一种差动电压式电流传输器及包含其的双二阶滤波电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种差动电压式电流传输器，包括开关控制电路、第一至第十六MOS管，开关控制电路是由数字信号控制的开关阵列，包括2M个PMOS管和2M个NMOS管。本实用新型专利技术的差动电压式电流传输器包括开关控制电路，开关控制电路包括数量相同的PMOS管和NMOS管，PMOS管和NMOS管构成由数字信号控制的开关阵列，从而控制差动电压式电流传输器的Z输出端的电流大小，具有数字可控的电流增益，而同时又兼具电流传输器差动电压输入的特性，具有结构简单、适用范围广的优点以及电调谐特性。本实用新型专利技术还公开了一种包含差动电压式电流传输器的双二阶滤波电路。

Differential voltage current conveyor and double two order filter circuit containing the same

The utility model discloses a differential voltage current conveyor includes a switch control circuit, the first to the sixteenth MOS tube, the switch control circuit is composed of a switch array digital signal control, including 2M PMOS and 2M NMOS tube tube. The utility model has the advantages of differential voltage current conveyor includes a switch control circuit, switch control circuit including the same number of PMOS tube and NMOS tube, PMOS tube and NMOS tube is composed of a switch array digital signal control, the current size of the Z output to control the differential voltage current conveyor end, current gain with digital control, and at the same time also has the characteristics of differential voltage current conveyor, has the advantages of simple structure, wide application scope and advantages of electric tuning characteristics. The utility model also discloses a double two order filter circuit comprising a differential voltage current conveyor.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电流传输器，特别涉及一种差动电压式电流传输器及包含其的双二阶滤波电路。
技术介绍
作为连续时间滤波器的一个重要分支，电流传输器(courrentconveryor：CCll)以及由其衍生的有源器件构成的滤波电路，从上世纪七十年代一被提出，就一直备受学者的青睐。而CCll作为最基本的电流模式电路积木块，因其信号带宽比较宽，动态范围大，电流结构简单以及较低的功耗，在滤波、振荡、放大等方面均有广泛的应用，但是，CCll只有一个高阻的电压输入端子(Y)，这个缺陷在处理差分信号的时候，表现的特别明显，而差分信号又在现代的模拟信号处理，自动控制过程以及其他的通信或者射频系统中应用十分广泛。因此，差动电压式电流传输器(differentialvoltagecurrentconveyors：DVCC)就应运而生。DVCC结合了CCII和DDA(differentialdifferenceamplifier)的结构特点，具有两个差分输入端子(Y1和Y2)，其优势在于它X端的电压为两个Y端的电压差，具有优异的差模输入特性和较高的共模信号抑制能力。差动电压式电流传输器由H.O.Elwan和A.M.Soliman两位学者在1997年提出，该器件的电路符号如图1所示。这是一个五端口有源器件，其中Y1、Y2的输入阻抗很高，为差分电压输入端；X端的输入阻抗很低，输入的电流信号极性可以为正也可以为负。Z+，Z-的输出阻抗都很高，能够输出相位互补的电流信号。设各端口电流正向流入，则其理想端口特性用混合参数矩阵方程表示为：Vxiy1iy2iz+iz-=01-100000000000010000-10000IxVy1Vy2Vz+Vz-]]>即：Vx＝Vy1-Vy2,iy1＝iy2＝0,iz+＝ix,iz-＝-ix。图2是目前应用最广泛的DVCC的MOS实现电路，该电路中，M1，M2和M3，M4采用交叉连接的差分对结构，组成差分输入端，M1，M2和M3，M4对称，具有较高共模抑制能力。M7和M8构成电流镜，迫使静态时M1和M3的漏电流之和等于M2和M4的漏电流之和，即Id1+Id3＝Id4+Id2，变形可得：Id1-Id2＝Id4-Id3，因此VG1-VG2＝VG4-VG3，因为VG1＝Vy2，VG2＝0，VG3＝Vx，VG4＝Vy1，于是可得Vx＝Vy1-Vy2。M9和M12提供负反馈，降低输出电阻，且Vx独立于X端的输出电流，M10，M13组成电流镜，迫使IZ+＝IX。本电路所有的MOS管都工作在饱和状态，且所有的PMOS的源极都接到电源正极，而所有的NMOS的源极都接到电源负极。其中，M1，M2和M3，M4组成差分对，有相同的源电压，因此，M1，M2和M3，M4的衬底虽然没有接到负电源端，但是它们的阈值电压具有相同的变化，当输入共模信号的时候，阈值电压的变化能够被相互抵消，所以整个电路对体效应造成的阈值电压变化不敏感。可以采用单一的n阱或者pn阱工艺实现。这个结构从IC工艺，还是特性曲线，速度，带宽，准确度以及灵敏度等各个方面都有较好的设计和改进。DVCC的两个Y端都具有很高的输入阻抗(MΩ级)，没有电流流经Y端，所以能够实现差动电压特性，这个特点是传统的电流传输器入CCI和CCII、CCCII等所没有的优点，充分利用此特性进行电路，能够有效地减少有源器件的个数。X端电压可反映Y1和Y2端的差动电压，其输入阻抗非常小(约10Ω)，比CCII更接近理想(CCII的输入阻抗约100Ω)状况，X端的电压跟随误差很小。而Z端具有很高的输出阻抗(＞1MΩ)，可以把输入电流复制到输出端。最后由于DVCC内部是由全CMOS电路实现，所以工作速度快，而且工作频率可以更加高。虽然DVCC具有优异的差模输入特性和较高的共模信号抑制能力，但是却有一个很大的缺点，就是不具备电调谐特性。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供一种具备电调谐特性、可编程控制的差动电压式电流传输器，并提供一种包含差动电压式电流传输器的双二阶滤波电路。本技术解决上述问题的技术方案是：一种差动电压式电流传输器，包括开关控制电路、第一至第十六MOS管，第一MOS管的栅极作为差动电压式电流传输器的Y2端，第一MOS管、第二MOS管的源极与第五MOS管的漏极相连，第一MOS管的漏极、第三MOS管的漏极、第七MOS管的漏极、第七MOS管的栅极与第八MOS管的栅极相连，第五MOS管、第六MOS管的栅极接Vb1，第二MOS管的栅极接地，第二MOS管、第四MOS管、第八MOS管的漏极与第九MOS管的栅极相连，第三MOS管、第四MOS管的源极与第六MOS管的漏极相连，第三MOS管的栅极、第九MOS管的漏极、第十MOS管的漏极连接在一起并作为差动电压式电流传输器的X端，第四MOS管的栅极作为差动电压式电流传输器的Y1端，第十MOS管的栅极、第十二MOS管的栅极、第十二MOS管的漏极与第十三MOS管的漏极相连，第十一MOS管的栅极与第九MOS管的栅极相连，第十一MOS管的漏极、第十五MOS管的漏极、第十五MOS管的栅极与第十六MOS管的栅极相连，第十六MOS管的漏极与第十四MOS管的漏极相连，第十四MOS管、第十三MOS管的栅极接Vb2，第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十一MOS管、第十四MOS管、第十三MOS管的源极接电源正极，第五MOS管、第六MOS管、第十MOS管、第十二MOS管、第十五MOS管、第十六MOS管的源极接电源负极，所述开关控制电路的一端分别与第九MOS管、第十MOS管的栅极相连，开关控制电路的另一端作为差动电压式电流传输器的Z端。上述差动电压式电流传输器中，所述开关控制电路包括2M个PMOS管和2M个NMOS管；2M个PMOS管均分为两部分，第一部分中M个PMOS管的源极均接电源正极，第一部分中M个PMOS管的栅极均连接第九MOS管的栅极，第一部分中M个PMOS管的漏极分别与第二部分中M个PMOS管的源极相连，第二部分中M个PMOS管的栅极连接第一开关序列，第二部分中M个PMOS管的漏极连接在一起并作为差动电压式电流传输器的Z端；2M个NMOS管均分为两部分，第一部分中M个NMOS管的漏极连接在一起并与差动电压式电流传输器的Z端连接，第一部分中M个NMOS管的栅极连接第二开关序列，第一部分中M个NMOS管的源极分别与第二部分中M个NMOS管的漏极相连，第二部分中M个NMOS管的栅极均连接第十MOS管的栅极，第二部分中M个NMOS管的源极均接电源负极。上述差动电压式电流传输器中，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第十MOS管、第十二MOS管、第十五MOS管、第十六MOS管为NMOS管，所述第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十一MOS管、第十三MOS管、第十四MOS管为PMOS管。上述差动电压式电流传输器中，所述第二开关序列为第一开关序列的反相。一种双二阶滤波电路，包括第一至第六电流传输器，第一至第六电流传输器均为上述的差动电压式电流传输器，其中，第一电流传输器、第二电流传输器、第三电流传输器的Y2端均接地，第一电流传输器、第二电流传输器、第三电流传输器的Y1端均接电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种差动电压式电流传输器，其特征在于：包括开关控制电路、第一至第十六MOS管，第一MOS管的栅极作为差动电压式电流传输器的Y2端，第一MOS管、第二MOS管的源极与第五MOS管的漏极相连，第一MOS管的漏极、第三MOS管的漏极、第七MOS管的漏极、第七MOS管的栅极与第八MOS管的栅极相连，第五MOS管、第六MOS管的栅极接Vb1，第二MOS管的栅极接地，第二MOS管、第四MOS管、第八MOS管的漏极与第九MOS管的栅极相连，第三MOS管、第四MOS管的源极与第六MOS管的漏极相连，第三MOS管的栅极、第九MOS管的漏极、第十MOS管的漏极连接在一起并作为差动电压式电流传输器的X端，第四MOS管的栅极作为差动电压式电流传输器的Y1端，第十MOS管的栅极、第十二MOS管的栅极、第十二MOS管的漏极与第十三MOS管的漏极相连，第十一MOS管的栅极与第九MOS管的栅极相连，第十一MOS管的漏极、第十五MOS管的漏极、第十五MOS管的栅极与第十六MOS管的栅极相连，第十六MOS管的漏极与第十四MOS管的漏极相连，第十四MOS管、第十三MOS管的栅极接Vb2，第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十一MOS管、第十四MOS管、第十三MOS管的源极接电源正极，第五MOS管、第六MOS管、第十MOS管、第十二MOS管、第十五MOS管、第十六MOS管的源极接电源负极，所述开关控制电路的一端分别与第九MOS管、第十MOS管的栅极相连，开关控制电路的另一端作为差动电压式电流传输器的Z端。...

【技术特征摘要】
1.一种差动电压式电流传输器，其特征在于：包括开关控制电路、第一至第十六MOS管，第一MOS管的栅极作为差动电压式电流传输器的Y2端，第一MOS管、第二MOS管的源极与第五MOS管的漏极相连，第一MOS管的漏极、第三MOS管的漏极、第七MOS管的漏极、第七MOS管的栅极与第八MOS管的栅极相连，第五MOS管、第六MOS管的栅极接Vb1，第二MOS管的栅极接地，第二MOS管、第四MOS管、第八MOS管的漏极与第九MOS管的栅极相连，第三MOS管、第四MOS管的源极与第六MOS管的漏极相连，第三MOS管的栅极、第九MOS管的漏极、第十MOS管的漏极连接在一起并作为差动电压式电流传输器的X端，第四MOS管的栅极作为差动电压式电流传输器的Y1端，第十MOS管的栅极、第十二MOS管的栅极、第十二MOS管的漏极与第十三MOS管的漏极相连，第十一MOS管的栅极与第九MOS管的栅极相连，第十一MOS管的漏极、第十五MOS管的漏极、第十五MOS管的栅极与第十六MOS管的栅极相连，第十六MOS管的漏极与第十四MOS管的漏极相连，第十四MOS管、第十三MOS管的栅极接Vb2，第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十一MOS管、第十四MOS管、第十三MOS管的源极接电源正极，第五MOS管、第六MOS管、第十MOS管、第十二MOS管、第十五MOS管、第十六MOS管的源极接电源负极，所述开关控制电路的一端分别与第九MOS管、第十MOS管的栅极相连，开关控制电路的另一端作为差动电压式电流传输器的Z端。2.根据权利要求1所述的差动电压式电流传输器，其特征在于：所述开关控制电路包括2M个PMOS管和2M个NMOS管；2M个PMOS管均分为两部分，第一部分中M个PMOS管的源极均接电源正极，第一部分中M个PMOS管的栅极均连接第九MOS管的栅极，第一部分中M个PMOS管的漏极分别与第二部分中M个PMOS管的源极相连，第二部分中...

【专利技术属性】
技术研发人员：周细凤，曾荣周，陈子逸，
申请(专利权)人：湖南工程学院，
类型：新型
国别省市：湖南;43