一种开关电流滤波器制造技术

本发明专利技术实施例提供了一种开关电流滤波器，包括：顺次级联的电流镜电路、n‑1个第一开关电流双线性积分器和1个第二开关电流双线性积分器；n为大于1的整数；所述电流镜电路，用于对外部输入信号分别进行等值复制和反向，生成正向输出信号、负向输出信号；所述第一开关电流双线性积分器，用于对电流进行积分；输入端包括：正向输入端、负向输入端；所述第一开关电流双线性积分器的输出端包括正向输出端、负向输出端和外部输出端；所述第二开关电流双线性积分器，用于对电流进行积分，输入端包括：正向输入端、负向输入端；输出端包括：n个正向反馈输出端、n个负向反馈输出端和外部输出端。本发明专利技术结构比较简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模拟集成电路设计领域，尤其涉及一种开关电流滤波器。
技术介绍
模拟滤波器可对输入信号进行低通、高通、带通等方式的滤除，已广泛应用于信息通信、医疗电子以及电气工程等领域。模拟滤波器主要分为连续时间模拟滤波器和采样数据模拟滤波器两大类。连续时间模拟滤波器的时间常数由特征参数的绝对值决定，因此集成精度较差，需要复杂的片上调谐电路以精确实现预定的截止频率。为克服上述不足，学术界提出了采样数据模拟滤波器技术，主要包括开关电容和开关电流滤波器。开关电容滤波器的时间常数取决于电容的比值，可精确集成，且中心频率可通过时钟进行调谐，已成为现代电子信息系统中较为常用的实现技术。然而，开关电容技术需要浮置电容，与标准CMOS数字工艺不兼容，制造成本较高。在此背景下，开关电流技术应运而生。开关电流滤波器的时间常数取决于晶体管的沟道宽长比之比，可精确集成，且不需要线性浮置电容，与标准VLSI CMOS数字工艺兼容，是现今模拟集成滤波器设计领域的前沿研究方向。目前，开关电流滤波器的实现结构主要包括级联和LC梯形仿真结构。其中，开关电流级联结构具有电路灵敏度高等缺点；LC梯形仿真结构虽可降低电路灵敏度，但实现结构复杂，不利于相关工程人员进行快速、精确的电路设计。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种结构简单、灵敏度低的开关电流滤波器。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种开关电流滤波器，包括：顺次级联的电流镜电路、n-1个第一开关电流双线性积分器和1个第二开关电流双线性积分器；n为大于1的整数；所述电流镜电路，用于对外部输入信号分别进行等值复制和反向，生成正向输出信号、负向输出信号；输入端与外部输入信号相连，所述正向输出信号与序号为1的所述第一开关电流双线性积分器的正向输入端相连，所述负向输出信号与序号为1的所述第一开关电流双线性积分器的负向输入端相连；所述第一开关电流双线性积分器，用于对电流进行积分；输入端包括：正向输入端、负向输入端；所述第一开关电流双线性积分器的输出端包括正向输出端、负向输出端和外部输出端；其中，所述正向输出端输出至级联的下一开关电流双线性积分器的正向输入端，所述负向输出端输出至级联的下一开关电流双线性积分器的负向输入端；所述第二开关电流双线性积分器，用于对电流进行积分，输入端包括：正向输入端、负向输入端；正向输入端与序号为n-1的第一开关电流双线性积分器的正向输出端相连，负向输入端与序号为n-1的第一开关电流双线性积分器的负向输出端相连；输出端包括：n个正向反馈输出端、n个负向反馈输出端和外部输出端；其中，前n-1个正向反馈输出端分别输出至序号相应的第一开关电流双线性积分器的负向输入端，前n-1个负向反馈输出端分别输出至序号相应的第一开关电流双线性积分器的正向输入端；第n个正向反馈输出端输出至第二开关电流双线性积分器的负向输入端，第n个负向反馈输出端输出至第二开关电流双线性积分器的正向输入端；所述第一开关电流双线性积分器和第二开关电流双线性积分器的外部输出端均相连，一起作为所述开关电流滤波器的输出。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例中，开关电流滤波器由开关电流积分器级联构成，电路结构简单，且通过负反馈支路的引入，可有效降低开关电流滤波器的电路灵敏度。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术所述的开关电流滤波器的实现电路示意图；图2-1是本专利技术所述的开关电流滤波器的电流镜电路示意图；图2-2是本专利技术所述的开关电流滤波器的电流镜电路的简化电路符号示意图；图3-1是本专利技术所述的开关电流滤波器中序号为k的第一开关电流双线性积分器的实现电路示意图；图3-2是本专利技术所述的开关电流滤波器中序号为k的第一开关电流双线性积分器的简化电路符号示意图；图4-1是本专利技术所述的开关电流滤波器的第二开关电流双线性积分器的实现电路示意图；图4-2是本专利技术所述的开关电流滤波器的第二开关电流双线性积分器的简化电路符号示意图；图5是本专利技术所述的开关电流滤波器的时钟波形示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。为便于对本专利技术实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本专利技术实施例的限定。如图1所示，本专利技术所述的开关电流滤波器，包括：顺次级联的电流镜电路、n-1个第一开关电流双线性积分器和1个第二开关电流双线性积分器；n为大于1的整数；所述电流镜电路，用于对外部输入信号分别进行等值复制和反向，生成正向输出信号、负向输出信号；输入端与外部输入信号相连，所述正向输出信号与序号为1的所述第一开关电流双线性积分器的正向输入端相连，所述负向输出信号与序号为1的所述第一开关电流双线性积分器的负向输入端相连；所述第一开关电流双线性积分器，用于对电流进行积分；输入端包括：正向输入端、负向输入端；所述第一开关电流双线性积分器的输出端包括正向输出端、负向输出端和外部输出端；其中，所述正向输出端输出至级联的下一开关电流双线性积分器的正向输入端，所述负向输出端输出至级联的下一开关电流双线性积分器的负向输入端；所述第二开关电流双线性积分器，用于对电流进行积分，输入端包括：正向输入端、负向输入端；正向输入端与序号为n-1的第一开关电流双线性积分器的正向输出端相连，负向输入端与序号为n-1的第一开关电流双线性积分器的负向输出端相连；输出端包括：n个正向反馈输出端、n个负向反馈输出端和外部输出端；其中，前n-1个正向反馈输出端分别输出至序号相应的第一开关电流双线性积分器的负向输入端，前n-1个负向反馈输出端分别输出至序号相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电流滤波器，其特征在于，包括：顺次级联的电流镜电路、n‑1个第一开关电流双线性积分器和1个第二开关电流双线性积分器；n为大于1的整数；所述电流镜电路，用于对外部输入信号分别进行等值复制和反向，生成正向输出信号、负向输出信号；输入端与外部输入信号相连，所述正向输出信号与序号为1的所述第一开关电流双线性积分器的正向输入端相连，所述负向输出信号与序号为1的所述第一开关电流双线性积分器的负向输入端相连；所述第一开关电流双线性积分器，用于对电流进行积分；输入端包括：正向输入端、负向输入端；所述第一开关电流双线性积分器的输出端包括正向输出端、负向输出端和外部输出端；其中，所述正向输出端输出至级联的下一开关电流双线性积分器的正向输入端，所述负向输出端输出至级联的下一开关电流双线性积分器的负向输入端；所述第二开关电流双线性积分器，用于对电流进行积分，输入端包括：正向输入端、负向输入端；正向输入端与序号为n‑1的第一开关电流双线性积分器的正向输出端相连，负向输入端与序号为n‑1的第一开关电流双线性积分器的负向输出端相连；输出端包括：n个正向反馈输出端、n个负向反馈输出端和外部输出端；其中，前n‑1个正向反馈输出端分别输出至序号相应的第一开关电流双线性积分器的负向输入端，前n‑1个负向反馈输出端分别输出至序号相应的第一开关电流双线性积分器的正向输入端；第n个正向反馈输出端输出至第二开关电流双线性积分器的负向输入端，第n个负向反馈输出端输出至第二开关电流双线性积分器的正向输入端；所述第一开关电流双线性积分器和第二开关电流双线性积分器的外部输出端均相连，一起作为所述开关电流滤波器的输出。...

【技术特征摘要】
1.一种开关电流滤波器，其特征在于，包括：顺次级联的电流镜电路、n-1个第一开关电流双线性积分器和1个第二开关电流双线性积分器；n为大于1的整数；所述电流镜电路，用于对外部输入信号分别进行等值复制和反向，生成正向输出信号、负向输出信号；输入端与外部输入信号相连，所述正向输出信号与序号为1的所述第一开关电流双线性积分器的正向输入端相连，所述负向输出信号与序号为1的所述第一开关电流双线性积分器的负向输入端相连；所述第一开关电流双线性积分器，用于对电流进行积分；输入端包括：正向输入端、负向输入端；所述第一开关电流双线性积分器的输出端包括正向输出端、负向输出端和外部输出端；其中，所述正向输出端输出至级联的下一开关电流双线性积分器的正向输入端，所述负向输出端输出至级联的下一开关电流双线性积分器的负向输入端；所述第二开关电流双线性积分器，用于对电流进行积分，输入端包括：正向输入端、负向输入端；正向输入端与序号为n-1的第一开关电流双线性积分器的正向输出端相连，负向输入端与序号为n-1的第一开关电流双线性积分器的负向输出端相连；输出端包括：n个正向反馈输出端、n个负向反馈输出端和外部输出端；其中，前n-1个正向反馈输出端分别输出至序号相应的第一开关电流双线性积分器的负向输入端，前n-1个负向反馈输出端分别输出至序号相应的第一开关电流双线性积分器的正向输入端；第n个正向反馈输出端输出至第二开关电流双线性积分器的负向输入端，第n个负向反馈输出端输出至第二开关电流双线性积分器的正向输入端；所述第一开关电流双线性积分器和第二开关电流双线性积分器的外部输出端均相连，一起作为所述开关电流滤波器的输出。2.根据权利要求1所述的开关电流滤波器，其特征在于，所述电流镜电路包括：第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5、第一输入端Iin、第一负向输出端和第一正向输出端第二MOS管M2的栅极分别连接第一MOS管M1的栅极和漏极，并连接第一输入端Iin；第二MOS管M2的漏极连接第一负向输出端所述第二MOS管M2的栅极连接所述第三MOS管M3的栅极；所述第三MOS管M3的漏极连接所述第四MOS管M4的栅极和漏极；所述第四MOS管M4的栅极连接所述第五MOS管M5的栅极；所述第五MOS管M5的漏极连接所述第一正向输出端第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5的漏极均连接电源；第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5的源极均接地。3.根据权利要求2所述的开关电流滤波器，其特征在于，第二MOS管M2与第一MOS管M1的沟道宽长比之比为α0；第一MOS管M1、第三MOS管M3和第四MOS管M4的沟道宽长比相等；第二MOS管M2与第五MOS管M5的沟道宽长比相等。4.根据权利要求1所述的开关电流滤波器，其特征在于，所述第一开关电流双线性积分器包括：第六MOS管M6、第七MOS管M7、第八MOS管M8、第九MOS管M9、第十MOS管M10、第十一MOS管M11、第十二MOS管M12、第二正向输入端第二负向输入端第二正向输出端第二负向输出端和第一外部输出端k为第一开关电流双线性积分器的序号，是大于0小于或者等于n-1的自然数；所述第六MOS管M6的漏极连接所述第七MOS管M7的漏极；所述第六MOS管M6的栅极和漏极由第二时钟控制的第一开关相连；所述第六MOS管M6的漏极和第二正向输入端由第二时钟控制的第二开关相连；所述第六MOS管M6的漏极和第二负向输入端由第一时钟控制的第三开关相连；所述第七MOS管M7的栅极和漏极由第一时钟控制的第四开关相连；所述第七MOS管M7的栅极连接所述第八MOS管的栅极；所述第八MOS管M8的漏极连接所述第二正向输出端所述第八MOS管M8的栅极连接所述第九MOS管M9的栅极；所述第九MOS管M9的漏极连接所述第十MOS管M10的漏极和栅极；所述第十MOS管M10的栅极连接所述第十一MOS管M11的栅极；所述第十一MOS管M11的漏极连接所述第二负向输出端所述第八MOS管M8的栅极连接所述第十二MOS管M12的栅极，第十二MOS管M12的漏极连接所述第一外部输出端第六MOS管M6、第七MOS管M7、第八MOS管M8、第九MOS管M9、第十MOS管M10、第十一MOS管M11、第十二MOS管M12的漏极均接电源；第六MOS管M6、第七MOS管M7、第八MOS管M8、第九MOS管M...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文山，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11