專利名稱：帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路，屬于模擬集成電路技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
采用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)短距離無線收發(fā)芯片的技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，短距離無線收發(fā)芯片已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在無線鼠標(biāo)、無線遙控、無線數(shù)傳、以及其他無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。在 市場(chǎng)上，已經(jīng)出現(xiàn)了多款產(chǎn)品，無線收發(fā)芯片的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。如何縮減芯片面積，節(jié)省成本，成為短距離無線收發(fā)芯片設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)。短距離無線收發(fā)芯片分為接收鏈路和發(fā)射鏈路，其工作方式為半雙工模式，即該芯片在同一時(shí)刻只能接收信號(hào)或只能發(fā)射信號(hào)。這種半雙工的工作模式使得設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)接收鏈路和發(fā)射鏈路時(shí)，能夠通過共用公共單元以達(dá)到減小芯片成本的目的。在接收鏈路的設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有超外差結(jié)構(gòu)、零中頻結(jié)構(gòu)和低中頻結(jié)構(gòu)，由于低中頻結(jié)構(gòu)兼顧了超外差結(jié)構(gòu)和零中頻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。在低中頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)中，有用信號(hào)和鏡像信號(hào)分別經(jīng)過正交混頻，下變換到較低的中頻，有用信號(hào)和鏡像信號(hào)分別位于正頻率處和負(fù)頻率處。利用一個(gè)對(duì)正負(fù)頻率分量幅頻響應(yīng)不同的濾波器，如復(fù)數(shù)濾波器，放大有用信號(hào)并濾除鏡像干擾。低中頻接收機(jī)將鏡像抑制問題由射頻轉(zhuǎn)移到比較低的中頻，使得集成度提高。同時(shí)下變頻后的信號(hào)不位于基帶，避免了直流失調(diào)的問題。低中頻接收機(jī)，解決了超外差接收機(jī)和零中頻接收機(jī)中的主要難點(diǎn)，因而得到較廣泛的應(yīng)用。在發(fā)射鏈路的設(shè)計(jì)上，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目前應(yīng)用最廣泛的就是直接上變頻結(jié)構(gòu)，數(shù)字基帶信號(hào)首先由數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(DAC)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再經(jīng)過低通濾波器濾除時(shí)鐘等干擾信號(hào)，然后進(jìn)入到上變頻混頻器，調(diào)制到輸出頻率上，最后經(jīng)由功率放大器發(fā)射出去。在接收鏈路和發(fā)射鏈路中都各自存在一個(gè)中頻濾波器，由于工作頻率低，該兩個(gè)濾波器電路會(huì)占用較多的芯片面積。在接收鏈路中，需要一個(gè)復(fù)數(shù)濾波器濾除兩路正交信號(hào)中的鏡像信號(hào)，在發(fā)射鏈路中需要一個(gè)低通濾波器濾除DAC輸出模擬信號(hào)中時(shí)鐘信號(hào)的串?dāng)_，系統(tǒng)對(duì)該濾波器的頻率特性要求不高。在發(fā)射鏈路和接收鏈路中系統(tǒng)的工作帶寬是一樣的，即兩個(gè)濾波器具有相同帶寬。結(jié)合上述兩點(diǎn)可以將上述兩個(gè)濾波器合并為一個(gè)濾波器，以減小芯片面積，節(jié)省成本。在短距離無線收發(fā)系統(tǒng)中，系統(tǒng)對(duì)有源濾波器的線性度要求較高，且工作在幾MHz頻率范圍內(nèi)的有源濾波器，通常采用有源RC濾波器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，既能滿足線性度的要求，也能滿足工作頻率的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路，該電路應(yīng)用在短距離無線收發(fā)系統(tǒng)中，從而節(jié)省芯片面積，降低芯片成本。
按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路可配置為復(fù)數(shù)帶通濾波器和低通濾波器兩種模式，分別用于無線收發(fā)器芯片中的接收鏈路中和發(fā)射鏈路中。該帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路包括第一三階低通濾波器、第二三階低通濾波器、多電阻網(wǎng)絡(luò)、第一額外輸入端、第二額外輸入端、第一一階無源RC濾波器、第二一階無源RC濾波器；所述第一三階低通濾波器，本身能夠作為一個(gè)實(shí)信號(hào)的低通濾波器電路獨(dú)自工作，當(dāng)作為構(gòu)成復(fù)數(shù)濾波器電路的一部分時(shí)，用于接收兩路正交信號(hào)中的同相端信號(hào)，同時(shí)由其輸出端輸出一個(gè)信號(hào)，作為復(fù)數(shù)濾波器的同相輸出端信號(hào)；所述第二三階低通濾波器，本身能夠作為一個(gè)實(shí)信號(hào)的低通濾波器電路獨(dú)自工作，當(dāng)作為構(gòu)成復(fù)數(shù)濾波器電路的一部分時(shí)，用于接收兩路正交信號(hào)中的正交端信號(hào)，同時(shí)由其輸出端輸出一個(gè)信號(hào)，作為復(fù)數(shù)濾波器的正交輸出端信號(hào)；所述多電阻網(wǎng)絡(luò)連接在第一三階低通濾波器和第二三階低通濾波器之間，將第一三階低通濾波器和第二三階低通濾波器連接構(gòu)成一個(gè)復(fù)數(shù)濾波器；所述第一額外輸入端與第一三階低通濾波器和多電阻網(wǎng)絡(luò)連接；當(dāng)雙模式有源濾波器電路配置為低通濾波器時(shí)，所述第一額外輸入端用于接收輸入信號(hào)，將輸入信號(hào)送到第一三階低通濾波器中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與復(fù)數(shù)濾波器同相輸入端之間的隔離；所述第二額外輸入端與第二三階低通濾波器和多電阻網(wǎng)絡(luò)連接；當(dāng)雙模式有源濾波器電路配置為低通濾波器時(shí)，所述第二額外輸入端用于接收輸入信號(hào)，將輸入信號(hào)送到第二三階低通濾波器中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與復(fù)數(shù)濾波器正交輸入端之間的隔離；所述第一一階無源RC濾波器與第一三階低通濾波器的輸出端連接；當(dāng)雙模式有源濾波器電路配置為低通濾波器時(shí)，所述第一一階無源RC濾波器用于輸出第一三階低通濾波器的輸出，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與復(fù)數(shù)濾波器同相輸出端之間的隔離；所述第二一階無源RC濾波器與第二三階低通濾波器的輸出端連接；當(dāng)雙模式有源濾波器電路配置為低通濾波器時(shí)，所述第二一階無源RC濾波器用于輸出第二三階低通濾波器的輸出，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與復(fù)數(shù)濾波器正交輸出端之間的隔離。所述第二三階低通濾波器與第一三階低通濾波器是完全相同的結(jié)構(gòu)。 當(dāng)雙模式有源濾波器電路配置為低通濾波器模式時(shí)，所述第一三階低通濾波器本身作為一個(gè)實(shí)信號(hào)的低通濾波器電路獨(dú)自工作，此時(shí)第一三階低通濾波器的輸入端關(guān)斷，輸入信號(hào)由第一額外輸入端進(jìn)行輸入；所述第一三階低通濾波器由三個(gè)一階低通濾波器級(jí)聯(lián)而成，第一級(jí)低通濾波器的增益為A，第二級(jí)和第三級(jí)低通濾波器增益為I 4為第一級(jí)一階低通濾波器中反饋電阻和輸入電阻的比值，增益A用于減小電路噪聲對(duì)輸入信號(hào)的影響；每一個(gè)一階低通濾波器中的電阻和電容都是可調(diào)的，電阻的調(diào)節(jié)用于實(shí)現(xiàn)不同帶寬模式的選擇，電容的調(diào)節(jié)用于彌補(bǔ)工藝及溫度等因素引起的濾波器工作頻率的偏差；所述第一三階低通濾波器的輸入端連接有開關(guān)。所述多電阻網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的電阻分別由相應(yīng)的開關(guān)控制，所有開關(guān)受同一信號(hào)控制，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，雙模式有源濾波器電路配置為復(fù)數(shù)濾波器模式，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，雙模式有源濾波器電路配置為兩個(gè)低通濾波器模式；控制各個(gè)電阻的開關(guān)分別連接在第一三階低通濾波器和第二三階低通濾波器內(nèi)部每一個(gè)一階低通濾波器的輸出端，使得電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱。所述第一額外輸入端包括兩個(gè)開關(guān)控制的電阻，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第一額外輸入端工作，輸入信號(hào)首先經(jīng)過開關(guān)再經(jīng)過電阻，然后進(jìn)入到第一三階低通濾波器中；當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，第一額外輸入端停止工作；當(dāng)輸入信號(hào)從第一額外輸入端輸入時(shí)，雙模式有源濾波器電路的增益為1，即第一三階低通濾波器內(nèi)部的第一級(jí)一階濾波器不再提供增益A。
所述第二額外輸入端包括兩個(gè)開關(guān)控制的電阻，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第二額外輸入端工作，輸入信號(hào)首先經(jīng)過開關(guān)再經(jīng)過電阻，然后進(jìn)入到第二三階低通濾波器中；當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，第二額外輸入端停止工作；當(dāng)輸入信號(hào)從第二額外輸入端輸入時(shí)，雙模式有源濾波器電路的增益為1，即第二三階低通濾波器內(nèi)部的第一級(jí)一階濾波器不再提供增益A。所述第一一階無源RC濾波器包括依次連接的電阻、開關(guān)和電容到地，第一三階濾波器的輸出信號(hào)經(jīng)過電阻，再經(jīng)過開關(guān)，然后由電容對(duì)地濾波后輸出；當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第一一階無源RC濾波器作為輸出端工作，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，第一一階無源RC濾波器停止工作。所述第二一階無源RC濾波器包括依次連接的電阻、開關(guān)和電容到地，第二三階濾波器的輸出信號(hào)經(jīng)過電阻，再經(jīng)過開關(guān)，然后由電容對(duì)地濾波后輸出；當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第二一階無源RC濾波器作為輸出端工作，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，第二一階無源RC濾波器停止工作。所述第一三階低通濾波器內(nèi)部的開關(guān)、第二三階低通濾波器內(nèi)部的開關(guān)和多電阻 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的開關(guān)，共同受第一信號(hào)Si控制；第一額外輸入端內(nèi)部的開關(guān)、第二額外輸入端內(nèi)部的開關(guān)、第一一階無源Re濾波器內(nèi)部的開關(guān)和第二一階無源RC濾波器內(nèi)部的開關(guān)，共同受第二信號(hào)S2控制；S1和S2不同時(shí)導(dǎo)通；當(dāng)SI控制相應(yīng)的開關(guān)導(dǎo)通，S2控制相應(yīng)的開關(guān)關(guān)斷，雙模式有源濾波器電路工作在復(fù)數(shù)濾波器模式；當(dāng)S2控制相應(yīng)的開關(guān)導(dǎo)通，SI控制相應(yīng)的開關(guān)關(guān)斷，雙模式有源濾波器電路工作在低通濾波器模式。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
I、本發(fā)明是基于傳統(tǒng)的有源RC復(fù)數(shù)濾波器的基礎(chǔ)上，采用了數(shù)字開關(guān)控制有源濾波器在復(fù)數(shù)濾波器與低通濾波器兩種工作模式之間的切換，實(shí)現(xiàn)了兩種工作模式。2、本發(fā)明電路中有兩個(gè)輸入級(jí)和兩個(gè)輸出級(jí)，分別用開關(guān)控制，從而實(shí)現(xiàn)了兩種工作模式之間的隔離，彼此不受影響。3、本發(fā)明電路中的額外的輸出級(jí)采用一個(gè)一階的無源RC低通濾波器，既實(shí)現(xiàn)了隔離，又不消耗大的功耗和面積。4、本發(fā)明電路中，采用了數(shù)字開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了復(fù)數(shù)濾波器與低通濾波器兩種工作模式，實(shí)現(xiàn)了電路的共用，從而節(jié)省了芯片面積，節(jié)省成本。


圖I為本發(fā)明的電路原理圖。圖2為圖I中可調(diào)電阻圖標(biāo)的電路結(jié)構(gòu)圖。圖3為圖I中可調(diào)電容圖標(biāo)的電路結(jié)構(gòu)圖。圖4為圖I中開關(guān)圖標(biāo)的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明提出的帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路，如圖I所示。該電路基于傳統(tǒng)的一階低通濾波器結(jié)構(gòu)，通過三級(jí)級(jí)聯(lián)形成三階低通濾波器電路，兩個(gè)三階低通濾波器經(jīng)過多電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，就形成了一個(gè)復(fù)數(shù)濾波器電路，即復(fù)數(shù)濾波器是由兩個(gè)低通濾波器和多電阻網(wǎng)絡(luò)組成的，當(dāng)控制多電阻網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)通與關(guān)斷，就實(shí)現(xiàn)了復(fù)數(shù)濾波器與低通濾波器電路之間的切換。
在短距離無線收發(fā)芯片中，復(fù)數(shù)濾波器用在接收鏈路中，實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡像信號(hào)的抑制，低通濾波器用在發(fā)射鏈路中，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)鐘干擾信號(hào)的抑制。在發(fā)射鏈路中只需要一個(gè)低通濾波器電路，該有源濾波器電路中有兩個(gè)低通濾波器電路，在發(fā)射狀態(tài)時(shí)，另一個(gè)低通濾波器不工作，以節(jié)省功耗。所述帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路具體結(jié)構(gòu)包括第一三階低通濾波器26、第二三階低通濾波器27、多電阻網(wǎng)絡(luò)23、第一額外輸入端21、第二額外輸入端22、第一一階無源RC濾波器24、第二一階無源RC濾波器25 ;所述第一三階低通濾波器26，本身能夠作為一個(gè)實(shí)信號(hào)的低通濾波器電路獨(dú)自工作，當(dāng)作為構(gòu)成復(fù)數(shù)濾波器電路的一部分時(shí)，用于接收兩路正交信號(hào)中的同相端信號(hào)，同時(shí)由其輸出端輸出一個(gè)信號(hào)，作為復(fù)數(shù)濾波器的同相輸出端信號(hào)；所述第二三階低通濾波器27，本身能夠作為一個(gè)實(shí)信號(hào)的低通濾波器電路獨(dú)自工作，當(dāng)作為構(gòu)成復(fù)數(shù)濾波器電路的一部分時(shí)，用于接收兩路正交信號(hào)中的正交端信號(hào)，同時(shí)由其輸出端輸出一個(gè)信號(hào)，作為復(fù)數(shù)濾波器的正交輸出端信號(hào)；所述多電阻網(wǎng)絡(luò)23連接在第一三階低通濾波器26和第二三階低通濾波器27之間，將第一三階低通濾波器26和第二三階低通濾波器27連接構(gòu)成一個(gè)復(fù)數(shù)濾波器；所述第一額外輸入端21與第一三階低通濾波器26和多電阻網(wǎng)絡(luò)23連接；當(dāng)雙模式有源濾波器電路配置為低通濾波器時(shí)，所述第一額外輸入端21用于接收輸入信號(hào)，將輸入信號(hào)送到第一三階低通濾波器26中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與復(fù)數(shù)濾波器同相輸入端之間的隔離；所述第二額外輸入端22與第二三階低通濾波器27和多電阻網(wǎng)絡(luò)23連接；當(dāng)雙模式有源濾波器電路配置為低通濾波器時(shí)，所述第二額外輸入端22用于接收輸入信號(hào)，將輸入信號(hào)送到第二三階低通濾波器27中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與復(fù)數(shù)濾波器正交輸入端之間的隔離；所述第一一階無源RC濾波器24與第一三階低通濾波器26的輸出端連接；當(dāng)雙模式有源濾波器電路配置為低通濾波器時(shí)，所述第一一階無源RC濾波器24用于輸出第一三階低通濾波器26的輸出，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與復(fù)數(shù)濾波器同相輸出端之間的隔離；所述第二一階無源RC濾波器25與第二三階低通濾波器27的輸出端連接；當(dāng)雙模式有源濾波器電路配置為低通濾波器時(shí)，所述第二一階無源RC濾波器25用于輸出第二三階低通濾波器27的輸出，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與復(fù)數(shù)濾波器輸正交出端之間的隔離。當(dāng)雙模式有源濾波器電路配置為低通濾波器模式時(shí)，所述第一三階低通濾波器26本身作為一個(gè)實(shí)信號(hào)的低通濾波器電路獨(dú)自工作，此時(shí)第一三階低通濾波器26的輸入端關(guān)斷，輸入信號(hào)由第一額外輸入端21進(jìn)行輸入。所述第一三階低通濾波器26由三個(gè)一階低通濾波器級(jí)聯(lián)而成，第一級(jí)低通濾波器的增益為A，第二級(jí)和第三級(jí)低通濾波器增益為
I;通過調(diào)整第一個(gè)一階低通濾波器中反饋電阻和輸入電阻的比值為A，可實(shí)現(xiàn)第一級(jí)低通濾波器的增益為A，A通常大于1，該增益用于減小電路噪聲對(duì)輸入信號(hào)的影響；每一個(gè)一階低通濾波器中的電阻和電容都是可調(diào)節(jié)的，電阻的調(diào)節(jié)用于實(shí)現(xiàn)不同帶寬模式的選擇，電容的調(diào)節(jié)用于彌補(bǔ)工藝及溫度等因素引 起的濾波器工作頻率的偏差；所述第一三階低通濾波器26的輸入端連接有開關(guān)。第二三階低通濾波器27與第一三階低通濾波器26是完全相同的結(jié)構(gòu)。所述多電阻網(wǎng)絡(luò)23內(nèi)部的電阻分別由相應(yīng)的開關(guān)控制，所有開關(guān)受同一信號(hào)控制，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，雙模式有源濾波器電路配置為復(fù)數(shù)濾波器模式，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，雙模式有源濾波器電路配置為兩個(gè)低通濾波器模式；控制各個(gè)電阻的開關(guān)分別連接在第一三階低通濾波器26和第二三階低通濾波器27內(nèi)部每一個(gè)一階低通濾波器的輸出端，使得電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱。所述第一額外輸入端21包括兩個(gè)開關(guān)控制的電阻，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第一額外輸入端21工作，輸入信號(hào)首先經(jīng)過開關(guān)再經(jīng)過電阻，然后進(jìn)入到第一三階低通濾波器26中；當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，第一額外輸入端21停止工作；當(dāng)輸入信號(hào)從第一額外輸入端21輸入時(shí)，雙模式有源濾波器電路的增益為1，即第一三階低通濾波器26內(nèi)部的第一級(jí)一階濾波器不再提供增益A。所述第二額外輸入端22包括兩個(gè)開關(guān)控制的電阻，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第二額外輸入端22工作，輸入信號(hào)首先經(jīng)過開關(guān)再經(jīng)過電阻，然后進(jìn)入到第二三階低通濾波器27中；當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，第二額外輸入端22停止工作；當(dāng)輸入信號(hào)從第二額外輸入端22輸入時(shí)，雙模式有源濾波器電路的增益為1，即第二三階低通濾波器27內(nèi)部的第一級(jí)一階濾波器不再提供增益A。所述第一一階無源RC濾波器24包括依次連接的電阻、開關(guān)和電容到地，第一三階 濾波器26的輸出信號(hào)經(jīng)過電阻，再經(jīng)過開關(guān)，然后由電容對(duì)地濾波后輸出；當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第一一階無源RC濾波器24作為輸出端工作，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，第一一階無源RC濾波器24停
止工作。所述第二一階無源RC濾波器25包括依次連接的電阻、開關(guān)和電容到地，第二三階濾波器27的輸出信號(hào)經(jīng)過電阻，再經(jīng)過開關(guān)，然后由電容對(duì)地濾波后輸出；當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第二一階無源RC濾波器25作為輸出端工作，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，第二一階無源RC濾波器25停
止工作。所述第一三階低通濾波器26內(nèi)部的開關(guān)、第二三階低通濾波器27內(nèi)部的開關(guān)和多電阻網(wǎng)絡(luò)23內(nèi)部的開關(guān),共同受第一信號(hào)SI控制；第一額外輸入端21內(nèi)部的開關(guān)、第二額外輸入端22內(nèi)部的開關(guān)、第一一階無源RC濾波器24內(nèi)部的開關(guān)和第二一階無源RC濾波器25內(nèi)部的開關(guān)，共同受第二信號(hào)S2控制；S1和S2不同時(shí)導(dǎo)通；當(dāng)SI控制相應(yīng)的開關(guān)導(dǎo)通，S2控制相應(yīng)的開關(guān)關(guān)斷，雙模式有源濾波器電路工作在復(fù)數(shù)濾波器模式；當(dāng)S2控制相應(yīng)的開關(guān)導(dǎo)通，SI控制相應(yīng)的開關(guān)關(guān)斷，雙模式有源濾波器電路工作在低通濾波器模式。在圖I中，輸入端VIIP，VIIN和VQIP，VQIN分別是復(fù)數(shù)濾波器的兩組輸入端，接收前級(jí)電路輸出的兩路正交輸出信號(hào)。其中VIIP，VIIN接收同相輸入端信號(hào)，VQIP，VQIN接收正交輸入端信號(hào)。輸出端VION，VIOP和VQON，VQOP分別是復(fù)數(shù)濾波器的兩組輸出端，分別是同相輸出端和正交輸出端。當(dāng)本發(fā)明的濾波器工作在復(fù)數(shù)濾波器模式時(shí)，信號(hào)就是從上述的輸入端進(jìn)入，輸出端輸出。在圖I中，輸入端口 VTIP，VTIN為低通濾波器的輸入端，對(duì)應(yīng)系統(tǒng)工作在發(fā)射狀態(tài)時(shí)信號(hào)的輸入端，輸出端口 VTOP，VTON為低通濾波器的輸出端。發(fā)射鏈路只需要一個(gè)低通濾波器電路，此時(shí)信號(hào)經(jīng)上述的輸入端口 VTIP，VTIN進(jìn)入到三階低通濾波器電路26中，并從輸出端口 VTOP，VTON輸出。第一三階低通濾波器26的輸入端口 VTIP，VTIN和復(fù)數(shù)濾波器的輸入端口 VIIP，VIIN都各自含有一對(duì)開關(guān)，用以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)端口之間的隔離。低通濾波器的輸出端口 VT0P，VTON與復(fù)數(shù)濾波器的輸出端口 VION，VIOP通過一個(gè)帶有開關(guān)的第一一階無源RC濾波器24進(jìn)行隔離。當(dāng)工作在低通濾波器模式時(shí)，第一一階無源RC濾波器24內(nèi)部的開關(guān)導(dǎo)通，當(dāng)工作在復(fù)數(shù)濾波器模式時(shí)，第一一階無源RC濾波器24內(nèi)部的開關(guān)關(guān)斷。
在低通濾波器的 工作模式下，由于發(fā)射鏈路只需要一個(gè)三階低通濾波器電路，因此，第二三階低通濾波器27處于不工作的狀態(tài)，但是為保持電路結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，保證復(fù)數(shù)濾波器的性能，第二三階低通濾波器27也同第一三階低通濾波器26 —樣，分別加入了一個(gè)第二額外輸入端22和輸出端，即第二一階無源RC濾波器25。由于沒有信號(hào)的輸入，所以此第二三階低通濾波器27的輸入端和輸出端接參考電位VCM。通常VCM就是地電位。圖I中所有可調(diào)電阻的結(jié)構(gòu)都如圖2所示，第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3依次串聯(lián)，在第三電阻R3上并聯(lián)一個(gè)開關(guān)，在第二電阻R2和第三電阻R3的串聯(lián)組合上再并聯(lián)一個(gè)開關(guān)。本設(shè)計(jì)中電阻有三種可選值，對(duì)應(yīng)三種帶寬選擇模式。當(dāng)改變電阻RBW1，RBff2, RBW3時(shí)，帶寬即進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，而當(dāng)帶寬改變時(shí)復(fù)數(shù)濾波器的中心頻率會(huì)受到影響，所以多電阻網(wǎng)絡(luò)中的電阻RFC1，RFC2，RFC3也要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以使得復(fù)數(shù)濾波器的中心頻率不變。圖I中所有可調(diào)電容的結(jié)構(gòu)都如圖3所示，圖3所示的可調(diào)電容是通過一個(gè)電容陣列實(shí)現(xiàn)的，它由6個(gè)并聯(lián)的子電容組成，每個(gè)子電容都由各自的開關(guān)控制。6個(gè)子電容的值分別為A C、2 A C、4 A C、8 A C、16 A C和C。其中C為固定導(dǎo)通的電容，它由開關(guān)Tclosed控制，該開關(guān)處于常導(dǎo)通的狀態(tài)。電容值為A C的電容由開關(guān)TO控制，電容值為
2A C的電容由開關(guān)Tl控制，電容值為4 A C的電容由開關(guān)T2控制，電容值為8 A C的電容由開關(guān)T3控制，電容值為16 A C的電容由開關(guān)T4控制，其控制信號(hào)來自片上自動(dòng)頻率調(diào)諧電路(該電路由系統(tǒng)提供)，調(diào)節(jié)電容的目的是補(bǔ)償工藝和溫度等對(duì)濾波器工作頻率引入的偏差。在多電阻網(wǎng)絡(luò)23中，各個(gè)電阻都有開關(guān)控制其導(dǎo)通與關(guān)斷，每一個(gè)開關(guān)的一端連接電阻的一端，另一端分別連接在第一三階低通濾波器26和第二三階低通濾波器27內(nèi)部每一個(gè)一階低通濾波器的輸出端，使得電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱。多電阻網(wǎng)絡(luò)23的結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，其引入的寄生效應(yīng)對(duì)兩個(gè)濾波器電路也是對(duì)稱的，使得濾波器的性能最優(yōu)?？刂茝?fù)數(shù)濾波器輸入端VIIP，VIIN和VQIP，VQIN的開關(guān)和多電阻網(wǎng)絡(luò)23內(nèi)部的開關(guān)同受第一信號(hào)SI的控制，兩個(gè)額外輸入端21、22內(nèi)部的開關(guān)和兩個(gè)一階無源RC濾波器24、25內(nèi)部的開關(guān)同受第二信號(hào)S2控制。當(dāng)SI控制相應(yīng)的開關(guān)導(dǎo)通，S2控制相應(yīng)的開關(guān)關(guān)斷，此時(shí)濾波器工作在復(fù)數(shù)濾波器的模式下；當(dāng)S2控制相應(yīng)的開關(guān)導(dǎo)通，SI控制相應(yīng)的開關(guān)關(guān)斷，此時(shí)濾波器工作在低通濾波器的模式下。圖I中所有的開關(guān)均采用圖4所示的結(jié)構(gòu)，即傳輸門的結(jié)構(gòu)。在CMOS工藝中傳輸門由一個(gè)NMOS管和一個(gè)PMOS管構(gòu)成。NMOS管的漏端連接PMOS管的源端，作為傳輸門的輸入端；NM0S管的源端連接PMOS管的漏端，作為傳輸門的輸出端；NM0S管的柵端連接控制信號(hào)S，同時(shí)，控制信號(hào)S還連接到一個(gè)反相器，反相器的輸出信號(hào)連接到PMOS管的柵端，當(dāng)控制信號(hào)S為高電平時(shí)，傳輸門導(dǎo)通，輸入信號(hào)可以通過，當(dāng)控制信號(hào)S為低電平時(shí)，傳輸門關(guān)斷，輸入信號(hào)不能通過。
權(quán)利要求
1.一種帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路，其特征是包括第一三階低通濾波器(26)、第二三階低通濾波器(27)、多電阻網(wǎng)絡(luò)(23)、第一額外輸入端(21)、第二額外輸入端(22)、第一一階無源RC濾波器(24)、第二一階無源RC濾波器(25)； 所述第一三階低通濾波器(26)，本身能夠作為一個(gè)實(shí)信號(hào)的低通濾波器電路獨(dú)自工作，當(dāng)作為構(gòu)成復(fù)數(shù)濾波器電路的一部分時(shí)，用于接收兩路正交信號(hào)中的同相端信號(hào)，同時(shí)輸出一個(gè)信號(hào)，作為復(fù)數(shù)濾波器的同相輸出端信號(hào)； 所述第二三階低通濾波器(27)，本身能夠作為一個(gè)實(shí)信號(hào)的低通濾波器電路獨(dú)自工作，當(dāng)作為構(gòu)成復(fù)數(shù)濾波器電路的一部分時(shí)，用于接收兩路正交信號(hào)中的正交端信號(hào)，同時(shí)輸出一個(gè)信號(hào)，作為復(fù)數(shù)濾波器的正交輸出端信號(hào)； 所述多電阻網(wǎng)絡(luò)(23 )連接在第一三階低通濾波器(26 )和第二三階低通濾波器(27 )之間，將第一三階低通濾波器(26)和第二三階低通濾波器(27)連接構(gòu)成一個(gè)復(fù)數(shù)濾波器； 所述第一額外輸入端(21)與第一三階低通濾波器(26)和多電阻網(wǎng)絡(luò)(23)連接；當(dāng)雙模式有源濾波器電路配置為低通濾波器時(shí)，所述第一額外輸入端(21)用于接收輸入信號(hào)，將輸入信號(hào)送到第一三階低通濾波器(26)中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與復(fù)數(shù)濾波器同相輸入端之間的隔離； 所述第二額外輸入端(22)與第二三階低通濾波器(27)和多電阻網(wǎng)絡(luò)(23)連接；當(dāng)雙模式有源濾波器電路配置為低通濾波器時(shí)，所述第二額外輸入端(22)用于接收輸入信號(hào)，將輸入信號(hào)送到第二三階低通濾波器(27)中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與復(fù)數(shù)濾波器正交輸入端之間的隔離； 所述第一一階無源RC濾波器(24)與第一三階低通濾波器(26)的輸出端連接；當(dāng)雙模式有源濾波器電路配置為低通濾波器時(shí)，所述第一一階無源RC濾波器(24)用于輸出第一三階低通濾波器(26)的輸出，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與復(fù)數(shù)濾波器同相輸出端之間的隔離； 所述第二一階無源RC濾波器(25)與第二三階低通濾波器(27)的輸出端連接；當(dāng)雙模式有源濾波器電路配置為低通濾波器時(shí)，所述第二一階無源RC濾波器(25)用于輸出第二三階低通濾波器(27)的輸出，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與復(fù)數(shù)濾波器正交輸出端之間的隔離。
2.如權(quán)利要求I所述的帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路，其特征是，所述第二三階低通濾波器(27)與第一三階低通濾波器(26)是完全相同的結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路，其特征是，當(dāng)雙模式有源濾波器電路配置為低通濾波器模式時(shí)，所述第一三階低通濾波器(26)本身作為一個(gè)實(shí)信號(hào)的低通濾波器電路獨(dú)自工作，此時(shí)第一三階低通濾波器(26)的輸入端關(guān)斷，輸入信號(hào)由第一額外輸入端(21)進(jìn)行輸入； 所述第一三階低通濾波器(26)由三個(gè)一階低通濾波器級(jí)聯(lián)而成，第一級(jí)低通濾波器的增益為A，第二級(jí)和第三級(jí)低通濾波器增益為I ;A為第一級(jí)一階低通濾波器中反饋電阻和輸入電阻的比值，增益A用于減小電路噪聲對(duì)輸入信號(hào)的影響；每一個(gè)一階低通濾波器中的電阻和電容都是可調(diào)的，電阻的調(diào)節(jié)用于實(shí)現(xiàn)不同帶寬模式的選擇，電容的調(diào)節(jié)用于彌補(bǔ)工藝及溫度等因素引起的濾波器工作頻率的偏差；所述第一三階低通濾波器(26)的輸入端連接有開關(guān)。
4.如權(quán)利要求3所述的帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路，其特征是，所述多電阻網(wǎng)絡(luò)(23)內(nèi)部的電阻分別由相應(yīng)的開關(guān)控制，所有開關(guān)受同一信號(hào)控制，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，雙模式有源濾波器電路配置為復(fù)數(shù)濾波器模式，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，雙模式有源濾波器電路配置為兩個(gè)低通濾波器模式；控制各個(gè)電阻的開關(guān)分別連接在第一三階低通濾波器(26)和第二三階低通濾波器(27)內(nèi)部每一個(gè)一階低通濾波器的輸出端，使得電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱。
5.如權(quán)利要求3所述的帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路，其特征是，所述第一額外輸入端(21)包括兩個(gè)開關(guān)控制的電阻，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第一額外輸入端(21)工作，輸入信號(hào)首先經(jīng)過開關(guān)再經(jīng)過電阻，然后進(jìn)入到第一三階低通濾波器(26)中；當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，第一額外輸入端(21)停止工作；當(dāng)輸入信號(hào)從第一額外輸入端(21)輸入時(shí)，雙模式有源濾波器電路的增益為1，即第一三階低通濾波器(26)內(nèi)部的第一級(jí)一階濾波器不再提供增益A。
6.如權(quán)利要求3所述的帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路，其特征是，所述第二額外輸入端(22)包括兩個(gè)開關(guān)控制的電阻，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第二額外輸入端(22)工作，輸入信號(hào)首先經(jīng)過開關(guān)再經(jīng)過電阻，然后進(jìn)入到第二三階低通濾波器(27)中；當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，第二額外輸入端(22)停止工作；當(dāng)輸入信號(hào)從第二額外輸入端(22)輸入時(shí)，雙模式有源濾波器電路的增益為1，即第二三階低通濾波器(27)內(nèi)部的第一級(jí)一階濾波器不再提供增益A。
7.如權(quán)利要求I所述的帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路，其特征是，所述第一一階無源RC濾波器(24)包括依次連接的電阻、開關(guān)和電容到地，第一三階濾波器(26)的輸出信號(hào)經(jīng)過電阻，再經(jīng)過開關(guān)，然后由電容對(duì)地濾波后輸出；當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第一一階無源RC濾波器(24)作為輸出端工作，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，第一一階無源RC濾波器(24)停止工作。
8.如權(quán)利要求I所述的帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路，其特征是，所述第二一階無源RC濾波器(25)包括依次連接的電阻、開關(guān)和電容到地，第二三階濾波器(27)的輸出信號(hào)經(jīng)過電阻，再經(jīng)過開關(guān)，然后由電容對(duì)地濾波后輸出；當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，第二一階無源RC濾波器(25)作為輸出端工作，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，第二一階無源RC濾波器(25)停止工作。
9.如權(quán)利要求I所述的帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路，其特征是，所述第一三階低通濾波器(26)內(nèi)部的開關(guān)、第二三階低通濾波器(27)內(nèi)部的開關(guān)和多電阻網(wǎng)絡(luò)(23)內(nèi)部的開關(guān)，共同受第一信號(hào)SI控制；第一額外輸入端(21)內(nèi)部的開關(guān)、第二額外輸入端(22)內(nèi)部的開關(guān)、第一一階無源RC濾波器(24)內(nèi)部的開關(guān)和第二一階無源RC濾波器(25)內(nèi)部的開關(guān)，共同受第二信號(hào)S2控制；S1和S2不同時(shí)導(dǎo)通；當(dāng)SI控制相應(yīng)的開關(guān)導(dǎo)通，S2控制相應(yīng)的開關(guān)關(guān)斷，雙模式有源濾波器電路工作在復(fù)數(shù)濾波器模式；當(dāng)S2控制相應(yīng)的開關(guān)導(dǎo)通，SI控制相應(yīng)的開關(guān)關(guān)斷，雙模式有源濾波器電路工作在低通濾波器模式。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種帶寬可調(diào)的雙模式有源濾波器電路，該濾波器電路可配置為復(fù)數(shù)帶通濾波器和低通濾波器兩種模式，分別用于無線收發(fā)器芯片中的接收鏈路中和發(fā)射鏈路中。該濾波器電路包括第一三階低通濾波器、第二三階低通濾波器、多電阻網(wǎng)絡(luò)、第一額外輸入端、第二額外輸入端、第一一階無源RC濾波器、第二一階無源RC濾波器。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是該雙模式有源濾波器電路通過內(nèi)部開關(guān)控制，可配置為兩種工作模式，從而節(jié)省了芯片面積，降低系統(tǒng)成本。
文檔編號(hào)H03H7/12GK102638240SQ20121012338
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者于云豐, 潘文光, 肖時(shí)茂, 黃偉 申請(qǐng)人:無錫中科微電子工業(yè)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司