[发明专利]一种开关电流高斯低通滤波器

摘要

本发明涉及一种开关电流高斯低通滤波器，利用中心极限定理求取高斯低通滤波器的传递函数，并采用具有多条负反馈支路的开关电流双线性积分器级联结构综合实现；包括顺次级联的电流镜电路、数个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；本发明的益处为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；具有动态范围大、逼近精度高、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。

主权项

一种开关电流高斯低通滤波器，其特征在于，包括级联的电流镜电路、第二开关电流双线性积分器和数个第一开关电流双线性积分器；所述电流镜电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第一输入端、第一正向输出端和第一反向输出端；所述第二MOS管的第一端连接所述第一MOS管的第一端和第二端，并连接所述第一输入端；所述第二MOS管的第二端连接所述第一反向输出端；所述第二MOS管的第一端连接所述第三MOS管的第一端；所述第三MOS管的第二端连接所述第四MOS管的第一端和第二端；所述第四MOS管的第一端连接所述第五MOS管的第一端；所述第五MOS管的第二端连接所述第一正向输出端；所述第一开关电流双线性积分器包括第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十MOS管、第十一MOS管、第十二MOS管、第二正向输入端、第二反向输入端、第二正向输出端、第二反向输出端和第一反馈输出端；所述第六MOS管的第二端连接所述第七MOS管的第二端；所述第六MOS管的第一端和第二端由第二时钟控制的开关相连，所述第七MOS管的第一端和第二端由第一时钟控制的开关相连；所述第六MOS管的第二端和第二正向输入端由第二时钟控制的开关相连，所述第六MOS管的第二端和第二反向输入端由第一时钟控制的开关相连；所述第七MOS管的第一端连接所述第八MOS管的第一端；所述第八MOS管的第二端连接所述第二正向输出端，所述第八MOS管的第一端连接所述第九MOS管的第一端；所述第九MOS管的第二端连接所述第十MOS管的第二端和第一端，所述第十MOS管的第一端连接所述第十一MOS管的第一端；所述第十一MOS管的第二端连接所述第二反向输出端，所述第十一MOS管的第一端连接所述第十二MOS管的第一端；所述第十二MOS管的第二端连接所述第一反馈输出端；所述第二开关电流双线性积分器包括第十三MOS管、第十四MOS管、第十五MOS管、第十六MOS管、第十七MOS管、第十八MOS管、第三正向输入端、第三反向输入端、第三正向输出端和第二反馈输出端；所述第十三MOS管的第二端连接所述第十四MOS管的第二端；所述第十三MOS管的第一端和第二端由第二时钟控制的开关相连，所述第十四MOS管的第一端和第二端由第一时钟控制的开关相连；所述第十三MOS管的第二端和第三正向输入端由第二时钟控制的开关相连，所述第十三MOS管的第二端和第三反向输入端由第一时钟控制的开关相连；所述第十四MOS管的第一端连接所述第十五MOS管的第一端；所述第十五MOS管的第二端连接所述第三正向输出端，所述第十五MOS管的第一端连接所述第十六MOS管的第一端；所述第十六MOS管的第二端连接所述第十七MOS管的第二端和第一端，所述第十七MOS管的第一端连接所述第十八MOS管的第一端；所述第十八MOS管的第二端连接所述第二反馈输出端；所述开关电流高斯低通滤波器是通过如下方式来确定传递函数，其特征在于，根据中心极限定理，采用n个一阶低通滤波器的幅频响应函数的乘积逼近实现高斯低通滤波器的幅频响应函数Hg(s)，Hg(s)=(1τs+1)n---(1)]]>式(1)中的τ通过式(2)求取，τ=2σn---(2);]]>其中σ是与高斯滤波器带宽有关的常数；将式(1)的分母展开，得到Hg(s)的有理逼近分式，且具有以下形式：Hg(s)=A0sn+Bn-1sn-1+...+B1s+B0---(3)]]>利用双线性变换将式(3)离散化，得到传递函数：Hd(z)=A0(Ts21+z-11-z-1)n1+Bn-1Ts21+z-11-z-1+Bn-2(Ts21+z-11-z-1)2+...+B0(Ts21+z-11-z-1)n---(4)]]>式(4)中，Ts为采样周期。