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電流型有源濾波電路以及信號處理方法與流程

文檔序號:11959042閱讀:666來源:國知局
電流型有源濾波電路以及信號處理方法與流程

本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域,具體而言,涉及一種電流型有源濾波電路以及信號處理方法。



背景技術(shù):

現(xiàn)有的濾波器多為電壓型濾波器,而大多數(shù)電路結(jié)構(gòu),如數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)、上變頻混頻器(Mixer)等多工作在電流域,因此,當(dāng)要把電壓型濾波器與工作在電流域的電路結(jié)構(gòu)搭配使用時,需要在電壓型濾波器的前后兩端分別插入電流-電壓轉(zhuǎn)換電路以及電壓-電流轉(zhuǎn)換電路,這使得整體鏈路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜,增加了功耗。

然而,現(xiàn)有技術(shù)中采用的電流型濾波器不能實現(xiàn)特定的,例如巴特沃斯、切比雪夫等響應(yīng),帶外滾降緩慢,對DAC時鐘鏡像信號的抑制有限,限制了濾波器在一些要求比較高的系統(tǒng)中的應(yīng)用。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于提供一種電流型有源濾波電路,其能夠工作于電流域的同時,實現(xiàn)帶外快速滾降,提高對DAC時鐘鏡像信號的抑制能力。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種信號的處理方法,應(yīng)用于電流型有源濾波電路,運(yùn)用該方法可以使得電流型有源濾波電路工作于電流域的同時,實現(xiàn)帶外快速滾降,提高對DAC時鐘鏡像信號的抑制能力。

第一方面,本發(fā)明實施例提供了一種電流型有源濾波電路,其包括濾波單元、跨導(dǎo)單元以及電流鏡單元。所述濾波單元的輸出端分別與所述跨導(dǎo)單元的輸入端以及所述電流鏡單元的輸入端電連接,所述跨導(dǎo)單元的輸出端與所述電流鏡單元的控制端電連接。所述電流鏡單元,用于使得所述電流型有源濾波電路工作在電流域;所述濾波單元,用于對輸入信號進(jìn)行濾波處理,并形成所述電流型有源濾波電路幅頻響應(yīng)的第一極點(diǎn);所述跨導(dǎo)單元,用于與所述電流鏡單元共同形成與所述第一極點(diǎn)共軛的第二極點(diǎn),以使經(jīng)過所述濾波單元濾波的輸出信號在所述濾波單元的帶外快速滾降。

在本發(fā)明較佳的實施例中,所述跨導(dǎo)單元為運(yùn)算放大器或者是比較器。

在本發(fā)明較佳的實施例中,所述濾波單元包括電阻R以及第一電容C1,所述第一電容C1一端接地,另一端與所述電阻R的一端并聯(lián),所述電阻R的另一端分別與所述跨導(dǎo)單元的輸入端以及所述電流鏡單元的輸入端電連接。

在本發(fā)明較佳的實施例中,所述電流鏡單元包括第一MOS場效應(yīng)管子單元、第二MOS場效應(yīng)管子單元以及第二電容C2,所述第一MOS場效應(yīng)管子單元包括一個MOS場效應(yīng)管,所述第二MOS場效應(yīng)管子單元包括一個MOS場效應(yīng)管。

在本發(fā)明較佳的實施例中,所述第一MOS場效應(yīng)管子單元包括第一MOS場效應(yīng)管M2、第二MOS場效應(yīng)管子單元包括第二MOS場效應(yīng)管M3,所述第一MOS場效應(yīng)管M2的輸入端與所述濾波單元的輸出端電連接,所述第一MOS場效應(yīng)管M2的柵極與所述第二MOS場效應(yīng)管M3的柵極電連接,所述跨導(dǎo)單元的輸出端與所述第一MOS場效應(yīng)管M2的柵極以及所述第二MOS場效應(yīng)管M3的柵極電連接,所述第二電容C2為所述第一MOS場效應(yīng)管M2的柵極以及所述第二MOS場效應(yīng)管M3的柵極的共同到地電容。

在本發(fā)明較佳的實施例中,所述第一MOS場效應(yīng)管M2的跨導(dǎo)為gm2,所述跨導(dǎo)單元的跨導(dǎo)為gm1,所述鏡像單元的增益為G,所述電流型有源濾波電路的3dB帶寬和品質(zhì)因素分別為ω0和Q,所述電流型有源濾波電路的傳輸函數(shù)

在本發(fā)明較佳的實施例中,所述第一MOS場效應(yīng)管M2和所述第二MOS場效應(yīng)管M3是P溝道MOS場效應(yīng)管。

在本發(fā)明較佳的實施例中,所述第一MOS場效應(yīng)管M2與所述第二MOS場效應(yīng)管M3的尺寸相同。

在本發(fā)明較佳的實施例中,所述輸入信號是差分信號

第二方面,本發(fā)明實施例提供了一種信號的處理方法,應(yīng)用于電流型有源濾波電路,所述有源濾波電路包括濾波單元、跨導(dǎo)單元以及電流鏡單元;所述濾波單元的輸出端分別與所述跨導(dǎo)單元的輸入端以及所述電流鏡單元的輸入端電連接,所述跨導(dǎo)單元的輸出端與所述電流鏡單元的控制端電連接;所述方法包括:所述電流鏡單元,使得所述電流型有源濾波電路工作在電流域;所述濾波單元接收電流輸入信號;所述濾波單元,對輸入信號進(jìn)行濾波處理,并形成所述電流型有源濾波電路幅頻響應(yīng)的第一極點(diǎn);所述跨導(dǎo)單元,與所述電流鏡單元共同形成與所述第一極點(diǎn)共軛的第二極點(diǎn),以使經(jīng)過所述濾波單元濾波的輸出信號在所述濾波單元的帶外快速滾降。

本發(fā)明實施例的有益效果是:本發(fā)明實施例提供了一種電流型有源濾波電路以及信號處理方法,所述電流型有源濾波電路包括濾波單元、跨導(dǎo)單元以及電流鏡單元;所述電流鏡單元,用于使得所述電流型有源濾波電路工作在電流域;所述濾波單元,用于對輸入信號進(jìn)行濾波處理,并形成所述電流型有源濾波電路幅頻響應(yīng)的第一極點(diǎn);所述跨導(dǎo)單元,用于與所述電流鏡單元共同形成與所述第一極點(diǎn)共軛的第二極點(diǎn),以使經(jīng)過所述濾波單元濾波的輸出信號在所述濾波單元的帶外快速滾降,提高對DAC時鐘鏡像信號的抑制能力,擴(kuò)展電流型濾波電路在各種協(xié)議系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用范圍。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書闡述,并且,部分地從說明書中變得顯而易見,或者通過實施本發(fā)明實施例了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案,下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹,應(yīng)當(dāng)理解,以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例,因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的電流型有源濾波電路的模塊示意圖;

圖2為本發(fā)明實施例提供的電流型有源濾波電路的濾波單元的示意圖;

圖3為本發(fā)明實施例提供的電流型有源濾波電路的跨導(dǎo)單元的示意圖;

圖4為本發(fā)明實施例提供的電流型有源濾波電路的電路結(jié)構(gòu)圖;

圖5為巴特沃斯函數(shù)和切比雪夫函數(shù)的幅頻曲線圖;

圖6為本發(fā)明實施例提供的信號處理方法的流程圖。

圖中:

電流型濾波電路100;

濾波單元110;跨導(dǎo)單元120;電流鏡單元130。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此,以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍,而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項,因此,一旦某一項在一個附圖中被定義,則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中,需要說明的是,術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外,術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述,而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外,術(shù)語“水平”、“豎直”、“懸垂”等術(shù)語并不表示要求部件絕對水平或懸垂,而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對“豎直”而言更加水平,并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要完全水平,而是可以稍微傾斜。

在本發(fā)明的描述中,還需要說明的是,除非另有明確的規(guī)定和限定,術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是機(jī)械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

第一實施例

請參照圖1,本實施例提供一種電流型有源濾波電路100,其包括濾波單元110、跨導(dǎo)單元120以及電流鏡單元130。輸入信號Iin從濾波單元110的輸入端輸入,濾波單元110的輸出端分別與所述跨導(dǎo)單元120的輸入端以及所述電流鏡單元130的輸入端電連接,所述跨導(dǎo)單元120的輸出端與所述電流鏡單元130的控制端電連接,輸出信號Iout從所述電流鏡單元130的輸出端輸出。

其中,輸入信號Iin可是差分信號,對應(yīng)地,當(dāng)輸入信號Iin是差分信號時,輸出信號Iout也為差分信號。

請參照圖2,濾波單元110包括電阻R以及第一電容C1,所述第一電容C1一端接地,另一端與所述電阻R的一端并聯(lián),所述電阻R的另一端分別與所述跨導(dǎo)單元120的輸入端以及所述電流鏡單元130的輸入端電連接。即電阻R以及第一電容C1構(gòu)成一個簡單的濾波電路,用于對輸入信號Iin進(jìn)行濾波處理,并形成所述電流型有源濾波電路100在幅頻響應(yīng)的第一極點(diǎn)。

本實施例提供的電流型有源濾波電路100并不局限跨導(dǎo)單元120的具體實現(xiàn)形式,跨導(dǎo)單元120可以為運(yùn)算放大器或者是比較器等有源器件。以運(yùn)算放大器為例,運(yùn)算放大器可以實現(xiàn)了電壓跟隨的形式,具有很高的輸入阻抗和接近零的輸出阻抗。請參看圖3,圖3示出了一種折疊共源共柵跨導(dǎo)運(yùn)算放大器以運(yùn)算放大器。

請參看圖4,電流鏡單元130包括第一MOS場效應(yīng)管子單元、第二MOS場效應(yīng)管子單元以及第二電容C2。所述第一MOS場效應(yīng)管子單元包括一個第一MOS場效應(yīng)管M2、第二MOS場效應(yīng)管子單元包括一個第二MOS場效應(yīng)管M3,所述第一MOS場效應(yīng)管M2的輸入端與所述濾波單元110的輸出端電連接,所述第一MOS場效應(yīng)管M2的柵極與所述第二MOS場效應(yīng)管M3的柵極電連接,所述跨導(dǎo)單元120的輸出端與所述第一MOS場效應(yīng)管M2的柵極以及所述第二MOS場效應(yīng)管M3的柵極電連接。其中,所述第二電容C2為所述第一MOS場效應(yīng)管M2的柵極以及所述第二MOS場效應(yīng)管M3的柵極的共同到地電容。

MOS場效應(yīng)管也被稱為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。它一般有耗盡型和增強(qiáng)型兩種。增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管可分為NPN型PNP型。NPN型通常稱為N溝道型,PNP型也叫P溝道型。對于N溝道的MOS場效應(yīng)管,其源極和漏極接在N型半導(dǎo)體上,同樣對于P溝道的MOS場效應(yīng)管,其源極和漏極則接在P型半導(dǎo)體上。MOS場效應(yīng)管的輸出電流是由輸入的電壓控制,可以認(rèn)為輸入電流極小或沒有輸入電流,這使得該器件有很高的輸入阻抗,同時這也是我們稱之為MOS場效應(yīng)管的原因。

于本實施例中,優(yōu)選第一MOS場效應(yīng)管M2和第二MOS場效應(yīng)管M3是P溝道MOS場效應(yīng)管,且第一MOS場效應(yīng)管M2與所述第二MOS場效應(yīng)管M3的尺寸相同。

電流鏡是一種將輸入支路的電流拷貝到輸出支路,給其他子系統(tǒng)提供電流的電路結(jié)構(gòu),于本實施例中,電流鏡單元130用于使得所述電流型有源濾波電路100工作在電流域,解決了傳統(tǒng)濾波電路需要在在數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波器之間插入電流-電壓轉(zhuǎn)換電路(I-V),在濾波器和上變頻混頻器之間插入電壓-電流轉(zhuǎn)換電路(V-I),使得發(fā)射機(jī)整體鏈路復(fù)雜,面積增加,功耗增加的問題。

此外,所述跨導(dǎo)單元120,與所述電流鏡單元130的第二MOS場效應(yīng)管M3以及第二電容C2共同形成與所述第一極點(diǎn)共軛的第二極點(diǎn)。共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)提高了濾波單元110的帶外抑制能力,以使經(jīng)過所述濾波單元110濾波后的輸出信號在所述濾波單元的帶外快速滾降。

假設(shè)所述第一MOS場效應(yīng)管M2的跨導(dǎo)為gm2,所述跨導(dǎo)單元120的跨導(dǎo)為gm1,所述電流鏡單元130的增益為G,所述電流型有源濾波電路100的3dB帶寬和品質(zhì)因素分別為ω0和Q,則所述電流型有源濾波電路100的傳輸函數(shù)

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根據(jù)上述公式,可以通過上述參數(shù)的不同取值,實現(xiàn)特定的巴特沃斯、切比雪夫等濾波函數(shù),例如,通過上述的R、C1、C2、gm1以及gm2的合理取值,當(dāng)時,即實現(xiàn)了巴特沃斯濾波函數(shù);當(dāng)時,即實現(xiàn)了切比雪夫濾波函數(shù)。其中,請參看圖5,圖5中1表示巴特沃斯函數(shù),2表示切比雪夫函數(shù)。巴特沃斯函數(shù)的通頻帶內(nèi)幅頻曲線的幅度平坦,而在阻頻帶則逐漸下降為零;切比雪夫函數(shù)在過渡帶比巴特沃斯濾函數(shù)的衰減快,但通頻帶內(nèi)有等值波紋。

電流型有源濾波電路100的工作原理是:本實施例提供的電流型有源濾波電路100包括濾波單元110、跨導(dǎo)單元120以及電流鏡單元130;所述濾波單元110的輸出端分別與所述跨導(dǎo)單元120的輸入端以及所述電流鏡單元130的輸入端電連接,所述跨導(dǎo)單元120的輸出端與所述電流鏡單元130的控制端電連接。輸入信號Iin從濾波單元110輸入后,經(jīng)過跨導(dǎo)單元120以及電流鏡單元130,電流鏡單元130使得本發(fā)明提供電流型有源濾波電路100工作在電流域,由于整個電流型有源濾波電路100中存在共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn),使得電流型有源濾波電路100的帶外滾降加快,提高了帶外抑制能力,從而提升了電流型有源濾波電路100的性能。

第二實施例

請參看圖6,本發(fā)明實施例提供了一種信號的處理方法,應(yīng)用于電流型有源濾波電路,所述有源濾波電路包括濾波單元、跨導(dǎo)單元以及電流鏡單元;所述濾波單元的輸出端分別與所述跨導(dǎo)單元的輸入端以及所述電流鏡單元的輸入端電連接,所述跨導(dǎo)單元的輸出端與所述電流鏡單元的控制端電連接;所述方法包括:

S110:所述電流鏡單元,使得所述電流型有源濾波電路工作在電流域。

S120:所述濾波單元接收電流輸入信號。

S130:所述濾波單元,對輸入信號進(jìn)行濾波處理,并形成所述電流型有源濾波電路幅頻響應(yīng)的第一極點(diǎn)。

S140:所述跨導(dǎo)單元,與所述電流鏡單元共同形成與所述第一極點(diǎn)共軛的第二極點(diǎn),以使經(jīng)過所述濾波單元濾波的輸出信號在所述濾波單元的帶外快速滾降。

綜上所述,本發(fā)明實施例提供了一種電流型有源濾波電路100以及信號處理方法,所述電流型有源濾波電路100包括濾波單元110、跨導(dǎo)單元120以及電流鏡單元130;所述電流鏡單元130,用于使得所述電流型有源濾波電路100工作在電流域;所述濾波單元110,用于對輸入信號進(jìn)行濾波處理,并形成所述電流型有源濾波電路100幅頻響應(yīng)的第一極點(diǎn);所述跨導(dǎo)單元120,用于與所述電流鏡單元130共同形成與所述第一極點(diǎn)共軛的第二極點(diǎn),以使經(jīng)過所述濾波單元110濾波的輸出信號在所述濾波單元110的帶外快速滾降,提高對DAC時鐘鏡像信號的抑制能力,擴(kuò)展電流型濾波電路100在各種協(xié)議系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用范圍。

在本申請所提供的幾個實施例中,應(yīng)該理解到,所揭露的裝置和方法,也可以通過其它的方式實現(xiàn)。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的,例如,附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的裝置、方法和計算機(jī)程序產(chǎn)品的可能實現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點(diǎn)上,流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分,所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個用于實現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意,在有些作為替換的實現(xiàn)方式中,方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如,兩個連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行,它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行,這依所涉及的功能而定。也要注意的是,框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合,可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實現(xiàn),或者可以用專用硬件與計算機(jī)指令的組合來實現(xiàn)。

另外,在本發(fā)明各個實施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個獨(dú)立的部分,也可以是各個模塊單獨(dú)存在,也可以兩個或兩個以上模塊集成形成一個獨(dú)立的部分。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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