题,提出一种新的温度补偿技术。这种技术主要使用电流偏置电路和分流电路来为CCCⅡ产生偏置电流,其中偏置电路中的电流和μCox’成正比。基于TMSC 0.18μm CMOS工艺参数,运用HSPICE仿真软件,对提出的电路进行仿真,仿真结果验证了电路的可行性。最后,分别对采用了温度补偿共源共栅电流镜CMOS CCCII和普通共源共栅电流镜CMOS CCCII的二阶带通滤波器和模拟浮地电感电路进行性能仿真,仿真结果验证得到温度补偿电路的温度敏感度确实要比普通电路低的多。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电流模式电路综述
• 1.3 电流传输器的国内外研究现状
• 1.4 本文研究的目的和意义
• 1.5 本文主要内容和结构
• 第2章 电流传输器概述
• 2.1 第一代电流传输器（CCⅠ）
• 2.1.1 CCⅠ的电路符号及端口特性
• 2.1.2 CCⅠ的基本电路实现
• 2.2 第二代电流传输器（CCⅡ）
• 2.2.1 CCⅡ的电路符号和端口特性
• 2.2.2 CCⅡ的基本电路实现
• 2.3 第三代电路传输器（CCⅢ）
• 2.3.1 CCⅢ的电路符号和端口特性
• 2.3.2 CCⅢ的基本电路实现
• 2.4 第二代电流控制电流传输器（CCCⅡ）
• 2.4.1 线性跨导原理
• 2.4.2 CCCⅡ的电路符号和端口特性
• 2.4.3 CCCⅡ基本电路的实现
• 2.5 小结
• 第3章 CMOS CCCⅡ的电流镜改进
• 3.1 引言
• 3.2 基本电流镜与共源共栅电流镜比较
• 3.3 基于基本电流镜的CMOS CCCⅡ的电路及测试仿真
• 3.3.1 基于基本电流镜的CMOS CCCⅡ的电路结构
• 3.3.2 仿真工具HSPICE的简介
• 3.3.3 仿真
• 3.4 基于共源共栅电流镜的CMOS CCCⅡ的电路及测试仿真
• 3.4.1 基于共源共栅电流镜的CMOS CCCⅡ的电路结构
• 3.4.2 仿真
• 3.5 小结
• 第4章 基于共源共栅电流镜的CMOS CCCⅡ的温度补偿技术
• 4.1 引言
• 4.2 普通共源共栅电流镜CMOS CCCⅡ与温度补偿共源共栅电流镜CMOS CCCⅡ的电路比较
• 4.2.1 普通共源共栅电流镜CMOS CCCⅡ电路
• 4.2.2 温度补偿共源共栅电流镜CMOS CCCⅡ电路
• 4.3 基于温度补偿共源共栅电流镜CMOS CCCⅡ的电路仿真
• 4.4 基于温度补偿共源共栅电流镜CMOS CCCⅡ的应用电路及测试仿真
• 4.5 小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文