一种四阶电流交叉耦合抵消低通滤波器制造技术

本发明专利技术涉及一种四阶电流交叉耦合抵消低通滤波器，其特征在于，包括：四个串联的单级滤波器和两个偏置电流支路，其中，第一级滤波器和第二级滤波器组成一个二阶gm

【技术实现步骤摘要】
一种四阶电流交叉耦合抵消低通滤波器


[0001]本专利技术属于电子元器件领域，具体涉及一种四阶电流交叉耦合抵消低通滤波器。

技术介绍

[0002]现如今，心脑血管疾病已经成为危及人类生命健康的首要病症，比如心律失常、急性心力衰竭和心肌炎等病症具有发病快和死亡率高等特点。但这些病症在有效的干预之下会极大降低死亡风险，给患者带来更大的生存几率。入院前根据生物医学信号对患者进行分类和识别，有助于及时诊断相关疾病，提供及时有效的医疗救治。因此，医疗物联网应运而生，它结合了生物医学模拟前端、无线通信系统和医疗应用系统，它有望成为解决远程医疗服务的可行方案。
[0003]高效的低通滤波器在生物医学模拟前端中扮演着重要角色，它可以有效滤除模拟前端带宽以外的噪声和纹波。同时，生物信号具有低频特征，如果使用片上多阶RC低通滤波器来产生一个低频的截止频率将占用较大的芯片面积。使用OTA
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C低通滤波器可以大大减小芯片面积，但是OTA的数量会随着滤波器阶数的增加而线性增加，这将导致全差分电路结构的功耗和复杂性增加。
[0004]gm
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C低通滤波器具有功耗低、易于级联增加阶数的特点，非常适用于要求高阶低通特性的多通道模拟前端(AFE)系统。在生物模拟前端系统中，为了有效获取人体生物信号，低通滤波器需要产生一个小于200Hz的截止频率。因此，gm
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C低通滤波器中电容的容值一般较大，在多通道生物信号采集应用中，而且多个高阶的gm
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C低通滤波器会占据模拟前端(AFE)的大部分芯片面积，导致电路的面积和功耗较大。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种四阶电流交叉耦合抵消低通滤波器。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术提供了一种四阶电流交叉耦合抵消低通滤波器，包括：四个串联的单级滤波器和两个偏置电流支路，其中，第一级滤波器和第二级滤波器组成一个二阶gm
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C低通滤波器，第三级滤波器和第四级滤波器组成另一个二阶gm
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C低通滤波器，两个偏置电流支路与两个二阶gm
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C低通滤波器对应连接，以使得所述二阶gm
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C低通滤波器处于正常工作状态；
[0007]所述单级滤波器包括跨导晶体管、电容以及电流抵消晶体管，所述跨导晶体管和所述电流抵消晶体管通过交叉耦合的方式连接在所述电容的两端，所述电流抵消晶体管用于降低所述跨导晶体管的等效跨导。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，在所述单级滤波器中，所述跨导晶体管与所述电流抵消晶体管的尺寸比为N:1，其中，N<1。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述第一级滤波器包括晶体管：M11、M12、M16和M17以及电容C3，其中，
[0010]晶体管M11、M12、M16和M17的漏端均连接接地端；晶体管M11和M12的栅端相连，并作为所述第一级滤波器的第一信号输入端；晶体管M11的源端连接电容C3的正极，晶体管M12的源端连接电容C3的负极；
[0011]晶体管M16和M17的栅端相连，并作为所述第一级滤波器的第二信号输入端；晶体管M16的源端连接电容C3的正极，晶体管M17的源端连接电容C3的负极。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述第二级滤波器包括晶体管：M13、M14、M18和M19以及电容C4，其中，
[0013]晶体管M13和M14的漏端相连，并连接电容C3的正极；晶体管M13和M14的栅端相连，并连接电容C3的负极；晶体管M13的源端连接电容C4的正极，晶体管M14的源端连接电容C4的负极；
[0014]晶体管M18和M19的漏端相连，并连接电容C3的负极；晶体管M18和M19的栅端相连，并连接电容C3的正极；晶体管M18的源端连接电容C4的正极，晶体管M19的源端连接电容C4的负极；
[0015]电容C4的正极作为所述第二级滤波器的第一输出端，电容C4的负极作为所述第二级滤波器的第二输出端。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述第三级滤波器包括晶体管：M1、M2、M6和M7以及电容C1，其中，
[0017]晶体管M1、M2、M6和M7的漏端均连接电源端；晶体管M1和M2的栅端相连，并连接所述第二级滤波器的第二输出端；晶体管M1的源端连接电容C1的正极，晶体管M2的源端连接电容C1的负极；
[0018]晶体管M6和M7的栅端相连，并连接所述第二级滤波器的第一输出端；晶体管M6的源端连接电容C1的正极，晶体管M7的源端连接电容C1的负极。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述第四级滤波器包括晶体管：M3、M4、M8和M9以及电容C2，其中，
[0020]晶体管M3和M4的漏端相连，并连接电容C1的正极；晶体管M3和M4的栅端相连，并连接电容C1的负极；晶体管M3的源端连接电容C2的正极，晶体管M4的源端连接电容C2的负极；
[0021]晶体管M8和M9的漏端相连，并连接电容C1的负极；晶体管M8和M9的栅端相连，并连接电容C1的正极；晶体管M8的源端连接电容C2的正极，晶体管M9的源端连接电容C2的负极；
[0022]电容C2的正极作为所述第四级滤波器的第一输出端，电容C4的负极作为所述第四级滤波器的第二输出端。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，所述两个偏置电流支路包括第一偏置电流支路和第二偏置电流支路，其中，
[0024]所述第一偏置电流支路包括晶体管M15和M20，其中，晶体管M15和M20的源端均连接所述电源端；晶体管M15和M20的栅端相连，并与外加偏置电压第一节点连接，晶体管M15的漏端连接电容C4的正极，晶体管M20的漏端连接电容C4的负极；
[0025]所述第二偏置电流支路包括晶体管M5和M10，其中，晶体管M5和M10的源端均连接所述接地端；晶体管M5和M10的栅端相连，并与外加偏置电压第二节点连接，晶体管M5的漏端连接电容C2的正极，晶体管M10的漏端连接电容C2的负极。
[0026]在本专利技术的一个实施例中，所述第一级滤波器、所述第二级滤波和所述第一偏置
电流的晶体管均为PMOS管；
[0027]所述第三级滤波器、所述第四级滤波器和所述第二偏置电流的晶体管均为NMOS管。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0029]1.本专利技术的四阶电流交叉耦合抵消低通滤波器，实现了多阶滤波器共用一个偏置电路，很大程度上降低了电路功耗，通过加入电流抵消晶体管可以有效降低了跨导晶体管的等效跨导，从而得到较大的时间常数，在有限的芯片面积内实现了较低的截止频率。
[0030]2.本专利技术的四阶电流交叉耦合抵消低通滤波器，具有良好的工艺鲁棒性和失配鲁棒性。
[0031]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四阶电流交叉耦合抵消低通滤波器，其特征在于，包括：四个串联的单级滤波器和两个偏置电流支路，其中，第一级滤波器和第二级滤波器组成一个二阶gm
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C低通滤波器，第三级滤波器和第四级滤波器组成另一个二阶gm
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C低通滤波器，两个偏置电流支路与两个二阶gm
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C低通滤波器对应连接，以使得所述二阶gm
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C低通滤波器处于正常工作状态；所述单级滤波器包括跨导晶体管、电容以及电流抵消晶体管，所述跨导晶体管和所述电流抵消晶体管通过交叉耦合的方式连接在所述电容的两端，所述电流抵消晶体管用于降低所述跨导晶体管的等效跨导。2.根据权利要求1所述的四阶电流交叉耦合抵消低通滤波器，其特征在于，在所述单级滤波器中，所述跨导晶体管与所述电流抵消晶体管的尺寸比为N:1，其中，N<1。3.根据权利要求1所述的四阶电流交叉耦合抵消低通滤波器，其特征在于，所述第一级滤波器包括晶体管：M11、M12、M16和M17以及电容C3，其中，晶体管M11、M12、M16和M17的漏端均连接接地端(GND)；晶体管M11和M12的栅端相连，并作为所述第一级滤波器的第一信号输入端(VI+)；晶体管M11的源端连接电容C3的正极，晶体管M12的源端连接电容C3的负极；晶体管M16和M17的栅端相连，并作为所述第一级滤波器的第二信号输入端(VI
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)；晶体管M16的源端连接电容C3的正极，晶体管M17的源端连接电容C3的负极。4.根据权利要求3所述的四阶电流交叉耦合抵消低通滤波器，其特征在于，所述第二级滤波器包括晶体管：M13、M14、M18和M19以及电容C4，其中，晶体管M13和M14的漏端相连，并连接电容C3的正极；晶体管M13和M14的栅端相连，并连接电容C3的负极；晶体管M13的源端连接电容C4的正极，晶体管M14的源端连接电容C4的负极；晶体管M18和M19的漏端相连，并连接电容C3的负极；晶体管M18和M19的栅端相连，并连接电容C3的正极；晶体管M18的源端连接电容C4的正极，晶体管M19的源端连接电容C4的负极；电容C4的正极作为所述第二级滤波器的第一输出端(VA)，电容C4的负极作为所述第二级滤波器的第二输出端(VB)。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘帘曦，殷杰，田宇渊，徐嘉希，廖栩锋，
申请(专利权)人：西安电子科技大学重庆集成电路创新研究院，
类型：发明
国别省市：