近年來， 電流模式電路在模擬信號處理中受到了廣泛的關注， 與傳統(tǒng)的電壓模式電路相比， 電流模式電路具有速度高、頻帶寬、電源電源、電源是向電子設備提供功率的裝置，也稱電源供應器，它提供計算機中所有部件所需要的電能。電壓低和功耗小等特點。電流傳輸器是繼運算放大器之后出現(xiàn)的一種功能強大的標準部件，將其與其他電子元器件組合起來可以十分簡便地構成各種特定的電路結構。FABRE A在1995年，提出了基于CCII結構的 CCII, CCII可以被視為一個單增益的電流控制電流源電路。電流傳輸器是一種電流模式電路，在、帶寬和轉換速率等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)電壓型運算放大器（VOA）。CCII由此應用于實現(xiàn)多種多功能濾波器及電感模擬和全通部件方面。 CCII采用基本電流鏡，由于基本電流鏡的線性度有限且輸出阻抗較低，使得DC和AC性能偏低。優(yōu)點是低增益誤差，高線性度和較寬的頻率響應，而且Z端口的輸出阻抗較高。通信系統(tǒng)是為把用戶非電形式的消息傳送到遠方，現(xiàn)代通信技術在發(fā)送端以用戶終端設備將作為信源的消息轉換成電信號，并令其經(jīng)信道傳送到遠方的接收端，接收端用戶終端設備再從所接收信號中還原出受信消息（信宿）。

　　但到目前為止，國內外學者所采用的電路均為Fabre提出的CCCII,該電路由跨導線性環(huán)電路和基本電流鏡構成。而共源共柵電流鏡相對于基本電流鏡而言，存在2個優(yōu)點：（1）電流傳輸較高；（2）輸出阻抗較高，所以對基于共源共柵電流鏡的CCCII進行研究非常有意義。本文介紹了共源共柵電流鏡，并用共源共柵電流鏡實現(xiàn)了CCCII電路。

　　1 CCCII端口特性及基于基本電流鏡的CMOS CCCII電路

　　圖1為CCCII的電路符號[2],圖中IB為外加偏置電流，Y端為電壓信號輸入端，X端為電壓跟隨端，Z端為電流輸出端，理想端口特性可表示為：

　　從而CCCII具有可電控性。由式（1）可知，由于將RX納入端口特性，所以對于CCCII而言，減小了電壓跟隨誤差。

　　圖2為基于基本電流鏡的CCCII電路，它包括M1~M4組成的跨導線性環(huán)電路，而M5~M7、M8~M9、M10~M11、M12~M13為基本電流鏡[3].由圖可知，輸出端Z與基本電流鏡輸出M11、M13相連，其輸出阻抗較低；基本電流鏡M5~M7、M8~M9向跨導線性環(huán)電路傳輸偏置電流IB,由于基本電流鏡輸出阻抗較低，使得偏置電流IB傳輸?shù)娇鐚Ь€性環(huán)電路中的比例較少。文中將圖2中基本電流鏡全部換成共源共柵電流鏡，不僅能增大輸出阻抗，而且還能增大傳輸。

　　2 基本電流鏡與共源共柵電流鏡

　　許多現(xiàn)代集成CMOS運算放大器被設計成只驅動電容負載。有了這樣只有電容的負載，對于運放放大器，就沒有必要使用電壓緩存器來獲得低輸出阻抗，因此，有可能設計出比那些需要驅動電阻負載的運算放大器具有更高速度和更大的信號幅度的運算放大器。通過在一個只驅動電容負載的運算放大器輸出端只有一個高阻抗節(jié)點，可以獲得這些提高，這些運算放大器在其他節(jié)點看到的導納與MOS管的跨導在一個量級上，因此他們具有低阻抗。

　　電流型結構的電路性能很大程度上取決于其使用的電流鏡性能[4].通常期望一個電流鏡能夠擁有較高的電流傳輸、較高的輸出電阻、較低的輸入電壓以及輸出電壓。

　　圖3中所示的基本電流鏡由于自身存在的溝道長度調制效應，很難達到較高的電流傳輸以及較高的輸出電阻。而圖4中所示的共源共柵電流鏡則能夠獲得比普通電流鏡更高的電流傳輸和輸出電阻。

　　首先，圖3中所示的基本電流鏡和圖4中所示的共源共柵電流鏡的小信號輸出電阻分別表示如下：

　　通過對共源共柵電流鏡進行小信號模型分析，很容易得到共源共柵電流鏡的輸出電阻比基本電流鏡的輸出電阻大的多。

　　其次，對于圖3中的基本電流鏡可以得出：

　　雖然VDS1=VGS1=VGS2,但由于M2輸出端負載的影響，VDS2卻可能不等于VGS2.因此Iout與Iin之間存在較大的誤差。

　　而共源共柵電流鏡可以很好地抑制溝道長度調制的影響，通過使（W/L）3/（W/L）0=（W/L）2/（W/L）1則可以使Iout非常接近Iin.也就是說共源共柵電流鏡相對于基本電流鏡而言，具有更高的電流傳輸[5].

　　3 提出的基于共源共柵電流鏡的CMOS CCCII

　　用共源共柵電流鏡實現(xiàn)圖2中的電流鏡，可得出基于共源共柵電流鏡的CMOS CCCII電路，如圖5所示。M1~M4構成跨導線性環(huán)路實現(xiàn)電壓跟隨器，M5~M8,M13~M15組成同相傳送電路，將X端電流Ix鏡像耦合到Iz.而M9~M12以及M17~M20構成放大倍數(shù)為1的電流鏡，為跨導線性環(huán)提供直流偏置。

　　4 仿真

　　基于CSMC 0.5 μm CMOS工藝參數(shù)，運用HSPICE仿真軟件[6],對本文提出的CCCII進行電路仿真，電路采用1.5 V電源供電。圖6是CCCII Y端和X端之間的大信號電壓傳輸特性，圖中各測試點是在X端接10 MΩ負載電阻，Z端接地的條件下取得的。在這種開路測試條件下，只要保證M1~M4工作在亞閾值區(qū)，其他晶體管工作在飽和區(qū)，Vx就能很好地跟隨Vy.從圖6可以看出，基于共源共柵電流鏡的CCCII具有優(yōu)良的跟隨能力。對于X端加載的情況，只要由X端提供的電流不超過輸出級的電流提供能力，則大信號電壓增益保持不變。因此，在電路線性工作時，Y端和X端之間的大信號電壓增益是1.0 V/V.

　　圖7顯示了在上述大信號電壓傳輸特性相同的開路測試條件下，從Y端到X端電壓增益的小信號頻率響應。從圖7可以看出，直流跟隨誤差大約為0.03 dB,-3 dB帶寬為21.6 MHz.與輸入端有關的其他大信號參數(shù)：X端的輸入端電阻值為0.42 Ω，Y端的輸入電阻值大于10 MΩ，Z端輸出阻抗近似為327.6 kΩ。

　　為了觀察X端與Z端的電流傳輸，在X端和Z端分別連接400 Ω的接地阻抗，對Y端進行-1.5 V~1.5 V掃描，得到的大信號電流傳輸曲線如圖8所示。如果不計任何失調電流誤差，則傳輸高達100%,有-0.3 mA~1.3 mA的電流驅動能力。

　　圖9是從X端到Z端電流增益的小信號幅頻特性曲線。從圖中可以看出，幾乎沒有電流傳輸誤差，-3 dB帶寬為23.5 MHz.

　　電流控制電流傳輸器（CCCII）在電流模式信號處理電路中已成為靈活和通用的有源積木塊。本文提出的基于共源共柵電流鏡的CCCII,取代了傳統(tǒng)的基于基本電流鏡CCCII,有效提高了電流傳輸、輸出阻抗和電壓傳輸與控制。采用CSMC 0.5 μm CMOS工藝進行HSPICE仿真，結果顯示設計的CCCII電路獲得了良好的整體性能：電壓跟隨誤差僅為0.03 dB,-3 dB帶寬為21.6 MHz;電流傳輸誤差幾乎為0 dB,-3 dB帶寬為23.5 MHz,X端的輸入端電阻值為0.42 Ω。Z輸出阻抗為472.5 kΩ；全電路功耗僅為1.648 mW.該CCCII可在很多應用中替換傳統(tǒng)電壓運放，應用于D/A、A/D轉換器電路、有源濾波電路和各種運算電路，具有廣泛的應用前景。