[发明专利]一种电流复用式低通滤波器

说明书

本发明提供一种电流复用式低通滤波器，包括：第一基本跨导单元Gm1，第二基本跨导单元Gm2，第三基本跨导单元Gm3，第四基本跨导单元Gm4，电容C1和电容C2；第一基本跨导单元Gm1和第二基本跨导单元Gm2采用电流复用技术，共用一组电流源，形成一个整体，第三基本跨导单元Gm3和第四基本跨导单元Gm4通过电流复用结构形成一个整体。电流复用式低通滤波器能够实现片上集成的Gm‑C低通滤波器。该低通滤波器能够解决了传统低通滤波器的截止频率和芯片面积存在矛盾的问题，并且能够有效降低功耗。

技术领域

本发明主要涉及集成电路技术设计领域，特别涉及一种电流复用式的Gm-C低通滤波器。该低通滤波器在低功耗、微型化电子设备中可以得到广泛应用。

背景技术

当今医疗电子产品向着低功耗、微型化、高效化不断发展。例如无线体域网、可穿戴和可植入医疗设备等新兴电子设备领域，一方面需要满足体积较小重量较轻以及具有较长时间的续航能力的要求，另一方面要得到尽可能得到高质量的人体生物电信号。人体生物电信号的频率范围通常在150Hz左右，幅度只有uV～mV量级，极易受到噪声干扰。目前能够有效降低噪声的方法是通过斩波，自调零等技术将人体生物电信号进行调制、放大、解调和低通滤波。在这个过程中，低通滤波器能够有效滤除毛刺和信号调制产生的高频纹波，是获得高质量信号的关键。

在CMOS集成电路工艺中，滤波器可以有多种实现结构。常用的RC低通滤波器虽然具有良好的线性度，但是人体信号的频率较低，在这里我们要获得150Hz左右的截止频率，电阻和电容的值都要做的很大，带来极大的面积成本。Gm-C滤波器和开关电容滤波器并不占用过多的芯片面积，但二者比较，Gm-C滤波器可以实现更低的功耗，并且无需考虑开关引起的噪声误差。

最基本的Gm-C滤波器是由两部分构成的：基本跨导单元和电容，如图1所示。Gm-C滤波器是一种连续时间的模拟有源滤波器。基本跨导单元由MOS管实现，用来产生一个很小的跨导Gm值，在输出呈现很高的阻抗，从而省去了电阻。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种电流复用式低通滤波器，包括：第一基本跨导单元Gm1，第二基本跨导单元Gm2，第三基本跨导单元Gm3，第四基本跨导单元Gm4，电容C1和电容C2；

第一基本跨导单元Gm1第一端与电源Vin+连接，第一基本跨导单元Gm1第二端与第二基本跨导单元Gm2第二端连接，第一基本跨导单元Gm1第三端分别与电容C1第一端和第三基本跨导单元Gm3第一端连接；

第二基本跨导单元Gm2第一端与电源Vin-连接，第二基本跨导单元Gm2第三端分别与电容C1第二端和第四基本跨导单元Gm4第一端连接；

第三基本跨导单元Gm3第二端与第四基本跨导单元Gm4第二端连接；第三基本跨导单元Gm3第三端分别与Vout+和电容C2第一端连接，

第四基本跨导单元Gm4第三端分别与Vout-和电容C2第二端连接；

第一基本跨导单元Gm1和第二基本跨导单元Gm2采用电流复用技术，共用一组电流源，形成一个整体，第三基本跨导单元Gm3和第四基本跨导单元Gm4通过电流复用结构形成一个整体。

优选地，第一基本跨导单元Gm1和第二基本跨导单元Gm2之间设有电流复用结构；

电流复用结构用于使第一基本跨导单元Gm1和第二基本跨导单元Gm2之间的每条相应的支路上共用一路电流，提升电流利用效率，降低功耗；第一基本跨导单元Gm1和第二基本跨导单元Gm2采用均为单位增益负反馈接法，使得低频下该滤波器的增益为1。

优选地，第一基本跨导单元Gm1设有第一自适应S极负反馈结构；

第二基本跨导单元Gm2设有第二自适应S极负反馈结构；