放大器作為集成電路的一種重要的組成部分是國內外研究的熱點。電壓模式放大器有一個明顯的缺點就是隨著被處理信號的頻率越來越高,電壓模式電路的固有缺點開始阻礙它在高頻高速環(huán)境中的應用。主要由于閉環(huán)增益和閉環(huán)帶寬的乘積是常數(shù),當帶寬向高頻區(qū)擴展時增益按比例下降，而且在大信號下它的輸出電壓轉換速率也很低。為克服這些缺點,本文設計了低壓狀態(tài)下的電流反饋運算放大器。電流反饋運算放大器(CFOA)被廣泛應用在模擬信號處理中,比如模數(shù)轉換(ADC),濾波器以及許多其他通信系統(tǒng)中。電流反饋運算放大器相對于電壓反饋運算放大器的一個顯著的優(yōu)點就是有較快的轉換速率和與增益設置無關的帶寬, 80年代末期,基于互補雙極工藝發(fā)展起來的電流負反饋運算放大器,從根本上改變了傳統(tǒng)電壓反饋運算放大器的電路結構,得到了極大的發(fā)展 ;但電源電壓一般都是5V,功耗也比較大,筆者設計了基于雙電源±0.9V供電,功耗僅為3.5mW的電流反饋運算放大器。

　　電路描述

　　CFOA簡化拓撲結構可用圖1表示，它主要由輸入緩沖級、跨組放大級和輸出緩沖級組成。輸出緩沖級接在兩個輸入端之間，具有單位電壓增益。其作用有三個：強制un 跟隨up;使同相輸入端為高阻抗(理想為無窮大)的電壓輸入端;使反相輸入端為低阻抗(理想為零)的電流輸入端，信號電流在反相輸入端流進或流出。

　　跨組放大級將反相輸入端的電流信號in 傳送到內部增益節(jié)點，并將它轉化為一個電壓信號uz 。圖1中的Aro代表開環(huán)增益，Aro的值通常很大(類似電壓運算放大器的開環(huán)增益)，跨組放大級的輸出電壓表達式為uz=Aroin式中，Aro為開環(huán)跨阻增益值，量綱為V/A或， in為反相輸入端電流。輸出緩沖級具有單位電壓增益，將uz傳送到輸出端uo，并實現(xiàn)低輸出阻抗。

　　圖1 電流反饋運算放大器的簡化拓撲結構圖

　　之所以用CCII+作為電壓緩沖器，是因為CCII+具有如下的功能特點：

　　圖 2 第二代電流傳輸器

　　該方程表明，CCII+的Y端口電流為零，X端口的電壓跟隨Y端口的電壓，因而X端口呈現(xiàn)零輸入阻抗;低阻抗X輸入端的電流傳輸?shù)礁咦杩沟腪輸出端，即在Z輸出端口相當一個可控制輸出電壓。實際上CCII+可以看做一個電壓緩沖器，因此基于這一思想，在參考文獻[1]的基礎上，并參考圖1 CFOA的拓撲結構圖，用CCII+做輸入，中間級利用文獻[2]圖7.6-17，加以改進，構成低壓低功耗的兩級電壓運算放大器，外加輸出緩沖，就構造出一新型的CFOA電路(圖3，圖4)。

　　圖3 低壓低功耗CFA的電路模型圖

　　圖3為低壓低功耗電流反饋運算放大器電路模型圖。