[發(fā)明專利]一種電流復(fù)用式低通濾波器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810078643.6
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108418568B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 房偉;趙鑫;宋宇;李保來;王萬強
• 申請（專利權(quán)）人: 超越科技股份有限公司
• 主分類號: H03H11/12
• 分類號: H03H11/12
• 代理公司: 濟南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 張亮

本發(fā)明提供一種電流復(fù)用式低通濾波器，包括：第一基本跨導(dǎo)單元Gm1，第二基本跨導(dǎo)單元Gm2，第三基本跨導(dǎo)單元Gm3，第四基本跨導(dǎo)單元Gm4，電容C1和電容C2；第一基本跨導(dǎo)單元Gm1和第二基本跨導(dǎo)單元Gm2采用電流復(fù)用技術(shù)，共用一組電流源，形成一個整體，第三基本跨導(dǎo)單元Gm3和第四基本跨導(dǎo)單元Gm4通過電流復(fù)用結(jié)構(gòu)形成一個整體。電流復(fù)用式低通濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)片上集成的Gm?C低通濾波器。該低通濾波器能夠解決了傳統(tǒng)低通濾波器的截止頻率和芯片面積存在矛盾的問題，并且能夠有效降低功耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及集成電路技術(shù)設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及一種電流復(fù)用式的Gm-C低通濾波器。該低通濾波器在低功耗、微型化電子設(shè)備中可以得到廣泛應(yīng)用。

背景技術(shù)

當(dāng)今醫(yī)療電子產(chǎn)品向著低功耗、微型化、高效化不斷發(fā)展。例如無線體域網(wǎng)、可穿戴和可植入醫(yī)療設(shè)備等新興電子設(shè)備領(lǐng)域，一方面需要滿足體積較小重量較輕以及具有較長時間的續(xù)航能力的要求，另一方面要得到盡可能得到高質(zhì)量的人體生物電信號。人體生物電信號的頻率范圍通常在150Hz左右，幅度只有uV～mV量級，極易受到噪聲干擾。目前能夠有效降低噪聲的方法是通過斬波，自調(diào)零等技術(shù)將人體生物電信號進行調(diào)制、放大、解調(diào)和低通濾波。在這個過程中，低通濾波器能夠有效濾除毛刺和信號調(diào)制產(chǎn)生的高頻紋波，是獲得高質(zhì)量信號的關(guān)鍵。

在CMOS集成電路工藝中，濾波器可以有多種實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。常用的RC低通濾波器雖然具有良好的線性度，但是人體信號的頻率較低，在這里我們要獲得150Hz左右的截止頻率，電阻和電容的值都要做的很大，帶來極大的面積成本。Gm-C濾波器和開關(guān)電容濾波器并不占用過多的芯片面積，但二者比較，Gm-C濾波器可以實現(xiàn)更低的功耗，并且無需考慮開關(guān)引起的噪聲誤差。

最基本的Gm-C濾波器是由兩部分構(gòu)成的：基本跨導(dǎo)單元和電容，如圖1所示。Gm-C濾波器是一種連續(xù)時間的模擬有源濾波器。基本跨導(dǎo)單元由MOS管實現(xiàn)，用來產(chǎn)生一個很小的跨導(dǎo)Gm值，在輸出呈現(xiàn)很高的阻抗，從而省去了電阻。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種電流復(fù)用式低通濾波器，包括：第一基本跨導(dǎo)單元Gm1，第二基本跨導(dǎo)單元Gm2，第三基本跨導(dǎo)單元Gm3，第四基本跨導(dǎo)單元Gm4，電容C1和電容C2；

第一基本跨導(dǎo)單元Gm1第一端與電源Vin+連接，第一基本跨導(dǎo)單元Gm1第二端與第二基本跨導(dǎo)單元Gm2第二端連接，第一基本跨導(dǎo)單元Gm1第三端分別與電容C1第一端和第三基本跨導(dǎo)單元Gm3第一端連接；

第二基本跨導(dǎo)單元Gm2第一端與電源Vin-連接，第二基本跨導(dǎo)單元Gm2第三端分別與電容C1第二端和第四基本跨導(dǎo)單元Gm4第一端連接；

第三基本跨導(dǎo)單元Gm3第二端與第四基本跨導(dǎo)單元Gm4第二端連接；第三基本跨導(dǎo)單元Gm3第三端分別與Vout+和電容C2第一端連接，

第四基本跨導(dǎo)單元Gm4第三端分別與Vout-和電容C2第二端連接；

第一基本跨導(dǎo)單元Gm1和第二基本跨導(dǎo)單元Gm2采用電流復(fù)用技術(shù)，共用一組電流源，形成一個整體，第三基本跨導(dǎo)單元Gm3和第四基本跨導(dǎo)單元Gm4通過電流復(fù)用結(jié)構(gòu)形成一個整體。

優(yōu)選地，第一基本跨導(dǎo)單元Gm1和第二基本跨導(dǎo)單元Gm2之間設(shè)有電流復(fù)用結(jié)構(gòu)；

電流復(fù)用結(jié)構(gòu)用于使第一基本跨導(dǎo)單元Gm1和第二基本跨導(dǎo)單元Gm2之間的每條相應(yīng)的支路上共用一路電流，提升電流利用效率，降低功耗；第一基本跨導(dǎo)單元Gm1和第二基本跨導(dǎo)單元Gm2采用均為單位增益負反饋接法，使得低頻下該濾波器的增益為1。

優(yōu)選地，第一基本跨導(dǎo)單元Gm1設(shè)有第一自適應(yīng)S極負反饋結(jié)構(gòu)；

第二基本跨導(dǎo)單元Gm2設(shè)有第二自適應(yīng)S極負反饋結(jié)構(gòu)；