电流模

　　以电流作为参量进行处理的电路称为电流模电路。它以电流为参量来传送、放大和处理电流信号的电路。电流模技术是指电流模集成电路的设计、制造工艺及其应用的技术。电流模集成电路的主要特点是容量大、速度快、精度高、频带宽、线性好、效率高。近年来电流模技术发展很快，已成为模拟集成电路的重要基础。

　　但是，在电路中，电压和电流总是相互依赖的。因此，不能严格地将电流模和电压模电路区分开，如果电路的输入和输出信号均是电流，整个电路中除含有半导体三极管结电压外，再无其他电压参量的电路，称为“严格的”电流模电路。1

　　简介

　　模拟设计历史上被认为是电压主宰的信号处理形式。在模拟IC设计中显而易见的是，一般在进行任何模拟信号处理之前，电流信号很容易变换到电压域。举个最经常遇到的例子，人们十分乐于将晶体管装进与电压有关的电路和系统，并且假设这种形式的处理最适合于这个任务，尽管BJT和FET都是电流输出器件!电流模处理的一个关键性能特性是固有的宽带能力，而在电流放大器中，晶体管几乎一直到其疗频率都是有效的。近来集成电路工艺技术的进步就意味着，现代化的模拟IC设计现在能够发挥电流模模拟信号处理的潜力，为解决许多电路和系统问题提供有吸引力的精巧方法。2

　　电流模技术是指电流模集成电路的原理基础、电路设计技术、实现方法和制造工艺技术以及应用技术而言。它是与日益成熟和快速发展的高速集成工艺相伴发展的新兴电路技术。它对当代及今后各种高速、宽带、高精度线性和非线性模拟集成电路与系统的发展具有重要意义的关键技术。可以不夸张的说，它使模拟电子技术发展达到了一个新的里程碑。

　　电流模电路理论、方法和实践在当代模拟电子学中已形成一个相当完善的体系。用电流模方法来处理模拟信号、设计和制作模拟集成电路，近年来发展很快，相继出现了有实用价值的

　　高新产品并且已大量上市。采用互补双极工艺和电流模方法制造的集成运放，其带宽已达到了BW>400MHz，转换速率SR>5000 V/μs。例如，OPA 600的BW=850MHz，AD8001的BW=800MHz。乘法器AD734达到了BWP=10MHz，SR≥450V/μs和超精度（±0.01%）的高标准。由于电流模电路及应用技术具有很多优点，故获得快速发展，值得推广和普及。3

　　基本电路形式

　　电流模电路的基本电路形式：

　　1）线性跨导电路：线性跨导电路缩写“TL”电路，实现电流线性转换。

　　2）电流镜（CM）和电流传输器（CC）：电流镜不仅可作偏置电流源、有源负载，而且还可实现电流量按比例的精确传送。电流传输器是电流镜与电流镜、电流镜与TL回路或电流镜与运放构成的基本电流模电路，实现各种模拟信号处理。

　　3）开关电流电路（SCC）：利用MOSFET管的栅极电容的独特储能组成的各种数据取样集成电路和系统，能实现电流的存储和转移作用。能代替开关电容，实现各种信号处理，还可作为开关电流滤波器，开关电流D/A和A/D转换器。

　　4）砷化镓高速电路(GAHSC)：利用砷化镓器件的高速性能构成的一类电流模信号处理电路。

　　5）模拟神经网络电路（AN）：它是多输入、多输出的运算电路。

　　6）支撑电路（SC）：包括V-I 转换器和I-V 转换器。

　　特点

　　电流模电路的特点：

　　1）频带宽，速度高：电流模电路无需考虑电压振幅，影响频宽和速度的是极间电容，极间电容都处在低阻抗结点上，充电电流大，充电时间很小，所以频率高，速度加快，并且电流模电路中的变量引起VBE变化很小，因此，达到平衡所需时间缩短了，又提高了速度。

　　2）动态范围大：无论电压还是电流，输入信号的最小值都是受噪声影响的限制；而在电压模电路中，最大输出电压受电源电压限制，特别模数混合的超大规模集成电路中，为了降低功耗，电源必须相应降低到3.3V，这样动态范围限制更为突出，而电流模电路最大输出电流最终受管子的限制，即可在 nA（即10-9）到 mA（即10-3）的数量级范围内变化，所以动态范围大。

　　3）易实现电流存储与转移的作用：例如动态镜，它可以在各种不同的电路中作为一个非常精密的CMOS基本单元，用来实现偏置电源或信号电流复制（1:1拷贝）、倍乘或整除。

　　4）便于实现电流—电压之间的线性与非线性的运算功能。

　　5）非线性失真小，易实现模拟信号处理的高精度。

　　电流模集成运放

　　集成运放有通用型和专用型两大类，前者量大价廉，后者则是在日益扩大的应用对运放性能提出越来越高的要求和集成工艺的快速发展的情况下出现的。专用型集成运放的某些性能特别优异，因此又有高速型、高精度型、高阻型、高压型：大功率型、低漂移型、低噪声型、低功耗型等之分，其中的高速型和高精度型是发展最为迅速、应用最为广泛的两类专用型集成运放。

　　为了实现运放的高精度和高速宽带性能，除了不断改进集成工艺（如：NPN管和PNP管均达到高性能的双极互补工艺即CB工艺、制造CMOS管和双极型器件的BICMOS工艺）以获得高性能的器件外，还采用许多新兴的电路技术。例如，高精度型运放OP～177由于采用了偏流抵消电路、共射一共基差放等新电路，使它的Aod≥140dB，KCMR≥140 dB，UIO=4μV，αUIO=0.03μV/℃，IIO=0.3μA，αIIO=1.5 pA℃，已广泛用于精密放大、精密测量等领域。尤其重要的是，由于电流模技术的应用，具有优异性能的电流模集成运放已获得快速发展。4

　　本词条内容贡献者为:

　　张磊 - 副教授 - 西南大学