電流模

以電流作為參量進行處理的電路稱為電流模電路。它以電流為參量來傳送、放大和處理電流信號的電路。電流模技術是指電流模積體電路的設計、製造工藝及其套用的技術。電流模積體電路的主要特點是容量大、速度快、精度高、頻頻寬、線性好、效率高。近年來電流模技術發展很快，已成為模擬積體電路的重要基礎。

但是，在電路中，電壓和電流總是相互依賴的。因此，不能嚴格地將電流模和電壓模電路區分開，如果電路的輸入和輸出信號均是電流，整個電路中除含有半導體三極體結電壓外，再無其他電壓參量的電路，稱為“嚴格的”電流模電路。

基本介紹

• 中文名：電流模
• 外文名：current mode
• 基本電路形式：線性跨導電路、開關電流電路等
• 特點：開關電流電路、動態範圍大
• 領域：電子工程

簡介

模擬設計歷史上被認為是電壓主宰的信號處理形式。在模擬IC設計中顯而易見的是，一般在進行任何模擬信號處理之前，電流信號很容易變換到電壓域。舉個最經常遇到的例子，人們十分樂於將電晶體裝進與電壓有關的電路和系統，並且假設這種形式的處理最適合於這個任務，儘管BJT和FET都是電流輸出器件!電流模處理的一個關鍵性能特性是固有的寬頻能力，而在電流放大器中，電晶體幾乎一直到其療頻率都是有效的。近來積體電路工藝技術的進步就意味著，現代化的模擬IC設計現在能夠發揮電流模模擬信號處理的潛力，為解決許多電路和系統問題提供有吸引力的精巧方法。

電流模技術是指電流模積體電路的原理基礎、電路設計技術、實現方法和製造工藝技術以及套用技術而言。它是與日益成熟和快速發展的高速集成工藝相伴發展的新興電路技術。它對當代及今後各種高速、寬頻、高精度線性和非線性模擬積體電路與系統的發展具有重要意義的關鍵技術。可以不誇張的說，它使模擬電子技術發展達到了一個新的里程碑。

電流模電路理論、方法和實踐在當代模擬電子學中已形成一個相當完善的體系。用電流模方法來處理模擬信號、設計和製作模擬積體電路，近年來發展很快，相繼出現了有實用價值的

高新產品並且已大量上市。採用互補雙極工藝和電流模方法製造的集成運放，其頻寬已達到了BW>400MHz，轉換速率S_R>5000 V/μs。例如，OPA 600的BW=850MHz，AD8001的BW=800MHz。乘法器AD734達到了BW_P=10MHz，S_R≥450V/μs和超精度（±0.01%）的高標準。由於電流模電路及套用技術具有很多優點，故獲得快速發展，值得推廣和普及。

基本電路形式

電流模電路的基本電路形式：

1）線性跨導電路：線性跨導電路縮寫“TL”電路，實現電流線性轉換。

2）電流鏡（CM）和電流傳輸器（CC）：電流鏡不僅可作偏置電流源、有源負載，而且還可實現電流量按比例的精確傳送。電流傳輸器是電流鏡與電流鏡、電流鏡與TL迴路或電流鏡與運放構成的基本電流模電路，實現各種模擬信號處理。

3）開關電流電路（SCC）：利用MOSFET管的柵極電容的獨特儲能組成的各種數據取樣積體電路和系統，能實現電流的存儲和轉移作用。能代替開關電容，實現各種信號處理，還可作為開關電流濾波器，開關電流D/A和A/D轉換器。

4）砷化鎵高速電路(GAHSC)：利用砷化鎵器件的高速性能構成的一類電流模信號處理電路。

5）模擬神經網路電路（AN）：它是多輸入、多輸出的運算電路。

6）支撐電路（SC）：包括V-I 轉換器和I-V 轉換器。

特點

電流模電路的特點：

1）頻頻寬，速度高：電流模電路無需考慮電壓振幅，影響頻寬和速度的是極間電容，極間電容都處在低阻抗結點上，充電電流大，充電時間很小，所以頻率高，速度加快，並且電流模電路中的變數引起VBE變化很小，因此，達到平衡所需時間縮短了，又提高了速度。

2）動態範圍大：無論電壓還是電流，輸入信號的最小值都是受噪聲影響的限制；而在電壓模電路中，最大輸出電壓受電源電壓限制，特別模數混合的超大規模積體電路中，為了降低功耗，電源必須相應降低到3.3V，這樣動態範圍限制更為突出，而電流模電路最大輸出電流最終受管子的限制，即可在 nA（即10^-9）到 mA（即10^-3）的數量級範圍內變化，所以動態範圍大。

3）易實現電流存儲與轉移的作用：例如動態鏡，它可以在各種不同的電路中作為一個非常精密的CMOS基本單元，用來實現偏置電源或信號電流複製（1:1拷貝）、倍乘或整除。

4）便於實現電流—電壓之間的線性與非線性的運算功能。

5）非線性失真小，易實現模擬信號處理的高精度。

電流模集成運放

集成運放有通用型和專用型兩大類，前者量大價廉，後者則是在日益擴大的套用對運放性能提出越來越高的要求和集成工藝的快速發展的情況下出現的。專用型集成運放的某些性能特別優異，因此又有高速型、高精度型、高阻型、高壓型：大功率型、低漂移型、低噪聲型、低功耗型等之分，其中的高速型和高精度型是發展最為迅速、套用最為廣泛的兩類專用型集成運放。

為了實現運放的高精度和高速寬頻性能，除了不斷改進集成工藝（如：NPN管和PNP管均達到高性能的雙極互補工藝即CB工藝、製造CMOS管和雙極型器件的BICMOS工藝）以獲得高性能的器件外，還採用許多新興的電路技術。例如，高精度型運放OP～177由於採用了偏流抵消電路、共射一共基差放等新電路，使它的A_od≥140dB，K_CMR≥140 dB，U_IO=4μV，α_UIO=0.03μV/℃，I_IO=0.3μA，α_IIO=1.5 pA℃，已廣泛用於精密放大、精密測量等領域。尤其重要的是，由於電流模技術的套用，具有優異性能的電流模集成運放已獲得快速發展。