CONVEOARE DE CURENT: TPUR S APLCAT Conf. un. dr. ng. Octaan BOGDAN. ntroducere Anul de nastere al coneorulu de curent este anul 966 când A.S. Sedra a realzat un prm crcut analogc cu comanda n curent s nu n tensune []. Cu probleme multple, la fel ca n cazul orcaru nceput, crcutul a cunoscut o eolute, rezultând coneoare de curent de ma multe generat. Char daca acest crcut a doedt ca are multple alente nu a reust sa se mpuna n dauna omologulu sau cu mod de lucru n tensune, bnecunoscutul amplfcatorul operatonal. Demonstrând n anumte aplcat aantaje nete, se pare ca coneorul de curent nu s-a putut mpune ca s crcut ntegrat s dn ratun economce, amplfcatoul operatonal fnd n momentul aparte acestua lderul necontestat al crcutelor ntegrate analogce atât ca raspândre cât s ca numar de aplcat. ntrat ntr-o concurenta negala noul crcut nu a gast ecoul scontat n rândul producatorlor de crcute ntegrate, astfel ncât s astaz el cunoaste o raspândre redusa, fnd realzat ma mult prn laboratoarele de cercetare, decât de frme cu renume. Modul de lucru n curent al coneorulu de curent, determna obtnerea unor teze de procesare a semnalelor ma mar decât n cazul crcutelor cu mod de lucru n tensune, deoarece n cazul acestora apar durate de tmp suplmentare datorate ncarcar, respect descarcar capactatlor parazte [2]. n consecnta, la crcutele cu mod de lucru n curent slew rateul a f ma mare decât la cele cu mod de lucru n tensune, ceea ce nseamna ca sunt potrte sa lucreze la frecente nalte, dec s la constructa crcutelor de comuncat [3]. Pe de alta parte, crcutele cu mod de lucru n curent (dec s coneoarele de curent) sunt potrte pentru ntegrare n tehnologe CMOS s, n felul acesta, den dn ce n ce ma atracte n realzarea crcutelor analogce, cum ar f: fltrele, osclatoarele, generatorele de funct, multplcatoarele, crcutele de prelucrare a undelor, etc. [3]. 2. Tpur de coneoare de curent 2.. Coneorul de curent de generate (CC) Coneorul de curent de generata (CC) repreznta un trport, reprezentat ca n fgura s descrs de relata matrceala: unde arablele repreznta marm nstantanee totale []., () CC Fg. Reprezentarea coneorulu de curent ca bloc functonal
Schema crcutulu realzat de Sedra este prezentata n fgura 2. T 2 T T 3 T 4 T 5 R 2 R Fg. 2 mplementarea bpolara a lu CC [] R 3 n crcutul dn fgura 2, T este tranzstorul sursa de curent al caru emtor a fost conectat prntr-un rezstor R la tensunea de control V SS V c. T 2 este un tranzstor conectat ca doda de compensare, cu emtorul conectat la masa. Tranzstoarele T 3, T 4 s T 5 formeaza o oglnda de curent cu doua esr. Oglnda furnzeaza un curent prn T 2 egal cu cel prn T, facând n asa fel ca tensunle lor emtor-baza sa fe egale s facând ca tensunea pe emtorul lu T sa fe nula. Aceasta face ca curentul prn T sa fe egal cu V c /R. Curentul dn colectorul tranzstorulu T 5 este egal cu curentul prn T []. Deoarece n componenta crcutulu ntra tranzstoare complementare s cum acestea sunt dsponble n tehnologe CMOS, s-a realzat s o aranta a CC n aceasta tehnologe. Ea este prezentata n fgura 3. T T 2 T 4 T 3 T 5 Fg. 3 mplementarea CMOS a CC [] V SS
Pentru a pune n edenta nteractunea dntre tensunle porturlor s curent, descrsa de ecuata matrcala () se poate folos reprezentarea nulator norator, prezentata n fgura 4. Fg. 4 Reprezentarea nulator norator a CC [] 2.2. Coneorul de curent de generata a -a (CC) Coneorul de curent de generata a -a (CC) este un trport caracterzat prn relata matrcala:. (2) ± Termnalul preznta o mpedanta de ntrare nfnta. Tensunea de la borna o urmareste pe cea aplcata pe, astfel ncât preznta o mpedanta de ntrare. Curentul njectat n este transms la termnalul de esre de nalta mpedanta, unde el este furnzat cu polartate pozta pentru CC+ sau negata pentru CC. Reprezentarea nulator nulor a CC este data n fgura 5 [2]. Fg. 5 Reprezentarea nulator norator a CC [2] Reprezentarea sub forma de bloc functonal este cea dn fgura. 2.3. Coneorul de curent nersor de generata a -a (CC) [3] Coneorul de curent nersor de generata a -a are schema bloc dn fgura. ntre tensunle s curent de termnal este relata matrceala (3).
b (3) Pentru b se obtne CC +, ar pentru b se obtne CC. 2.4. Coneorul de curent de generata a -a (CC) [4] Coneorul de curent de generata a -a are schema bloc dn fgura. ntre tensunle s curent de termnal este relata matrceala (4). b. (4) Pentru b se obtne CC +, ar pentru b se obtne CC. 3. Aplcat ale coneoarelor de curent 3.. Aplcat ale CC [] Una dn prmele aplcat ale CC a fost aceea de conertor de mpedanta negata (NC). Pentru aceasta termnalul este legat la masa, ar rezstorul R care trebue conertt este conectat ntre termnalul s masa sau ntre termnalul s masa. n prmul caz mpedanta azuta la termnalul a f R, ar n cel de-al dolea caz mpedanta azuta la termnalul a f R. 3.2. Aplcat ale CC CC sunt coneoare de curent mult ma utlzate decât CC. Acest lucru se datoreaza propretatlor mult mbunatatte pe care care acestea le poseda s ersatltat lor ma mar. Cu ajutorul CC se pot sntetza crcute acte ca cele prezentate n fgurle 6 s 7. Matrcle care caracterzeaza crcutele dn fgura 6 sunt [2]: - pentru sursa de tensune controlata n tensune: G ; (5) - pentru sursa de curent controlata n tensune: g ; (6)
2 CC+ a) CC+ 2 2 CC+ c) d) CC r 2 CC+ e) g CC 2 g CC+ f) Fg. 6 Crcute acte realzate cu CC [2]: a) sursa de tensune controlata n tensune; b) sursa de curent controlata n tensune; c) sursa de curent controlata n curent; d) sursa de tensune controlata n curent; e) conertor de mpedanta negata; f) grator.
- pentru sursa de curent controlata n curent: H ; (7) - pentru sursa de tensune controlata n curent: ; r (8) - pentru conertorul de mpedanta negata: G ; (9) g - pentru grator:. g () R 2 R CC+ C R CC+ R C n a) CC+ c) R R n R R R b) 2 n CC+ CC+ e) d) Fg.7 Crcute cu CC [2]: a) amplfcator de curent; b) dferentator d curent; c) ntegrator de curent; d) sumator de curent; e) sumator ponderat de curent. Functle realzate de crcutele dn fgura 7 sunt urmatorele [2]: - amplfcatorul de curent: ( R / R 2 ) ; () - dferentatorul de curent: CRd / dt ; (2) - ntegratorul de curent: ( / CR) dt ; (3)
- sumatorul de curent: n j ; (4) j - n sumator ponderat de curent: jr j / R. (5) j out R CC C 2 n out C R 2 Fg. 8 Fltru act cu CC [] n fgura 8 este reprezentat crcutul de fltrare SAB al lu Sallen s Key realzat cu ajutorul unu coneor de curent. Acest fltru realzeaza o functe Butterworth de ordnul 2 trece-jos []. n contnuare om prezenta realzarea unu osclator cu ajutorul unu coneor de curent. Schema osclatorulu este prezentata n fgura 9 [5]. V + CC C R V Fg. 9 Osclator realzat cu CC [5] 4. CONCLU Coneoarele de curent sunt crcute cu ajutorul carora se pot obtne crcute analogce complexe, cu propretat deosebte, rezultate dn modul de functonare n curent. Realzarea lor sub forma ntegrata ar duce cu sguranta la o raspândre
bnemertata, depasnd astfel s barerele comercale, care fac ca acestea sa se gaseasca n pozte de nferortate n raport cu amplfcatoarele operatonale. Note bblografce: [] A.S. Sedra, G.W. Roberts, F. Gohh, The current coneyor: hstory, progress and new results, EE PROCEEDNGS, Vol. 37, Pt.G, No. 2, Aprle 99, p78-87 [2] M. Bals, V. Cmagall, F. Fantauzz, Appunt d Teora de Crcut Elettronc, Sderea, Roma, 2 [3] M. Dsçgl, A.Toker, O. Ççekoğlu, H. Kuntman, New oscllator topologes based a sngle nertng second generaton current coneyor [4] H. Kuntman, O. Ççekoğlu, S. Őzoğuz, B. Karaç, Unersal current-mode flter mplemented wth the modfed thrd generaton current coneyor [5] J. Popoc, B. Ncolc, K. W. Current, A. Paasoc, D. Vasljec, CMOS mplementaton of Low-power Oscllators Based on the Modfed Fabre-Normand Current Coneyor, EEE 998, p 349-352