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基于电流模技术的数控集成电路设计与研究

作　者: 盛法生
导　师: 吴训威
学　校: 浙江大学
专　业: 电路与系统
关键词: 电流模技术 集成电路设计 数控电路 开关信号理论 CMOS电路 电流镜 电流型 开关电流电路 基本单元电路 电流传输器
分类号: TN431.2
类　型: 博士论文
年　份: 2002年
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内容摘要


论文讨论了基于电流模技术的数控集成电路的研究意义与应用前景。首先以电流镜、电流传输器、开关电流电路知识为基础，介绍了构成数控电路的基本单元电路。根据多值模代数运算理论及开关信号理论，建立了适用于I-L电路设计的三值模接地开关运算表示式，在此基础上成功指导了模3加、减、乘和除等运算电路的开关级设计：应用开关信号理论，从电流型CMOS电路的特点出发，提出了适用于CMOS电路的混合开关理论，并将该理论应用于多值电流型CMOS电路的设计：对上述设计的电路进行模拟和测试所获得的结果表明，采用模代数运算和开关信号理论设计的电路都具有正确的逻辑功能，从而进一步完善和增加了多值模电路设计的内容。通过对传统二值D／A转换器和使用电流镜偏置电流，以使增加电流镜的输入电流、降低开关延迟、提高性能的研究，提出了描述多值CMOS D／A转换器的数学表示和电路设计，并在实验的基础上分别设计了四值三阈和四值二阈检测D／A转换器，从而提高了集成电路的信息密度，加速了数据处理速度。在以上各项研究的基础上，论文结合电流型数控电路提出了8Bit数控电路的具体设计，并制成DCM02型样片，讨论了它的电特性和一些典型的应用实例。

全文目录


第一章 绪论  8-12
  1．1 电流型数控集成电路的研究意义  8
  1．2 电流模式电路的发展历史和现状  8-10
  1．3 本文研究对象  10-12
第二章 电流型数控电路基础分析  12-33
  2．1 MOS晶体管的特征及模型分析  12-14
  2．2 静态电流镜的工作原理  14-20
    2．2．1 基本电流镜  14-16
    2．2．2 级联电流镜  16-18
    2．2．3 偏置电流源高速电流镜  18-20
  2．3 动态电流镜的工作原理  20-25
  2．4 电流传输器的分析和设计  25-30
    2．4．1 第一代电流传输器CCⅠ  25-26
    2．4．2 第二代电流传输器CCⅡ  26-27
    2．4．3 电流传输器电路的实现  27-28
    2．4．4 运算放大器输出电流反馈式CCⅡ电路  28
    2．4．5 CMOS集成差动电流传输器电路设计  28-30
  2．5 开关电流电路分析  30-33
    2．5．1 全差分开关电流存储单元  30-31
    2．5．2 开关电流电路设计  31-33
第三章 多值电流模单元电路研究  33-48
  3．1 指导数字电路设计的开关-信号理论  33-34
  3．2 二类联结运算及有关性质  34-38
  3．3 I~2L电路的开关级设计  38-41
    3．3．1 接地电流开关运算性质  38-39
    3．3．2 多值I~2L电路设计  39-41
  3．4 电流型CMOS电路的开关级设计  41-48
    3．4．1 电流传输开关运算性质  42
    3．4．2 基于传输开关运算的多值电流型CMOS电路设计  42-44
    3．4．3 基于接地开关运算的多值电流型CMOS电路设计  44-48
第四章 电流模D／A转换电路研究  48-61
  4．1 二值D／A转换器的工作原理  48-50
  4．2 R-2R梯形D／A转换器分析  50-53
  4．3 梯形CMOS D／A转换器设计  53-54
  4．4 电流开关D／A转换器设计  54-55
  4．5 多值D／A转换器工作原理  55-56
  4．6 四值D／A转换器电路设计  56-61
    4．6．1 四值等分电流D／A转换网络  57-58
    4．6．2 四值CMOSD／A转换器设计之一  58-59
    4．6．3 四值CMOSD／A转换器设计之二  59-61
第五章 电流型数控电路的设计与实现  61-73
  5．1 电流型数控电路设计  61-64
    5．1．1 数模转换和基准电流源电路  62
    5．1．2 采样电路和反馈单元电路  62-63
    5．1．3 比较系统和输出电路  63-64
  5．2 电路实现与特性分析  64-69
    5．2．1 电路实现  64-65
    5．2．2 数模转换特性分析  65-68
    5．2．3 电流特性分析  68-69
  5．3 应用举例  69-73
    5．3．1 激光功率控制应用  69
    5．3．2 步进电机控制应用  69-70
    5．3．3 微机巡回检测系统  70-71
    5．3．4 电网微机数控调节系统  71
    5．3．5 电炉温度数控系统  71-73
第六章 结论  73-76
参考文献  76-83
作者在博士学习期间科研成果和发表论文情况  83

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 微电子学、集成电路（IC） > 半导体集成电路（固体电路） > 双极型 > 数字集成电路、逻辑集成电路
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