连续小波变换的BiCMOS对数域电路实现

论文摘要

小波分析是一种自适应时—频局部化方法,可自动调节时—频窗,具有很强的灵活性,它的应用涉及到通信信号处理、雷达图象分析等众多领域。为了适应工程中处理信号的实时性要求,采用硬件实现连续小波变换的研究发展迅速。目前,连续小波变换的VLSI实现方法可分为时域法和频域法两类。用时域法实现连续小波变换的处理速度快,结构相对简单,便于一体化集成,适合要求快速计算小波系数的场合。而频域法实现方案多,比较灵活,能实现的小波函数种类也比时域法多。 模拟集成电路设计的一个主要研究方向是低电压、低功耗的电路实现。近几年来在这一发展方向上出现的处理技术首推瞬时缩展技术。这种技术可以很好的解决在低电源电压下,保持动态范围和高频率工作点的问题。瞬时缩展技术运用的一个典型实例就是对数域滤波器。BiCMOS(Bipolar CMOS)是CMOS和双极器件同时集成在同一块芯片上的技术,其基本思想是以CMOS器件为主要单元电路,而在要求驱动大电容负载之处加入双极器件或电路。用BiCMOS实现的对数域电路,利用了双极型晶体管的精确的指数特性,以形成跨导线性环,以及MOS晶体管便于实现电流镜及电压跟随器,且有很高的电流增益和比双极型晶体管更低的饱和电压,占用面积小等优点,使得此项技术对低电压、低功耗的集成电路设计非常具有吸引力。 本文提出了用对数域电路实现连续小波变换的一种方法。利用复解调技术将设计带通滤波器组转化为设计相对简单的低通滤波器组问题,给出了分解与重构的系统流程。设计并分析了BiCMOS对数域电流控制振荡电路,对数域积分器和高斯滤波器等主要的模拟电路,最后对该方法的误差来源与补偿措施进行了讨论。论文中的理论分析与计算以及仿真结果表明,用对数域电路实现连续小波变换的方法可行,电路实现简单,设计过程规整,适合运用于低电压、低功耗、高速的场合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 小波变换的硬件实现
• 1.2 对数域电路
• 1.3 BiCMOS工艺
• 1.4 本文构想
• 第2章 小波分析基本理论
• 2.1 Fourier变换
• 2.2 短时Fourier变换
• 2.3 连续小波变换
• 2.3.1 连续小波变换的定义
• 2.3.2 连续小波变换的性质
• 2.3.3 小波变换的反演及对基本小波的要求
• 2.3.4 几种常用的基本小波
• 2.3.5 小波分析的应用
• 2.4 小结
• 第3章 BiCMOS工艺
• 3.1 BiCMOS工艺结构
• 3.1.1 BiCMOS工艺要点
• 3.1.2 BiCMOS工艺设计方法
• 3.2 BiCMOS与CMOS器件的主要性能比较
• 3.2.1 负载能力
• 3.2.2 延迟时间
• 3.2.3 集成度
• 3.2.4 功耗
• 3.3 BiCMOS技术的发展趋势
• 3.3.1 应用领域的扩大
• 3.3.2 低温BiCMOS技术
• 3.3.3 局部结构和工艺改进
• 3.3.4 先进的双极技术在BiCMOS技术中的运用
• 3.4 BiCMOS电路
• 3.4.1 基本放大器
• 3.4.2 电流源
• 3.4.3 BiCMOS差动放大器
• 3.5 小结
• 第4章 对数域电路理论与设计
• 4.1 有源器件特性简介
• 4.2 对数域压扩滤波的提出及构成原理
• 4.3 跨导线性原理
• 4.3.1 （静态）跨导线性原理
• 4.3.2 动态跨导线性原理
• 4.4 对数域电路实例
• 4.4.1 BICMOS对数域积分器
• 4.4.2 BICMOS对数域积分器改进
• 4.4.3 晶体管的非理想因素对对数域电路的影响
• 4.5 小结
• 第5章 对数域电路实现小波变换
• 5.1 连续小波变换模拟电路实现综述
• 5.1.1 时域法实现原理与研究现状
• 5.1.2 频域法实现原理与研究现状
• 5.2 复解调技术实现频域小波变换
• 5.2.1 工作原理
• 5.2.2 硬件实现
• 5.2.3 误差分析
• 5.2.4 其它类型小波
• 5.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）
• 附录B（Marr小波逼近网络参数MATLAB计算程序）