【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信芯片领域，尤其涉及一种超低功耗的fsk解调电路。
技术介绍
1、fsk作为一种传统的调制方式，由于其抗噪声与抗衰减好得到了广泛的应用。随着无线通信芯片朝着超低功耗的方向发展，传统的fsk解调电路在结构和功耗上面临了很大的挑战。对于mhz级别的fsk信号，传统解调电路中使用到的放大器和滤波器都会产生较大功耗，而相干解调等方法采用输入信号和本振信号混频的结构一方面提高了解调的鲁棒性，另一方面本振信号产生模块与混频器使得系统难以满足超低功耗需求。通常fsk信号整形成方波后占空比是固定的，脉宽和频率呈反比，这一特点使得利用脉宽分离不同频率的信号成为可能。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种超低功耗的fsk解调电路,以解决上述的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的一种超低功耗的fsk解调电路的具体技术方案如下：
3、一种超低功耗的fsk解调电路，包括第一级电路和第二级电路，第一级电路和第二级电路都由数控的电容积分电路与比较器电路组成，所述第一级电路包括电流源i1、数控单刀双掷开关s1、电容c1和比较器a1，fsk信号控制电流源i1对电容c1充电，产生积分信号v1，比较器a1将积分信号v1和比较器a1的参考电压vref1比较，将频率高的信号滤除得到vout1；所述第二级电路包括电流源i2、数控单刀双掷开关s2、电容c2和比较器a2,vout1控制电流源i2对电容c2放电，得到vout1的检波信号v2，经过比较器a2和比较器a2
4、进一步的，所述数控单刀双掷开关s1的公共节点s1_c与电容c1连接，数控单刀双掷开关s1的s1_0节点与电流源i1连接，电流源i1另一端连接电源vdd，数控单刀双掷开关s1的s1_1节点与地连接，第一级比较器a1的同向输入端和s1_c节点连接，反向输入端与参考电压vref1连接，所述数控单刀双掷开关s1的控制信号为输入fsk信号input，当input=0时，数控单刀双掷开关s1拨向s1_0节点，电容c1缓慢充电至vdd，当input=1时，数控单刀双掷开关s1拨向s1_1节点，电容c1向地迅速放电，由此产生s1_c节点的积分信号v1，比较器a1将积分信号v1和参考电压vref1比较，将频率高的信号滤除得到vout1。
5、进一步的，所述数控单刀双掷开关s2的公共节点s2_c与电容c2连接，数控单刀双掷开关s2的s2_0节点与电源vdd连接，数控单刀双掷开关s2的s2_1节点与电流源i2一端连接，电流源i2另一端连接地gnd，第二级比较器a2的同向输入端和s2_c节点连接，反向输入端与参考电压vref2连接；所述数控单刀双掷开关s2的控制信号为第一级比较器输出信号vout1，当vout1=0时，数控单刀双掷开关s2拨向s2_0节点，电容c2迅速充电至vdd，当vout1=1时，开关拨向s2_1节点，电容c2缓慢向地gnd放电，由此产生s2_c节点的积分信号v2，比较器a2和参考电压vref2比较，输出检波得到的解调数据output。
6、进一步的，所述数控单刀双掷开关s1由一个pmos管mp3和一个nmos管mn1组成，mp3的衬底接到电源vdd，mn1的衬底接到地，mp3和mn1的栅极连接在一起作为数控单刀双掷开关s1控制信号的节点，mp3和mn1的漏极作为数控单刀双掷开关s1的公共节点，mp3的源极作为控制信号input为0时数控单刀双掷开关s1拨向的s1_0节点，mn1的源极作为控制信号input为1时数控单刀双掷开关s1拨向的s1_1节点。
7、进一步的，所述电流源i1由一个pmos管mp2构成，mp2的衬底接电源vdd，栅极连接到参考电压，即mp1的栅极，构成电流镜结构，产生与电流源i1相同的电流，并作为电流源i1的另一端与第一级的数控单刀双掷开关s1连接，第二级的电流源i2由一个nmos管mn9构成，mn9的衬底接地gnd，栅极连接到参考电压，即mn7的栅极，构成电流镜结构，产生与电流源i2相同的电流，并作为电流源i2的另一端与第二级的数控单刀双掷开关s2连接。
8、进一步的，所述比较器电路由n级 current-starved放大比较电路和一级缓冲级反相器组成，n为奇数。
9、进一步的，单级的current-starved放大比较电路由反相器和电流源组成，反相器由一个pmos管和一个nmos管组成，电流源由一个pmos管和一个nmos管组成，所有的pmos管的衬底接电源vdd，所有的nmos管的衬底接地gnd；电流源的pmos管的衬底接电源vdd，漏极和栅极连接参考电压和构成反相器的pmos管的源极，构成电流源的nmos管的衬底接地gnd，漏极和栅极连接到参考电压和构成反相器的nmos管的源极，反相器供电端连接电流源i3和电流源i4；构成反相器的pmos管和nmos管的栅极连接在一起作为单级的输入端，构成反相器的pmos管和nmos管的漏极连接在一起作为单级的输出端。
10、进一步的，单级的current-starved放大比较电路的输入端除第一级作为整个比较器电路的输入端，其余的输入端均与上一级current-starved放大比较电路的输出端连接，输出端除最后一级与缓存级反相器输入端连接，其余的输出端与下一级current-starved放大比较电路的输入端连接；缓冲级反相器的输入端与current-starved放大比较电路最后一级的输出端连接，缓冲级反相器的输出端作为整个比较器电路的输出端，实现轨到轨的输出。
11、进一步的，所述的fsk解调电路既可以只由两级数控的电容积分电路与比较器电路组成，也可以先采用一级或者多级串联的数控的电容积分电路与比较器电路逐级减小input信号的脉宽，最后滤除其中的高频信号，然后采用一级或者多级串联的数控的电容积分电路与比较器电路，逐级增大信号vout1信号的脉宽，最后实现检波的效果。进一步的，所述的脉宽既可以是高电平的宽度，也可以是低电平的宽度。
12、本专利技术的一种超低功耗的fsk解调电路具有以下优点：本专利技术利用相同占空比的信号频率不同脉宽不同的特点，首先利用数控的电容积分电路和比较器电路减小fsk信号的脉宽，将高频信号滤除，然后利用数控的电容积分电路和比较器电路增大已滤除高频部分的信号脉宽，实现检波。本专利技术的解调电路，不需要功耗高的放大器、混频器和本地振荡器，降低了系统的复杂性，减小了芯片的面积，在电路设计层面，限制了子模块的工作电流，控制了子模块的功耗，例如解调一个小于5m的fsk信号，电路的功耗可控制在200nw以内，为超低功耗iot无线通信的fsk解调提供了新的解决方案。
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1.一种超低功耗的FSK解调电路，包括第一级电路和第二级电路，第一级电路和第二级电路都由数控的电容积分电路与比较器电路组成，其特征在于，所述第一级电路包括电流源I1、数控单刀双掷开关S1、电容C1和比较器A1，FSK信号控制电流源I1对电容C1充电，产生积分信号V1，比较器A1将积分信号V1和比较器A1的参考电压Vref1比较，将频率高的信号滤除得到VOUT1；所述第二级电路包括电流源I2、数控单刀双掷开关S2、电容C2和比较器A2,VOUT1控制电流源I2对电容C2放电，得到VOUT1的检波信号V2，经过比较器A2和比较器A2的参考电压Vref2比较，将得到FSK解调的数据OUTPUT。
2.根据权利要求1所述的超低功耗的FSK解调电路，其特征在于，所述数控单刀双掷开关S1的公共节点S1_C与电容C1连接，数控单刀双掷开关S1的S1_0节点与电流源I1连接，电流源I1另一端连接电源VDD，数控单刀双掷开关S1的S1_1节点与地连接，第一级比较器A1的同向输入端和S1_C节点连接，反向输入端与参考电压Vref1连接，所述数控单刀双掷开关S1的控制信号为输入FSK信号I
3.根据权利要求1所述的超低功耗的FSK解调电路，其特征在于，所述数控单刀双掷开关S2的公共节点S2_C与电容C2连接，数控单刀双掷开关S2的S2_0节点与电源VDD连接，数控单刀双掷开关S2的S2_1节点与电流源I2一端连接，电流源I2另一端连接地GND，第二级比较器A2的同向输入端和S2_C节点连接，反向输入端与参考电压Vref2连接；所述数控单刀双掷开关S2的控制信号为第一级比较器输出信号VOUT1，当VOUT1=0时，数控单刀双掷开关S2拨向S2_0节点，电容C2迅速充电至VDD，当VOUT1=1时，开关拨向S2_1节点，电容C2缓慢向地GND放电，由此产生S2_C节点的积分信号V2，比较器A2和参考电压Vref2比较，输出检波得到的解调数据OUTPUT。
4.根据权利要求1所述的超低功耗的FSK解调电路，其特征在于，所述数控单刀双掷开关S1由一个PMOS管MP3和一个NMOS管MN1组成，MP3的衬底接到电源VDD，MN1的衬底接到地，MP3和MN1的栅极连接在一起作为数控单刀双掷开关S1控制信号的节点，MP3和MN1的漏极作为数控单刀双掷开关S1的公共节点，MP3的源极作为控制信号INPUT为0时数控单刀双掷开关S1拨向的S1_0节点，MN1的源极作为控制信号INPUT为1时数控单刀双掷开关S1拨向的S1_1节点。
5.根据权利要求1所述的超低功耗的FSK解调电路，其特征在于，所述电流源I1由一个PMOS管MP2构成，MP2的衬底接电源VDD，栅极连接到参考电压，即MP1的栅极，构成电流镜结构，产生与电流源I1相同的电流，并作为电流源I1的另一端与第一级的数控单刀双掷开关S1连接，第二级的电流源I2由一个NMOS管MN9构成，MN9的衬底接地GND，栅极连接到参考电压，即MN7的栅极，构成电流镜结构，产生与电流源I2相同的电流，并作为电流源I2的另一端与第二级的数控单刀双掷开关S2连接。
6.根据权利要求1所述的超低功耗的FSK解调电路，其特征在于，所述比较器电路由N级Current-Starved放大比较电路和一级缓冲级反相器组成，N为奇数。
7.根据权利要求6所述的超低功耗的FSK解调电路，其特征在于，单级的Current-Starved放大比较电路由反相器和电流源组成，反相器由一个PMOS管和一个NMOS管组成，电流源由一个PMOS管和一个NMOS管组成，所有的PMOS管的衬底接电源VDD，所有的NMOS管的衬底接地GND；电流源的PMOS管的衬底接电源VDD，漏极和栅极连接参考电压和构成反相器的PMOS管的源极，构成电流源的NMOS管的衬底接地GND，漏极和栅极连接到参考电压和构成反相器的NMOS管的源极，反相器供电端连接电流源I3和电流源I4；构成反相器的PMOS管和NMOS管的栅极连接在一起作为单级的输入端，构成反相器的PMOS管和NMOS管的漏极连接在一起作为单级的输出端。
8.根据权利要求7所述的超低功耗的FSK解调电路，其特征在于，单级的Current-Starved放大比较电路的输入端除第一级作为整个比较器电路的输入端，其余的输入端均与上一级Curren...
【技术特征摘要】
1.一种超低功耗的fsk解调电路，包括第一级电路和第二级电路，第一级电路和第二级电路都由数控的电容积分电路与比较器电路组成，其特征在于，所述第一级电路包括电流源i1、数控单刀双掷开关s1、电容c1和比较器a1，fsk信号控制电流源i1对电容c1充电，产生积分信号v1，比较器a1将积分信号v1和比较器a1的参考电压vref1比较，将频率高的信号滤除得到vout1；所述第二级电路包括电流源i2、数控单刀双掷开关s2、电容c2和比较器a2,vout1控制电流源i2对电容c2放电，得到vout1的检波信号v2，经过比较器a2和比较器a2的参考电压vref2比较，将得到fsk解调的数据output。
2.根据权利要求1所述的超低功耗的fsk解调电路，其特征在于，所述数控单刀双掷开关s1的公共节点s1_c与电容c1连接，数控单刀双掷开关s1的s1_0节点与电流源i1连接，电流源i1另一端连接电源vdd，数控单刀双掷开关s1的s1_1节点与地连接，第一级比较器a1的同向输入端和s1_c节点连接，反向输入端与参考电压vref1连接，所述数控单刀双掷开关s1的控制信号为输入fsk信号input，当input=0时，数控单刀双掷开关s1拨向s1_0节点，电容c1缓慢充电至vdd，当input=1时，数控单刀双掷开关s1拨向s1_1节点，电容c1向地迅速放电，由此产生s1_c节点的积分信号v1，比较器a1将积分信号v1和参考电压vref1比较，将频率高的信号滤除得到vout1。
3.根据权利要求1所述的超低功耗的fsk解调电路，其特征在于，所述数控单刀双掷开关s2的公共节点s2_c与电容c2连接，数控单刀双掷开关s2的s2_0节点与电源vdd连接，数控单刀双掷开关s2的s2_1节点与电流源i2一端连接，电流源i2另一端连接地gnd，第二级比较器a2的同向输入端和s2_c节点连接，反向输入端与参考电压vref2连接；所述数控单刀双掷开关s2的控制信号为第一级比较器输出信号vout1，当vout1=0时，数控单刀双掷开关s2拨向s2_0节点，电容c2迅速充电至vdd，当vout1=1时，开关拨向s2_1节点，电容c2缓慢向地gnd放电，由此产生s2_c节点的积分信号v2，比较器a2和参考电压vref2比较，输出检波得到的解调数据output。
4.根据权利要求1所述的超低功耗的fsk解调电路，其特征在于，所述数控单刀双掷开关s1由一个pmos管mp3和一个nmos管mn1组成，mp3的衬底接到电源vdd，mn1的衬底接到地，mp3和mn1的栅极连接在一起作为数控单刀双掷开关s1控制信号的节点，mp3和mn1的漏极作为数控单刀双掷开关s1的公共节点，mp3的源极作为控制信号input为0时数控单刀双掷开关s1拨向的s1_0节点，mn1的源极作为控制信号in...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖起京，
申请(专利权)人：脉砥微电子杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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