电流差分缓冲放大器入门

电流差分缓冲放大器 (CDBA) 是电流反馈运算放大器 (CFOA) 的衍生产品，最初由 Acar C 和 Ozoguz S 提出。CDBA 的主要优点是设计产生的寄生电容较少，因此更适合用于高频操作。此外，CDBA 可以在电压或电流模式下工作，这为电路设计人员提供了极大的灵活性。

图 1上面是电流差分缓冲放大器 (CDBA) 的符号表示，下面是 CDBA 等效电路。资料来源：施普林格

图 2显示了 CDBA 的 CMOS 实现。资料来源：Ozoguz S、Toker A 和 Acar C

CDBA 电路的理想行为如下：

图 3上图显示了 CDBA 电路的方程网络。资料来源：ACM 数字图书馆

图 4这是 CDBA 电路等式系列的另一种描述。资料来源：施普林格

通过 CDBA z 端子的电流是通过 p 端子和 n 端子的电流之间的差异的结果，其中 n 端子和 p 端子在内部接地。输入电流的差异被转换为输出电压 (Vw)。这种行为实际上是具有差分电流输入和接地 y 输入端口的电流反馈放大。因此，该电路呈现电流模式操作，但具有电压输出。

CDBA 可用于开发各种振荡器、模拟乘法器、电感模拟器、电压/电流控制的连续时间滤波器和比例积分微分 (PID) 控制器。其他用例包括高阶多功能滤波器、电压模式双二次多功能滤波器和有源 R 可调积分器。

Acar 和 Ozoguz 最初实现 CDBA 涉及使用两个商用电流反馈放大器 (CFA) 设备，如图5所示。

图5 CDBA 的实现使用两个电流反馈放大器 (CFA)，即 Analog Devices 的 AD844 运算放大器。

CDBA 也可以使用电流传送带 II (CCII) 电路来实现（图6）。此实现仅包含金属氧化物半导体 (MOS) 晶体管，可以使用标准 CMOS 技术制造。此外，该实现由两部分组成，输入端的电流差分单元 (CDU) 和输出端的电压单位增益缓冲器。在这种情况下，CDU 只是一个倍增模式电流传送器 (MDCC)，电压缓冲器是具有低增益误差和低输出阻抗的高性能设计。

图6此 CDBA 是通过使用电流传送带 II (CCII) 电路实现的。

对于图 6 中的 CDBA，n 和 p 端子共享低阻抗端子。n 和 p 端子之间的电流差导致从 z 端子输出电流。该输出电流还对应于外部阻抗上的电压降，该电压降由缓冲器携带至输出 w 端子。因此，需要额外的阻抗来实现从电压输出到电流输入的反馈。

还有 CDBA 的双极结型晶体管 (BJT) 实现（图7）。CDBA 的双极变体由对称的恒流源、电流差分缓冲器和电压缓冲器组成。对称恒流源的设计必须使 Q2 晶体管的面积比其他晶体管的面积大 N 倍，以确保输出电流仅受电源电压的影响最小。

图7 CDBA 使用双极结型晶体管实现。

CDBA中的电流差分缓冲器由晶体管Q7-Q25组成。在该电路中，p 和 n 端子中的电流在 Q17 和 Q22 集电极处不同。该电路中输入级的偏置电流来自公共恒流源。该电路中的电压缓冲器是单位增益电压放大器，与 CDBA 的 CMOS 实现相同。

该电路中的电压缓冲器由三极管Q26-Q31组成，电压缓冲器的输入端与电流缓冲器的输出端相连。电压缓冲器的偏置也来自公共恒流源。

审核编辑：汤梓红