本发明专利技术涉及一种差分式电流传输器，特别是一种具有电控性的能较好地抑制共模信号的ＣＭＯＳ第二代电流传输器。一对电压差分输入端Ｙ↓［１］，Ｙ↓［２］，具有高输入阻抗，一对差分电压跟踪端Ｘ↓［＋］，Ｘ↓［－］，一对同相电流输出端Ｚ↓［１＋］、Ｚ↓［２＋］，一对反相电流输出端Ｚ↓［１－］，Ｚ↓［２－］。该电路具有电控性，即通过调整该电路的偏置电流Ｉ↓［Ｂ］可以控制Ｘ↓［＋］、Ｘ↓［－］端电压与Ｙ↓［１］、Ｙ↓［２］端的差分电压的关系，其关系如下：Ｖ↓［Ｘ＋］＝Ｖ↓［Ｙ３］＋（Ｖ↓［Ｙ１］－Ｖ↓［Ｙ２］）＋Ｉ↓［Ｘ＋］.Ｒ↓［Ｘ］，Ｖ↓［Ｘ－］＝Ｖ↓［Ｙ４］－（Ｖ↓［Ｙ１］－Ｖ↓［Ｙ２］）＋Ｉ↓［Ｘ－］.Ｒ↓［Ｘ］。其中，Ｒ↓［Ｘ］＝Ｖ↓［Ｔ］／（２Ｉ↓［Ｂ］）表示Ｘ↓［＋］和Ｘ↓［－］的控制电阻，在室温下，Ｖ↓［Ｔ］＝２６ｍｖ。由该电流传输器构成的电流模式滤波器的参数（品质因数及固有频率）具有电子调谐特性，所设计的电路可以极大地抑制共模信号，方便地控制电路参数，并具有低电压低功耗特性，在简化结构、降低功耗、扩展频域，噪声抑制等方面都有很好的作用。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种差分式电流传输器，特别是一种具有电控性的能有效抑制共模信号的CMOS第二代电流传输器，属于模拟集成电路领域。
技术介绍
第二代电流传输器(second generation current conveyor，CCII)是由A.S.Sedra和K.C.Smith在1970年提出的一个电路方块。图1为第二代电流传输器的电路符号，如图1所示，第二代电流传输器有一个电流输入端X，一个电压输入端Y，一个正向电流输出端Z+，一个反向电流输出端Z-。该第二代电流传输器的传输特性如下所示(1)Y输入端为高阻抗输入端，其输入电流为零，IY＝0；(2)Y输入端施加电压VY，则X端的电压等于该输入电压，VX＝VY；(3)正向电流输出端的电流Iz+的大小和方向与X端的输入电流一致IZ+＝IX；(4)反向电流输出端的电流大小与X端的输入电流相等，但方向相反，IZ-＝-IX。由上述特征可知，第二代电流传输器CCII能利用输入电流控制输出电流，或是利用输入电压VY控制输出电压VX，因此第二代电流传输器广泛应用于各种连续时间信号的处理中。然而，在模拟-数字混合电路中，由于容易产生非理想信号，而且因时钟信号的馈送和电荷的注入使数字电路模块产生噪声。该噪声不仅影响数字电路模块，而且通过衬底串扰、电路耦合等方式影响模拟电路部分和射频电路部分，而第二代电流传输器不能提供很好的抑制干扰信号能力，另外，它也不能通过外加电流来控制其端口特性，即不能通过外加的偏置电流或电压来调整CCII的参数，从而使得第二代电流传输器及其构成的滤波器等电路的应用受到了很大的限制。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术所要解决的问题是提供一种工作于模拟-数字混合电路中，能有效地抑制共模信号和噪声且具有电控性的新型第二代电流传输器。该电流传输器输器的两个输入端Y与X之间的电压电流关系具备电控特性，从而使得由它构成的电流模式滤波器的参数(品质因数及固有频率)具有电子调谐特性，所设计的电路可以完全地抑制共模信号，方便地控制电路参数，并具有低电压低功耗特性，在简化结构、降低功耗、扩展频域，噪声抑制等方面都有很好的作用。为了实现上述目的，本专利技术提出一种新型的第二代电流传输器CMOS电流控制全平衡差分式电流传输器，该传输器具有两对电压差分输入端Y1、Y2和Y3、Y4，均具有高输入阻抗，一对差分电压跟踪端X+，X-，一对同相电流输出端Z1+、Z2+，一对反相电流输出端Z1-，Z2-。因为该电路应具有电控性，即通过调整该电路的偏置电流IB可以控制X端电压与Y端电压的关系，因此该电路还有一个偏置电流控制端。该FBCCCII的端口特性可由下式表示VX+＝VY3+(VY1-VY2)+IX+·RXVX-＝VY4-(VY1-VY2)+IX-·RX(1)IZ1+＝IZ2+＝IX+IZ1-＝IZ2-＝IX-(2)其中，RX＝VT/(2IB)，表示X+端和X-端的控制电阻，在室温下，VT＝26mv。在使用时，将Y3、Y4均接地，使得VY3＝VY4＝0，这样VX+与VX-为大小相等，方向相反的差分电压。附图说明图1是第二代电流传输器的电路符号。图2是本专利技术电流控制全平衡差分式电流传输器的电路符号。图3是本专利技术的主体结构示意图。图4是本专利技术的具体电路设计图。具体实施例方式图2为电流控制全平衡式电流传输器的电路符号，包括两对高阻抗的差分电压输入端Y1～Y4，两个电压跟踪端X+、X-，一对同相电流输出端Z1+、Z2+，一对反相电流输出端Z1-，Z2-，及一个电流控制端。由于关系Rx=VT2IB]]>的存在，该电流控制端可控制电流输入端的寄生电阻Rx，进而控制X端和Y端的电压电流关系。其传输特性如式(1)、(2)所示。图3为本专利技术的主体结构示意图，该电路由主要包括以下四个部分(1)由差分对管组成的差分电压输入电路，实现差分输入电压的运算。(2)反馈电路，精确跟踪差分输入级的差分电压。(3)两个跨导线性环，实现电压传送的作用。(4)电压取样电路，取自差分电压输入级的正相输出电压和反相输出电压，并生成一个共模输出电压Vm。(5)共模反馈电路，用来稳定共模信号，抑制共模电压的漂移。VRCM为共模参考电压，将它与共模输出电压进行比较可得到一个误差信号，用该误差信号控制差分电压输入级的输出电流，从而使得共模输出电压稳定在参考电压VRCM上，如果选择VRCM＝0，则共模输出电压为0。图4为CFBCCII的具体电路实现图，整个电路由CMOS晶体管和电阻，电容构成。其中，M1～M6组成三对差分对管，M19～M21为三对差分对管的负载。M33、M45与M34、M13组成两对负反馈电路，使得图中D、G点的电压能精确的跟踪差分输入级的电压差。设三对差动输入级的器件参数完全对称，则有由图4，可得IM3+IM4＝IM10IM1+IM2＝IM11IM5+IM6＝IM12(3)其中，IMi(i＝1～46)分别表示Mi的漏源电流，下同。因为M10～M12为电流镜，所以有IM10＝IM11＝IM12(4)又因M19～M21构成电流镜，所以有IM1+IM4＝IM3+IM6＝IM2+IM5(5)由式(3)～(5)得IM1＝IM3＝IM5IM2＝IM4＝IM6(6)设图中得MOS管工作于饱和状态，MOS管的漏极电流IM与栅源电压之间的关系为IM＝(K′W/2L)(VGS-VT)2(7)其中K′为跨导参数，W、L为沟道宽度和长度，VT为阀值电压。如果M1～M6的沟道尺寸相同，由式(6)、(7)可得VGS1＝VGS3＝VGS5VGS2＝VGS4＝VGS6(8)根据式(8)和图三所示电路，有VY1-VA＝VD-VB＝VY4-VCVY2-VA＝VY3-VB＝VG-VC(9)其中VD、VG分别为图中D、G两点的电压。由式(9)可解出VD＝VY3+(VY1-VY2)VG＝VY4-(VY1-VY2)(10)两个跨导线性环M23～M26、M35～M38构成电压传送电路，将D、G两点的电压传送到X+和X-端，即分别实现式(1)所示的关系。M8～M14及M45构成一个电流镜电路，该电流镜一方面通过M10～M12分别向差分对管三个相等的偏流IB，另一方面通过M9、M14分别向两个跨导线性环提供下偏置电流。M17～M22构成另一电流镜，其电流与IB相等，M18、M22分别提供两个跨导电路的上偏置电流。M27～M32、M39～M44分别组成同相、反相电流传送电路，实现式(2)所示的关系。具体分析如下 当跨导线性环的各晶体管都工作在饱和区，且忽略体效应时，有IM23=knW23L23(VGS23-VTn)2]]>IM24=knW24L23(VGS24-VTn)2]]>(11)IM25=-kpW25L25(VGS25-VTp)2]]>IM26=-kpW26L26(VGS26-VTp)2]]>(12)以及VGS23＝VGS24-VXD(13)VGS25＝VGS26-VXD(14)IM24＝-IM26＝IB(15)其中，kn、kp分别为NMOS与PMOS晶体管的的跨导系数，VTn、VTp为阀值电压，Wi与Li对应各管的宽长比，VGS代表晶体管的栅源电压。由式(11)～(15)可得Ix=-IM23-IM25=(W25L26W26本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电流控制全平衡式电流传输器，其特征在于所述的电流传输器具有两对电压差分输入端Ｙ↓［１］、Ｙ↓［２］和Ｙ↓［３］、Ｙ↓［４］，一对差分电压跟踪端Ｘ↓［＋］，Ｘ↓［－］，一对同相电流输出端Ｚ↓［１＋］、Ｚ↓［２＋］，一对反相电流输出端Ｚ↓［１－］，Ｚ↓［２－］，以及一个电流控制端Ｉ↓［Ｂ］。所述差分电压输入端与差分电压跟踪端的关系为：Ｖ↓［Ｘ＋］＝（Ｖ↓［Ｙ１］－Ｖ↓［Ｙ２］）＋Ｉ↓［Ｘ＋］.Ｒ↓［Ｘ］，Ｖ↓［Ｘ－］＝－（Ｖ↓［Ｙ１］－Ｖ↓［Ｙ２］）＋Ｉ↓［Ｘ－］.Ｒ↓［Ｘ］，其中Ｒ↓［Ｘ］＝Ｖ↓［Ｔ］／（２Ｉ↓［Ｂ］），表示Ｘ端的控制电阻，在室温下，Ｖ↓［Ｔ］＝２６ｍｖ。所述电流输出端与差分电压跟踪端的电流关系为：Ｉ↓［Ｚ１＋］＝Ｉ↓［Ｚ２＋］＝Ｉ↓［Ｘ＋］，Ｉ↓［Ｚ１－］＝Ｉ↓［Ｚ２－］＝Ｉ↓［Ｘ－］。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王春华，李仁发，何松华，张秋晶，何海珍，李涛，易波，何选森，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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