| 单词 | 电流模式模拟信号处理 |
| 释义 | 【电流模式模拟信号处理】 人们常常要求模拟信号处理系统具有良好的电流信号处理能力，许多宽带电路把电流而不是电压作为有源参数，以这种方式实现的电路常常比用传统的电压模式处理具有更多的优点。研究表明，由标准的电压运算放大器综合的电流模式电路比用同样的器件以电压模式综合实现的电路性能好得多，跨导运放极有希望发展成为模拟ULSI中的模拟门阵列最基本的积木块；T－C技术使得全集成连续时间信号处理器的单片集成化成为可能；用电流模式方法设计的ANN集成电路克服了电压模式ANN集成电路的缺陷，可实现编程阈值的突触阵列，从而为神经计算机的VLSI实现提供了新的途径。 目前，集成电路的设计由于电流模式电路技术的发展和应用而获得了新的手段，模拟VLSI的最新进展使得开发和实现电流模式信号处理成为可能，电流模式技术和方法为解决诸如放大器、变换器、A／D和D／A、采样数据和连续时间滤波器、自校正系统、编程系统、ANN(人工神经网络)和神经计算机等许多问题提供了途径，并将对微电子学与信息科学、计算机科学与AI、控制与机器人等领域的发展产生重要的影响。人们预计电流模式模拟信号与IC设计技术的发展将会改变目前电压模式模拟信号处理统治VLSI的局面，形成与其共同发展、互为补充、互相兼容的新格局。由于电压模式信号处理技术和VLSI的发展，为实现电流模式信号处理提供了技术上的可能性，同时随着现有模拟VLSI技术的迅速发展和广泛应用，使得人们得以认识电压模式信号处理和VLSI技术的局限性，从而开始考虑电流模式信号处理的能力，促进了电流模式信号处理的诞生和发展。电流模式IC的基本积木块为!(1)电流传送器。电流传送器最先由加拿大的smith和Sedra于1968年研制成功，第1代电流传送器是一三端网络，类似于电流跟随器，但其输入端相对于参考点的电压是任意的，输出则是一控制电流，从而用电流传送器可很方便地构成各种功能块。第2代电流传送器的功能与实现为：输出电流i2仅取决于X端的输入电流，它可从X端直接注入，也可由输入电压Ur产生，其中±号代表电流传输方向。(2)电流输出放大器。许多应用IC的系统希望控制放大器输出电流而不是输出电压，电流输出放大器即可实现这一要求，因此它成为电流模式IC中的一个基本积木块。(3)电流模式电压放大器。用电流传送器构成的电压放大器与传统的电压模式放大器相比，它具有常增益带宽乘积等优点，其频响特性比传统运放好得多，若f－3db=3．5MHz，增益超过40dB。(4)电流加法器。它是由电压运放和电流镜两部分所构成的。电流传送器作为电流模式信号处理电路中的最基本积木块有着广泛的应用。(1)基本IC有源器件的电流模式综合。近年来，随着VLSI的迅速发展，各种受控源(VCVS，VCCS，CCVS，CCCS)、广义导抗变换器(GIC)、负导抗变换器(NIC)、正阻抗变换器(PIC)、负阻抗倒逆器(NII)、正导抗倒逆器(PII)、FDNR等新型有源器件成为有源网络中的基本元件。(2)电流模式连续时间滤波器。电流模式方法为研制连续时间滤波器开辟了新途径，连续时间T－C滤波器为连续时间信号处理器的单片集成化开辟了新途径，使它有可能成为模拟VLSI中的模拟门阵列，促进模拟VLSI的发展。schaumann等人提出的T－C滤波器中所有有源放大器均使用输出电流可控的跨导放大器，频率参数由gm／C调节，如选择所有跨导尽可能相同且仅使用接地电容，其设计过程可控且类似于门阵列：S2C1C2R4R5／R3+SC1R4／R2+I／R1(3)非线性模拟信号处理与非滤波应用。随着科学技术的发展，非线性信号处理的重要性日益增加，近年来得以迅速发展的耗散结构理论、突变理论、协同学、浑沌动力学与奇怪吸引子、人工神经网络等就是非线性处理系统的范例。尽管近年来线性模拟VLSI的设计已经取得了巨大的进展，非线性模拟VLSI的设计却很少受到注意，唯一的例外是A／D和D／A技术。将模拟VLSI的工作扩展到非线性领域，不仅大大增强了处理信号的能力，而且提供了处理信号的新途径。传统检波器由于运放与电阻的紧匹配及多反馈拓扑，因而存在严重的非线性失真问题，而电流传送器检波器则具有较大的动态范围，基于电流跨导放大器的非线性综合方法，可用于实现编程非线性连续函数的综合，基本积木块包括乘法器、除法器、指数器、对数器等，为研制非线性信号处理器提供了新的手段，而用T－C技术则可制成跨导－C(或OTA－C)振荡器，从而为研制单片集成振荡器提供了技术保障。(4)ANN信息处理系统。人工神经网络理论(ANN)是60～70年代以来飞速发展的一个科学领域，由于ANN具有连续时间非线性动力学、大规模模拟并行分布处理、网络的全局作用与集体计算、高度的容错性和学习联想能力等特征，人们普遍认为它将对信息科学、计算机与AI、控制与机器人、微电子学与VLSI技术等产生巨大的影响，而ANN的实现则是其应用的基础，神经网络集成电路(NNIC)即是其实现的途径之一。由于神经网络结构中的突触连接具有跨导特征，因而电流模式技术自然成为实现ANN的候选者。基于电流模式技术的NNIC实现方法主要有：用一般电流模式技术实现突触权矩阵的学习；用模拟乘法器实现突触连接；用T－C技术实现突触连接和CMOS神经振荡器；ANN的IC基本积木块实现，包括：编程突触、电流比较器、电流模式神经元等。电流模式技术还有待于人们去努力探索和研究，目前有关前沿课题包括：电流模式技术的基本理论与方法体系的研究和建立；电流模式VLSI基本积木块包括集成传送器、电流放大器、开关电流、电流模式电压放大器等的设计与研制；电流模式技术与电压模式技术的兼容性及其基于现有电压模式VLSI技术(如电压运算放大器技术)的电流模式VLSI技术与实现；电流模式VLSI技术在连续时间全集成滤波器(如T－C滤波器和开关电流采样数据滤波器)、非线性模拟信号处理与非滤波应用如A／D、D／A、低噪声放大器、自校正系统、过采样技术、编程系统、集成传感器、开关电容滤波器等中的应用；电流模式ANN IC及神经计算机与实现；电流模式模拟门阵列及与数字VLSI门阵列兼容性；电流模式VLSI的设计、布线与制造；电流模式模拟信号处理如自适应滤波、阵列信号处理、脉动／波前阵列信号处理等中的应用。电流模式VLSI技术的发展将会改变目前电压模式VLSI技术主宰一切的局面，电流模式信号处理技术为建立模拟门阵列提供了可能的途径，为连续时间模拟信号的处理提供了新方法，从而将有可能使数／模电路集成于同一芯片上并获得良好的兼容性，同时将对末来VLSI技术的发展和应用产生重要的影响。(西安电子科技大学电子工程所博士生导师焦李成撰) |
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