开关电流复小波滤波器的制造方法

开关电流复小波滤波器的制造方法
【专利摘要】本发明实施例提供了一种开关电流复小波滤波器，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、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、负向输出端、实部和虚部输出端；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、实部输出端和虚部输出端。本发明结构比较简单。
【专利说明】
开关电流复小波滤波器
技术领域
[0001] 本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种开关电流复小波滤波器。
【背景技术】
[0002] 复小波变换是在实小波变换的基础上发展出来的信号处理方法。复小波变换比实 小波变换提供了更为详细的瞬态信号检测信息，可以体现出信号的模值和相位信息变化， 揭示不同类型信号的跳变点，特别适合伴有复杂相频特性的非平稳信号的检测分析，具有 非常好的应用前景。
[0003] 随着小波分析理论在实际生活中的不断应用，复小波变换已应用于心电、脑电等 信号的分析中。在上述应用领域，复小波变换的高性能硬件实现最为关键。由于需要模数转 换器，复小波变换的数字电路实现具有功耗较高的缺点。模拟电路在低功耗设计领域具有 较大的优势，因此复小波变换的模拟电路实现逐渐受到人们的关注。复小波函数在频域相 当于实部和虚部两个带通滤波器，因此复小波变换实现的实质是实部和虚部两个模拟带通 滤波器的设计。可见，传统复小波变换的实现电路较为复杂，体积和功耗较大，无法满足面 向小型化、低耗能便携式和植入式电子产品的发展趋势。

【发明内容】

[0004] 本发明的实施例提供了一种结构简单的开关电流复小波滤波器。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
[0006] -种开关电流复小波滤波器，包括：
[0007] 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;η为大于1的整数；
[0008] 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；
[0009] 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、 实部输出端和虚部输出端;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；
[0010]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:η个正向反馈输出端、η个负向反馈输出端、实部输出端和虚部输出端;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η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η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；
[0011]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实部输出端均 相连，一起作为所述复小波滤波器的实部输出；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虚部输出端均相连，一起作为所述复小波滤波器的虚部输出。
[0012] 由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例中，通过复小波 实部和虚部共用极点实现电路，降低复小波滤波器的电路复杂度，减少电路实现元件个数。
[0013] 本发明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，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0014] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的一些实施例，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。
[0015] 图1是本发明所述的开关电流复小波滤波器的实现电路示意图；
[0016] 图2-1是本发明所述的开关电流复小波滤波器的电流镜电路示意图；
[0017] 图2-2是本发明所述的开关电流复小波滤波器的电流镜电路的简化电路符号示意 图；
[0018] 图3-1是本发明所述的开关电流复小波滤波器中序号为k的第一开关电流双线性 积分器的实现电路示意图；
[0019] 图3-2是本发明所述的开关电流复小波滤波器中序号为k的第一开关电流双线性 积分器的简化电路符号示意图；
[0020] 图4-1是本发明所述的开关电流复小波滤波器的第二开关电流双线性积分器的实 现电路不意图；
[0021] 图4-2是本发明所述的开关电流复小波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；
[0022] 图5是本发明所述的开关电流复小波滤波器的时钟波形示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面详细描述本发明的实施方式，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，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。 [0024]本技术领域技术人员可以理解，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，本发明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。
[0025] 本技术领域技术人员可以理解，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)具有与本发明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。
[0026] 为便于对本发明实施例的理解，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发明实施例的限定。
[0027] 如图1所示，本发明所述的开关电流复小波滤波器，包括：
[0028] 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;η为大于1的整数；
[0029] 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；
[0030] 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、 实部输出端和虚部输出端;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；
[0031] 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:η个正向反馈输出端、η个负向反馈输出端、实部输出端和虚部输出端;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η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η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；
[0032] 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实部输出端均 相连，一起作为所述复小波滤波器的实部输出；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虚部输出端均相连，一起作为所述复小波滤波器的虚部输出。
[0033]当第一开关电流双线性积分器的序号在1至η-2范围时，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，具体为:所述正向输出端输出至级联的下一第一开关电流 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第一开关电流双线性积分 器的负向输入端；
[0034]当第一开关电流双线性积分器的序号为n-1时，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，具体为:所述正向输出端输出至级联的第二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第二开关电流双线性积分器的负向输入 端。
[0035] 如图2-1和2-2所示，所述电流镜电路包括：
[0036] 第一 103管％、第二M0S管M2、第三M0S管M3、第四M0S管M4、第五觀3管此、第一输入端 Iin、第一负向输出端ia(T和第一正向输出端ia〇+;
[0037] 第二冊5管跑的栅极分别连接第一 105管％的栅极和漏极，并连接第一输入端Iin; 第二舢5管跑的漏极连接第一负向输出端ia(T;所述第二舢5管跑的栅极连接所述第三M0S管 M3的栅极；
[0038] 所述第三M0S管M3的漏极连接所述第四M0S管M4的栅极和漏极;所述第四M0S管M4的 栅极连接所述第五M0S管施的栅极；
[0039]所述第五的漏极连接所述第一正向输出端ia0+;
[0040] 第一 1103管施、第二M0S管M2、第三M0S管M3、第四M0S管M4、第五M0S管施的漏极均接电 源;第一1^管施、第二M0S管M2、第三M0S管M3、第四M0S管M4、第五M0S管M 5的源极均接地。
[0041 ] 第二M0S管M2与第一 103管沁的沟道宽长比之比为a0;
[0042] 第一 1103管施、第三M0S管M3和第四M0S管M4的沟道宽长比相等；
[0043] 第二M0S管M2与第五1?)3管施的沟道宽长比相等。
[0044] 如图3-1和3-2所示，所述第一开关电流双线性积分器包括：
[0045] 第六M0S管M6、第七M0S管M7、第八M0S管Ms、第九M0S管M9、第十M0S管M 1Q、第^^一M0S 管Μη、第十二觀3管施2、第十三觀3管％3、第二正向输入端ik+、第二负向输入端ik-、第二正向 输出端iak+、第二负向输出端iak'第一实部输出端irk+和第一虚部输出端imk+;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；
[0046]所述第六M0S管M6的漏极连接所述第七M0S管M7的漏极;所述第六M0S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M0S管M6的漏极和第二正向输入端ik+由第 二时钟控制的第二开关相连;所述第六M0S管M 6的漏极和第二负向输入端ik_由第一时钟控 制的第三开关相连；
[0047]所述第七M0S管M?的栅极和漏极由第一时钟控制的第四开关相连;所述第七M0S管 M7的栅极连接所述第八M0S管的栅极；
[0048]所述第八M0S管M8的漏极连接所述第二正向输出端iak+，所述第八M0S管M 8的栅极连 接所述第九M0S管M9的栅极；
[0049]所述第九M0S管M9的漏极连接所述第十M0S管M1Q的漏极和栅极；
[0050]所述第十M0S管M1Q的栅极连接所述第^^一M0S管Μη的栅极;所述第^^一M0S管Μη的 漏极连接所述第二负向输出端iak_;
[0051 ]所述第八M0S管Ms的栅极连接所述第十二M0S管M12的栅极，第十二M0S管M12的漏极 连接所述第一实部输出端irk+;所述第八M0S管Ms的栅极连接所述第十三M0S管M13的栅极，第 十三M0S管M 13的漏极连接所述第一虚部输出端imk+;
[0052] 第六M0S管M6、第七M0S管M7、第八M0S管Ms、第九M0S管M9、第十M0S管M 1Q、第^^一M0S 管Μη、第十二腸3管％2、第十三M0S管M13的漏极均接电源;第六M0S管M6、第七M0S管M7、第八 M0S管Ms、第九M0S管M9、第十M0S管M1Q、第^^一M0S管Μη、第十二冊3管沁 2、第十三M0S管M13的 源极均接地。
[0053] 第六M0S管M6、第七M0S管Μ?、第九M0S管M9、第十M0S管M1Q的沟道宽长比相等；
[0054] 第八M0S管Ms和第^^一M0S管Μη的沟道宽长比均为第六M0S管M6的沟道宽长比的ak 倍；
[0055] 第十二M0S管M12的沟道宽长比为第六M0S管M6的沟道宽长比的rk倍；
[0056] 第十三M0S管M13的沟道宽长比为第六M0S管M6的沟道宽长比的mk倍。
[0057]所述第k个第一开关电流双线性积分器的正向输出端的电流与正向输入端的电流 之间的比值以及所述第k个第一开关电流双线性积分器的负向输出端的电流与负向输入端 的电流之间的比值均为
[0058] 所述第k个第一井天电侃双线T生枳分器的实部输出端的电流与正向输入端的电流 之间的比值为
[0059] 所述第k个第一开关电流双线性积分器的虚部输出端的电流与正向输入端的电流 之间的比值为
[0060] 如图4-1和4-2所示，所述第二开关电流双线性积分器包括：
[0061 ] 第十四冊3管施4、第十五M0S管M15、第十六冊3管施6、第十七冊3管施7、第十八M0S管 M18、第十九舢3管施9、η个正向反馈输出M0S管Mf j、η个负向反馈输出M0S管Mej、第三正向输入 端in+、第三负向输入端i n_、第二实部输出端irn+、第二虚部输出端imn+、n个正向反馈输出端 W和η个负向反馈输出端if; j为大于0小于或者等于η的自然数；
[0062]所述第十四觀5管施4的漏极连接所述第十五M0S管Μ15的漏极，所述第十四觀5管施4 的栅极和漏极由第二时钟控制的开关相连，所述第十五M0S管Μ15的栅极和漏极由第一时钟 控制的开关相连;所述第十四M0S管Mm的漏极和第三正向输入端i n+由第二时钟控制的开关 相连，所述第十四祖^管施4的漏极和第三负向输入端in_由第一时钟控制的开关相连；
[0063] 所述第十五M0S管M15的栅极连接所述第十六M0S管M16的栅极;所述第十六M0S管M 16 的漏极连接所述第二实部输出端irn+;
[0064] 所述第十六M0S管M16的栅极连接所述第十七M0S管Μπ的栅极；
[0065]所述第十七M0S管Μπ的漏极连接所述第二虚部输出端imn+;所述第十七M0S管Μπ的 栅极分别连接所述正向反馈输出M0S管Mfj的栅极;所述正向反馈输出M0S管Mfj的漏极分别 连接所述正向反馈输出端if/;所述第十七M0S管M 17的栅极连接所述第十八M0S管M18的栅 极；
[0066]所述第十八M0S管M18的漏极连接所述第十九M0S管M19的漏极和栅极；
[0067]所述第十九M0S管M19的栅极分别连接所述负向反馈输出M0S管Mej的栅极;所述负 向反馈输出M0S管My的漏极分别连接所述负向反馈输出端iff;
[0068] 第十四冊3管施4、第十五M0S管M15、第十六冊3管施6、第十七冊3管施7、第十八M0S管 M18、第十九舢3管％9、11个正向反馈输出M0S管Mfj以及η个负向反馈输出M0S管M ej的漏极均接 电源；
[0069] 第十四冊3管施4、第十五M0S管M15、第十六冊3管施6、第十七冊3管施7、第十八M0S管 M18、第十九舢3管％9、n个正向反馈输出M0S管Mf j以及η个负向反馈输出M0S管Mej的源极均接 地。
[0070] 第十四觀3管％4、第十五M0S管M15、第十八M0S管M18和第十九M0S管M 19的沟道宽长比 相等;第十六M0S管M16的沟道宽长比为第十四^)3管％4的仏倍;第十七M0S管Μπ的沟道宽长 比为第十四舢3管％4的111 11倍;正向反馈输出M0S管Mfj的沟道宽长比分别为第十四冊5管施4的 fj倍;负向反馈输出M0S管Mej的沟道宽长比分别为第十四祖^管施4的f j倍。
[0071] 所述第二开关电流双线性积分器的实部输出端的电流与正向输入端的电流比值 %
[0072] 所述第二开关电流双线性积分器的虚部输出端的电流与正向输入端的电流比值 为
[0073]所述第二开关电流双线性积分器的正向反馈输出端的电流与正向输入端的电流 比值^
[0074] 所述第二开关电流双线性积分器的负向反馈输出端的电流与正向输入端的电流 比值为
[0075] 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实部输出端均 相连一起作为所述复小波滤波器的实部输出，具体为：
[0076] 当所述第一开关电流双线性积分器的实部输出端输出负值电流时，所述第一开关 电流双线性积分器的实部输出端连接第一反向电路，所述第一反向电路的输出端和其它第 一开关电流双线性积分器以及第二开关电流双线性积分器的实部输出端均相连一起作为 所述复小波滤波器的实部输出；第一反向电路用于将所述第一开关电流双线性积分器的实 部输出端输出的电流反向；
[0077] 当所述第二开关电流双线性积分器的实部输出端输出负值电流时，所述第二开关 电流双线性积分器的实部输出端连接第二反向电路，所述第二反向电路的输出端和第一开 关电流双线性积分器的实部输出端均相连一起作为所述复小波滤波器的实部输出；第二反 向电路用于将所述第二开关电流双线性积分器的实部输出端输出的电流反向；
[0078] 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虚部输出端均 相连，一起作为所述复小波滤波器的虚部输出，具体为：
[0079] 当所述第一开关电流双线性积分器的虚部输出端输出负值电流时，所述第一开关 电流双线性积分器的虚部输出端连接第三反向电路，所述第三反向电路的输出端和其它第 一开关电流双线性积分器以及第二开关电流双线性积分器的虚部输出端均相连一起作为 所述复小波滤波器的虚部输出；第三反向电路用于将所述第一开关电流双线性积分器的虚 部输出端输出的电流反向；
[0080] 当所述第二开关电流双线性积分器的虚部输出端输出负值电流时，所述第二开关 电流双线性积分器的虚部输出端连接第四反向电路，所述第四反向电路的输出端和第一开 关电流双线性积分器的虚部输出端均相连一起作为所述复小波滤波器的虚部输出；第四反 向电路用于将所述第二开关电流双线性积分器的虚部输出端输出的电流反向。
[0081] 以下描述本发明的应用场景。
[0082] 本发明提供一种复小波滤波器，采用开关电流技术构造具有共享特性的复小波滤 波器结构。
[0083] 如图1至图5所示，一种开关电流复小波滤波器，包括:顺次级联的电流镜电路、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。字母'CMI'、'BI lk'和'BI2'分别为 电流镜电路、序号为k的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简称。 其中，第一开关电流双线性积分器的个数为n-1个，第二开关电流双线性积分器的个数为1 个，η为开关电流复小波滤波器的阶数。
[0084] 所述电流镜电路的输入端与外部输入信号相连，将输入信号分别进行等值复制和 反向，形成正、负输出信号，其中，正向输出信号与第一开关电流双线性积分器的正向输入 端相连，负向输出信号与第一开关电流双线性积分器的负向输入端相连。
[0085]所述第一开关电流双线性积分器包括正、负两个输入端；输出端包括：正向输出 端、负向输出端、实部输出端和虚部输出端，其中，正向输出端输出至下一开关电流双线性 积分器的正向输入端，负向输出端输出至下一开关电流双线性积分器的负向输入端，实部 输出端为复小波变换的实部输出，虚部输出端为复小波变换的虚部输出。
[0086]所述第二开关电流双线性积分器包括:正、负两个输入端，其中，正向输入端与第 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:η个正向反馈输出端、η个负向反馈输出端、实部输出端和虚 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η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η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;实部输出端为 复小波变换的实部输出，虚部输出端为复小波变换的虚部输出。
[0087]所述第k个第一开关电流双线性积分器的正向输出端的电流与正向输入端的电流 比值^
，其中ak由正向输出端输出晶体管的沟道宽长比确定;实部输出端的电流 与正向输入端的电流比值为
，其中rk由实部输出端输出晶体管的沟道宽长比确
定;虚部输出端的电流与正向输入端的电流比值为 ，其中mk由虚部输出端输出晶 体管的沟道宽长比确定。
[0088]所述第二开关电流双线性积分器实部输出端的电流与正向输入端的电流比值为
，其中，rn由实部输出端输出晶体管的沟道宽长比确定;虚部输出端的电流与正向 输入端的电流比值）
，其中mn由虚部输出端输出晶体管的沟道宽长比确定;正向 反馈输出端的电流与正向输入端的电流比值为 其中fj由正向反馈输出端输出 晶体管的沟道宽长比确定;负向反馈输出端的电流为正向反馈输出端的电流的等值反向。
[0089] 所述第一和第二开关电流双线性积分器的实部输出端全部相连，作为复小波滤波 器的实部输出，虚部输出端全部相连，作为复小波滤波器的虚部输出。
[0090] 如图2-1和图2-2所示，电流镜电路包括:第一 1103管施、第二M0S管M2、第三M0S管M3、 第四M0S管M4、第五^)3管此、第一输入端I in、第一负向输出端ia(T和第一正向输出端iaQ+;第 二M0S管此的栅极连接第一 103管％的栅极和漏极，并连接第一输入端Iin;第二舢3管跑的漏 极连接第一负向输出端;所述第二冊3管跑的栅极连接所述第三M0S管M 3的栅极;所述第 三M0S管M3的漏极连接所述第四M0S管M4的栅极和漏极;所述第四M0S管M 4的栅极连接所述第 五M0S管Ms的栅极;所述第五M0S管Ms的漏极连接所述第一正向输出端ia〇+。α〇为输出端输出 晶体管与积分器核心M0S管的沟道宽长比之比。M0S管下方标注的系数表示各M0S管的沟道 宽长比。其中，第一 103管％、第三M0S管Μ3和第四M0S管Μ4的沟道宽长比相等，且作为参照标 准的单位尺度，在下方标注的系数均为1;第二M0S管M2和第五M0S管Ms的沟道宽长比为第一 M0S管施的aQ倍，可实现图2中积分器输出电流的aQ倍放大。
[0091] 在优选方案中，如图2-2所示，输出电流与输入电流满足以下关系：
[0092] 〇)二-?〇(2)=化4 (2) ( 1)
[0093] 如图3-1和图3-2所示，第一开关电流双线性积分器包括：
[0094] 第六M0S管Μ6、第七M0S管Μ7、第八M0S管Ms、第九M0S管Μ 9、第十M0S管M1Q、第^^一M0S 管Μη、第十二觀3管施2、第十三觀3管％3、第二正向输入端ik+、第二负向输入端ik-、第二正向 输出端iak+、第二负向输出端iak'第一实部输出端irk+和第一虚部输出端imk+;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；
[0095]所述第六M0S管M6的漏极连接所述第七M0S管M7的漏极;所述第六M0S管M6的栅极和 漏极由第二时钟控制的开关相连，所述第七M0S管M7的栅极和漏极由第一时钟控制的开关 相连;所述第六M0S管M 6的漏极和第二正向输入端ik+由第二时钟控制的开关相连，所述第六 M0S管M6的漏极和第二负向输入端ikl第一时钟控制的开关相连;所述第七M0S管M7的栅极 连接所述第八M0S管的栅极;所述第八M0S管M 8的漏极连接所述第二正向输出端iak+，所述第 八M0S管Ms的栅极连接所述第九M0S管M 9的栅极;所述第九M0S管M9的漏极连接所述第十M0S 管M1Q的漏极和栅极，所述第十M0S管M1Q的栅极连接所述第十一 M0S管Μη的栅极;所述第十一 M0S管Μη的漏极连接所述第二负向输出端所述第八M0S管Ms的栅极连接所述第十二M0S 管M12的栅极，第十二M0S管M12的漏极连接所述第一实部输出端irk+;所述第八M0S管Ms的栅极 连接所述第十三M0S管M 13的栅极，第十三M0S管M13的漏极连接所述第一虚部输出端imk+Wk， rk，mk分别为输出端输出晶体管与积分器核心M0S管的沟道宽长比之比。M0S管下方标注的系 数表示各M0S管的沟道宽长比。其中，第六M0S管M 6、第七M0S管M7、第九M0S管M9、第十M0S管M10 的沟道宽长比相等，且作为参照标准的单位尺度，在下方标注的系数均为1;第八M0S管Ms和 第^^一M0S管Μη的沟道宽长比为第六M0S管M 6的ak倍;第十二M0S管M12的沟道宽长比为第六 M0S管M6的rk倍;第十三M0S管M13的沟道宽长比为第六M0S管M 6的mk倍。
[0096]如图3-2所示，输出电流与输入电流满足以下关系：
[0097]
[0098]
[0099]
[0100] 如图4-1和图4-2所示，第二开关电流双线性积分器包括:第十四冊5管施4、第十五 M0S管M15、第十六冊3管％6、第十七冊3管％7、第十八冊3管施8、第十九》3管％ 9、正向反馈输 出M0S管Mf j (j = 1: η)、负向反馈输出M0S管Mej (j = 1: η)、第三正向输入端in+、第三负向输入 端in-、第二实部输出端irn+、第二虚部输出端imn+、正向反馈输出端if j+ (j = 1: η)和负向反馈 输出端 ifj-(j = l:n)。
[0101] 所述第十四觀5管施4的漏极连接所述第十五M0S管M15的漏极，所述第十四觀5管施4 的栅极和漏极由第二时钟控制的开关相连，所述第十五M0S管M 15的栅极和漏极由第一时钟 控制的开关相连;所述第十四M0S管Mm的漏极和第三正向输入端in+由第二时钟控制的开关 相连，所述第十四腸5管-的漏极和第三负向输入端i n_由第一时钟控制的开关相连;所述 第十五M0S管M15的栅极连接所述第十六M0S管M 16的栅极;所述第十六M0S管M16的漏极连接所 述第二实部输出端irn+，所述第十六M0S管M 16的栅极连接所述第十七M0S管M17的栅极;所述 第十七M0S管Μπ的漏极连接所述第二虚部输出端i mn+;所述第十七M0S管Μπ的栅极连接所述 正向反馈输出M0S管Mf j (j = 1: η)的栅极;所述正向反馈输出M0S管Mf j (j = 1: η)的漏极分别 连接所述正向反馈输出端ifj+( j = l :η);所述第十七M0S管Μ?7的栅极连接所述第十八M0S管 Μ18的栅极;所述第十八M0S管Μ18的漏极连接所述第十九M0S管Μ19的漏极和栅极，所述第十九 M0S管Μ19的栅极连接所述负向反馈输出M0S管Mej (j = 1: η)的栅极;所述负向反馈输出M0S管 Mej( j = l :η)的漏极分别连接所述负向反馈输出端iff( j = l :η) ^η,π?η和fj( j = l :η)分别为 输出端输出晶体管与积分器核心MOS管的沟道宽长比之比。MOS管下方标注的系数表示各 M0S管的沟道宽长比。其中，第十四觀3管施4、第十五M0S管M15、第十八M0S管M18和第十九M0S 管M19的沟道宽长比相等，且作为参照标准的单位尺度，在下方标注的系数均为1;第十六M0S 管M16的沟道宽长比为第十四觀3管.的化倍;第十七M0S管Μπ的沟道宽长比为第十四M0S管 倍;正向反馈输出M0S管Mf j (j = 1: η)的沟道宽长比分别为第十四舢3管.的f j倍;负 向反馈输出M0S管Me j (j = 1: η)的沟道宽长比分别为第十四舢5管施4的f j倍。
[0102] 如图4-2所示，输出电流与输入电流满足以下关系：
[0106] 如图2-U3-1和4-1所示，Φ#ΡΦ2为两相非重叠时钟(时钟波形如图5所示），J为电
[0103]
[0104]
[0105] 流源。
[0107] 其中，图1中Bln到BI1(n-D具有相同的结构；图3-1和图3-2中的ik+为图1中ia(k-D+和 ifk_相加后的电流，图3-1和图3-2中的ik_为图1中ia(k-DlPif，相加后的电流;图4-1和图4-2 中in+为图1中D+和ifn_相加后的电流，图4-1和图4-2中irT为图1中ia( n-和ifn+相加后的 电流;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。
[0108] 本发明的有益效果为：
[0109] 采用标准数字CMOS工艺实现，具有动态范围大、设计过程简单、无需模数转换器、 适于低电压低功耗大规模集成等优点，也就是说，用与标准CMOS工艺兼容的开关电流技术 构造滤波器，可精确集成复小波滤波器的时间常数，从而精确实现复小波滤波器的实部和 虚部变换系数;利用具有多条负反馈支路的开关电流积分器级联结构构造滤波器，从而有 效降低滤波器的灵敏度，使得电路的实际频响特性与理想频响特性较为接近;通过共享复 小波滤波器的实部和虚部分母实现电路，有效降低复小波滤波器的复杂度，有效降低复小 波滤波器的体积和功耗，可应用于生物医学信号处理等领域。
[0110] 本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或 流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0111] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围 为准。
【主权项】
1. 一种开关电流复小波滤波器，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;η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、实部输 出端和虚部输出端;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:η个正 向反馈输出端、η个负向反馈输出端、实部输出端和虚部输出端;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η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η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实部输出端均相连， 一起作为所述复小波滤波器的实部输出;所述第一开关电流双线性积分器和第二开关电流 双线性积分器的虚部输出端均相连，一起作为所述复小波滤波器的虚部输出。2. 根据权利要求1所述的开关电流复小波滤波器，其特征在于，所述电流镜电路包括： 第一 1103管施、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管Μ4、第五腸3管施、第一输入端I in、第 一负向输出端?'αΟ-和第一正向输出端_?'?0_+; 第二冊5管此的栅极分别连接第一 105管％的栅极和漏极，并连接第一输入端Iin;第二 105管此的漏极连接第一负向输出端匕〇-;所述第二冊5管％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Μ4的栅极和漏极;所述第四MOS管Μ4的栅极 连接所述第五MOS管施的栅极； 所述第五105管此的漏极连接所述第一正向输出端 第一 103管％、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管Μ4、第五MOS管蚍的漏极均接电源； 第一 1^管施、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管Μ4、第五MOS管M5的源极均接地。3. 根据权利要求2所述的开关电流复小波滤波器，其特征在于， 第二MOS管M2与第一 103管沁的沟道宽长比之比为α0; 第一 1103管施、第三MOS管M3和第四MOS管Μ4的沟道宽长比相等； 第二MOS管M2与第五腸3管施的沟道宽长比相等。4. 根据权利要求1所述的开关电流复小波滤波器，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M iq、第^^一MOS管M11、 第十二MOS管Mi2、第十三MOS管Mi3、第二正向输入端M、第二负向输入端iV、第二正向输出端 ZaZc+、第二负向输出端、第一实部输出端和第一虚部输出端Zmfc+ ;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匕+由第二时 钟控制的第二开关相连;所述第六MOS管M 6的漏极和第二负向输入端IV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iafc+，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Miq的漏极和栅极； 所述第十MOS管Miq的栅极连接所述第十一 MOS管Mn的栅极;所述第十一 MOS管Mn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 所述第一实部输出端所述第八MOS管M8的栅极连接所述第十三MOS管M13的栅极，第十三 MOS管M13的漏极连接所述第一虚部输出端; 第六MOS管M6、第七MOS管M7、第八MOS管M8、第九MOS管M 9、第十MOS管Miq、第^^一MOS管M11、 第十二冊3管％2、第十三MOS管M13的漏极均接电源；第六MOS管M6、第七MOS管M 7、第八MOS管 M8、第九MOS管M9、第十MOS管M1Q、第^^一MOS管M 11、第十二冊3管施2、第十三MOS管M13的源极均 接地。5. 根据权利要求4所述的开关电流复小波滤波器，其特征在于， 第六MOS管M6、第七MOS管M7、第九MOS管M9、第十MOS管M iq的沟道宽长比相等； 第八MOS管M8和第^^一MOS管M11的沟道宽长比均为第六MOS管M6的沟道宽长比的a k倍； 第十二MOS管M12的沟道宽长比为第六MOS管M6的沟道宽长比的rk倍； 第十三MOS管M13的沟道宽长比为第六MOS管M6的沟道宽长比的mk倍。6. 根据权利要求5所述的开关电流复小波滤波器，其特征在于， 所述第k个第一开关电流双线性积分器的正向输出端的电流与正向输入端的电流之间 的比值以及所述第k个第一开关电流双线性积分器的负向输出端的电流与负向输入端的电 流之间的比值均为所述第k个第一开关电流双线性积分器的实部输出端的电流与正向输入端的电流之间 的比值为所述第k个第一开关电流双线性积分器的虚部输出端的电流与正向输入端的电流之间 的比值为7. 根据权利要求1所述的开关电流复小波滤波器，其特征在于，所述第二开关电流双线 性积分器包括： 第十四腸3管施4、第十五MOS管M15、第十六腸3管施6、第十七MOS管Mn、第十八MOS管M 18、第 十九舢5管％9、η个正向反馈输出MOS管Mf j、η个负向反馈输出MOS管Me j、第三正向输入端、 弟二负向输入纟而_心"、弟^?实部输出、弟^?虚部输出纟而iVr?n+.、.n个正向反馈输出纟而％' +和η 个负向反馈输出端#-;j为大于0小于或者等于η的自然数； 所述第十四MOS管Mi4的漏极连接所述第十五MOS管Mi5的漏极，所述第十四MOS管Mi 4的栅 极和漏极由第二时钟控制的开关相连，所述第十五MOS管M15的栅极和漏极由第一时钟控制 的开关相连;所述第十四MOS管M 14的漏极和第三正向输入端/η+由第二时钟控制的开关相 连，所述第十四祖^管此 4的漏极和第三负向输入端!V由第一时钟控制的开关相连； 所述第十五MOS管M15的栅极连接所述第十六MOS管M16的栅极;所述第十六MOS管M 16的漏 极连接所述第二实部输出端/π;+; 所述第十六MOS管M16的栅极连接所述第十七MOS管M17的栅极； 所述第十七MOS管M17的漏极连接所述第二虚部输出端/_+;所述第十七MOS管M17的栅极 分别连接所述正向反馈输出MOS管Mfj的栅极;所述正向反馈输出MOS管Mfj的漏极分别连接 所述正向反馈输出端所述第十七MOS管M 17的栅极连接所述第十八MOS管M18的栅极； 所述第十八MOS管M18的漏极连接所述第十九MOS管M19的漏极和栅极； 所述第十九MOS管M19的栅极分别连接所述负向反馈输出MOS管^的栅极;所述负向反馈 输出MOS管Me3j的漏极分别连接所述负向反馈输出端％_; 第十四腸3管施4、第十五MOS管M15、第十六腸3管施6、第十七MOS管Mn、第十八MOS管M 18、第 十九祖^管施9、η个正向反馈输出MOS管Mf j以及η个负向反馈输出MOS管Mej的漏极均接电源； 第十四腸3管施4、第十五MOS管M15、第十六腸3管施6、第十七MOS管Mn、第十八MOS管M 18、第 十九祖^管施9、η个正向反馈输出MOS管Mf j以及η个负向反馈输出MOS管Mej的源极均接地。8. 根据权利要求7所述的开关电流复小波滤波器，其特征在于， 第十四冊3管％4、第十五MOS管M15、第十八MOS管M18和第十九MOS管M19的沟道宽长比相 等;第十六MOS管M16的沟道宽长比为第十四冊3管％4的仏倍;第十七MOS管Mn的沟道宽长比 为第十四舢3管.的111 11倍;正向反馈输出MOS管Mfj的沟道宽长比分别为第十四冊5管施4的fj 倍;负向反馈输出MOS管Me j的沟道宽长比分别为第十四觀5管施4的fj倍。9. 根据权利要求8所述的开关电流复小波滤波器，其特征在于， 所述第二开关电流双线性积分器的实部输出端的电流与正向输入端的电流比值为所述第二开关电流双线性积分器的虚部输出端的电流与正向输入端的电流比值为所述第二开关电流双线性积分器的正向反馈输出端的电流与正向输入端的电流比值所述第二开关电流双线性积分器的负向反馈输出端的电流与正向输入端的电流比值10.根据权利要求1所述的开关电流复小波滤波器，其特征在于， 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实部输出端均相连 一起作为所述复小波滤波器的实部输出，具体为： 当所述第一开关电流双线性积分器的实部输出端输出负值电流时，所述第一开关电流 双线性积分器的实部输出端连接第一反向电路，所述第一反向电路的输出端和其它第一开 关电流双线性积分器以及第二开关电流双线性积分器的实部输出端均相连一起作为所述 复小波滤波器的实部输出；第一反向电路用于将所述第一开关电流双线性积分器的实部输 出端输出的电流反向； 当所述第二开关电流双线性积分器的实部输出端输出负值电流时，所述第二开关电流 双线性积分器的实部输出端连接第二反向电路，所述第二反向电路的输出端和第一开关电 流双线性积分器的实部输出端均相连一起作为所述复小波滤波器的实部输出；第二反向电 路用于将所述第二开关电流双线性积分器的实部输出端输出的电流反向； 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虚部输出端均相连， 一起作为所述复小波滤波器的虚部输出，具体为： 当所述第一开关电流双线性积分器的虚部输出端输出负值电流时，所述第一开关电流 双线性积分器的虚部输出端连接第三反向电路，所述第三反向电路的输出端和其它第一开 关电流双线性积分器以及第二开关电流双线性积分器的虚部输出端均相连一起作为所述 复小波滤波器的虚部输出；第三反向电路用于将所述第一开关电流双线性积分器的虚部输 出端输出的电流反向； 当所述第二开关电流双线性积分器的虚部输出端输出负值电流时，所述第二开关电流 双线性积分器的虚部输出端连接第四反向电路，所述第四反向电路的输出端和第一开关电 流双线性积分器的虚部输出端均相连一起作为所述复小波滤波器的虚部输出；第四反向电 路用于将所述第二开关电流双线性积分器的虚部输出端输出的电流反向。
【文档编号】H03H17/02GK105932981SQ201610244784
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】赵文山
【申请人】北京交通大学