电流传输器的实现及其在IC线性与非线性单元电路中的应用研究

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1、摘要一户曰月旦旦旦旦旦旦竺竺竺竺竺巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴里巴巴巴巴巴巴巴巴巴留留巴巴巴里一里巴巴巴士巴巴留巴曰巴巴曰.目侣吕吕二二摘要电流传输器(简称CC器件)是一种功能很强的工作于电流模式的标准器件，在模拟运算、阻纳变换、有源滤波、信号产生和处理等方面应用十分广泛，其应用电路比基于OA的电路具有更大的增益带宽积。本文主要致力于新型CC器件的实现方案及其在IC线性与非线性单元电路中的应用研究。首先，对CC器件的发展及应用研究现状进行了较详细的综述(第一章)，并详细介绍了各种CC器件的端口特性、典型实现电

2、路及CC器件在模拟运算、阻纳变换、有源滤波和精密整流等方面的应用原理(第二章)，在此基础上对CC器件的实现及其在IC线性与非线性单元电路中的应用进行了创新性的研究。在CC器件的实现方面，由于很多新型CC器件目前尚无商用集成芯片，给人们从事新型CC器件应用电路的硬件实验研究造成极大的不便，因此重点研究了采用现有商用集成芯片的器件(如OA、第一代电流传输器CCI、第二代电流传输器CCII)实现各种改进型CC11,第三代电流传输器(CCIII)等新型CC器件，提出了多种基于OA或CCI和CCII的新型CC器件的

3、实现新方案;在CC器件在IC线性与非线性单元电路中的应用研究方面，重点研究了CC器件在回转器、有源滤波器和精密整流器中的新应用，提出了多种结构简单、性能优越的回转器、有源滤波器和精密整流器的CC实现新方案。本文的主要贡献概要如下:第一，鉴于各种改进型CCII和第三代CC器件(CCIII)日前尚无商用集成芯片问世。为了便于对这些新型CC器件的应用电路进行仿真和实验研究，本文第二章专门对采用现有商用集成芯片的器件(如OA,CCI和CCII)实现新型CC及改进型CC方面进行了较深入的研究，取得了一些具有创新性的

4、研究成果。(I)提出了一矛中基于OA,2种基于CCI和CCII的差动电压式CCII(记为DVCCII)实现电路。基于OA的DVCCII实现方案虽然采用了6块OA，但实现电路容易制作，在目前市面卜尚难购买到CC芯片的情况下，它可以为人们研究DVCC11应用电路时进行仿真和实验研究提供一个可行的DVCCII模块。(2)提出了2种基于CCI和CC11的具有双输出端的改进型CCII(记为DOCCII)实现方案。这些方案均只用1块CCI和1块CC11，无须任何其他元件，采用2块PA630芯片便可制作。(3)提出了2

5、种基于CC工和CC11的具有双输出端的电压反相型CCII(记为ICC11)实现电路，这些电路均只用2块CCII和I块CC1，无须任何其它7G件。(4)提出了4种基于CCI和CC11的CCII实现电路。这些实现方案均只采用1块CCI和I块CCII，无须任何其它元件。(5)提出了4种新的基于DOCC11的具有双输出端的CCIII以己为DOCCffI)实现电路，这些电路均只用2块DOCC11而无须任何其它元件。(6)提出了24种基于CCI和CC11的DOCCIII华南理工大学工学博士学位论文实现电路，这些DOC

6、CIII实现电路均只须2块CCI和2块CCII，无须任何其它元件。本文提出的基于OA,CCI和CCII的各种新型电流传输器实现电路，结构简单，使用元件少，易于实验室制作，在各种新型CC和改进型CC的芯片尚未问世前，采用本文提出的实现方案进行仿真和实验研究非常方便，因此具有一定的理论价值和实用价值。第二，考虑到回转器在理想电感的实现中非常有用，因此本文第四章对CC器件在回转器IC线性单元电路中的应用进行了较深入的研究，分别采用不同的CC器件实现了若干种新的接地回转器和接地变浮地回转器。(1)提出了4种基于C

7、CII和4种基于工CCII的接地回转器实现电路。(2)分别提出了2种基于DOCCII,2种基于ICCII和4种基于DVCCII的接地变浮地回转器实现电路。这些基于CC的回转器IC单元电路结构简单，只用2块CC和2个电阻元件，易于集成制作。电路仿真和硬件电路实验研究结果表明:用本文提出的回转器实现理想接地、浮地电感并应用于二阶滤波器的实现中是可行的。第三，对CC器件在有源滤波器中的应用进行了新的研究(第五章)。提出了4种基于单CCII的电压模式一阶全通网络、4种基于单CCII的电压模式Q增强二阶滤波电路和5

8、种基于CCII的电流模式二阶滤波电路。其中一阶全通网络结构简单，只用单块CCII和3个无源元件，是目前同类电路中结构最简单的实现方案之一。本文提出的Q增强二阶滤波电路结构比采用运算放大器实现的同类电路简单，只用了一块CCII及4个无源元件、且有一半元件接地。提出的基于2块CCII的电流模式二阶滤波器综合电路，通过选择不同的元件类型可以分别综合出电流模式二阶低通、二阶高通和二阶带通滤波函数，采用的6个无源元件有4个接地。本文提出