一种电流复用的低功耗复数双二阶单元电路的制作方法

本发明属于电力电子技术领域，特别涉及了一种电流复用的低功耗复数双二阶单元电路。

背景技术：

复数滤波器作为低中频接收机中的一个重要模块，担负着镜像信号抑制和有用信道选择的功能。随着高集成度、低功耗和低成本的驱动，使得对射频接收机的设计更加严格。低功耗成为很多电路模块的设计难点。

在现有的有源复数滤波器架构中，实现传输函数实部的单元与实现传输函数虚部的单元往往采用不同的跨导单元实现，这种实现方式浪费了大量的偏置电流，功耗较大。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种电流复用的低功耗复数双二阶单元电路，在降低功耗的同时减小了芯片的面积。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种电流复用的低功耗复数双二阶单元电路，该电路分为i路和q路；

i路包括i路第一级电路、i路第二级电路、i路第一电流源和i路第二电流源，i路第一电流源接地，i路第二电流源接外部电源；i路第一级电路包括第一级跨导级、反馈跨导级、从q路中注入正交电流的第一级跨导级以及i路第一共模反馈模块；第一级跨导级包括i路第一级第一mos管、i路第一级第二mos管、i路第一级第一电阻和i路第一级第二电阻，i路第一级第一mos管的栅极连接i路第一输入电压，i路第一级第二mos管的栅极连接i路第二输入电压，i路第一级第一mos管和i路第一级第二mos管的源极连接i路第一电流源，i路第一级第一mos管的源极依次经i路第一级第一电阻、i路第一级第二电阻与i路第一级第二mos管的源极的相连；反馈跨导级包括i路第一级第三mos管、i路第一级第四mos管、i路第一级第三电阻和i路第一级第四电阻，i路第一级第三mos管的栅极连接i路第二输出电压，i路第一级第四mos管的栅极连接i路第一输出电压，i路第一级第三mos管和i路第一级第四mos管的源极连接i路第二电流源，i路第一级第三mos管的源极依次经i路第一级第三电阻、i路第一级第四电阻与i路第一级第四mos管的源极相连，i路第一级第三mos管的漏极连接i路第一级第一mos管的漏极，i路第一级第四mos管的漏极连接i路第一级第二mos管的漏极，i路第一级第三mos管的漏极与i路第一级第一mos管的漏极的公共节点电压为vxp_i，i路第一级第四mos管的漏极与i路第一级第二mos管的漏极的公共节点电压为vxn_i，节点电压vxp_i依次经i路第一电容、i路第二电容与节点电压vxn_i相连；从q路中注入正交电流的第一级跨导级包括i路第一级第五mos管、i路第一级第六mos管、i路第一级第五电阻和i路第一级第六电阻，i路第一级第五mos管和i路第一级第六mos管的源极连接i路第二电流源，i路第一级第五mos管的源极依次经i路第一级第五电阻、i路第一级第六电阻与i路第一级第六mos管的源极相连，i路第一级第五mos管的漏极连接i路第一级第三mos管的漏极，i路第一级第六mos管的漏极连接i路第一级第四mos管的漏极，i路第一级第五mos管的栅极连接q路中的节点电压vxn_q，i路第一级第六mos管的栅极连接q路中的节点电压vxp_q；i路第二级电路包括第二级跨导级、从q路中注入正交电流的第二级跨导级、实现传输函数q值的跨导级以及i路第二共模反馈模块；实现传输函数q值的跨导级包括i路第二级第一mos管、i路第二级第二mos管、i路第二级第一电阻和i路第二级第二电阻，i路第二级第一mos管的栅极连接i路第二输出电压，i路第二级第二mos管的栅极连接i路第一输出电压，i路第二级第一mos管的漏极连接自身的栅极，i路第二级第二mos管的漏极连接自身的栅极，i路第二级第一mos管的漏极依次经i路第三电容、i路第四电容与i路第二级第二mos管的漏极相连，i路第二级第一mos管和i路第二级第二mos管的源极连接i路第一电流源，i路第二级第一mos管的源极依次经i路第二级第一电阻、i路第二级第二电阻与i路第二级第二mos管的源极的相连；第二级跨导级包括i路第二级第三mos管、i路第二级第四mos管、i路第二级第三电阻和i路第二级第四电阻，i路第二级第三mos管的栅极连接前述节点电压vxn_i，i路第二级第四mos管的栅极连接前述节点电压vxp_i，i路第二级第三mos管和i路第二级第四mos管的源极连接i路第二电流源，i路第二级第三mos管的源极依次经i路第二级第三电阻、i路第二级第四电阻与i路第二级第四mos管的源极相连，i路第二级第三mos管的漏极连接i路第二级第一mos管的漏极，i路第二级第四mos管的漏极连接i路第二级第二mos管的漏极；从q路中注入正交电流的第二级跨导级包括i路第二级第五mos管、i路第二级第六mos管、i路第二级第五电阻和i路第二级第六电阻，i路第二级第五mos管和i路第二级第六mos管的源极连接i路第二电流源，i路第二级第五mos管的源极依次经i路第二级第五电阻、i路第二级第六电阻与i路第二级第六mos管的源极相连，i路第二级第五mos管的漏极连接i路第二级第三mos管的漏极，i路第二级第六mos管的漏极连接i路第二级第四mos管的漏极，i路第二级第五mos管的栅极连接q路第一输出电压，i路第二级第六mos管的栅极连接q路第二输出电压；i路第一共模反馈模块和i路第二共模反馈模块的正输入端连接输入电压vcm_i，i路第一共模反馈模块的负输入端连接i路第二级第三电阻与i路第二级第四电阻的公共端，i路第二共模反馈模块的负输入端连接i路第一级第三电阻与i路第一级第四电阻的公共端，i路第一共模反馈模块的正输出端连接i路第一级第四mos管的漏极，i路第一共模反馈模块的负输出端连接i路第一级第三mos管的漏极，i路第二共模反馈模块的正输出端连接第二级第三mos管的漏极，i路第二共模反馈模块的负输出端连接第二级第四mos管的漏极；

q路包括q路第一级电路、q路第二级电路、q路第一电流源和q路第二电流源，q路第一电流源接地，q路第二电流源接外部电源；q路第一级电路包括第一级跨导级、反馈跨导级、从i路中注入正交电流的第一级跨导级以及q路第一共模反馈模块；第一级跨导级包括q路第一级第一mos管、q路第一级第二mos管、q路第一级第一电阻和q路第一级第二电阻，q路第一级第一mos管的栅极连接q路第一输入电压，q路第一级第二mos管的栅极连接q路第二输入电压，q路第一级第一mos管和q路第一级第二mos管的源极连接q路第一电流源，q路第一级第一mos管的源极依次经q路第一级第一电阻、q路第一级第二电阻与q路第一级第二mos管的源极的相连；反馈跨导级包括q路第一级第三mos管、q路第一级第四mos管、q路第一级第三电阻和q路第一级第四电阻，q路第一级第三mos管的栅极连接q路第二输出电压，q路第一级第四mos管的栅极连接q路第一输出电压，q路第一级第三mos管和q路第一级第四mos管的源极连接q路第二电流源，q路第一级第三mos管的源极依次经q路第一级第三电阻、q路第一级第四电阻与q路第一级第四mos管的源极相连，q路第一级第三mos管的漏极连接q路第一级第一mos管的漏极，q路第一级第四mos管的漏极连接q路第一级第二mos管的漏极，q路第一级第三mos管的漏极与q路第一级第一mos管的漏极的公共节点电压为vxp_q，q路第一级第四mos管的漏极与q路第一级第二mos管的漏极的公共节点电压为vxn_q，节点电压vxp_q依次经q路第一电容、q路第二电容与节点电压vxn_q相连；从i路中注入正交电流的第一级跨导级包括q路第一级第五mos管、q路第一级第六mos管、q路第一级第五电阻和q路第一级第六电阻，q路第一级第五mos管和q路第一级第六mos管的源极连接q路第二电流源，q路第一级第五mos管的源极依次经q路第一级第五电阻、q路第一级第六电阻与q路第一级第六mos管的源极相连，q路第一级第五mos管的漏极连接q路第一级第三mos管的漏极，q路第一级第六mos管的漏极连接q路第一级第四mos管的漏极，q路第一级第五mos管的栅极连接q路中的节点电压vxn_q，q路第一级第六mos管的栅极连接q路中的节点电压vxp_q；q路第二级电路包括第二级跨导级、从i路中注入正交电流的第二级跨导级、实现传输函数q值的跨导级以及q路第二共模反馈模块；实现传输函数q值的跨导级包括q路第二级第一mos管、q路第二级第二mos管、q路第二级第一电阻和q路第二级第二电阻，q路第二级第一mos管的栅极连接q路第二输出电压，q路第二级第二mos管的栅极连接q路第一输出电压，q路第二级第一mos管的漏极连接自身的栅极，q路第二级第二mos管的漏极连接自身的栅极，q路第二级第一mos管的漏极依次经q路第三电容、q路第四电容与q路第二级第二mos管的漏极相连，q路第二级第一mos管和q路第二级第二mos管的源极连接q路第一电流源，q路第二级第一mos管的源极依次经q路第二级第一电阻、q路第二级第二电阻与q路第二级第二mos管的源极的相连；第二级跨导级包括q路第二级第三mos管、q路第二级第四mos管、q路第二级第三电阻和q路第二级第四电阻，q路第二级第三mos管的栅极连接前述节点电压vxn_q，q路第二级第四mos管的栅极连接前述节点电压vxp_q，q路第二级第三mos管和q路第二级第四mos管的源极连接q路第二电流源，q路第二级第三mos管的源极依次经q路第二级第三电阻、q路第二级第四电阻与q路第二级第四mos管的源极相连，q路第二级第三mos管的漏极连接q路第二级第一mos管的漏极，q路第二级第四mos管的漏极连接q路第二级第二mos管的漏极；从i路中注入正交电流的第二级跨导级包括q路第二级第五mos管、q路第二级第六mos管、q路第二级第五电阻和q路第二级第六电阻，q路第二级第五mos管和q路第二级第六mos管的源极连接q路第二电流源，q路第二级第五mos管的源极依次经q路第二级第五电阻、q路第二级第六电阻与q路第二级第六mos管的源极相连，q路第二级第五mos管的漏极连接q路第二级第三mos管的漏极，q路第二级第六mos管的漏极连接q路第二级第四mos管的漏极，q路第二级第五mos管的栅极连接i路第二输出电压，q路第二级第六mos管的栅极连接i路第一输出电压；q路第一共模反馈模块和q路第二共模反馈模块的正输入端连接输入电压vcm_q，q路第一共模反馈模块的负输入端连接q路第二级第三电阻与q路第二级第四电阻的公共端，q路第二共模反馈模块的负输入端连接q路第一级第三电阻与q路第一级第四电阻的公共端，q路第一共模反馈模块的正输出端连接q路第一级第四mos管的漏极，q路第一共模反馈模块的负输出端连接q路第一级第三mos管的漏极，q路第二共模反馈模块的正输出端连接第二级第三mos管的漏极，q路第二共模反馈模块的负输出端连接第二级第四mos管的漏极。

进一步地，在i路中，所述i路第一电流源包括i路第一mos管、i路第二mos管、i路第三mos管和i路第四mos管，i路第一mos管、i路第二mos管、i路第三mos管和i路第四mos管的源极共同连接至地，i路第一mos管、i路第二mos管、i路第三mos管和i路第四mos管的删极共同连接至电压vbn_i，i路第一mos管、i路第二mos管、i路第三mos管和i路第四mos管的漏极分别对应连接i路第一级第一mos管、i路第一级第二mos管、i路第二级第一mos管和i路第二级第二mos管的源极；所述i路第二电流源包括i路第五mos管、i路第六mos管、i路第七mos管、i路第八mos管、i路第九mos管、i路第十mos管、i路第十一mos管和i路第十二mos管，i路第五mos管、i路第六mos管、i路第七mos管、i路第八mos管、i路第九mos管、i路第十mos管、i路第十一mos管和i路第十二mos管的源极共同连接至外部电源，i路第五mos管、i路第六mos管、i路第七mos管、i路第八mos管、i路第九mos管、i路第十mos管、i路第十一mos管和i路第十二mos管的栅极共同连接至电压vbp_i，i路第五mos管、i路第六mos管、i路第七mos管、i路第八mos管、i路第九mos管、i路第十mos管、i路第十一mos管和i路第十二mos管的漏极分别对应连接i路第一级第五mos管、i路第一级第三mos管、i路第一级第四mos管、i路第一级第六mos管、i路第二级第五mos管、i路第二级第三mos管、i路第二级第四mos管和i路第二级第六mos管的源极。

进一步地，在q路中，所述q路第一电流源包括q路第一mos管、q路第二mos管、q路第三mos管和q路第四mos管，q路第一mos管、q路第二mos管、q路第三mos管和q路第四mos管的源极共同连接至地，q路第一mos管、q路第二mos管、q路第三mos管和q路第四mos管的删极共同连接至电压vbn_q，q路第一mos管、q路第二mos管、q路第三mos管和q路第四mos管的漏极分别对应连接q路第一级第一mos管、q路第一级第二mos管、q路第二级第一mos管和q路第二级第二mos管的源极；所述q路第二电流源包括q路第五mos管、q路第六mos管、q路第七mos管、q路第八mos管、q路第九mos管、q路第十mos管、q路第十一mos管和q路第十二mos管，q路第五mos管、q路第六mos管、q路第七mos管、q路第八mos管、q路第九mos管、q路第十mos管、q路第十一mos管和q路第十二mos管的源极共同连接至外部电源，q路第五mos管、q路第六mos管、q路第七mos管、q路第八mos管、q路第九mos管、q路第十mos管、q路第十一mos管和q路第十二mos管的栅极共同连接至电压vbp_q，q路第五mos管、q路第六mos管、q路第七mos管、q路第八mos管、q路第九mos管、q路第十mos管、q路第十一mos管和q路第十二mos管的漏极分别对应连接q路第一级第五mos管、q路第一级第三mos管、q路第一级第四mos管、q路第一级第六mos管、q路第二级第五mos管、q路第二级第三mos管、q路第二级第四mos管和q路第二级第六mos管的源极。

进一步地，在i路第一级电路中，从q路中注入正交电流的第一级跨导级的偏置电流与第一级跨导级的偏置电流复用；在i路第二级电路中，从q路中注入正交电流的第二级跨导级的偏置电流与第二级跨导级的偏置电流复用。

进一步地，在q路第一级电路中，从i路中注入正交电流的第一级跨导级的偏置电流与第一级跨导级的偏置电流复用；在q路第二级电路中，从i路中注入正交电流的第二级跨导级的偏置电流与第二级跨导级的偏置电流复用。

采用上述技术方案带来的有益效果：

本发明利用实现传输函数实部的电流同时实现传输函数的虚部和反馈跨导单元，从而提高了电流利用效率，可以更好地满足低功耗射频系统的功耗要求，同时又可以减小芯片面积从而节约电路成本。本发明可以通过级联实现更高阶的复数滤波器，具有重要的应用价值。

附图说明

图1是本发明的电路图；

图2是本发明的幅频特性曲线图；

图3是本发明的瞬态特性曲线图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提出了一种电流复用的低功耗复数双二阶单元电路，分为i路和q路，如图1所示。

i路

mos管mbn1_i、mbn2_i、mbn3_i、mbn4_i的源极相接，并连接到地，其栅极共同连接到节点电压vbn_i，漏极分别连接到m11_i、m12_i、mq1_i、mq2_i的源极，实现电流源，为i路提供偏置电流。

mos管mbp1_i、mbp2_i、mbp3_i、mbp4_i、mbp5_i、mbp6_i、mbp7_i、mbp8_i的源极相接，并连接到电源，其栅极共同连接到节点电压vbp_i，漏极分别连接到mt11_i、mfb1_i、mfb2_i、mt12_i、mt21_i、m21_i、m22_i和mt22_i的源极，为i路提供偏置电流。

mos管m11_i、m12_i和电阻r11_i、r12_i组成第一级跨导级。

mos管mfb1_i、mfb2_i和电阻rfb1_i、rfb2_i组成反馈跨导级。

mos管mt11_i、mt12_i和电阻rt11_i、rt12_i组成从q路中注入正交电流的跨导级；其中，mos管mt11_i、mt12_i的栅极分别接节点电压vxn_q和vxp_q，从而实现传输函数虚部电流与第一级跨导级电流的复用。

电容c11_i、c12_i分别完成对节点电压vxp_i、vxn_i的电流积分。

mos管m21_i、m22_i和电阻r21_i、r22_i组成第二级跨导级。

mos管mt21_i、mt22_i和电阻rt21_i、rt22_i组成从q路中注入正交电流的跨导级；其中，mos管mt21_i、mt22_i的栅极分别接节点电压voutp_q和voutn_q，从而实现传输函数虚部电流与第二级跨导级电流的复用。

mos管mq1_i、mq2_i和电阻rq1_i、rq2_i组成实现传输函数q值的跨导级；其中，mos管mq1_i的栅极与漏极相连，作为输出电压节点voutn_i，mos管mq2_i的栅极与漏极相连，作为输出电压节点voutp_i；

电容c21_i、c22_i分别完成对节点电压voutn_i、voutp_i的电流积分；

两级中的cmfb(共模反馈)模块用于稳定输出共模工作点。

q路

mos管mbn1_q、mbn2_q、mbn3_q、mbn4_q的源极相接，并连接到地，其栅极共同连接到节点电压vbn_q，漏极分别连接到m11_q、m12_q、mq1_q、mq2_q的源极，实现电流源，为q路提供偏置电流。

mos管mbp1_q、mbp2_q、mbp3_q、mbp4_q、mbp5_q、mbp6_q、mbp7_q、mbp8_q的源极相接，并连接到电源，其栅极共同连接到节点电压vbp_q，漏极分别连接到mt11_q、mfb1_q、mfb2_q、mt12_q、mt21_q、m21_q、m22_q和mt22_q的源极，为q路提供偏置电流。

mos管m11_q、m12_q和电阻r11_q、r12_q组成第一级跨导级。

mos管mfb1_q、mfb2_q和电阻rfb1_q、rfb2_q组成反馈跨导级。

mos管mt11_q、mt12_q和电阻rt11_q、rt12_q组成从i路中注入正交电流的跨导级；其中，mos管mt11_q、mt12_q的栅极分别接节点电压vxp_i和vxn_i，从而实现传输函数虚部电流与第一级跨导级电流的复用。

电容c11_q、c12_q分别完成对节点电压vxp_q、vxn_q的电流积分。

mos管m21_q、m22_q和电阻r21_q、r22_q组成第二级跨导级。

mos管mt21_q、mt22_q和电阻rt21_q、rt22_q组成从i路中注入正交电流的跨导级；其中，mos管mt21_q、mt22_q的栅极分别接节点电压voutn_i和voutp_i，从而实现传输函数虚部电流与第二级跨导级电流的复用。

mos管mq1_q、mq2_q和电阻rq1_q、rq2_q组成实现传输函数q值的跨导级；其中，mos管mq1_q的栅极与漏极相连，作为输出电压节点voutn_q，mos管mq2_q的栅极与漏极相连，作为输出电压节点voutp_q；

电容c21_q、c22_q分别完成对节点电压voutn_q、voutp_q的电流积分。

两级中的cmfb(共模反馈)模块用于稳定输出共模工作点。

图2是采用本发明实现的电流复用低功耗双二阶单元的幅频特性曲线，中频2mhz，增益约为0.9db，-0.5db带宽3.3mhz，镜像抑制为6db，采用更高阶的这中单元能够实现更高的镜像抑制比。仿真结果表明，该电流复用低功耗双二阶单元能够实现复数滤波器的功能，并且具有更低的功耗和更小的版图面积。

图3是采用本发明仿真得到的电流复用双二阶单元的瞬态响应，不难发现，该双二阶单元能够实现稳定性，并且在负频域实现了信号的抑制。

实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。