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小波变换是一种流行的时频分析工具,在时频分析中具有极强的灵活性,可以自动调节时频窗,能聚焦到信号时段和频段的任意细节,对于研究非平稳信号具有很大的优势。开关电流技术是一种新型的电流模式模拟取样数据信号处理技术,与标准CMOS数字工艺相兼容,它特有的高频特性好,适于低电源电压工作,动态范围大等优点,对于实现小波变换具有明显的优势。 本文简要介绍了小波变换和开关电流的基本理论,详细分析了开关电流电路的工作原理和基本模块,对用开关电流技术实现小波变换进行了深入研究,论文的主要工作概括如下: 1.在深入研究开关电流电路时钟馈通误差的基础上,设计了一种增加了电压反转跟随器(FVF)电路的开关电流存储单元。该存储单元具有结构简单,适于低电源电压工作的优点。在Cadence Spectre下的仿真结果表明该新型存储单元消除了大部分时钟馈通误差电流,平均误差电流仅为第一代开关电流存储单元的16％。以该新型存储单元为基本模块,设计了开关电流双线性积分器,双二次滤波器和开关电流振荡器。 2.设计了可调共源共栅电流镜,该电流镜的输入阻抗小,输出阻抗大,输入信号的动态范围大,以该电流镜为基本模块设计了分流器和电流模式的乘法器。 3.基于小波滤波器理论,以高斯函数一阶导数为例,用Padé逼近获得其有理逼近式,利用开关电流技术实现该小波滤波器。用Cadence Spectre对系统级电路进行仿真,仿真结果和Matlab中的理论结果相符,满足小波变换的要求。 4.研究了时域法实现小波变换的原理,以 Morlet小波为例,设计了高斯函数发生器。将高斯函数发生器和开关电流振荡器及电流模式的乘法器级联,实现了Morlet小波发生器。用Cadence Spectre对Morlet小波发生器进行仿真,仿真结果和Matlab中的理论结果相符,满足小波变换的要求。 5.对开关电流存储单元,双线性积分器,可调共源共栅电流镜和乘法器这些主要模块进行了版图设计和验证。