專利名稱：一種廣義第二代電流傳輸器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種廣義第二代電流傳輸器，特別是涉及一種利用乘法器或是運算轉(zhuǎn)導放大器組成的廣義第二代電流傳輸器。
該第二代電流傳輸器CCII的特性如下1.饋入第一輸入端x的電流為輸入電流Ix，而饋入第二輸入端y’的電流為輸入電流Iy’，且輸入電流Iy’＝0。
2.第一輸入端x的電壓為輸入電壓Vx，第二輸入端y’的電壓為輸入電壓Vy’，而Vx＝Vy’。
3.m個正向電流輸出端z+的電流為輸出電流Iz+(1)，Iz+(2)，…，Iz+(m)，這些輸出電流的大小及方向均相同，且輸出電流Iz+與輸入電流Ix的關(guān)系為Iz+＝Ix。
4.n個負向電流輸出端z-的電流為輸出電流Iz-(1)，Iz-(2)，…，Iz-(n)，這些輸出電流的大小及方向均相同，且輸出電流Iz-與輸入電流Ix的關(guān)系為Iz-＝-Ix。
由上述的特性可知，第二代電流傳輸器CCII能利用輸入電流控制輸出電流的大小，或是利用輸入電壓Vy’來控制輸入電壓Vx，因此，第二代電流傳輸器CCII應能廣泛地被運用在連續(xù)訊號處理系統(tǒng)中。但是，因為第二代電流傳輸器CCII的特性為輸入電流及輸出電流的大小均相同，以及輸入電壓Vx的大小等于輸入電壓Vy’，所以第二代電流傳輸器CCII無法做為一個電壓放大器或是電流放大器，而第二代電流傳輸器CCII的應用，例如是濾波器或是振蕩器，其功能也因此而受到限制。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種廣義第二代電流傳輸器，具有一第一廣義輸入端X、一第二廣又輸入端Y、m個正向電流輸出端Z1以及n個負向電流輸出端Z2，而m、n均為一大于等于0的整數(shù)，該廣義第二代電流傳輸器包括一第二代電流傳輸器，該第二代電流傳輸器具有一第一輸入端x、一第二輸入端y’，、m個正向電流輸出端z+，n個負向電流輸出端z-，其中，該第一輸入端x是作為該廣義第二代電流傳輸器的第一廣義輸入端X。一電壓乘法器，是與該第二代電流傳輸器的該第二輸入y’連接并輸出一乘法器輸出電壓Vy’至該第二代電流傳輸器的第二輸入端y’。m個第一乘法器，是與該第二代電流傳輸器的各該正向電流輸出端z+相連接并輸出該廣又第二代電流傳輸器的正向電流輸出端的輸出電流Iz1。n個第二乘法器，是與該第二代電流傳輸器的各該負向電流輸出端z-相連接，且各該第二乘法器是用以輸出該廣義第二代電流傳輸器的反向電流輸出端的輸出電流Iz2。
根據(jù)本發(fā)明的另一目的，提出一種廣義第二代電流傳輸器，具有一第一廣義輸入端x、一第二廣義輸入端Y、m個正向電流輸出端Z1以及n個負向電流輸出端Z2，而m、n均為一大于等于0的整數(shù)，該廣義第二代電流傳輸器包括一移轉(zhuǎn)電導，其輸出端是連接至一節(jié)點A。一第一運算轉(zhuǎn)導放大器，具有一第一輸出端、一第一正向輸入端以及一第一反向輸入端。第一輸出端是與節(jié)點A相連接。一第二運算轉(zhuǎn)導放大器，包括一第二正向輸入端、一第二反向輸入端、一第二輸出端以及一第三輸出端。第二正向輸入端接地，第二反向輸入端是與節(jié)點A相接，第二輸出端與第一正向輸入端相接，第三輸出端與第一反向輸入端相接。n個第三運算轉(zhuǎn)導放大器，第三運算轉(zhuǎn)導放大器均具有一第三正向輸入端、一第三反向輸入端以及一第四輸出端，其中，第三正向輸入端均與節(jié)點A相連接，而第三反向輸入端均接地。m個第四運算轉(zhuǎn)導放大器，第四運算轉(zhuǎn)導放大器均具有一第四正向輸入端、一第四反向輸入端以及一第五輸出端，其中，第四正向輸入端均接地，而第四反向輸入端均與節(jié)點A相連接。一開關(guān)，該開關(guān)的一端接地，另一端與該第一轉(zhuǎn)導放大器的該第一正向輸入端或該第一反向輸入端相連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一目的，提出一種廣義第二代電流傳輸器，具有一第一廣義輸入端X、一第二廣義輸入端Y、m個正向電流輸出端Z1以及n個負向電流輸出端Z2，而m、n均為一大于等于0的整數(shù)，該廣義第二代電流傳輸器包括一第一運算轉(zhuǎn)導放大器，該第一運算轉(zhuǎn)導放大器具有一第一正向輸入端以及一第一反向輸入端，第一運算轉(zhuǎn)導放大器的一第一輸出端是連接至一節(jié)點A。一第二運算轉(zhuǎn)導放大器，第二運算轉(zhuǎn)導放大器包括一第二正向輸入端、一第二反向輸入端、一第二輸出端以及一第三輸出端，第二正向輸入端接地，第二反向輸入端與節(jié)點A相接，第二輸出端與第一正向輸入端相接，第三輸出端與第一反向輸入端相接。一第三運算轉(zhuǎn)導放大器，第三運算轉(zhuǎn)導放大器包括一第三正向輸入端、一第三反向輸入端以及一第四輸出端，而第三反向輸入端接地，第四輸出端是與節(jié)點A相接。n個第四運算轉(zhuǎn)導放大器，第四運算轉(zhuǎn)導放大器均具有一第四正向輸入端、一第四反向輸入端以及一第五輸出端，其中，第四正向輸入端均與節(jié)點A相連接，而第四反向輸入端均接地。m個第五運算轉(zhuǎn)導放大器，第五運算轉(zhuǎn)導放大器均具有一第五正向輸入端、一第五反向輸入端以及一第六輸出端，其中，第五正向輸入端均接地，第五反向輸入端均與節(jié)點A相連接。一開關(guān)，該開關(guān)的一端接地，另一端與該第一轉(zhuǎn)導放大器的該第一正向輸入端或該第一反向輸入端相連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一目的，提出一種廣義第二代電流傳輸器，具有一第一廣義輸入端X、一第二廣義輸入端Y、m個正向電流輸出端Z1以及n個負向電流輸出端Z2，而m、n均為一大于等于0的整數(shù)，該廣義第二代電流傳輸器包括一第一運算轉(zhuǎn)導放大器，第一運算轉(zhuǎn)導放大器具有一第一正向輸入端以及一第一反向輸入端，第一運算轉(zhuǎn)導放大器的一第一輸出端徑連接至一節(jié)點A。一第二運算轉(zhuǎn)導放大器，第二運算轉(zhuǎn)導放大器包括一第二正向輸入端、一第二反向輸入端、一第二輸出端、一第三輸出端以及一第四輸出端，第二正向輸入端接地，第二反向輸入端是與節(jié)點A相接，第三輸出端與第一正向輸入端相接，第四輸出端與第一反向輸入端相接，第二輸出端是連接至一節(jié)點B。一第三運算轉(zhuǎn)導放大器，第三運算轉(zhuǎn)導放大器包括一第三正向輸入端、一第三反向輸入端以及一第五輸出端，其中，第三反向輸入端接地，第五輸出端是與節(jié)點A相接。一第四運算轉(zhuǎn)導放大器，第四運算轉(zhuǎn)導放大器包括一第四正向輸入端、一第四反向輸入端以及一第六輸出端，其中，第四正向輸入端接地，第四反向輸入端以及第六輸出端均與節(jié)點B相接。m個第五運算轉(zhuǎn)導放大器，第五運算轉(zhuǎn)導放大器均具有一第五正向輸入端、一第五反向輸入端以及一第七輸出端，其中，第五正向輸入端均與節(jié)點B相連接，而第五反向輸入端均接地。n個第六運算轉(zhuǎn)導放大器，第六運算轉(zhuǎn)導放大器均具有一第六正向輸入端、一第六反向輸入端以及一第八輸出端，其中，第六正向輸入端均接地，第六反向輸入端均與節(jié)點B相連接。一開關(guān)，該開關(guān)的一端接地，另一端與該第一轉(zhuǎn)導放大器的該第一正向輸入端或該第一反向輸入端相連接。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖
式，作詳細說明如下
具體發(fā)明目的在圖2、圖3A、圖4、圖5、圖6中，
具體實施例方式一種廣義第二代電流傳輸器300、400、500、600具有一個第一廣義輸入端X、一個第二廣又輸入端Y、m個正向電流輸出端Z1以及n個負向電流輸出端Z2。其中，m、n為一個大于或等于零的整數(shù)。
而這個廣義第二代電流傳輸器GCCII(generalized second-generation current conveyor)的特性如下1.饋入第一廣義輸入端X的電流為輸入電流Ix，而饋入第二廣義輸入端Y的電流為輸入電流Iy，輸入電流Iy＝0。
2.第一廣義輸入端X的電壓為輸入電壓Vx，第二廣義輸入端Y的電壓為輸入電壓Vy，而Vx＝±γVy。
3.m個正向電流輸出端Z1的電流為輸出電流Iz1(1)、Iz2(2)、…、Iz1(m)，這些輸出電流的方向均相同，且輸出電流Iz1與輸入電流Ix的關(guān)系為Iz1＝α(m)Ix。
4.n個負向電流輸出端Z2的電流為輸出電流Iz2(1)、Iz2(2)、…、Iz2(m)，這些輸出電流的方向均相同，且輸出電流Iz2與輸入電流Ix的關(guān)系為Iz2＝-β(m)Ix。γ、α及β分別為電壓及電流的放大倍數(shù)，且γ、α及β均大于或等于零。
在圖3A中，廣義第二代電流傳輸器300是由一個第二代電流傳輸器310，一個電壓乘法器320、m個第一乘法器330以及n個第二乘法器340所組成的、電壓乘法器320的一輸入端是作為廣義第二代電流傳輸器300的第二廣義輸入端Y，因此，此端有一輸入電壓Vy以及一輸入電流Iy，且Iy＝0。電壓乘法器320另有一輸入端，此端是用以接收一控制電壓V1，而電壓乘法器的輸出端是與第二代電流傳輸器310的第二輸入端y’相連接，且電壓乘法器的輸出端有一乘法器輸出電壓Vy’。此電壓乘法器的特性為Vy’＝±K1V1Vy＝±γVy，其中，K1為一常數(shù)，γ為電壓的放大倍數(shù)。
第二代電流傳輸器310的第一輸入端x是作為廣義第二代電流傳輸器300的第一廣義輸入端X，因此，此端有一輸入電壓Vx以及一輸入電流Ix，而因為第二代電流傳輸器310的特性為Vx＝Vy’，所以Vx’＝±K1V1Vy＝±γVy。
各個第一乘法器330的一輸入端分別與各個第二代電流傳輸器310的正向電流輸出端z+相連接，以下說明以第一個第一乘法器330為例。第一個第一乘法器330的一輸入端與第二代電流傳輸器310的第一個正向電流輸出端z+相連接，用以接收第二代電流傳輸器310的輸出電流Iz+(1)。第一個第一乘法器的另一個輸入端是用以接收一第一個第一控制電流I+(1)，而此乘法器的輸出端是作為廣義第二代電流傳輸器的第一個正向電流輸出端Z1，因此，第一個第一乘法器的輸出電流即為第一個正向電流輸出端的輸出電流Iz1(1)。
而第一乘法器的特性為正向電流輸出端的輸出電流Iz1等于一常數(shù)、一第一控制電流與一正向電流輸出端z+的輸出電流的乘積。因此第一個正向電流輸出端的第一個輸出電流Iz1(1)＝K2×I+(1)×Iz+(1)其中，K2為一常數(shù)。又，因為第二代電流傳輸器310的特性為第一個正向電流輸出端z+的輸出電流Iz+(1)等于第一輸入端x的輸入電流Ix，所以Iz1與Ix的關(guān)系為Iz1(1)＝K2×I+(1)×Ix＝α(m)，其中，α(m)為電流的放大倍數(shù)，m＝1。
各個第二乘法器340的一輸入端分別與各個第二代電流傳輸器310的負向電流輸出端z-相連接，以下說明以第一個第二乘法器340為例。第一個第二乘法器340的一輸入端與第二代電流傳輸器310的第一個負向電流輸出端z-相連接，用以接收第二代電流傳輸器310的輸出電流Iz-(1)。第一個第二乘法器的另一個輸入端是用以接收一第一個第二控制電流I-(1)，而此乘法器的輸出端是作為廣義第二代電流傳輸器的第一個負向電流輸出端Z2，因此，第一個第二乘法器的輸出電流即為第一個負向電流輸出端的輸出電流Iz2(1)。
而第二乘法器的特性為負向電流輸出端的輸出電流Iz2等于一常數(shù)、一第二控制電流與一負向電流輸出端z-的輸出電流的乘積。因此負向電流輸出端的輸出電流Iz2等于Iz2＝K3×I-(1)×Iz-其中，K3為一常數(shù)。又，因為第二代電流傳輸器310的特性為負向電流輸出端z-的輸出電流Iz-與第一輸入端x的輸入電流Ix大小相同，而方向相反，所以Iz2與Ix的關(guān)系為Iz2＝±K3×(I-(1))×(-Ix)＝-β(n)Ix其中，β(n)為電流的放大倍數(shù)，n＝1。
在圖3A中的電壓乘法器、第一乘法器以及第二乘法器可以一個使用電壓電流轉(zhuǎn)換器以及電阻的電路來代替。請參照圖3B，其為圖3A的電壓乘法器的另一電路圖。如圖3B所示，第一電壓電流轉(zhuǎn)換器360的一輸出端與一第一電阻362及第二代電流傳輸器310的第二輸入端y’相接，而此相接點為節(jié)點P。第一電阻362不與節(jié)點P相接的一端接地，且有一電流Ir流經(jīng)第一電阻362。因此，節(jié)點P的電壓為Ir×R，R為第一電阻362的電阻值。而電壓電流轉(zhuǎn)換器360接收一輸入電壓Vy以及一控制電壓V1并輸出大小與電流輸入電壓Vy以及控制電壓V1成正比的電流而此電流幾乎等于Ir。因此，Ir＝±K1’V1Vy，其中K1’為常數(shù)。而第一電阻362的跨壓等于節(jié)點P的電壓Vp，因此Vp＝±K1’V1Vy R。而節(jié)點P的電壓Vp等于第二代電流傳輸器310的第二輸入端y’的電壓Vy’且K1’為一常數(shù)。因此Vy’＝±K1’V1VyR，且K1’R＝K1。
在圖3C中，第二電壓電流轉(zhuǎn)換器370的一輸入端與一第二電阻372及第二代電流傳輸器310的正向輸出端z相接，而此相接點為節(jié)點Q，且電阻372不與節(jié)點Q相接的一端接地，且電流Iz+流經(jīng)電阻372。因此，節(jié)點Q的電壓Vq為(Iz+)R，R為電阻372的電阻值。而電壓電流轉(zhuǎn)換器360接收節(jié)點Q的電壓Vp以及一控制電流I+(1)，并輸出大小與電壓Vp以及控制電流I+(1)成正比的電流，此電流即為廣義第二代電流傳輸器310的正向輸出端Z1的輸出電流Iz1。由于，Vq＝(Iz+)R，所以Iz1＝±K2’(Vq)(I+)＝±K2’(Iz+)R(I+(1))其中K2’為常數(shù)。同理，第二乘法器亦可用上述的電路代替之。
在圖4中，廣義第二代電流傳輸器400是由一個移轉(zhuǎn)電導410、一個開關(guān)420以及多個運算轉(zhuǎn)導放大器(operational transconductanceamplifier，OTA)所構(gòu)成的。第一運算轉(zhuǎn)導放大器430具有一第一正向輸入端431、一第一反向輸入端433以及一第一輸出端。開關(guān)420的一端接地，另一端可與第一運算轉(zhuǎn)導放大器430的第一正向輸入端431或是第一反向輸入端433相接，且此開關(guān)系用以控制廣義第二代電流傳輸器400的該第一廣義輸入端X的輸入電壓Vx是否與第二廣義輸入端Y的輸入電壓Vy方向相同。當開關(guān)420與第一運算轉(zhuǎn)導放大器430的第一正向輸入端431相連接時，此正向輸入端431等于是接地，而第一運算轉(zhuǎn)導放大器430的反向輸入端433是作為廣義第二代電流傳輸器400的第一廣義輸入端X，因此有一輸入電流Ix，且第一廣義輸入端X的電壓Vx與第二廣義輸入端Y的電壓Vy方向相同。同理，當開關(guān)420與第一運算轉(zhuǎn)導放大器430的第一反向輸入端433相連接時，第一運算轉(zhuǎn)導放大器430的第一正向輸入端431是作為廣義第二代電流傳輸器400的第一廣義輸入端X，因此有一輸入電流Ix流入第一廣義輸入端X且第一廣又輸入端X的電壓Vx與第二廣義輸入端Y的電壓Vy方向相反。
移轉(zhuǎn)電導410的輸入端是作為廣義第二代電流傳輸器400的第二廣義輸入端Y，所以，移轉(zhuǎn)電導410的輸入端的電壓為廣義第二代電流傳輸器400的輸入電壓Vy，且通過此正向輸入端的電流為零。而移轉(zhuǎn)電導410的輸出端與第一運算轉(zhuǎn)導放大器的第一輸出端相接，且此連接點為節(jié)點A。
第二運算轉(zhuǎn)導放大器440的第二反向輸入端與節(jié)點A相接且第二運算轉(zhuǎn)導放大器440的第二正向輸入端接地。第二運算轉(zhuǎn)導放大器440具有一第二輸出端441以及一第三輸出端443，其中，第二輸出端441與第一運算轉(zhuǎn)導放大器430的第一正向輸入端431相連接，第三輸出端443與第一運算轉(zhuǎn)導放大器430的第一反向輸入端433相連接。
由于第三運算轉(zhuǎn)導放大器及第四運算轉(zhuǎn)導放大器的輸出端是作為廣義第二代電流傳輸器400的n個負向電流輸出端Z2以及m個正向電流輸出端Z1，因此需要n個第三運算轉(zhuǎn)導放大器以及m個第四運算轉(zhuǎn)導放大器。以下的說明以m＝1及n＝1為例。如圖4所示，第三運算轉(zhuǎn)導放大器450有一第三正向輸入端、一第三反向輸入端以及一第四輸出端。第三正向輸出端與節(jié)點A相連接，第三反向輸出端接地，而第四輸出端輸出的電流是作為廣義第二代電流傳輸器400的負向電流輸出端Z2的輸出電流Iz2。而第四運算轉(zhuǎn)導放大器460有一第四正向輸入端、一第四反向輸入端以及一第五輸出端。第四正向輸出端接地，第四反向輸出端與節(jié)點A相連接，而第五輸出端輸出的電流即為廣義第二代電流傳輸器400的正向電流輸出端Z1的輸出電流Iz1。
第一運算轉(zhuǎn)導放大器430、第二運算轉(zhuǎn)導放大器440、移轉(zhuǎn)電導410、第三運算轉(zhuǎn)導放大器450以及第四運算轉(zhuǎn)導放大器460分別具有一移轉(zhuǎn)電導系數(shù)gm1、g1m2、gm3、gm4以及gm5。由于流入節(jié)點A的電流和為零，因此流出第一運算轉(zhuǎn)導放大器430的電流以及流出移轉(zhuǎn)電導410的電流和為零。
當開關(guān)420與第一運算轉(zhuǎn)導放大器430的第一正向輸入端相接時，第一輸出端的電流為(gm1)(-1)(Vx+)。而移轉(zhuǎn)電導410的輸出端的電流為(gm3)Vy，因為節(jié)點A的電流和為零，所以可得下列公式(gm1)(-1)(Vx+)+(gm3)Vy＝0Vx+＝(gm3)Vy/(gm1)＝γVy當開關(guān)420與第一運算轉(zhuǎn)導放大器430的第一反向輸入端相接時，第一輸出端的電流為(gm1)(Vx-)。而移轉(zhuǎn)電導410的輸出端的電流為(gm3)Vy，因為節(jié)點A的電流和為零，所以可得下列公式(gm1)(Vx-)+(gm3)Vy＝0
Vx-＝(gm3)Vy/(-1)(gm1)＝-γVy設節(jié)點A的電壓為Va，而第二運算轉(zhuǎn)導放大器440的輸出電流即為-(gm2)Va。由于流入第一運算轉(zhuǎn)導放大器430的正向輸入端及反向輸入端的電流為零，因此第二運算轉(zhuǎn)導放大器440的輸出電流與廣義第二代電流傳輸器400的第一廣義輸入端X的輸入電流和為零。因此，-(gm2)Va+Ix＝0Va＝Ix/(gm2)因為節(jié)點A的電壓為Va，所以第三運算轉(zhuǎn)導放大器450的輸出電流Iz2＝(Va-0)(gm4)(-1)＝-Va(gm4)。乘以-1是因為電流Iz2的箭號方向是為流入第三運算轉(zhuǎn)導放大器450。將Va＝Ix/(gm2)帶入可得以下的關(guān)系Iz2＝-Va(gm4)＝-Ix(gm4)/(gm2)＝-βIx同理，第四運算轉(zhuǎn)導放大器460的輸出電流Iz1＝(0-Va)(gm5)(-1)＝Va(gm5)。將va＝Ix/(gm2)帶入可得以下的關(guān)系Iz1＝Va(gm4)＝Ix(gm5)/(gm2)＝αIx在圖5中，廣義第二代電流傳輸器500是由多個運算轉(zhuǎn)導放大器以及一個開關(guān)520所組成的。請同時參照圖4，由比對兩圖的電路元件與其電路連結(jié)可知，將圖4中的移轉(zhuǎn)電導410替換成一個運算轉(zhuǎn)導放大器510，即可形成圖5中的電路圖。因此，以下僅就圖4與圖5的不同處加以敘述。而相同的部分，例如廣義第二代電流傳輸器500的第一運算轉(zhuǎn)導放大器530以及第二運算轉(zhuǎn)導放大器540的敘述，則與廣義第二代電流傳輸器400的第一運算轉(zhuǎn)導放大器430以及第二運算轉(zhuǎn)導放大器440相同。
廣義第二代電流傳輸器500的第三運算轉(zhuǎn)導放大器510有一個第三正向輸入端、一個第三反向輸入端以及一個第四輸出端。第三正向輸入端是作為廣義第二代電流傳輸器500的第二廣義輸入端Y，因此，第三正向輸入端的電壓為輸入電壓Vy，輸入電流Iy為零。第三運算轉(zhuǎn)導放大器510的第三反向輸入端接地，第四輸出端則與節(jié)點A相連接。
由于第四運算轉(zhuǎn)導放大器及第五運算轉(zhuǎn)導放大器的輸出端是作為廣義第二代電流傳輸器500的n個負向電流輸出端Z2以及m個正向電流輸出端Z1，因此需要n個第四運算轉(zhuǎn)導放大器以及m個第五運算轉(zhuǎn)導放大器。以下的說明以m＝1及n＝1為例。如圖5所示，第四運算轉(zhuǎn)導放大器550有一第四正向輸入端、一第四反向輸入端以及一第五輸出端。第四正向輸出端與節(jié)點A相連接，第四反向輸出端接地，而第五輸出端輸出的電流是作為廣義第二代電流傳輸器500的負向電流輸出端Z2的輸出電流Iz2。而第五運算轉(zhuǎn)導放大器560有一第五正向輸入端、一第五反向輸入端以及一第六輸出端。第五正向輸出端接地，第五反向輸出端與節(jié)點A相連接，而第六輸出端輸出的電流即為廣義第二代電流傳輸器500的正向電流輸出端Z1的輸出電流Iz1。
第一運算轉(zhuǎn)導放大器530、第二運算轉(zhuǎn)導放大器540、第三運算轉(zhuǎn)導放大器510、第四運算轉(zhuǎn)導放大器550以及第五運算轉(zhuǎn)導放大器560分別具有一移轉(zhuǎn)電導系數(shù)gm1、gm2、gm3、gm4以及gm5。借助與圖4的電路的相同的推導過程可得Vx+＝(gm3)Vy/(gm1)＝γVyVx-＝(gm3)Vy/(-1)(gm1)＝-γVyIz1＝Va(gm5)＝Ix(gm5)/(gm2)＝αIxIz2＝-Va(gm4)＝-Ix(gm4)/(gm2)＝-βIx在圖6中，廣義第二代電流傳輸器600是由一個開關(guān)605以及多個運算轉(zhuǎn)導放大器所構(gòu)成的。第一運算轉(zhuǎn)導放大器610具有一第一正向輸入端611、一第一反向輸入端613以及一第一輸出端。開關(guān)605的一端接地，另一端可與第一運算轉(zhuǎn)導放大器610的第一正向輸入端611或是第二反向輸入端613相接，且此開關(guān)系用以控制廣義第二代電流傳輸器600的第一廣義輸入端X的輸入電壓Vx是否與第二廣義輸入端Y的輸入電壓Vy方向相同。當開關(guān)605與第一正向輸入端611相連接時，第一運算轉(zhuǎn)導放大器610的反向輸入端613是作為廣義第二代電流傳輸器600的第一廣義輸入端X，因此有一輸入電流Ix，且第一廣義輸入端X的電壓Vx與第二廣義輸入端Y的電壓Vy方向相同。同理，當開關(guān)605與第一反向輸入端613相連接時，第一運算轉(zhuǎn)導放大器610的第一正向輸入端611是作為廣義第二代電流傳輸器600的第一廣義輸入端X，因此有一輸入電流Ix且第一廣義輸入端X的電壓Vx與第二廣又輸入端Y的電壓Vy方向相反。第一運算轉(zhuǎn)導放大器610的第一輸出端與一節(jié)點A相連接。
第二運算轉(zhuǎn)導放大器620的第二反向輸入端與節(jié)點A相接且第二運算轉(zhuǎn)導放大器620的第二正向輸入端接地。第二運算轉(zhuǎn)導放大器620具有一第二輸出端621、一第三輸出端623以及一第四輸出端625，其中，第二輸出端621與一節(jié)點B相連接，第三輸出端623與第一運算轉(zhuǎn)導放大器610的第一正向輸入端611相連接，第四輸出端625與第一運算轉(zhuǎn)導放大器610的第一反向輸入端613相連接。
第三運算轉(zhuǎn)導放大器630的第三正向輸入端是作為廣義第二代電流傳輸器600的第二廣義輸入端Y，所以，第三運算轉(zhuǎn)導放大器630的第三正向輸入端的電壓為廣義第二代電流傳輸器600的輸入電壓Vy，且通過此正向輸入端的電流為零。第三運算轉(zhuǎn)導放大器630的反向輸入端接地，而第三運算轉(zhuǎn)導放大器630的第五輸出端與節(jié)點A相連接。
第四運算轉(zhuǎn)導放大器640的第四正向輸入端接地，且第四運算轉(zhuǎn)導放大器640的第四反向輸入端與第六輸出端均與節(jié)點B相連接。由于第五運算轉(zhuǎn)導放大器及第六運算轉(zhuǎn)導放大器的輸出端是作為廣義第二代電流傳輸器600的m個正向電流輸出端Z1以及n個負向電流輸出端Z2，因此需要m個第五運算轉(zhuǎn)導放大器以及n個第六運算轉(zhuǎn)導放大器。以下的說明以m＝1及n＝1為例。如圖6所示，第五運算轉(zhuǎn)導放大器650有一第五正向輸入端、一第五反向輸入端以及一第七輸出端。第五正向輸出端與節(jié)點B相連接，第五反向輸出端接地，而第七輸出端輸出的電流即為廣義第二代電流傳輸器600的正向電流輸出端Z1的輸出電流Iz1。而第六運算轉(zhuǎn)導放大器660有一第六正向輸入端、一第六反向輸入端以及一第八輸出端。第六正向輸出端接地，第六反向輸出端與節(jié)點8相連接，而第八輸出端輸出的電流即為廣義第二代電流傳輸器600的負向電流輸出端Z2的輸出電流Iz2。
第一運算轉(zhuǎn)導放大器610、第二運算轉(zhuǎn)導放大器620、第三運算轉(zhuǎn)導放大器630、第四運算轉(zhuǎn)導放大器640、第五運算轉(zhuǎn)導放大器650以及第六運算轉(zhuǎn)導放大器660分別具有一移轉(zhuǎn)電導系數(shù)gm1、gm2、gm3、gm4、gm5以及gm6。由于流入節(jié)點A的電流和為零，因此流出第一運算轉(zhuǎn)導放大器610的電流以及流出第三轉(zhuǎn)導放大器630的電流和為零。設開關(guān)605與第一運算轉(zhuǎn)導放大器610的第一正向輸入端相接，則第一運算轉(zhuǎn)導放大器610的第一輸出端的電流為(Vx+)(gm1)的乘積。因此可得下列方程式(Vx+)(gm1)＝Vy(gm3)Vx+＝(gm3/gm 1)Vy＝γVy同理可得Vx-＝-(gm3/gm1)Vy＝-γVy設節(jié)點A的電壓為Va，節(jié)點B的電壓為Vb，因為流入節(jié)點B的電流和為零，而得下列方程式(-Vb)(gm4)+(-Va)(gm2)＝0Vb＝-(gm2/gm4)(Va)因為第二運算轉(zhuǎn)導放大器620的輸出電流與電流Ix大小相同，所以Va＝Ix/(gm2)
將以上兩式合講，則Vb＝-Ix/(gm4)第五運算轉(zhuǎn)導放大器650的輸出電流為廣義第二代電流傳輸器的輸出電流Iz1而Iz1＝(-1)Vb(gm5)，將Vb＝-Ix/(gm4)帶入此式，得Iz1＝Ix(gm5/gm4)＝αIx。
同理，可得第六運算轉(zhuǎn)導放大器660的輸出電流為廣義第二代電流傳輸器的輸出電流Iz2且Iz2＝-1x(gm6/gm4)＝-βIx在圖7中，該濾波器包括三個廣義第二代電流傳輸器GCCII、兩個電容以及兩個電阻。其中，V1、V2以及V3為輸入電壓而V。為輸出電壓，而三個廣義第二代電流傳輸器GCCII均只有一個正向電流輸出端，所以第一個第二個及第三個廣義第二代電流傳輸器的電流放大倍數(shù)分別為α1、α2及α3，而電壓放大倍數(shù)分別為γ1、γ2及γ3。電阻R1的倒數(shù)為G1，電阻R2的倒數(shù)為G2。
根據(jù)電路分析，輸出電壓Vo的轉(zhuǎn)移函數(shù)(transfer function)為Vo＝[s2C1C2γ3(1+α3)V3+sC1G1γ2(1+α2)V2+sC1G2γ1(1-α1α3)V1+sC2G1γ3(1-α2α3)V3+G1G2γ1(1+α1α2α3)V1]/[s2C1C2(1+α3)+sC1G1(1+α2)+sC1G2(1-α1α3)+sC2G1(1-α2α3)+G1G2(1+α1α2α3)]當V1＝V2＝0且α2α3＝1時，濾波器700為一高通濾波器。
當V1＝V3＝0，濾波器700為一帶通濾波器。
當V2＝V3＝0且α1α3＝1時，濾波器700為一低通濾波器。
當V2＝0，V1＝V3，且α1α3＝1，α2α3＝1時，濾波器700為一諾其(notch)濾波器。
當V1＝-V2＝V3，α1α3＝1，α2α3＝1，γ1＝γ2＝γ3時，濾波器700為一全通濾波器。
從上述可知，利用本發(fā)明的廣義第二代電流傳輸器形成的濾波器只需要調(diào)整輸入電壓以及廣義第二代電流傳輸器的電壓(電流)放大倍數(shù)即可形成不同功能的濾波器。又，從Vo的轉(zhuǎn)移函式可得Wo及Q的方程式。
Wo＝{G1G2(1+α1α2α3)/[C1C2(1+α3)]}1/2Q＝[C1C2GIG2(1+α3)(1+α1α2α3))1/2/[C1G1(1+α2)+C1G2(1-α1α3)+C2G1(1-α2α3)]由上述方程式可知Wo及Q可以由電流放大倍數(shù)α1、α2及α3來做調(diào)整。而濾波器700的優(yōu)點為可以將濾波器的增益gain及截止頻率各自分開做調(diào)整。
請參照圖8，其為利用圖2的廣義第二代電流傳輸器以形成振蕩器的電路方塊圖。如圖8所示，此振蕩器(oscillator)包括三個廣義第二代電流傳輸器GCCII、兩個電容以及四個電阻。其中，第一個以及第三個廣義第二代電流傳輸器GCCII均只有一個正向電流輸出端，而第一個及第三個廣又第二代電流傳輸器的電流放大倍數(shù)分別為α1及α3，電壓放大倍數(shù)分別為γ1及γ3，第二個廣義第二代電流傳輸器只有一個反向輸出端，而第二個廣義第二代電流傳輸器的電流放大倍數(shù)為α2，電壓放大倍數(shù)為γ2。電阻R1的倒數(shù)為G1，電阻R2的倒數(shù)為G2，電阻R3的倒數(shù)為G3而電阻R4的倒數(shù)為G4。
利用電路分析可得以下的方程式S2C1C2+sC2(G1-α3γ3G4)+α1α2γ1γ2G1G3＝0而振蕩條件以及振蕩頻率如下a3γ3＝G1/G4Wo＝[(α1α2γ1γ2G1G3)/(C1C2)]1/2由上述的方程式可知振蕩條件及振蕩頻率均可利用電壓放大倍數(shù)及電流放大倍數(shù)來做調(diào)整。
本發(fā)明上述實施例所揭露的廣義第二代電流傳輸器，能做為電流放大器及電壓放大器。且利用本發(fā)明的廣義第二代電流傳輸器所做的濾波器，其截止頻率及增益可以分別獨立調(diào)整。利用本發(fā)明的廣義第二代電流傳輸器所做的振蕩器的振蕩條件及振蕩頻率可借助廣義第二代電流傳輸器的電流/電壓放大倍率來做調(diào)整。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用于限定本發(fā)明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當以本發(fā)明權(quán)利要求所確定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種廣義第二代電流傳輸器，其特征在于具有一第一廣義輸入端X、一第二廣義輸入端Y、m個正向電流輸出端Z1以及n個負向電流輸出端Z2，所述第一廣義輸入端X的輸入電壓Vx與所述第二廣義輸入端Y的輸入電壓Vy的關(guān)系為Vx＝±γVy，γ為電壓放大倍數(shù)，而m、n均為一大于等于0的整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣義第二代電流傳輸器，其特征在于，包括一第二代電流傳輸器，所述第二代電流傳輸器具有一第一輸入端x，一第二輸入端y’，m個正向電流輸出端z+，n個負向電流輸出端z-，所述正向電流輸出端z+的輸出電流Iz+與所述第一輸入端x的輸入電流Ix的關(guān)系為Iz+＝Ix，所述負向電流輸出端z-的輸出電流Iz-與所述第一輸入端x的輸入電流Ix的關(guān)系為Iz-＝-Ix，所述第一輸入端x作為所述第一廣義輸入端X；一電壓乘法器，與所述第二輸入端y’連接，所述電壓乘法器用于接收所述第二廣義輸入端Y的輸入電壓Vy與一電壓乘法器的控制電壓V1，并輸出一乘法器輸出電壓Vy’至所述第二輸入端y’，所述乘法器輸出電壓Vy’的大小與所述輸入電壓Vy及所述控制電壓V1的大小成正比；m個第一乘法器，用于與所述m個正向電流輸出端z+相連接，且各所述第一乘法器接收一相對應的第一控制電流I+及所述正向電流輸出端z+的輸出電流Iz+，并輸出一第一乘法器輸出電流Iz1，所述第一乘法器輸出電流Iz1與所述正向電流輸出端z+的輸出電流Iz+及所述第一控制電流I+成正比，所述第一乘法器輸出電流Iz1作為所述正向電流輸出端Z1的輸出電流以及n個第二乘法器，用于與所述n個負向電流輸出端z-相連接，且各所述第二乘法器用于接收一相對應的第二控制電流I-及所述負向電流輸出端z-的輸出電流Iz-，并輸出一第二乘法器輸出電流Iz2，所述第二乘法器輸出電流Iz2與所述負向電流輸出端z-的輸出電流Iz-及所述第二控制電流I-成正比，所述第二乘法器輸出電流Iz2作為所述負向電流輸出端Z2的輸出電流。
3.如權(quán)利要求2所述的廣義第二代電流傳輸器，其特征在于所述的電壓乘法器包括一第一電壓電流轉(zhuǎn)換器與一第一電阻，所述第一電阻的一端與所述第一電壓電流轉(zhuǎn)換器的輸出端相接，且所述第一電阻的另一端接地，所述第一電壓電流轉(zhuǎn)換器用于接收所述第二廣義輸入端Y的輸入電壓Vy與所述電壓乘法器的控制電壓V1并輸出一第一轉(zhuǎn)換器電流，所述第一轉(zhuǎn)換器電流通過所述第一電阻，而所述第一電阻的跨壓即為所述乘法器輸出電壓Vy’。
4.如權(quán)利要求2所述的廣義第二代電流傳輸器，其特征在于，各所述第一乘法器還包括一第二電壓電流轉(zhuǎn)換器與一第二電阻，所述第二電阻的一端與所述第二電壓電流轉(zhuǎn)換器的輸入端相接，且所述第二電阻的另一端接地；所述正向電流輸出端z+的輸出電流Iz+通過所述第二電阻，所述第二電壓電流轉(zhuǎn)換器與所述第二電阻相接的一端的電壓為一第二轉(zhuǎn)換器電壓V2，所述第二電壓電流轉(zhuǎn)換器用于接收所述第二轉(zhuǎn)換器電壓V2與所述第一控制電流I1并輸出一第一乘法器輸出電流Iz1。
5.如權(quán)利要求2所述的廣義第二代電流傳輸器，其特征在于，各所述第二乘法器還包括一第三電壓電流轉(zhuǎn)換器與一第三電阻，所述第三電阻的一端與所述第三電壓電流轉(zhuǎn)換器的輸入端相接，且所述第三電阻的另一端接地；所述負向電流輸出端z-的輸出電流Iz-通過所述第三電阻，所述第三電壓電流轉(zhuǎn)換器與所述第三電阻相接的一端的電壓為一第三轉(zhuǎn)換器電壓V3，所述第三電壓電流轉(zhuǎn)換器用于接收所述第三轉(zhuǎn)換器電壓V3與所述第二控制電流I-并輸出一第二乘法器輸出電流Iz2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣義第二代電流傳輸器，其特特征在于包括一移轉(zhuǎn)電導，所述移轉(zhuǎn)電導的輸入端為所述第二廣義輸入端Y，且所述移轉(zhuǎn)電導的輸出端連接至一節(jié)點A；一第一運算轉(zhuǎn)導放大器，所述第一運算轉(zhuǎn)導放大器具有一第一正向輸入端以及一第一反向輸入端，所述第一運算轉(zhuǎn)導放大器的一第一輸出端與所述節(jié)點A相連接；一第二運算轉(zhuǎn)導放大器，所述第二運算轉(zhuǎn)導放大器包括一第二正向輸入端、一第二反向輸入端、一第二輸出端以及一第三輸出端，所述第二正向輸入端接地，所述第二反向輸入端與所述節(jié)點A相接，所述第二輸出端與所述第一正向輸入端相接，所述第三輸出端與所述第一反向輸入端相接；n個第三運算轉(zhuǎn)導放大器，所述第三運算轉(zhuǎn)導放大器均具有一第三正向輸入端、一第三反向輸入端以及一第四輸出端，所述第三正向輸入端均與所述節(jié)點A相連接，而所述第三反向輸入端均接地，所述第四輸出端作為所述n個負向電流輸出端Z2；m個第四運算轉(zhuǎn)導放大器，所述第四運算轉(zhuǎn)導放大器均具有一第四正向輸入端、一第四反向輸入端以及一第五輸出端，所述第四正向輸入端均接地，而所述第四反向輸入端均與所述節(jié)點A相連接，所述第五輸出端為所述m個正向電流輸出端Z1；以及一開關(guān)，所述開關(guān)的一端接地，另一端與所述第一轉(zhuǎn)導放大器的第一正向輸入端或第一反向輸入端相連接，當所述開關(guān)與所述第一正向輸入端相連接時，所述第一反向輸入端為所述第一廣義輸入端X，而輸入電壓Vx與Vy的關(guān)系為Xx＝±γVy，Y為電壓放大倍數(shù)，當所述開關(guān)與所述第一反向輸入端相連接時，所述第一正向輸入端為所述第一廣義輸入端X，而輸入電壓Vx與Vy的關(guān)系為Vx＝-γVy。
7根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣義第二代電流傳輸器，其特征在于包括一第一運算轉(zhuǎn)導放大器，所述第一運算轉(zhuǎn)導放大器具有一第一正向輸入端以及一第一反向輸入端，所述第一運算轉(zhuǎn)導放大器的一第一輸出端連接至一節(jié)點A；一第二運算轉(zhuǎn)導放大器，所述第二運算轉(zhuǎn)導放大器包括一第二正向輸入端、一第二反向輸入端、一第二輸出端以及一第三輸出端，所述第二正向輸入端接地，所述第二反向輸入端與節(jié)點A相接，所述第二輸出端與所述第一正向輸入端相接，所述第三輸出端與所述第一反向輸入端相接；一第三運算轉(zhuǎn)導放大器，所述第三運算轉(zhuǎn)導放大器包括一第三正向輸入端、一第三反向輸入端以及一第四輸出端，所述第三正向輸入端為所述第二廣義輸入端Y，所述第三反向輸入端接地，所述第四輸出端與所述節(jié)點A相接；n個第四運算轉(zhuǎn)導放大器，所述n個第四運算轉(zhuǎn)導放大器均具有一第四正向輸入端、一第四反向輸入端以及一第五輸出端，所述第四正向輸入端均與節(jié)點A相連接，而所述第四反向輸入端均接地，所述第五輸出端為所述n個負向電流輸出端Z2，m個第五運算轉(zhuǎn)導放大器，所述第五運算轉(zhuǎn)導放大器均具有一第五正向輸入端、一第五反向輸入端以及一第六輸出端，所述第五正向輸入端均接地，而所述第五反向輸入端均與節(jié)點A相連接，所述第六輸出端為所述m個正向電流輸出端Z1；以及一開關(guān)，所述開關(guān)的一端接地，另一端與所述第一轉(zhuǎn)導放大器的第一正向輸入端或第一反向輸入端相連接，當所述開關(guān)與所述第一正向輸入端相連接時，所述第一反向輸入端為所述第一廣義輸入端X，而輸入電壓Vx與Vy的關(guān)系為Vx＝+γVy，γ為電壓放大倍數(shù)，當所述開關(guān)與所述第一反向輸入端相連接時，所述第一正向輸入端為所述第一廣義輸入端X，而輸入電壓Vx與Vy的關(guān)系為Vx＝-γVy。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣義第二代電流傳輸器，其特征在于包括一第一運算轉(zhuǎn)導放大器，所述第一運算轉(zhuǎn)導放大器具有一第一正向輸入端以及一第一反向輸入端，所述第一運算轉(zhuǎn)導放大器的一第一輸出端連接至一節(jié)點A；一第二運算轉(zhuǎn)導放大器，所述第二運算轉(zhuǎn)導放大器包括一第二正向輸入端、一第二反向輸入端、一第二輸出端、一第三輸出端以及一第四輸出端，所述第二正向輸入端接地，所述第二反向輸入端與節(jié)點A相接，所述第三輸出端與所述第一正向輸入端相接，所述第四輸出端與所述第一反向輸入端相接，所述第二輸出端連接至一節(jié)點B；一第三運算轉(zhuǎn)導放大器，所述第三運算轉(zhuǎn)導放大器包括一第三正向輸入端、一第三反向輸入端以及一第五輸出端，所述第三正向輸入端作為所述第二廣義輸入端Y，所述第三反向輸入端接地，所述第五輸出端與所述節(jié)點A相接；一第四運算轉(zhuǎn)導放大器，所述第四運算轉(zhuǎn)導放大器包括一第四正向輸入端、一第四反向輸入端以及一第六輸出端，所述第四正向輸入端接地，所述第四反向輸入端以及所述第六輸出端均與所述節(jié)點B相接；m個第五運算轉(zhuǎn)導放大器，所述些第五運算轉(zhuǎn)導放大器均具有一第五正向輸入端、一第五反向輸入端以及一第七輸出端，所述第五正向輸入端均與節(jié)點B相連接，而所述第五反向輸入端均接地，所述第七輸出端作為所述m個正向電流輸出端Z1，n個第六運算轉(zhuǎn)導放大器，所述第六運算轉(zhuǎn)導放大器均具有一第六正向輸入端、一第六反向輸入端以及一第八輸出端，所述第六正向輸入端均接地，而所述第六反向輸入端均與節(jié)點B相連接，所述第八輸出端作為該所述n個負向電流輸出端Z2；以及一開關(guān)，所述開關(guān)的一端接地，另一端與所述第一轉(zhuǎn)導放大器的第一正向輸入端或第一反向輸入端相連接，當所述開關(guān)與所述第一正向輸入端相連接時，所述第一反向輸入端作為所述第一廣義輸入端X，而輸入電壓Vx與Vy的關(guān)系為Vx＝+γVy，γ為電壓放大倍數(shù)，當所述開關(guān)與所述第一反向輸入端相連接時，所述第一正向輸入端為所述第一廣義輸入端X，而輸入電壓Vx與Vy的關(guān)系為Vx＝-γVy。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廣義第二代電流傳輸器,具有一第一廣義輸入端X、一第二廣義輸入端Y、m個正向電流輸出端Z1以及n個負向電流輸出端Z2,所述第一廣義輸入端X的輸入電壓Vx與所述第二廣義輸入端Y的輸入電壓Vy的關(guān)系為Vx＝±γVy,γ為電壓放大倍數(shù),而m、n均為一大于等于0的整數(shù)。該電流傳輸器能做為電壓放大器或電流放大器的廣義第二代電流傳輸器,且利用此廣義第二代電流傳輸器所作的濾波器,其截止頻率及增益可以分別獨立調(diào)整。
文檔編號H03K19/00GK1423416SQ0113980
公開日2003年6月11日 申請日期2001年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月29日
發(fā)明者侯俊禮, 洪君維 申請人:侯俊禮, 洪君維