專(zhuān)利名稱(chēng)：電荷疇濾波器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電荷疇濾波器電路。
背景技術(shù)：
互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝的小型化具有的缺點(diǎn)在于，使用 已知電珞忮術(shù)實(shí)現(xiàn)RF電路以降低供電電壓的方式由于存在小電壓容差而 降低了信號(hào)幅度的動(dòng)態(tài)范圍。另一方面，由于小型化提高了晶體管的截止 頻率，所以適于例如必須以精確定時(shí)執(zhí)行的高速開(kāi)關(guān)的^Mt。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn) 是，由于高精度執(zhí)行平版印刷，所以可以準(zhǔn)確地指定電容器的電容比。
數(shù)字RF技術(shù)是消除CMOS工藝的小型化對(duì)RF電路造成的缺點(diǎn)并 且將它們轉(zhuǎn)換成優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)。其中將數(shù)字RF技術(shù)用于接收器的離散時(shí)間 接收器(DTR)中的主要電路是電荷疇濾波器。電荷疇濾波器包含在指定周 期積聚和釋放電荷的電容器。在電荷疇濾波器電路中，濾波器只由跨導(dǎo)器 和開(kāi)關(guān)配置而成，所以能夠直接對(duì)千兆赫頻帶的RF信號(hào)進(jìn)行采樣和濾波。
已經(jīng)提出電荷疇濾波器的濾波器特征可通過(guò)改變?yōu)V波器的時(shí)鐘信號(hào) 的頻率和波形來(lái)進(jìn)行重新配置(參考R. Bagheri等人的"An 800 MHz to 5 GHz Software-Defined Radio Receiver in 90 nm CMOS" ， IEEE Int. Solid State Circuits Conf. Dig. Tech. Papers, Feb. 2006, pp.480國(guó)481)。圖20是示 出由Bagheri等人提出的、具有可重新配置濾波器特征的已知電荷疇濾波 器電路的說(shuō)明性圖例。圖21是示出輸入到圖20中的電荷疇濾波器電路 10的時(shí)鐘信號(hào)的波形的說(shuō)明性圖例。圖21中示出的時(shí)鐘信號(hào)被分別輸入 到圖20中的電荷疇濾波器電路10中示出的各個(gè)開(kāi)關(guān)。每個(gè)開(kāi)關(guān)在對(duì)應(yīng)時(shí)鐘信號(hào)(由開(kāi)關(guān)旁邊的字符指示)為高時(shí)閉合。
圖20中示出的電荷疇濾波器電路10是能夠?qū)⑵涑槿÷是袚Q到2和3 的sine濾波器。圖20中示出的電荷疇濾波器電路10進(jìn)行操作，使得當(dāng) 輸入圖21B中示出的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)抽取率為2，并且當(dāng)輸入圖21C中示出 的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)抽取率為3。因而，電荷疇濾波器電路10具有可重新配置 的濾波器特征。
下面說(shuō)明電荷疇濾波器電路IO的操作。電荷疇濾波器電路IO中的四 個(gè)電容器按時(shí)間順序累積和釋放電荷。以電容器Q為例，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)A, r為高時(shí)，電容器d的兩個(gè)端子被短路并且電荷被復(fù)位。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)^ 為高時(shí)，電荷從輸入端累積。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)Ki為高時(shí)，電荷被從電容器d 釋放到輸出端。
在抽取率為2的情況下，重復(fù)電容器d和C2的電荷由時(shí)鐘信號(hào)K4
和K2同時(shí)釋放的^Mt,并且電容器Q和C4的電荷由時(shí)鐘信號(hào)K3和Kt
同時(shí)釋放。因此，如圖21B所示，時(shí)鐘信號(hào)Id到K4變成簡(jiǎn)單矩形波的 重復(fù)。
相對(duì)比地，在抽取率為3的情況下，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)甲i為高時(shí)，電容器
C2、 Q和C4的電荷被時(shí)鐘信號(hào)K2、 K3和K4同時(shí)釋放。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)平4 為高時(shí)，電容器d、 C2和C3的電荷被時(shí)鐘信號(hào)K" K2和K3同時(shí)釋放。 當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)平3為高時(shí)，電容器Q、 C2和C4的電荷被時(shí)鐘信號(hào)Kp K2和 K4同時(shí)釋放。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)平2為高時(shí)，電容器d、 Cs和C4的電荷被時(shí)鐘
信號(hào)Id、 K3和K4同時(shí)釋?zhuān)拧Ｒ虼?，如圖21C所示，時(shí)鐘信號(hào)K4到K4
變成具有長(zhǎng)周期的不規(guī)則矩形波的重復(fù)。
發(fā)明內(nèi)容
圖21A到21C中示出的、輸入到電荷疇濾波器電路10的時(shí)鐘信號(hào)具 有與圖21B和21C中的信號(hào)完全不同的波形。尤其是，圖21C中的時(shí)鐘 信號(hào)具有較長(zhǎng)周期。因此,為了生成這種時(shí)鐘信號(hào)，需要只讀存儲(chǔ)器(ROM) 或例如多級(jí)段移位寄存器等等的邏輯電路。例如，在以大約千兆赫的高速 操作時(shí)鐘信號(hào)的情況下，邏輯電路中耗用的電流量的增加導(dǎo)致所耗用的電 能量的增加。此外，如果時(shí)鐘信號(hào)的周期較長(zhǎng)，則信號(hào)中包含低頻鐠，其 往往導(dǎo)致時(shí)鐘信號(hào)頻譜被混入電荷疇濾波器的通帶，使得當(dāng)在接收器中使 用電荷疇濾波器電路時(shí)妨礙接收的問(wèn)題。本發(fā)明解決了這些問(wèn)題，并且提供了新型和改進(jìn)的、具有可重新配置 的濾波器特征并且能夠低功耗操作的電荷疇濾波器電路。
為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了包含第一信號(hào)輸出 部分、至少一個(gè)第二信號(hào)輸出部分、第三信號(hào)輸出部分和加法器部分的電 荷疇濾波器電路。第一信號(hào)輸出部分包含對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的采樣電容器， 并且輸出按指定時(shí)間間隔采樣的第 一信號(hào)。每個(gè)第二信號(hào)輸出部分包含對(duì) 信號(hào)進(jìn)行采樣的采樣電容器，并且輸出在第一信號(hào)被采樣之后經(jīng)過(guò)指定時(shí)
間間隔的n倍的延遲后采樣的第二信號(hào)，n是正整數(shù)，所述第二信號(hào)的采 樣被相繼執(zhí)行。第三信號(hào)輸出部分包含對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的采樣電容器，并 且輸出第三信號(hào)，所述第三信號(hào)是在所述至少一個(gè)第二信號(hào)輸出部分中進(jìn) 行時(shí)間上最后的采樣的第二信號(hào)輸出部分所釆樣的第二信號(hào)的采樣之后 經(jīng)過(guò)所述指定時(shí)間間隔的n倍的延遲之后被采樣的。加法器部分將第一信 號(hào)、第二信號(hào)和第三信號(hào)加在一起并且輸出結(jié)果。第一信號(hào)輸出部分中包 含的采樣電容器與所述至少一個(gè)第二信號(hào)輸出部分的每個(gè)中包含的釆樣 電容器的電容比是連續(xù)改變的或離散改變的。
根據(jù)這個(gè)配置，第一信號(hào)輸出部分包含對(duì)信號(hào)進(jìn)行釆樣的采樣電容 器，并且輸出按指定時(shí)間間隔采樣的第一信號(hào)。每個(gè)第二信號(hào)輸出部分包 含對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的采樣電容器，并且輸出在第一信號(hào)被采樣之后經(jīng)過(guò)指 定時(shí)間間隔的n倍的延遲后采樣的第二信號(hào)，n是正整數(shù)。第二信號(hào)的采 樣被相繼執(zhí)行。第三信號(hào)輸出部分包含對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的釆樣電容器，并 且輸出第三信號(hào)，所述第三信號(hào)是在所述至少一個(gè)第二信號(hào)輸出部分中進(jìn) 行時(shí)間上最后的采樣的第二信號(hào)輸出部分所采樣的第二信號(hào)的采樣之后 經(jīng)過(guò)指定時(shí)間間隔的n倍的延遲后采樣的。加法器部分將第一信號(hào)、第二 信號(hào)和第三信號(hào)加在一起并且輸出結(jié)果。第一信號(hào)輸出部分中包含的采樣 電容器與所述至少一個(gè)第二信號(hào)輸出部分的每個(gè)中包含的采樣電容器的
電容比是連續(xù)改變的或離散改變的。不管是連續(xù)的還是離散的，改變各信 號(hào)輸出部分中采樣電容器的電容比使得能夠提供可低功耗操作并且濾波 器特征可以連續(xù)改變或離散改變的電荷疇濾波器電路。
電荷疇濾波器電路中的第二信號(hào)輸出部分的數(shù)目可以為一，并且第一 信號(hào)輸出部分中的釆樣電容器和第三信號(hào)輸出部分中的采樣電容器可以 具有相同電容。這使得能夠提供新型和改進(jìn)的、通過(guò)將三個(gè)信號(hào)加在一起 來(lái)改變?yōu)V波器特征的電荷疇濾波器電路。
第一信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器與第二信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器的電容比可以在1:0到l:2的范圍內(nèi)連續(xù)改變或離散改變。
第一信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器的電容可以是固定的，并且第 一信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器與第二信號(hào)輸出部分中包含的采樣 電容器的電容比可以是連續(xù)改變的或離散改變的，其中通過(guò)連續(xù)或離散地 改變第二信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器的電容進(jìn)行所述連續(xù)改變或
離散改變。
通過(guò)改變n的值來(lái)改變頻率特征中凹口的位置。
第二信號(hào)輸出部分的數(shù)目可以為一。第一信號(hào)輸出部分的采樣和第三 信號(hào)輸出部分的采樣可以同相，并且第二信號(hào)輸出部分的采樣可以反相。 第一信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器和第三信號(hào)輸出部分中包含的采 樣電容器可以具有相同電容。這使得能夠提供新型和改進(jìn)的、通過(guò)將其中 一個(gè)為反相的三個(gè)信號(hào)加在一起來(lái)改變?yōu)V波器特征的電荷疇濾波器電路。
第一信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器與第二信號(hào)輸出部分中包含 的采樣電容器的電容比可以在1:0到l:2的范圍內(nèi)連續(xù)改變或離散改變。
第一信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器的電容可以是固定的，并且第 一信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器與第二信號(hào)輸出部分中包含的采樣 電容器的電容比可以是連續(xù)改變的或離散改變的，其中通過(guò)連續(xù)或離散地 改變第二信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器的電容進(jìn)行所述連續(xù)改變或 離散改變。
通過(guò)改變n的值來(lái)改變頻率特征中凹口的位置。
電荷疇濾波器電路中的第二信號(hào)輸出部分的數(shù)目可以為二，并且第二 信號(hào)輸出部分中的兩個(gè)采樣電容器可以具有相同電容。第一信號(hào)輸出部分 中的采樣電容器和第三信號(hào)輸出部分中的采樣電容器可以具有相同電容。 這使得能夠提供新型和改進(jìn)的、通過(guò)將4個(gè)信號(hào)加在一起來(lái)改變?yōu)V波器特 征的電荷疇濾波器電路。
第二信號(hào)輸出部分的數(shù)目可以為二。第一信號(hào)輸出部分的采樣和第三 信號(hào)輸出部分的采樣可以同相，并且第二信號(hào)輸出部分的采樣可以反相。 第一信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器和第三信號(hào)輸出部分中包含的采 樣電容器可以具有相同電容。這使得能夠提供新型和改進(jìn)的、通過(guò)將其中 兩個(gè)為反相的4個(gè)信號(hào)加在一起來(lái)改變?yōu)V波器特征的電荷疇濾波器電路。
根據(jù)上述本發(fā)明的實(shí)施例，可以提供新型和改進(jìn)的電荷疇濾波器電 路，其能夠低功耗操作，并且可以重新配置頻率特征。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第 一實(shí)施例的電荷疇濾波器電路100的結(jié)構(gòu)的 說(shuō)明性圖例；
圖2是示出在圖l所示的電荷疇濾波器電路100中只閉合開(kāi)關(guān)S3的 情況下的歸 一化頻率特征的說(shuō)明性圖例；
圖3是示出在電荷疇濾波器電路100中的歸一化頻率特征中的凹口的 位置變^t的i兌明性圖例；
圖4是示出在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電荷疇濾波器電路100被實(shí)現(xiàn) 成實(shí)際電路的情況下電路的例子的說(shuō)明性圖例；
圖5是示出輸入到圖4所示的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電荷疇濾波器 電路IOO的時(shí)鐘信號(hào)的波形的說(shuō)明性圖例；
圖6是示出選##:輸入到圖4所示的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電荷疇 濾波器電路100的時(shí)鐘信號(hào)的電路的說(shuō)明性圖例；
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路200的結(jié)構(gòu)的 說(shuō)明性圖例；
圖8是示出圖7所示電荷疇濾波器電路200的歸一化頻率特征的例子 的i兌明，性圖例；
圖9是示出圖7所示電荷疇濾波器電路200的歸一化頻率特征的另一 個(gè)例子的i兌明性圖例；
圖10是示出在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路200被實(shí) 現(xiàn)成實(shí)際電路的情況下電路的例子的說(shuō)明性圖例；
圖ll是示出輸入到圖IO所示的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波 器電路200的時(shí)鐘信號(hào)的波形的說(shuō)明性圖例；
圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路200的歸一 化頻率特征的說(shuō)明性圖例；
圖13是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電荷疇濾波器電路300的結(jié)構(gòu) 的{兌明，性圖例；
圖14是示出圖13所示的電荷疇濾波器電路300的歸一化頻率特征的 例子的說(shuō)明性圖例；圖15是示出圖13所示的電荷疇濾波器電路300的歸一化頻率特征的 另 一個(gè)例子的iJL明性圖例；
圖16是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電荷疇濾波器電路400的結(jié)構(gòu) 的i兌明性圖例；
圖17是示出在根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電荷疇濾波器電路400被實(shí) 現(xiàn)成實(shí)際電路的情況下電路的例子的說(shuō)明性圖例；
圖18是示出輸入到圖17所示的根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電荷疇濾波 器電路400的時(shí)鐘信號(hào)的波形的說(shuō)明性圖例；
圖19是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電荷疇濾波器電路400的歸一 化頻率特征的說(shuō)明性圖例；
圖20是示出具有可重新配置的濾波器特征的已知電荷疇濾波器電路 的"i兌明，性圖例；
圖21A是示出輸入到圖20中的電荷疇濾波器電路10的時(shí)鐘信號(hào)的 波形的說(shuō)明性圖例；
圖21B是示出輸入到圖20中的電荷疇濾波器電路10的時(shí)鐘信號(hào)的 波形的說(shuō)明性圖例；
圖21C是示出輸入到圖20中的電荷疇濾波器電路10的時(shí)鐘信號(hào)的 波形的說(shuō)明性圖例；
圖22是示出實(shí)現(xiàn)等式2給出的傳遞函數(shù)的sine濾波器的模塊圖的說(shuō) 明性圖例；和
圖23是示出圖22所示的sine濾波器的歸一化頻率特征的說(shuō)明性圖例。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。注意，在本i兌明書(shū)和附 圖中，實(shí)質(zhì)上具有相同功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元用相同附閨標(biāo)記表示，并且 省略對(duì)這些結(jié)構(gòu)單元的重復(fù)說(shuō)明。
第一實(shí)施例
首先說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電荷疇濾波器電路。圖l是使用模 塊圖說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電荷疇濾波器電路100的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明性圖例。下面使用圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電荷疇濾波器電路
100。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電荷疇濾波器電路100是有 限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器的例子，并且被配置使得它包含延遲寄存器110a， 110b, 110c， 110d， 110e， U0f，開(kāi)關(guān)Sl， S2, S3, S4， S5，乘法器120a， 120b和加法器130。
從輸入端IN將按采樣間隔T由連續(xù)時(shí)間信號(hào)采樣的離散時(shí)間信號(hào)輸 入到電荷疇濾波器電路100。將采樣頻率表示成fs(l/T)。延遲寄存器110a， llOb， 110c， U0d， 110e， llOf均輸出從采樣輸入信號(hào)的時(shí)間開(kāi)始經(jīng)過(guò)時(shí) 間T的延遲后采樣的輸入信號(hào)。來(lái)自延遲寄存器110a的輸出被輸入到乘 法器120a。只選擇來(lái)自延遲寄存器110b到110f輸出中的一個(gè)，如下所述， 并且輸入到乘法器120b。注意，采樣間隔T可以是能夠根據(jù)需要設(shè)置的 可變值。也可以改變采樣間隔T以便獲得所期望的頻率特征。
只選擇開(kāi)關(guān)S1， S2， S3， S4， S5中的一個(gè)轉(zhuǎn)變到接通狀態(tài)。只選擇 開(kāi)關(guān)SI, S2, S3, S4, S5中的一個(gè)轉(zhuǎn)變到接通狀態(tài)使得從延遲寄存器110b 到110f中選擇一個(gè)以輸出到乘法器120b。
乘法器120a將來(lái)自延遲寄存器110a的輸出減半，并且輸出它.乘法 器120b將來(lái)自延遲寄存器110b到110f中選定的一個(gè)的輸出減半，并且 輸出它.將來(lái)自乘法器120a， 120b的輸出輸入到加法器130。加法器130 輸入來(lái)自乘法器120a， 120b的輸出，將兩個(gè)輸入加在一起，并且輸出總 和。
通過(guò)下面的等式l表示如圖l所示配置的電荷疇濾波器電路100的傳 遞函數(shù)。
等式l
(注意"2, 3， 4, 5， 6。)
例如，在n=4的情況下，電荷疇濾波器電路100 ii^只閉合開(kāi)關(guān)S3 的狀態(tài)。圖2示出了在這種情況下的歸一化頻率特征。在圖2示出的曲線(xiàn) 圖中，由dB—H(f)指示的線(xiàn)表示在只閉合開(kāi)關(guān)S3的狀態(tài)下的歸一化頻率 特征。如圖2所示，在11=4的情況下，可以看出凹口在信號(hào)頻率f除以采 樣頻率fs的歸一化頻率f/fs為0.167(1/6)和0.5的位置處形成。在4吏用sinc濾波器并且凹口在歸一化頻率為1/6的位置處形成的情況 下，需要例如等式2中的傳遞函數(shù)。
等式2
<formula>formula see original document page 11</formula>
圖22中示出了實(shí)現(xiàn)等式2所示的傳遞函數(shù)的sinc濾波器的模塊圖。 圖23示出了圖22所示的sine濾波器的歸一化頻率特征。比較圖2中的 歸一化頻率特征和圖23中的歸一化頻率特征，可以看出兩者示出了在直 到歸一化頻率0.167的低頻范圍內(nèi)的相同頻率特征。然而，等式l和等式 2的比M明，不同于等式2示出的、需要將具有6個(gè)不同延遲時(shí)間的6 個(gè)樣本加在一起的sine濾波器傳遞函數(shù)，等式1示出的電荷疇濾波器電 路100的傳遞函數(shù)只需要將兩個(gè)樣本加在一起。此外，在直到歸一化頻率 0.167的低頻范圍內(nèi)，圖1中示出的電荷疇濾波器電路100的優(yōu)點(diǎn)在于， 可以4吏用比圖22所示sine濾波器具有更少部件的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)與圖22中 示出的sine濾波器相同的頻率特征。
另外，圖1所示的電荷疇濾波器電路100的歸一化頻率特征中的凹口 的位置對(duì)應(yīng)于傳遞函數(shù)的零點(diǎn)，從而為電荷疇濾波器電路100提供能夠通 過(guò)改變等式1中的n的值(即，只接通開(kāi)關(guān)Sl到S5中的一個(gè)開(kāi)關(guān))來(lái)改變 歸一化頻率特征中的凹口的位置的優(yōu)點(diǎn)。圖3是示出如何通過(guò)改變n的值 來(lái)改變電荷疇濾波器電路100的歸一化頻率特征中凹口的位置的說(shuō)明性 圖例。在圖3中，dB—Hl(f)示出當(dāng)n=2時(shí)的特征，dB—H2(f)示出當(dāng)n=3 時(shí)的特征，dB一H3(f)示出當(dāng)n=4時(shí)的特征，dB一H4(f)示出當(dāng)n=5時(shí)的特 征，dB一H5(f)示出當(dāng)n=6時(shí)的特征。如圖3所示，通過(guò)改變等式1中的n 的值(即，只接通開(kāi)關(guān)Sl到S5中的一個(gè)開(kāi)關(guān))可以改變歸一化頻率特征中 的凹口的位置。
上面描述了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電荷疇濾波器電路100。接著， 說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電荷疇濾波器電路100的實(shí)現(xiàn)的例子。
圖4是示出在圖1所示的、根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電荷疇濾波器電 路100被實(shí)現(xiàn)成根據(jù)開(kāi)關(guān)和電容器配置的實(shí)際電路的情況下，電路的例子 的說(shuō)明性圖例。下面參考圖4說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明笫一實(shí)施例的電荷疇濾波器 電路IOO的結(jié)構(gòu)。
如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電荷疇濾波器電路100具有8層結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)層包含6個(gè)開(kāi)關(guān)和2個(gè)電容器。通過(guò)根據(jù)需要切換圖 4所示的開(kāi)關(guān)，重復(fù)地將電荷從輸入端IN輸入到電容器，以及重復(fù)地將 電荷從電容器釋放到輸出端OUT。
圖5是示出輸入到圖4所示的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電荷疇濾波器 電路100的時(shí)鐘信號(hào)的波形的說(shuō)明性圖例。在圖5所示的時(shí)鐘信號(hào)中，相 鄰時(shí)鐘信號(hào)的上升沿之間的間隔對(duì)應(yīng)于上述采樣間隔T。圖5中的時(shí)鐘信 號(hào)((h到(t)8分別對(duì)應(yīng)于圖4中的各個(gè)開(kāi)關(guān)的符號(hào)((lh，小2， <|)3，小4,小5，小6, 小7, (M。當(dāng)圖5中的時(shí)鐘信號(hào)ijh到(l)8中的任何一個(gè)變高時(shí)，圖4中示出的 對(duì)應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)的開(kāi)關(guān)閉合。例如，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(lh變成高時(shí)，圖4中的開(kāi) 關(guān)151a， 151b， 158c和158d閉合。因此，重復(fù)地將圖5中的時(shí)鐘信號(hào)(lh 到小8變?yōu)楦吆偷鸵允闺姾稍趫D4中示出的各個(gè)電容器中累積并且導(dǎo)致進(jìn) 行信號(hào)采樣。
在圖4中使用符號(hào)\|/指示通過(guò)一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)接通的開(kāi)關(guān)。例如,\|/"小4， 小s， ^，傘7，小8)指示當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)<|)4到(|)8中的任何一個(gè)變成高時(shí)開(kāi)關(guān)151f 閉合，并且\|/115(<|)3)指示當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)<|)3變成高時(shí)開(kāi)關(guān)1518閉合。此外，i|/la
到vi^指示當(dāng)對(duì)應(yīng)位置示出的時(shí)鐘信號(hào)變成高時(shí)開(kāi)關(guān)閉合。例如，當(dāng)時(shí)鐘 信號(hào)小6變成高時(shí)開(kāi)關(guān)151f閉合，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(h變成高時(shí)開(kāi)關(guān)152f閉合， 和當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(J)8變成高時(shí)開(kāi)關(guān)153f閉合的情況.下文中這適用于用符號(hào)v 標(biāo)記的所有開(kāi)關(guān)。
圖6是示出選擇輸入到圖4所示的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電荷疇濾 波器電路100的時(shí)鐘信號(hào)的電路的說(shuō)明性圖例。如圖6所示，將時(shí)鐘信號(hào) 輸入到電荷疇濾波器電路100的每個(gè)開(kāi)關(guān)可以用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS)傳送門(mén)來(lái)配置。用CMOS傳送門(mén)配置每個(gè)開(kāi)關(guān)使得可以將所有 開(kāi)關(guān)對(duì)準(zhǔn)相同延遲時(shí)間。圖6中的電路被配置成使得\|/13的時(shí)鐘信號(hào)中的 一個(gè)為高，并且當(dāng)開(kāi)關(guān)Sl到S5中的任何一個(gè)接通時(shí)開(kāi)關(guān)151f閉合。圖 6說(shuō)明了開(kāi)關(guān)S3接通并且時(shí)鐘信號(hào)小6為高的情況。
注意，圖4所示的16個(gè)電容器中的每個(gè)優(yōu)選地具有相同電容。也可 以將金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)和CMOSFET之一用于圖4所 示的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電荷疇濾波器電路100中的每個(gè)開(kāi)關(guān)。
圖4所示的電荷疇濾波器電路100是輸入和輸出具有相同采樣速率的 濾波器，從而使得能夠通過(guò)切換輸入的時(shí)鐘信號(hào)用5種不同方式切換歸一 化頻率特征的凹口位置。上面描述了才艮據(jù)本」良明第一實(shí)施例的電荷疇濾波 器電路100的結(jié)構(gòu)。接著，下面說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電荷疇濾波器電路IOO的操作。
首先關(guān)注電容器Cla， Clb，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(K為高時(shí)，開(kāi)關(guān)151a， 151b 都閉合，將電容器da， db接地。因此，釋放了電容器da， C化中的殘 留電荷，并且復(fù)位電容器Cla， Clb。當(dāng)時(shí)計(jì)信號(hào)(h為高時(shí)，開(kāi)關(guān)151a， 151b斷開(kāi)，并且開(kāi)關(guān)151c, 151d都閉合，將電容器da, db連接到輸入 端IN， 4吏得電荷在電容器da， db中累積。
當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)<|)3為高時(shí)，開(kāi)關(guān)151c， 151d都斷開(kāi)，并且開(kāi)關(guān)151e閉合， 使在電容器Cib中累積的電荷被輸出到輸出端OUT。此外，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào) 小4到(|)8中的任何一個(gè)為高時(shí)，開(kāi)關(guān)151f閉合，使在電容器da中累積的電 荷被輸出到輸出端OUT。在這個(gè)例子中，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)小6為高時(shí)，開(kāi)關(guān)151f 接通，并且在電容器da中累積的電荷^L輸出到輸出端OUT。
僅在時(shí)鐘信號(hào)(|)6為高時(shí)閉合的開(kāi)關(guān)為開(kāi)關(guān)154e。當(dāng)開(kāi)關(guān)154e閉合時(shí)， 電容器C4b中的電荷被輸出到輸出端OUT。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(h在時(shí)鐘信號(hào)小6
變成高的時(shí)間之前一個(gè)采樣周期的時(shí)間處為高時(shí)，在電容器C4b中累積電荷。
在一個(gè)采樣操作中，在具有相同電容的兩個(gè)電容器中累積電荷，使得
電容器C4b的傳遞函數(shù)為Z力2，電容器Cb的傳遞函數(shù)為Z力2。因此，當(dāng) 時(shí)鐘信號(hào)小6為高時(shí)，在電容器Cla中累積的電荷和在電容器C4b中累積的
電荷被同時(shí)輸出到輸出端OUT,所以這種情況相當(dāng)于上述等式1中n=4 的情況。因而，如下面等式3所示，傳遞函數(shù)變成電容器C4b的傳遞函數(shù) 和電容器Ch的傳遞函數(shù)的總和。
等式3
這種情況相當(dāng)于上述等式1中n=4的情況的說(shuō)法等價(jià)于所述圖1所 示的電荷疇濾波器電路100處于僅開(kāi)關(guān)S3閉合的狀態(tài)的說(shuō)法。因此，可 見(jiàn)圖1所示的電荷疇濾波器電路100可以通過(guò)圖4所示的開(kāi)關(guān)和電容器的 電路結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
即使針對(duì)電容器C2a， C2b等等，在每個(gè)采樣周期中以相同方式重復(fù) 執(zhí)行電荷的累積和釋放，所以輸入和輸出的采樣速率相同。作為整個(gè)電路, 圖4所示的電路相當(dāng)于在圖1所示的電荷疇濾波器電路100中只有開(kāi)關(guān)S3閉合的狀態(tài)。周此，在只有開(kāi)關(guān)S3閉合的情況下，圖4所示的電荷疇 濾波器電路100的歸一化頻率特征具有與圖2所示歸一化頻率特4M目同的 特征。
上面描述了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電荷疇濾波器電路100的操作。 如上所述，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例，通過(guò)僅將兩個(gè)電荷加在一起，可以實(shí) 現(xiàn)和必須將大量電荷加在一起的sine濾波器的歸一化頻率特征等價(jià)的歸 一化頻率特征。此外，釋放電荷的定時(shí)可以通過(guò)控制時(shí)鐘信號(hào)的輸出來(lái)控 制，這使得易于改變頻率特征。另外，輸入到電荷疇濾波器電路100的時(shí) 鐘信號(hào)是具有相同波形并且僅其相位不同的短周期時(shí)鐘信號(hào)，所以時(shí)鐘信 號(hào)易于生成，并且所耗用的電能量即使以高速操作電路時(shí)仍保持較低。最 終，輸入電荷疇濾波器電路100的時(shí)鐘信號(hào)是簡(jiǎn)單的具有短周期的矩形 波，并且時(shí)鐘信號(hào)頻鐠中不包含低頻分量。因此，即使時(shí)鐘信號(hào)頻鐠臨時(shí) 混入濾波器的通帶，其可以輕易被消除。
第二實(shí)施例
在本發(fā)明第一實(shí)施例中說(shuō)明的電荷疇濾波器電路100可以通過(guò)集成 在不同時(shí)間采樣的兩個(gè)信號(hào)并且切換這些信號(hào)中的一個(gè)的采樣定時(shí)來(lái)改 變頻率特征。在本發(fā)明第二實(shí)施例中，說(shuō)明可以通過(guò)集成在不同時(shí)間采樣 的三個(gè)信號(hào)來(lái)改變頻率特征的電荷疇濾波器電路。
圖7是使用模塊圖說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路 200的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明性圖例。下面使用圖7說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電 荷疇濾波器電路200。
如圖7所示，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路200是FIR 濾波器的例子，并且被配置使得它包含延遲寄存器210a, 210b， 210c， 乘法器220a， 220b, 220c和加法器230。
以和根據(jù)本發(fā)明第 一實(shí)施例的電荷疇濾波器電路100中相同的方式， 按采樣間隔T從連續(xù)時(shí)間信號(hào)采樣的離散時(shí)間信號(hào)被從輸入端IN輸入到 電荷疇濾波器電路200。以相同方式，將采樣頻率表示成fs(l/T)。延遲寄 存器210a輸出從釆樣輸入信號(hào)的時(shí)間開(kāi)始經(jīng)過(guò)時(shí)間T的延i^采樣的輸 入信號(hào)。M遲寄存器210a輸出的信號(hào)被輸入到延遲寄存器210b和乘法 器220a。注意，采樣間隔T是能夠根據(jù)需要設(shè)置的可變值。也可以改變 采樣間隔T以便獲得所期望的頻率特征。
在經(jīng)過(guò)時(shí)間nxT(T的n倍，其中n是整數(shù)1或大于1的整數(shù))的延遲200810173076.9 說(shuō)明書(shū)第12/25頁(yè)
之后，延遲寄存器210b輸出M遲寄存器210a輸出的信號(hào)。即，來(lái)自延 遲寄存器210b的輸出信號(hào)是從采樣信號(hào)的時(shí)間開(kāi)始經(jīng)過(guò)T(n+1)的延遲的 信號(hào)。來(lái)自延遲寄存器210a的輸出信號(hào)被輸入到延遲寄存器210c和乘法 器220b。在延遲另外的時(shí)間nxT之后，延遲寄存器210c輸出M遲寄存 器210b輸出的信號(hào)。即，來(lái)自延遲寄存器210c的輸出信號(hào)是從釆樣信號(hào) 的時(shí)間開(kāi)始經(jīng)過(guò)T(2n+1)的延遲的信號(hào)。來(lái)自延遲寄存器210c的輸出信 號(hào)被輸入到乘法器220c。
乘法器220a將從延遲寄存器210a輸出的信號(hào)乘以l/(2+|a|),并且輸 出結(jié)果。以相同的方式，乘法器220b將從延遲寄存器210b輸出的信號(hào)乘 以a/(2+lal)并且輸出結(jié)果，并且乘法器220c將M遲寄存器210c輸出的 信號(hào)乘以1/(2+lal)并且輸出結(jié)果。加法器230將來(lái)自乘法器220a, 220b， 220c的輸出信號(hào)加在一起并且輸出結(jié)果。
注意，將a的值作為絕對(duì)值處理的原因是a可能得到負(fù)數(shù)值.具體地， 通過(guò)差分(differentiating)圖7所示的電荷疇濾波器電路200并且向延遲寄 存器210b輸X^相信號(hào)使a的值成為負(fù)數(shù)值。
在這種情況下，a滿(mǎn)足下面的等式4。
等式4
<formula>formula see original document page 15</formula>其中 一 4
這里，frel是當(dāng)在a為零的情況下形成凹口處的最低頻為1.0時(shí)的相 關(guān)頻率。這意味著圖7所示的電荷疇濾波器電路200的傳遞函數(shù)如下面等 式5所示。
等式5
<formula>formula see original document page 15</formula>
例如，當(dāng)在n=l時(shí)將系數(shù)a設(shè)置成零的情況下，上述等式5變成下 面的等式6。
等式6<formula>formula see original document page 16</formula>
針對(duì)在n=l時(shí)將系數(shù)a設(shè)置成零的情況，在圖8中示出通過(guò)采樣頻 率fs歸一化的頻率特征。圖8中由dB—H3(f)指示的線(xiàn)指示在這種情況下 的頻率特征。如圖8所示，當(dāng)在n-l時(shí)^F系數(shù)a設(shè)置成零的情況下，可見(jiàn) 凹口在歸一化頻率f/fs為0.25(1/4)處形成。當(dāng)系數(shù)a為零時(shí)，來(lái)自乘法器 220b的輸出也為零，這使得電荷疇濾波器電路200成為集成和輸出兩個(gè) 信號(hào)的電荷疇濾波器。當(dāng)集成和輸出兩個(gè)信號(hào)時(shí)，凹口位置形成處的頻率 (凹口頻率)限于下述頻率在這樣的頻率處，采樣頻率的整數(shù)部分為l。
接著，考慮凹口頻率提高百分之二十的情況。為了將凹口頻率提高百 分之二十，通過(guò)在等式4中將frel設(shè)置成1.2導(dǎo)出a。 (n的值仍然為1.) 這產(chǎn)生0.618的a值。下面的等式7示出了當(dāng)a的值為0.618時(shí)電荷疇濾 波器電路200的傳遞函數(shù)。
等式7
<formula>formula see original document page 16</formula>
在這種情況下，圖9示出了由采樣頻率f;歸一化的頻率特征。圖9 中由dBJI3(f)指示的線(xiàn)指示在這種情況下的頻率特征。由此可見(jiàn)凹口頻 率的位置—(0.3)比圖8中的位置高出百分之二十。
注意，從上述等式4可以理解，所得到的a值在從-2到2的范圍內(nèi)。 在這個(gè)范圍內(nèi)改變a的值4吏得能夠改變凹口頻率而不受采樣頻率fs的限 制。
上面描述了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路200。接著， 說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路200的結(jié)構(gòu)的例子。
圖IO是示出在圖7所示的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電 路200被實(shí)現(xiàn)成根據(jù)開(kāi)關(guān)和電容器配置的實(shí)際電路的情況下，電路的例子 的說(shuō)明性圖例。下面參考圖IO說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波 器電路200的結(jié)構(gòu)。
圖10示出的電荷疇濾波器電路200是具有根據(jù)開(kāi)關(guān)和電容器配置的 實(shí)際電路形式的結(jié)構(gòu)的例子，其中圖7示出的結(jié)構(gòu)中的n的值設(shè)置為1。 如圖IO所示，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路200具有6層 結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)層包含12個(gè)開(kāi)關(guān)和4個(gè)電容器。通過(guò)根據(jù)需要切換各個(gè)開(kāi)關(guān)，重復(fù)地將電荷從輸入端IN輸入到電容器，并且重復(fù)地將電荷從電 容器釋放到輸出端OUT。
圖ll是示出輸入到圖IO所示的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波 器電路200的時(shí)鐘信號(hào)的波形的說(shuō)明性圖例。在圖11所示的時(shí)鐘信號(hào)中， 相鄰時(shí)鐘信號(hào)的上升沿之間的間隔對(duì)應(yīng)于上述采樣間隔T。圖11中的時(shí) 鐘信號(hào)(Jh到(l)6分別對(duì)應(yīng)于圖IO中的各個(gè)開(kāi)關(guān)的符號(hào)((K， (|>2,小3， *4， *5,
(|)6)。以和本發(fā)明第一實(shí)施例中相同的方式，當(dāng)圖11中的時(shí)鐘信號(hào)(lh到(1)6
中的任何一個(gè)變成高時(shí)，對(duì)應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)的圖IO所示的開(kāi)關(guān)閉合。因此，
重復(fù)地將圖11中的時(shí)鐘信號(hào)^到小6變?yōu)楦吆偷?，使電荷在圖10中示出的
各個(gè)電容器中累積并且使得進(jìn)行信號(hào)采樣。
除了用于開(kāi)關(guān)和對(duì)應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)的符號(hào)之外，字母A和B也祝故置 在一些開(kāi)關(guān)旁。例如，開(kāi)關(guān)251e的標(biāo)記AHh指示由控制邏輯A對(duì)時(shí)鐘信 號(hào)(lh進(jìn)行時(shí)鐘選通。具體地，如果控制邏輯A為1，則開(kāi)關(guān)251e根據(jù)時(shí) 鐘信號(hào)(lh處于高或低狀態(tài)接通和斷開(kāi)，并且如果控制邏輯A為零，則不 管時(shí)鐘信號(hào)(K是否處于高或低狀態(tài)，開(kāi)關(guān)251e斷開(kāi)。
注意，對(duì)于圖10所示的24個(gè)電容器，優(yōu)選地，所有垂直對(duì)齊的電容 器具有相同電容。例如，優(yōu)選地，所有電容器da， C2a， C3a， C4a， C5a， Qa具有相同電容。優(yōu)選地，每個(gè)層內(nèi)的c和d電容器、電容器Ck和Cld、
電容器C2c和C2d、電容器C3c和C3d、電容器C4c和Ctd、電容器Csc和 Csd和電容器C6e和C6d具有相同電容。將第一層作為一個(gè)例子，上述等式
5中a的值可以通過(guò)用電容器Clc的電容歸一化電容器Cla和Clb的電容來(lái) 確定。
以和本發(fā)明第一實(shí)施例中相同的方式，可以將MOSFET和 CMOSFET之一用于圖10所示的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器 電路200中的每個(gè)開(kāi)關(guān)。
以和圖4示出的根據(jù)本發(fā)明第 一實(shí)施例的電荷疇濾波器電路100中相 同的方式，圖10所示的電荷疇濾波器電路200是輸入和輸出具有相同釆 樣速率的濾波器。電荷疇濾波器電路200也可以根據(jù)電容器的電容和控制 邏輯A， B的狀態(tài)切換歸一化頻率特征的凹口位置。上面描述了根據(jù)本發(fā) 明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路200的結(jié)構(gòu)。接著，下面說(shuō)明根據(jù)本發(fā) 明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路200的操作。
首先關(guān)注電容器C2a, C2b, C2e， C2d,當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(h變成高時(shí)，開(kāi)關(guān)252a, 252b, 252c, 252d全部閉合,將電容器C2a, C2b， C2c， C^接地。 因此，釋放電容器C2a， C2b， C2c， C2d中的殘留電荷，并且復(fù)位電容器
C2aC2bC2c， C2d。
當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(h變成高時(shí)，開(kāi)關(guān)252a, 252b， 252c， 252d 4^P變成斷 開(kāi)，并且開(kāi)關(guān)252g， 252h都閉合，將電容器C2e， C2d連接到輸入端IN
使得電荷在電容器C2c, C2d中累積。通過(guò)控制邏輯A， B的狀態(tài)確定開(kāi)關(guān)
252e， 252f是否閉合。控制邏輯A, B的狀態(tài)也確定電荷是否在電容器 C2a, C2b中累積。為了使說(shuō)明更易于理解，通過(guò)將控制邏輯A， B都設(shè)置 為1來(lái)說(shuō)明本例子。在控制邏輯A， B都為1的情況下，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(|)2 變成高時(shí)，開(kāi)關(guān)252e， 252f閉合，使得電容器C2a， C2b被連接到輸入端 IN并且電荷在電容器C2a， C2b中累積。
當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(h為高時(shí)，開(kāi)關(guān)252e， 252f， 252g， 252h全部斷開(kāi)，并 且開(kāi)關(guān)252k閉合,使得在電容器C2c中存儲(chǔ)的電荷被輸出到輸出端OUT。 當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(h為高時(shí)也閉合的其它開(kāi)關(guān)是開(kāi)關(guān)251i， 251j， 2561。因此，
當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)小3變成高時(shí)，電容器da， Clb， C6d中存儲(chǔ)的電荷也被輸出到
輸出端OUT.當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(K變成高時(shí)，即時(shí)鐘信號(hào)(h之前兩個(gè)采樣周期
處，電容器Cla, db中存儲(chǔ)的電荷被累積。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)小6變成高時(shí)，即
時(shí)鐘信號(hào)(h之前三個(gè)采樣周期處，電容器C6d中存儲(chǔ)的電荷被累積。
即使針對(duì)其它層中的電容器，在每個(gè)采樣周期中以相同方式重復(fù)進(jìn)行 電荷的累積和釋放，所以輸入和輸出的采樣速率相同。
接著，使用a說(shuō)明在每個(gè)層中的電容器的電容比。例如，電容器da 和Clb的電容總和與電容器Clc的電容的比值可以是a:l。在這種情況下， 由于電容器Ck的電容和電容器dd的電容優(yōu)選iiM目同，所以電容器Cla 和Clb的電容總和與電容器Clc的電容與電容器Cld的電容的比值是a: 1:1 。 因此，如果電容器Ck的電容為1,則所有層中的電容器的電容的總和為 2+a，所以其可被用于上面所示的等式5中的t學(xué)。
在已經(jīng)說(shuō)明的n=l的情況下，等式5的分子中的第一項(xiàng)表示從采樣 時(shí)間開(kāi)始經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的延遲，分子中的第二項(xiàng)表示經(jīng)過(guò)兩個(gè)周期的延 遲，分子中的第三項(xiàng)表示經(jīng)過(guò)三個(gè)周期的延遲。因此，等式5的分子中的
第一項(xiàng)對(duì)應(yīng)于電容器C2c中存儲(chǔ)的電荷的輸出，分子中的第二項(xiàng)對(duì)應(yīng)于電
容器da和db中存儲(chǔ)的電荷，并且分子中的第三項(xiàng)對(duì)應(yīng)于電容器CW中
存儲(chǔ)的電荷的輸出。由于電容器da和db的電容的總和與電容器C2c(和
電容器C6d)的電容的比值是a:l，所以可以在上面示出的等式5中的分子中使用各電荷。
因此，可見(jiàn)圖10示出的電荷疇濾波器電路200滿(mǎn)足等式5并且圖7 示出的電荷疇濾波器電路200可以通過(guò)圖10示出的電路結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
注意，等式5中a的值由電容器da和db的電容總和與電容器Clc 的電容的比值來(lái)確定。通過(guò)筒單例子來(lái)說(shuō)明，假定電容器Cla， C化的電 ^L二進(jìn)制加權(quán)，使得電容器da與電容器de的電容比為0.5:1并且電容 器db與電容器Ck的電容比為1:1。假定電容器Ck的電容為1，通過(guò)改 變控制邏輯A， B的狀態(tài)，可以將電容器da和db的電容總和(即，等式 5中a的值)"j殳置成0， 0.5， 1和1.5這4個(gè)值中的任何一個(gè)。注意，等式 5中a的值也可以通過(guò)使用具有連續(xù)改變的電容的可變電容器而不是電容 器Cu和db連續(xù)改變。使用可變電容器使得能夠連續(xù)改變歸一化頻率特 征。
圖12是示出在a的值在0， 0.5, 1和1.5這4個(gè)值間改變的情況下， 根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路200的歸一化頻率特征的說(shuō) 明性圖例。在圖12中，dB—HO(i)示出當(dāng)a的值為0時(shí)的歸一化頻率特征， dB—Hl(f)示出當(dāng)a的值為0.5時(shí)的歸一化頻率特征，dB一H2(f)示出當(dāng)a的 值為1時(shí)的歸一化頻率特征，和(18_113(0示出當(dāng)a的值為1.5時(shí)的歸一化 頻率特征。如圖12所示，可以通ii改變a的值實(shí)現(xiàn)凹口頻率具有不同位 置的歸一化頻率特征。
上面描述了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路200的操作。 注意，在本發(fā)明中，通過(guò)差分電荷疇濾波器電路200，可以將反相信號(hào)輸
入到從電容器Ch和db到電容器C&和C6b的系列電容器。將^^目信號(hào)輸
入到從電容器C^和C化到電容器C&和C6b的系列電容器使a的值變成負(fù)， 可以配置電荷疇濾波器電路200使其滿(mǎn)足等式5示出的傳遞函數(shù)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例，像第一實(shí)施例中的情況那樣，通 過(guò)切換電容器的電容來(lái)改變等式5中a的值使得能夠設(shè)置凹口頻率的位 置，而無(wú)需限于下述頻率在這樣的頻率處，采樣頻率的整數(shù)部分為l。 此外，以和第一實(shí)施例中相同的方式，輸入到電荷疇濾波器電路200的時(shí) 鐘信號(hào)是具有相同波形并且僅其相位不同的短周期時(shí)鐘信號(hào)，所以時(shí)鐘信 號(hào)易于生成，并且所耗用的電能量即使以高速操作電路時(shí)仍保持較低。最 終，輸入到電荷疇濾波器電路200的時(shí)鐘信號(hào)的波形是簡(jiǎn)單的具有短周期 的矩形波，并且在時(shí)鐘信號(hào)頻鐠中不包含低頻分量。因此，即使時(shí)鐘信號(hào) 頻譜臨時(shí)混入濾波器的通帶，其可以輕易被消除。第三實(shí)施例
在本發(fā)明第二實(shí)施例中說(shuō)明的電荷疇濾波器電路200可以通過(guò)將在 不同時(shí)間采樣的三個(gè)信號(hào)集成來(lái)改變頻率特征。在本發(fā)明第三實(shí)施例中， 說(shuō)明可以通過(guò)集成在不同時(shí)間采樣的4個(gè)信號(hào)來(lái)改變頻率特征的電荷疇 濾波器電路。
圖13是使用模塊圖說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電荷疇濾波器電路 300的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明性圖例。下面使用圖13說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的 電荷疇濾波器電路300。
如圖13所示，根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電荷疇濾波器電路300是FIR 濾波器的例子，并且被配置使得它包含延遲寄存器310a, 310b， 310c， 310d，乘法器320a， 320b， 320c， 320d和加法器330。
以和根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電荷疇濾波器電路100和根據(jù)本發(fā)明 第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路200中相同的方式，按采樣間隔T從連 續(xù)時(shí)間信號(hào)采樣的離散時(shí)間信號(hào)被從輸入端IN輸入到電荷疇濾波器電路 300。以相同方式，將采樣頻率表示成f;(l/T)。延遲寄存器310a輸出從采 樣輸入信號(hào)的時(shí)間開(kāi)始經(jīng)過(guò)時(shí)間T的延遲后采樣的輸入信號(hào)。從延遲寄 存器310a輸出的信號(hào)被輸入到延遲寄存器310b和乘法器320a。注意， 采樣間隔T是可以根據(jù)需要設(shè)置的可變值。也可以改變采樣間隔T以便 獲得所期望的頻率特征。
在經(jīng)過(guò)nxT(T的n倍，其中n是整數(shù)1或大于1的整數(shù))的延遲之后， 延遲寄存器310b輸出從延遲寄存器310a輸出的信號(hào)。即，來(lái)自延遲寄存 器310b的輸出信號(hào)是從采樣信號(hào)的時(shí)間開(kāi)始經(jīng)過(guò)T(n+1)的延遲的信號(hào)。 來(lái)自延遲寄存器310b的輸出信號(hào)被輸入到延遲寄存器310c和乘法器 320b 。
在經(jīng)過(guò)另外的時(shí)間T的延遲之后，延遲寄存器310c輸出從延遲寄存 器310b輸出的信號(hào)。即，來(lái)自延遲寄存器310c的輸出信號(hào)是從采樣信號(hào) 的時(shí)間開(kāi)始經(jīng)過(guò)T(n+2)的延遲的信號(hào)。來(lái)自延遲寄存器310c的輸出信號(hào) 被輸入到延遲寄存器310d和乘法器320c。在經(jīng)過(guò)時(shí)間nxT的延遲之后， 延遲寄存器310d輸出M遲寄存器310c輸出的信號(hào)。即，來(lái)自延遲寄存 器310d的輸til信號(hào)是從采樣信號(hào)的時(shí)間開(kāi)始經(jīng)過(guò)T(2n+2)的延遲的信號(hào)。 來(lái)自延遲寄存器310d的輸出信號(hào)被輸入到乘法器320d。
乘法器320a將從延遲寄存器310a輸出的信號(hào)乘以l/(2+|2a|)，并且輸出結(jié)果。以相同的方式，乘法器320b將從延遲寄存器310b輸出的信號(hào) 乘以a/(2+l2al)并且輸出結(jié)果，并且乘法器320c也將從延遲寄存器310c 輸出的信號(hào)乘以a/(2+l2al)并且輸出結(jié)果。乘法器320d將M遲寄存器 310d輸出的信號(hào)乘以l/(2+|2a|),并且輸出結(jié)果。加法器330將來(lái)自乘法 器320a, 320b， 320c， 320d的輸出信號(hào)加在一起并且輸出結(jié)果。
注意，以和第二實(shí)施例中相同的方式將a值作為絕對(duì)值處理的原因是 a可得到負(fù)數(shù)值。具體地，通過(guò)差分該電路200并且向延遲寄存器310b， 310d輸A^jt目信號(hào)，使a的值成為負(fù)數(shù)值。
在這種情況下，a滿(mǎn)足下面的等式8。
等式8
<formula>formula see original document page 21</formula>
其中 <formula>formula see original document page 21</formula>這里，frel是當(dāng)在a為零的情況下形成凹口處的最低頻為1.0時(shí)的相 關(guān)頻率。這意味著圖13所示的電荷疇濾波器電路300的傳遞函數(shù)如下面 等式9所示。
等式9
<formula>formula see original document page 21</formula>
例如，當(dāng)在n=l時(shí)將系數(shù)a設(shè)置成零的情況下，上述等式9變成下 面的等式IO。
等式IO
<formula>formula see original document page 21</formula>
在這種情況下，圖14示出了由采樣頻率fs歸一化的頻率特征。圖14 所示的曲線(xiàn)圖中由dB—H4(f)指示的線(xiàn)指示當(dāng)在n4時(shí)將系數(shù)a設(shè)置成零 的情況下通過(guò)釆樣頻f fs歸一化的頻率特征。如圖14所示，當(dāng)在11=1時(shí) 將系數(shù)a設(shè)置成零的情況下，可見(jiàn)凹口在歸一化頻率f/fs為0.167(1/6)處形 成。當(dāng)系數(shù)a為零時(shí)，來(lái)自乘法器320b, 320c的輸出也為零，其使電荷疇濾波器電路300成為集成和輸出兩個(gè)信號(hào)的電荷疇濾波器。當(dāng)集成和輸 出兩個(gè)信號(hào)時(shí)，凹口位置形成處的頻率(凹口頻率)限于下述頻率在這樣 的頻率處，采樣頻率的整數(shù)部分為1。
接著，考慮凹口頻率提高百分之二十的情況。為了將凹口頻率提高百 分之二十，通過(guò)在等式8中將&61設(shè)置成1.2導(dǎo)出a。 (n的值仍然為l。) 這產(chǎn)生0.382的a值。下面的等式11示出了當(dāng)a的值為0.382時(shí)電荷疇濾 波器電路300的傳遞函數(shù)。
等式ll
z—1 + 0.382z—+ 0.382z—(肝2) + z一(: 2.764
在這種情況下，圖15示出了由采樣頻率fs歸一化的頻率特征。在圖 15所示的曲線(xiàn)圖中由dB一H4(f)指示的線(xiàn)指示在這種情況下的歸一化頻率 特征。由此可見(jiàn)凹口頻率的位置(0.2)比圖14中的位置高出百分之二十。
上面描述了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電荷疇濾波器電路300。
如上所述，根據(jù)基于本發(fā)明第三實(shí)施例的電荷疇濾波器電路300，電 荷疇濾波器電路300的頻率特征可以通過(guò)集成在不同時(shí)間采樣的4個(gè)信號(hào) 和改變采樣定時(shí)使得a值改變來(lái)改變。
第四實(shí)施例
接著，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電荷疇濾波器電路。下面說(shuō)明的 本發(fā)明第四實(shí)施例通過(guò)合并兩個(gè)在本發(fā)明第二實(shí)施例中示出的電荷疇濾 波器電路來(lái)改變頻率特征。
圖16是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電荷疇濾波器電路400的說(shuō)明 性圖例。圖17是示出在圖16示出的根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電荷疇濾波 器電路400被實(shí)現(xiàn)成實(shí)際電路的情況下，電路的例子的說(shuō)明性圖例。下面 參考圖16和17說(shuō)明電荷疇濾波器電路400的結(jié)構(gòu)。
如圖16所示，作為本發(fā)明第四實(shí)施例的例子的電荷疇濾波器電路400 被配置為包含延遲寄存器410a， 410b， 410c， 410d， 410e，乘法器420a, 420b， 440a， 4楊,和加法器430a, 430b。
以和第一到第三實(shí)施例中相同的方式，按采樣間隔T從連續(xù)時(shí)間信 號(hào)采樣的離散時(shí)間信號(hào)被從輸入端IN輸入到圖16所示的電荷疇濾波器電路400。將采樣頻率表示成fs(l/T)。延遲寄存器410a, 410b, 410c， 410d, 410e均在經(jīng)過(guò)時(shí)間T的延遲之后輸出輸入信號(hào)。注意，采樣間隔T是可 以根據(jù)需要設(shè)置的可變值。也可以改變采樣間隔T以便獲得所期望的頻 率特征。
乘法器420a， 420b均將M遲寄存器410c輸出的信號(hào)乘以系數(shù)a， 并且輸出結(jié)果。加法器430a將來(lái)自延遲寄存器410a,乘法器420a和延 遲寄存器410e的輸出加在一起，并且輸出結(jié)果。以相同方式，加法器430b 將來(lái)自延遲寄存器410b、乘法器420b和延遲寄存器410d的輸出加在一 起并且輸出結(jié)果。乘法器440a， 440b分別將^法器430a， 430b輸出的 信號(hào)乘以l/(2+|a|)，并且輸出結(jié)果。
通過(guò)進(jìn)行開(kāi)關(guān)Sl， S2閉合和斷開(kāi)的切換，在n的值被設(shè)置成1和2 的情況下，可以使圖16所示的電荷疇濾波器電路400對(duì)應(yīng)于圖7所示的 根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路200。
圖17是示出在圖16所示的根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電荷疇濾波器電 路400被實(shí)現(xiàn)成根據(jù)開(kāi)關(guān)和電容器配置的實(shí)際電路的情況下，電路的例子 的說(shuō)明性圖例。如圖17所示，根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電荷疇濾波器電 路400具有8層結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)層被配置成組合12個(gè)開(kāi)關(guān)和4個(gè)電容器。 根據(jù)需要，通過(guò)切換各個(gè)開(kāi)關(guān)，重復(fù)地將電荷從輸入端IN輸入到電容器， 并且重復(fù)地將電荷從電容器釋放到輸出端OUT。
圖18是示出輸入到圖17所示的根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電荷疇濾波 器電路400的時(shí)鐘信號(hào)的波形的說(shuō)明性圖例。在圖18所示的時(shí)鐘信號(hào)中， 相鄰時(shí)鐘信號(hào)的上升沿之間的間隔對(duì)應(yīng)于上述釆樣間隔T。圖18中的時(shí) 鐘信號(hào)^到(l)8分別對(duì)應(yīng)于圖17中的各個(gè)開(kāi)關(guān)的符號(hào)((lh,小2， (|)3， <|)4，小5， 小6，小7， (|)8)。當(dāng)圖18中的時(shí)鐘信號(hào)^到小8中的任何一個(gè)變高時(shí)，圖17 所示的對(duì)應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)的開(kāi)關(guān)閉合。因此，重復(fù)地將圖18中的時(shí)鐘信號(hào) ^到令8變?yōu)楦吆偷褪沟秒姾稍趫D17中示出的各個(gè)電容器中累積并且使得 進(jìn)行信號(hào)采樣。
除了用于開(kāi)關(guān)和對(duì)應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)的符號(hào)之外，字母A和B也乾故置 在一些開(kāi)關(guān)旁。例如，開(kāi)關(guān)451e的標(biāo)記A峙i指示由控制邏輯A對(duì)時(shí)鐘信 號(hào)(K進(jìn)行時(shí)鐘選通。具體地，如果控制邏輯A為1，則開(kāi)關(guān)451e根據(jù)時(shí) 鐘信號(hào)(th處于高或低狀態(tài)接通和斷開(kāi)，并且如果控制邏輯A為零，則不 管時(shí)鐘信號(hào)f是否處于高或低狀態(tài)，開(kāi)關(guān)451e斷開(kāi)。在圖17中使用符號(hào)v指示通過(guò)一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)接通的開(kāi)關(guān)。例如，
Vlc(小3，小2)指示開(kāi)關(guān)451k在時(shí)鐘信號(hào)小2， (|)3中的任意一個(gè)變成高時(shí)閉合。 此外，Vlc到\|/8c和V^d到l|/8d指示當(dāng)對(duì)應(yīng)位置中示出的時(shí)鐘信號(hào)變成高時(shí)開(kāi) 關(guān)閉合。例如，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)小3變成高時(shí)開(kāi)關(guān)451k閉合，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(|)5變
成高時(shí)開(kāi)關(guān)4511閉合，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)小4變成高時(shí)開(kāi)關(guān)452k閉合，和當(dāng)時(shí)鐘 信號(hào)())6變成高時(shí)開(kāi)關(guān)4521閉合的情況。下文中這適用于用符號(hào)v標(biāo)記的所 有開(kāi)關(guān)。
注意，對(duì)于用符號(hào)\|/標(biāo)記的開(kāi)關(guān)，根據(jù)相應(yīng)時(shí)鐘信號(hào)的接通和斷開(kāi)對(duì) 應(yīng)于圖16所示的開(kāi)關(guān)S1， S2的接通和斷開(kāi)。因此，通iti^擇開(kāi)關(guān)所對(duì)應(yīng) 的時(shí)鐘信號(hào)，能夠選擇n的值被設(shè)置成l和2的情況的每個(gè)。
對(duì)于圖17所示的24個(gè)電容器，優(yōu)選地，以和圖10所示的根據(jù)本發(fā) 明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路200中相同的方式，所有垂直對(duì)齊的電 容器具有相同電容。例如，優(yōu)選地，所有電容器da, C2a， C3a， C4a, C5a， C^具有相同電容。優(yōu)選地，以和圖IO所示的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電 荷疇濾波器電路200中相同的方式，每個(gè)層內(nèi)的c和d電容器、電容器
Ck和dd、電容器C2e和C2d、電容器C3c和C3d、電容器C化和C4d、電 容器Cse和C5d，和電容器C6e和C6d具有相同電容。將笫一層作為一個(gè)例
子，上述等式5中a的值可以通過(guò)用電容器dc的電容歸一化電容器Cla
和db的電容來(lái)確定。
可以將MOSFET和CMOSFET之一用于圖17所示的棉^據(jù)本發(fā)明第 四實(shí)施例的電荷疇濾波器電路400中的每個(gè)開(kāi)關(guān)。
圖17所示的電荷疇濾波器電路400是輸入和輸出具有相同采樣速率 的濾波器，使得能夠用8種不同方式切換歸一化頻率特征的凹口位置。上 面描述了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電荷疇濾波器電路400的結(jié)構(gòu)。接著， 說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電荷疇濾波器電路400的操作.
首先關(guān)注電容器Ch， C2b， C2e， C2d,當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(lh變成高時(shí)，開(kāi)關(guān) 452a， 452b， 452c, 452d全部閉合，將電容器C2a， C2b， C2c， <:2(1接地。 因此，釋放電容器C2a, C2b， C2c， C2d中的殘留電荷，并且復(fù)位電容器
C2aC2bC2C C2d0
當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)小2變成高時(shí)，開(kāi)關(guān)452a， 452b， 452c， 452d全部斷開(kāi)， 并且開(kāi)關(guān)452g， 452h都閉合，將電容器C2e， C2d連接到輸入端1N使得 電荷在電容器C2c， C2d中累積。通過(guò)控制邏輯A, B的狀態(tài)確定開(kāi)關(guān)452e，452f是否閉合?？刂七壿婣， B的狀態(tài)也確定電荷是否在電容器C2a， C2b 中累積。為了使說(shuō)明更易于理解，通過(guò)將控制邏輯A， B都設(shè)置為l來(lái)說(shuō) 明本例子。在控制邏輯A， B都為l的情況下，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)小2變成高時(shí)， 開(kāi)關(guān)452e， 452f閉合，使得電容器C2a， <:21)被連接到輸入端IN并且電荷
在電容器Ch， C2b中累積。
當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)小3和(|)4中的一個(gè)為高時(shí)，開(kāi)關(guān)452e, 452f， 452g, 452h 全部斷開(kāi)，并且開(kāi)關(guān)452k閉合，使得在電容器C2c中存儲(chǔ)的電荷被輸出 到輸出端OUT。為了進(jìn)行說(shuō)明，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(|)4變成高時(shí)，假定開(kāi)關(guān)452k 閉合，并且電容器C2c中存儲(chǔ)的電荷被輸出到輸出端OUT。即，說(shuō)明與 圖7中的電荷疇濾波器電路200中的n=l的情況對(duì)應(yīng)的情況。
在這種情況下，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)小4變成高時(shí)也閉合的其它開(kāi)關(guān)是開(kāi)關(guān) 451i， 451j， 4581。因此，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(|)4變成高時(shí)，電容器Cla， Clb, C8d 中存儲(chǔ)的電荷也被輸出到輸出端OUT。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(jh變成高時(shí)，即時(shí)鐘 信號(hào)小4之前三個(gè)采樣周期處，電容器Cla， Clb中存儲(chǔ)的電荷被累積。當(dāng) 時(shí)鐘信號(hào) 變成高時(shí)，即時(shí)鐘信號(hào)(|)4之前4個(gè)采樣周期處，電容器Csd中 存儲(chǔ)的電荷被累積。
即使針對(duì)其它層中的電容器，在每個(gè)采樣周期中以相同方式重復(fù)地進(jìn) 行電荷的累積和釋放，所以輸入和輸出的采樣速率相同。
接著，使用a說(shuō)明在每個(gè)層中的電容器的電容比。例如，電容器Cu 和db的電容總和與電容器C^的電容的比值可以是a:l。在這種情況下， 由于電容器Ck的電容和電容器dd的電容優(yōu)選^f目同，所以電容器Cla 和Clb的電容總和與電容器Cle的電容與電容器Cld的電容的比值是a:l:l。 因此，如果電容器de的電容為1，則所有層中的電容器的電容的總和為 2+a,所以其可被用于上面所示的等式5中的t學(xué)。
在已經(jīng)說(shuō)明的n=l的情況下，等式5的分子中的第一項(xiàng)表示從采樣 時(shí)間開(kāi)始經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的延遲，分子中的第二項(xiàng)表示經(jīng)過(guò)兩個(gè)周期的延 遲，分子中的第三項(xiàng)表示經(jīng)過(guò)三個(gè)周期的延遲。因此，等式5的分子中的 第 一項(xiàng)對(duì)應(yīng)于電容器C2c中存儲(chǔ)的電荷的輸出，分子中的第二項(xiàng)對(duì)應(yīng)于電
容器da和db中存儲(chǔ)的電荷，并且分子中的第三項(xiàng)對(duì)應(yīng)于電容器Csd中
存儲(chǔ)的電荷的輸出。由于電容器Cla和Clb的電容的總和與電容器C2c (和 電容器Csd)的電容的比值是a:l，所以可以在上面示出的等式5中的分子 中使用各個(gè)電荷。等式12示出傳遞函數(shù)。等式12
<formula>formula see original document page 26</formula>
注意，在等式12中，除了用l替換等式5中的n，所有采樣時(shí)間被 延遲一個(gè)周期，但是由于所有采樣時(shí)間^J^遲一個(gè)周期，所以對(duì)頻率特征 絕對(duì)沒(méi)有影響。
上面描述了 n=l的情況。接著，當(dāng)在其它時(shí)鐘信號(hào)(h變成高時(shí)開(kāi)關(guān) 452k閉合并且電容器C2c中存儲(chǔ)的電荷被輸出到輸出端OUT的情況下， 即在與圖7的電荷疇濾波器電路200中n=2的情況對(duì)應(yīng)的情況下，說(shuō)明相 同種類(lèi)的操作。
當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(l)3為高時(shí)也閉合的其它開(kāi)關(guān)是開(kāi)關(guān)458i， 458j， 4561。因
此，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(j)3變成高時(shí)，電容器Csa， C8b， Qd中存儲(chǔ)的電荷也被輸
出到輸出端OUT。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)小8變成高時(shí)，即時(shí)鐘信號(hào)(|)3之前三個(gè)采樣
周期處，電容器Qa， C8b中存儲(chǔ)的電荷被累積。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)())6變成高時(shí)，
即時(shí)鐘信號(hào)&之前5個(gè)采樣周期處，電容器C6d中存儲(chǔ)的電荷被累積。
接著，使用a說(shuō)明在每個(gè)層中的電容器的電容比。例如，電容器Qa 和db的電容總和與電容器dc的電容的比值可以是a:l。在這種情況下， 由于電容器Ck的電容和電容器dd的電容優(yōu)選^M目同，所以電容器Cla 和Clb的電容總和與電容器Cle的電容與電容器Cld的電容的比值是a:l:l。 因此，如果電容器Clc的電容為1 ，則所有層中的電容器的電容總和為2+a， 所以可以用和n=l的情況中相同的方式將其用于上面所示的等式5中的 輯。
在已經(jīng)說(shuō)明的11=2的情況下，等式5的分子中的第一項(xiàng)表示從采樣 時(shí)間開(kāi)始經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的延遲，分子中的第二項(xiàng)表示經(jīng)過(guò)兩個(gè)周期的延 遲，并且分子中的第三項(xiàng)表示經(jīng)過(guò)5個(gè)周期的延遲。因此，等式5的分子 中的第一項(xiàng)對(duì)應(yīng)于電容器C2c中存儲(chǔ)的電荷的輸出，分子中的第二項(xiàng)對(duì)應(yīng) 于電容器Csa和C8b中存儲(chǔ)的電荷，并且分子中的第三項(xiàng)對(duì)應(yīng)于電容器C6d 中存儲(chǔ)的電荷的輸出。由于電容器C&和Csb的電容的總和與電容器C2c (和電容器C6d)的電容的比值是a:l，所以可以在上面示出的等式5中的分 子中使用相應(yīng)電荷。等式13示出傳遞函數(shù)。
等式13上面描述了11=2的情況。因而，可見(jiàn)圖17所示的才艮據(jù)本發(fā)明第四實(shí) 施例的電荷疇濾波器電路400可以被用于配置圖16示出的電荷疇濾波器 電路400。
注意，以與等式5中的a值相同的方式，通過(guò)電容器da和db的電 容的總和與電容器C1<:的電容的比值來(lái)確定等式12和等式13中的a的值。 通過(guò)簡(jiǎn)單例子來(lái)說(shuō)明，假定電容器Cla， db的電M二進(jìn)制加權(quán)，使得 電容器Cla與電容器Clc的電容比為0.5:1并且電容器Clb與電容器Clc的 電容比為1:1。假定電容器Ck的電容為1，通過(guò)改變控制邏輯A， B的狀 態(tài)，可以將電容器Ch和db的電容總和(即，等式12和等式13中的a值) 設(shè)置成O, 0.5, 1和1.5這4個(gè)值中的任何一個(gè)。注意，等式12和等式 13中的a的值也可以通過(guò)使用具有連續(xù)改變的電容的可變電容器而不是 電容器Ch和db連續(xù)改變。使用可變電容器使得能夠連續(xù)改變歸一化頻 率特征。
當(dāng)在11=1時(shí)a的值^Ci殳置成0， 0.5， 1和1.5的情況下的歸一化頻率 特征具有與當(dāng)在圖12所示的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電荷疇濾波器電路 200中的a值被j殳置成0， 0.5， 1和L5這4個(gè)值的情況下的歸一化頻率 特似目同的特征。圖19是示出當(dāng)a值在0， 0.5， 1和1,5這4個(gè)值間改變 的情況下，根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電荷疇濾波器電路400的歸一化頻率 特征的說(shuō)明性圖例。在圖19中，dB—H4(f)示出當(dāng)a值為0時(shí)的歸一化頻 率特征，dB—H5(f)示出當(dāng)a值為(K5時(shí)的歸一化頻率特征，dB—H6(f)示出 當(dāng)a值為1 S"的歸一化頻率特征，和dB—H7(f)示出當(dāng)a值為1.5時(shí)的歸一 化頻率特征。如圖19所示，可以通過(guò)^變a值實(shí)現(xiàn)凹口頻率具有不同位 置的歸一化頻率特征。另外，改變n的值改變了濾波器的階，并且明顯改 變了凹口頻率。
上面描述了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電荷疇濾波器電路400的操作。 注意，在本發(fā)明中，可以通過(guò)差分電荷疇濾波器電路400將反相信號(hào)輸入 到從電容器Cla和Clb到電容器C8a和C8b的系列電容器。將反相信號(hào)輸入 到從電容器Cla和Clb到電容器C8a和C8b的系列電容器使a的值變成負(fù)， 可以配置電荷疇濾波器電路400使其滿(mǎn)足等式12和等式13示出的傳遞函 數(shù)。
如上所述，根據(jù)基于本發(fā)明第四實(shí)施例的電荷疇濾波器電路400，像 本發(fā)明第一實(shí)施例中的情況那樣，通過(guò)切換電容器的電容來(lái)改變等式12和等式13中a的值使得能夠設(shè)置凹口頻率的位置，而無(wú)需限于下述頻率 在這樣的頻率處，釆樣頻率的整數(shù)部分為1。此外，以和本發(fā)明第一實(shí)施 例中相同的方式，輸入到電荷疇濾波器電路400的時(shí)鐘信號(hào)是具有相同波 形并且僅其相位不同的短周期時(shí)鐘信號(hào)，所以時(shí)鐘信號(hào)易于生成，并且所 耗用的電能量即使以高速操作電路時(shí)仍保持較低。最終，輸入到電荷疇濾 波器電路400的時(shí)鐘信號(hào)的波形是簡(jiǎn)單的具有短周期的矩形波，并且在時(shí) 鐘信號(hào)頻鐠中不包含低頻分量。因此，即使時(shí)鐘信號(hào)頻鐠臨時(shí)混入濾波器 的通帶，其可以輕易被消除。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)設(shè)計(jì)需求和其它因素，可以進(jìn)行各 種修改，組合，子組合和變化，只要它們?cè)谒綑?quán)利要求書(shū)或其等同表述 的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種電荷疇電路，包括第一信號(hào)輸出部分，其包含對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的采樣電容器，并且輸出按指定時(shí)間間隔采樣的第一信號(hào)；至少一個(gè)第二信號(hào)輸出部分，每個(gè)第二信號(hào)輸出部分包含對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的采樣電容器，并且輸出在第一信號(hào)被采樣之后經(jīng)過(guò)指定時(shí)間間隔的n倍的延遲后采樣的第二信號(hào)，n為正整數(shù)，所述第二信號(hào)的采樣被相繼執(zhí)行；第三信號(hào)輸出部分，其包含對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的采樣電容器，并且輸出第三信號(hào)，所述第三信號(hào)是在所述至少一個(gè)第二信號(hào)輸出部分中進(jìn)行時(shí)間上最后的采樣的第二信號(hào)輸出部分所采樣的第二信號(hào)的采樣之后經(jīng)過(guò)所述指定時(shí)間間隔的n倍的延遲后被采樣的；和加法器部分，其將第一信號(hào)，第二信號(hào)和第三信號(hào)加在一起并輸出結(jié)果，其中，第一信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器與所述至少一個(gè)第二信號(hào)輸出部分的每個(gè)中包含的采樣電容器的電容比是連續(xù)改變的或離散改變的。
2. 如權(quán)利要求1所述的電荷疇電路，其中，所述至少一個(gè)第二信號(hào) 輸出部分的數(shù)目為一。
3. 如權(quán)利要求2所述的電荷疇電路，其中，第一信號(hào)輸出部分中包 含的采樣電容器與所述第二信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器的電容比 是連續(xù)改變的或離散改變的，并且在1:0到l:2的范圍內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求2所述的電荷疇電路，其中，第一信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器的電容是固定的，并且第一信號(hào)輸出部分中包含的采樣電 容器與第二信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器的電容比是連續(xù)改變的或離散改變的，其中通過(guò)連續(xù)或離散地改變第二信號(hào)輸出部分中包含的采樣 電容器的電容來(lái)進(jìn)行所述連續(xù)改變或離散改變。
5. 如權(quán)利要求2所述的電荷疇電路，其中，通過(guò)改變n的值來(lái)改變 頻率特征中凹口的位置。
6. 如權(quán)利要求1所述的電荷疇電路，其中，所述至少一個(gè)第二信號(hào)輸出部分的數(shù)目為一，第一信號(hào)輸出部分的采樣和第三信號(hào)輸出部分的采樣同相，并且第二 信號(hào)輸出部分的采樣反相，并且第一信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器和第三信號(hào)輸出部分中包含 的采樣電容器具有相同電容。
7. 如權(quán)利要求6所述的電荷疇電路，其中，第一信號(hào)輸出部分中包 舍的采樣電容器與所述第二信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器的電容比 是連續(xù)改變的或離散改變的，并且在1:0到1:2的范圍內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求6所述的電荷疇電路，其中，第一信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器的電容是固定的，并且第一信號(hào)輸出部分中包含的采樣電 容器與第二信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器的電容比是連續(xù)改變的或離散改變的，其中通過(guò)連續(xù)或離散地改變第二信號(hào)輸出部分中包含的釆樣 電容器的電容來(lái)進(jìn)行所述連續(xù)改變或離散改變。
9. 如權(quán)利要求6所述的電荷疇電路，其中，通過(guò)改變n的值來(lái)改變 頻率特征中凹口的位置。
10. 如權(quán)利要求l所述的電荷疇電路，其中，所述至少一個(gè)第二信號(hào) 輸出部分的數(shù)目為二。
11. 如權(quán)利要求l所述的電荷疇電路，其中， 所述至少一個(gè)第二信號(hào)輸出部分的數(shù)目為二，第一信號(hào)輸出部分的采樣和第三信號(hào)輸出部分的采樣同相，并且第二 信號(hào)輸出部分的采樣反相，加法器部分將第一信號(hào)，第二信號(hào)和第三信號(hào)加在一起并輸出結(jié)果，并且第一信號(hào)輸出部分中包含的采樣電容器和第三信號(hào)輸出部分中包含 的采樣電容器具有相同電容。
全文摘要
電荷疇濾波器電路包含第一信號(hào)輸出部分、至少一個(gè)第二信號(hào)輸出部分、第三信號(hào)輸出部分和加法器部分。第一信號(hào)輸出部分輸出按指定時(shí)間間隔采樣的第一信號(hào)。每個(gè)第二信號(hào)輸出部分輸出在采樣第一信號(hào)之后經(jīng)過(guò)指定延遲后采樣的第二信號(hào)。在包含復(fù)數(shù)個(gè)第二信號(hào)輸出部分的情況下，相繼采樣第二信號(hào)。第三信號(hào)輸出部分輸出在采樣最后的第二信號(hào)之后經(jīng)過(guò)指定延遲之后采樣的第三信號(hào)。加法器部分將第一、第二和第三信號(hào)加在一起并且輸出結(jié)果。第一信號(hào)輸出部分和第二信號(hào)輸出部分中的采樣電容器的電容比是連續(xù)改變的或離散改變的。
文檔編號(hào)H03H17/02GK101447779SQ20081017307
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日
發(fā)明者吉澤淳, 飯?zhí)镄疑?申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社