電流差分緩沖放大器入門

電流差分緩沖放大器 (CDBA) 是電流反饋運算放大器 (CFOA) 的衍生產(chǎn)品，最初由 Acar C 和 Ozoguz S 提出。CDBA 的主要優(yōu)點是設(shè)計產(chǎn)生的寄生電容較少，因此更適合用于高頻操作。此外，CDBA 可以在電壓或電流模式下工作，這為電路設(shè)計人員提供了極大的靈活性。

圖 1上面是電流差分緩沖放大器 (CDBA) 的符號表示，下面是 CDBA 等效電路。資料來源：施普林格

圖 2顯示了 CDBA 的 CMOS 實現(xiàn)。資料來源：Ozoguz S、Toker A 和 Acar C

CDBA 電路的理想行為如下：

圖 3上圖顯示了 CDBA 電路的方程網(wǎng)絡(luò)。資料來源：ACM 數(shù)字圖書館

圖 4這是 CDBA 電路等式系列的另一種描述。資料來源：施普林格

通過 CDBA z 端子的電流是通過 p 端子和 n 端子的電流之間的差異的結(jié)果，其中 n 端子和 p 端子在內(nèi)部接地。輸入電流的差異被轉(zhuǎn)換為輸出電壓 (Vw)。這種行為實際上是具有差分電流輸入和接地 y 輸入端口的電流反饋放大。因此，該電路呈現(xiàn)電流模式操作，但具有電壓輸出。

CDBA 可用于開發(fā)各種振蕩器、模擬乘法器、電感模擬器、電壓/電流控制的連續(xù)時間濾波器和比例積分微分 (PID) 控制器。其他用例包括高階多功能濾波器、電壓模式雙二次多功能濾波器和有源 R 可調(diào)積分器。

Acar 和 Ozoguz 最初實現(xiàn) CDBA 涉及使用兩個商用電流反饋放大器 (CFA) 設(shè)備，如圖5所示。

圖5?CDBA 的實現(xiàn)使用兩個電流反饋放大器 (CFA)，即 Analog Devices 的 AD844 運算放大器。

CDBA 也可以使用電流傳送帶 II (CCII) 電路來實現(xiàn)（圖6）。此實現(xiàn)僅包含金屬氧化物半導(dǎo)體 (MOS) 晶體管，可以使用標準 CMOS 技術(shù)制造。此外，該實現(xiàn)由兩部分組成，輸入端的電流差分單元 (CDU) 和輸出端的電壓單位增益緩沖器。在這種情況下，CDU 只是一個倍增模式電流傳送器 (MDCC)，電壓緩沖器是具有低增益誤差和低輸出阻抗的高性能設(shè)計。

圖6此 CDBA 是通過使用電流傳送帶 II (CCII) 電路實現(xiàn)的。

對于圖 6 中的 CDBA，n 和 p 端子共享低阻抗端子。n 和 p 端子之間的電流差導(dǎo)致從 z 端子輸出電流。該輸出電流還對應(yīng)于外部阻抗上的電壓降，該電壓降由緩沖器攜帶至輸出 w 端子。因此，需要額外的阻抗來實現(xiàn)從電壓輸出到電流輸入的反饋。

還有 CDBA 的雙極結(jié)型晶體管 (BJT) 實現(xiàn)（圖7）。CDBA 的雙極變體由對稱的恒流源、電流差分緩沖器和電壓緩沖器組成。對稱恒流源的設(shè)計必須使 Q2 晶體管的面積比其他晶體管的面積大 N 倍，以確保輸出電流僅受電源電壓的影響最小。

圖7?CDBA 使用雙極結(jié)型晶體管實現(xiàn)。

CDBA中的電流差分緩沖器由晶體管Q7-Q25組成。在該電路中，p 和 n 端子中的電流在 Q17 和 Q22 集電極處不同。該電路中輸入級的偏置電流來自公共恒流源。該電路中的電壓緩沖器是單位增益電壓放大器，與 CDBA 的 CMOS 實現(xiàn)相同。

該電路中的電壓緩沖器由三極管Q26-Q31組成，電壓緩沖器的輸入端與電流緩沖器的輸出端相連。電壓緩沖器的偏置也來自公共恒流源。

審核編輯：湯梓紅