專利名稱：利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置，尤其是涉及一種利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率，能夠保持恒定的頻率特性而與在IC(集成電路)中安裝濾波器電路造成的溫度變化、電源電壓變化、以及裝配誤差都無關(guān)的裝置。
從七十年代末以來，作為對(duì)電子工業(yè)有重要影響的在集成電路中裝配濾波器的需求已經(jīng)使SCF(開關(guān)電容濾波器)受到了高度的重視。目前，在所有的MOS IC(金屬氧化物半導(dǎo)體集成電路)技術(shù)中已經(jīng)普遍采用了SCF。
從裝配的過程來看，用有源元件構(gòu)成的有源濾波器一般是通過在最后的工序中調(diào)節(jié)電阻來確定其精度特性的，這種調(diào)節(jié)嚴(yán)重地妨礙了在一個(gè)完整的IC中裝配有源濾波器的工作。
為了克服這各障礙，有人建議采用由開關(guān)器件，電容及運(yùn)算放大器構(gòu)成的SCF。SCF的操作性能可以由適合在IC中容易裝配濾波器的電容比來確定。
有源濾波器中所采用的電阻可以用按照預(yù)定的開關(guān)頻率切換的開關(guān)器件和電容來代替。用MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)可以很容易構(gòu)成這種開關(guān)器件。因此，實(shí)現(xiàn)了濾波器的集成化。


圖1A是用現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)1和現(xiàn)有技術(shù)的電容CR實(shí)現(xiàn)的電阻的電路示意圖。圖1B是圖1A的等效電路圖。開關(guān)1按照預(yù)定的開關(guān)頻率導(dǎo)通/關(guān)斷。
圖1C是圖1A的實(shí)際電路圖。彼此相位相反的時(shí)鐘信號(hào)分別被提供給晶體管Q1和Q2的柵極端。然后按照異邏輯使晶體管Q1和Q2導(dǎo)通/關(guān)斷。輸入到電路的電壓V1被反復(fù)地充、放電，從而輸出經(jīng)濾波的頻率電壓V2。
當(dāng)晶體管Q1被導(dǎo)通時(shí)，電容CR被充電到CR×V1。當(dāng)在晶體管Q1被關(guān)斷的同時(shí)晶體管Q2被導(dǎo)通時(shí)，電容CR被放電到CR×V2。
從輸入傳遞到輸出的電荷量q的值是q＝CR(V1-V2) (1)電荷量q是在開關(guān)周期TC期間傳遞的，平均電流i(t)是i(t)≈ΔqΔt=CR(V1-V2)TC=V1-V2(TC/CR)-----(2)]]>當(dāng)在輸入和輸出端之間連接一個(gè)相當(dāng)于TC/CR的電阻時(shí)，公式2表示流動(dòng)電流與電壓降之間的關(guān)系。因此，可假設(shè)在輸入和輸出端之間連接了一個(gè)用公式3近似計(jì)算出的等效電阻。RC≈TCCR=1fCCR,fC=1TC------(3)]]>其中的fC是開關(guān)周期TC的倒數(shù)，即，開關(guān)頻率。
根據(jù)這種理論，可以用開關(guān)器件和電容來代替妨礙集成化的電阻。
圖2A是用電阻來實(shí)現(xiàn)的有源濾波器的電流圖。該有源濾波器包括電阻RC，用于控制輸入電壓V1；運(yùn)算放大器2，用于通過放大由電阻RC產(chǎn)生的信號(hào)來輸出一個(gè)輸出電壓Vout；以及電容C1，用于反饋運(yùn)算放大器2的輸出。輸出電壓Vout是Vout=-1RCC1jωV1,ω=2πfi------(4)]]>其中的ω是輸入信號(hào)的角頻率，而fi是輸入信號(hào)的頻率。
圖2B是用圖1A實(shí)現(xiàn)的SCF的電路圖，它包括開關(guān)1，用于按照預(yù)定頻率對(duì)輸入電壓V1進(jìn)行采樣；電容CR，用于對(duì)輸入到開關(guān)1的電壓充電和放電；運(yùn)算放大器3，用于通過放大由開關(guān)1產(chǎn)生的信號(hào)來輸出一個(gè)輸出電壓Vout；以及電容C2，用于反饋從運(yùn)算放大器3輸出中待濾除的某一頻率的電壓。用于對(duì)輸入到開關(guān)1的電壓進(jìn)行充電和放電的電容CR與電阻RC具有公式3的關(guān)系。輸出的電壓Vout是Vout=-fCCRC2jωV1,ω=2πfi------(5)]]>其中的ω是輸入信號(hào)的角頻率，而fi和fc分別是輸入信號(hào)的頻率和開關(guān)頻率。
當(dāng)把圖2A和2B的濾波器電路安裝在IC中時(shí)，由于裝配誤差，電阻和電容分別會(huì)造成大約±20％的誤差。因此，可以通過改變開關(guān)頻率fC來獲得的所需的濾波器電路截止頻率。根據(jù)采樣理論，開關(guān)頻率應(yīng)至少要是輸入信號(hào)頻率的二倍。為了獲得充分近似的電阻，通常需要使開關(guān)頻率達(dá)到輸入信號(hào)頻率的十倍以上。
然而，由于在普通IC中安裝的濾波器電路不能采用無限制增加的開關(guān)頻率fC，因此，它只能限制為低頻濾波器。另外，在開關(guān)頻率fC中不可避免地存在噪聲，因此會(huì)造成電路不穩(wěn)定。
本發(fā)明的目的是提供一種利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置，這種裝置特別適用于高頻，它能夠保持恒定的頻率特性而與在IC(集成電路)中安裝濾波器電路造成的由時(shí)鐘頻率引起的噪聲、溫度變化、電源電壓變化、以及裝配誤差都無關(guān)。
為了實(shí)現(xiàn)所述和其它目的，這種利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置包括濾波單元，它具有跨導(dǎo)單元，其可變電阻當(dāng)跨導(dǎo)隨著輸入控制電壓變化時(shí)發(fā)生變化；具有容抗的電容，該濾波單元僅能通過所提供的輸入信號(hào)中由電阻和容抗所確定的一定的頻帶；跨導(dǎo)設(shè)定單元，用于通過提供作為輸入控制的可變輸出以改變跨導(dǎo)單元的跨導(dǎo)，用連接到差動(dòng)放大器第一輸入的第一晶體管與連接到該差動(dòng)放大器第二輸入的第二晶體管之間的跨導(dǎo)差來改變可變的輸出；以及控制單元，用于使差動(dòng)放大器的第一晶體管或第二晶體管的跨導(dǎo)發(fā)生變化。
該濾波單元最好包括跨導(dǎo)單元，它具有輸入晶體管，它還具有漏極，它通過電阻連接到電源；柵極，通過它提供輸入信號(hào)；和源極；以及可變跨導(dǎo)的晶體管，它還具有漏極，它連接到輸入晶體管的源極；柵極，通過它提供控制電壓；和接地的源極，可變跨導(dǎo)晶體管的跨導(dǎo)按照控制電壓的變化而變化；運(yùn)算放大器，用于濾波，其反相端連接到輸入晶體管的漏極；以及電容，其一端同時(shí)連接到輸入晶體管的漏極和運(yùn)算放大器的反相端，而另一端連接到運(yùn)算放大器的輸出端。
該跨導(dǎo)設(shè)定單元最好包括電流鏡像器(current mirror)，它連接到電源，用于使流過差動(dòng)放大器第一輸入的電流與流過差動(dòng)放大器第二輸入的電流相同；偏置電壓源，用于向差動(dòng)放大器的第一晶體管和第二晶體管提供第一偏置電壓和第二偏置電壓；可變跨導(dǎo)單元，它具有第一晶體管，其第一跨導(dǎo)與第一偏置電壓成正比；和第二晶體管，其第二跨導(dǎo)與第二偏置電壓成正比；第一跨導(dǎo)控制器，它連接在電流鏡像器和可變跨導(dǎo)單元之間，用于執(zhí)行電流鏡像器的功能，并且通過放大和輸出由于第一跨導(dǎo)與第二跨導(dǎo)之差而產(chǎn)生的電壓來提供控制電壓；以及第二跨導(dǎo)控制器，它連接到可變跨導(dǎo)單元，用于通過改變第二晶體管的漏極-源極電壓以改變第二跨導(dǎo)，從而控制待改變的第一跨導(dǎo)控制器的輸出。
該控制單元最好包括外部電阻，用于按照預(yù)定的電阻來改變第一晶體管或第二晶體管的跨導(dǎo)；以及外部電壓源端子，用于按照輸入的調(diào)節(jié)電壓來改變第一晶體管或第二晶體管的跨導(dǎo)。
更具體地說，該偏置電壓源包括偏置運(yùn)算放大器，它具有反相端，通過它輸入直流電壓；和同相端，它通過第一，第二和第三電阻接地；以及偏置晶體管，它具有柵極，它連接到偏置運(yùn)算放大器的輸出端；源極，它連接到電源；和漏極，它通過第四電阻連接到偏置運(yùn)算放大器的同相端。
該電流鏡像器包括第一電流鏡像器晶體管，其源極連接到電源；
第二電流鏡像器晶體管，它具有柵極，它同時(shí)連接到第一電流鏡像器晶體管的柵極和第二電流鏡像器晶體管的漏極；和源極，它連接到電源；第三電流鏡像器晶體管，其源極連接到第一電流鏡像器晶體管的漏極；以及第四電流鏡像器晶體管，它具有柵極端，它連接到第三電流鏡像器晶體管的柵極端和第四電流鏡像器晶體管的漏極；和源極，它連接到第二電流鏡像器晶體管的漏極。
該第一跨導(dǎo)控制器包括控制晶體管，它具有源極，它連接到第四電流鏡像器晶體管的漏極；和漏極，它通過控制單元接地；以及控制運(yùn)算放大器，它具有同相端，它連接到外部電壓源端子，并由此提供調(diào)節(jié)電壓；反相端，它連接到控制晶體管的源極；和輸出端，它連接到控制晶體管的柵極。
該可變跨導(dǎo)單元包括第一晶體管，它具有柵極端，它同時(shí)連接到偏置晶體管的漏極和第四電阻；漏極，它連接到電流鏡像器晶體管的源極；和接地的源極；以及第二晶體管，它具有柵極端，它連接在第一和第二電阻的連接位置上；漏極，它連接到電流鏡像器晶體管的源極；和接地的源極。
該第二跨導(dǎo)控制器包括第五電流鏡像器晶體管，其漏極連接到第三電流鏡像器晶體管的漏極；第六電流鏡像器晶體管，其漏極連接到第四電流鏡像器晶體管的漏極；以及電流鏡像器/輸出運(yùn)算放大器，它具有同相端，它同時(shí)連接到第三電流鏡像器晶體管的漏極和第五電流鏡像器晶體管的漏極；反相端，它同時(shí)連接到第四電流鏡像器晶體管的漏極和第六電流鏡像器晶體管的漏極；和輸出端，它同時(shí)連接到第五電流鏡像器晶體管的柵極和第六電流鏡像器晶體管的柵極。
通過以下結(jié)合附圖的說明可以了解本發(fā)明的進(jìn)一步特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1A是表示采用現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)和現(xiàn)有技術(shù)的電容實(shí)現(xiàn)電阻的電路示意圖；圖1B是圖1A的等效電路圖；圖1C是圖1A的實(shí)際電路圖；圖2A是一個(gè)通用有源濾波器的電路圖；圖2B是由圖1A實(shí)現(xiàn)的一個(gè)濾波器電路圖；圖3是本發(fā)明的采用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置的優(yōu)選實(shí)施例的電路框圖；以及圖4是圖3中的跨導(dǎo)設(shè)定單元和外部控制單元的一個(gè)實(shí)施例的電路圖。
以下將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置。
圖3是本發(fā)明的利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置的優(yōu)選實(shí)施例的電路框圖。由圖可見，截止頻率穩(wěn)定裝置包括濾波單元100，用于僅通過具有預(yù)定頻帶的信號(hào)；跨導(dǎo)設(shè)定單元200，用于確定濾波單元100的跨導(dǎo)；以及外部控制單元300，用于控制跨導(dǎo)設(shè)定單元200的跨導(dǎo)。
濾波單元100包括跨導(dǎo)單元10，它按照流動(dòng)電流來改變電阻值；運(yùn)算放大器20，用于接收和放大由跨導(dǎo)單元10產(chǎn)生的信號(hào)；以及電容器30，用于反饋運(yùn)算放大器20的輸出?？鐚?dǎo)單元10最好用MOSFET10a和10b構(gòu)成。
如圖4所示，跨導(dǎo)設(shè)定單元200包括偏置電壓源210，用于提供偏置電壓；電流鏡像器220，用于接收電源電壓VDD并且從其兩個(gè)輸出端A和B輸出等量的電流；第二跨導(dǎo)控制器230，它連接到電流鏡像器220的兩個(gè)輸出端A和B，用于控制晶體管Q7和Q8的跨導(dǎo)，并且向?yàn)V波單元100的跨導(dǎo)單元10提供工作電壓；第一跨導(dǎo)控制器240，它連接到電流鏡像器220的輸出端B的節(jié)點(diǎn)B上，用于通過對(duì)流動(dòng)電流進(jìn)行分流和控制來控制晶體管Q7和Q8的跨導(dǎo)；以及可變跨導(dǎo)單元250，用于改變跨導(dǎo)。
偏置電壓源210由運(yùn)算放大器211和晶體管Q9構(gòu)成。運(yùn)算放大器211具有反相端(-)，通過它輸入預(yù)定的直流電壓；同相端(+)，它通過串聯(lián)電阻R1、R2、和R3接地；以及輸出端，它連接到晶體管Q9的柵極端。晶體管Q9的源極端被連接到電源電壓VDD。晶體管Q9的漏極端通過電阻R4連接到運(yùn)算放大器211的同相端(+)和電阻R1的連接點(diǎn)上。
電流鏡像器220包括晶體管Q1、Q2、Q3和Q4，并且使晶體管Q3的集電極電流與晶體管Q4的集電極電流相同。
晶體管Q1的源極端被連接到電源電壓VDD。晶體管Q1的柵極端被連接到晶體管Q2的柵極端。晶體管Q1的漏極端被連接到晶體管Q3的源極端。
晶體管Q2的柵極端被同時(shí)連接到晶體管Q1的柵極端和晶體管Q2的漏極端。晶體管Q2的源極端被連接到電源電壓VDD。晶體管Q2的漏極端被連接到晶體管Q4的源極端。
晶體管Q3的源極端被連接到晶體管Q1的漏極端。晶體管Q3的柵極端被連接到晶體管Q4的柵極端。晶體管Q3的漏極端被連接到節(jié)點(diǎn)A，也就是運(yùn)算放大器231的同相端(+)。
晶體管Q4的柵極端被連接到晶體管Q3的柵極端和晶體管Q4的漏極端。晶體管Q4的源極端被連接到晶體管Q2的漏極端。晶體管Q4的漏極端被連接到節(jié)點(diǎn)B，也就是運(yùn)算放大器231的反相端(-)。
第二跨導(dǎo)控制器230包括運(yùn)算放大器231和晶體管Q5及晶體管Q6。
運(yùn)算放大器231的同相端(+)連接到晶體管Q3的漏極端。運(yùn)算放大器231的反相端(-)連接到晶體管Q4的漏極端。運(yùn)算放大器231的輸出端被連接到濾波單元100的跨導(dǎo)單元10。
晶體管Q5的漏極端被同時(shí)連接到晶體管Q3的漏極端和運(yùn)算放大器231的同相端(+)。晶體管Q5的柵極端被同時(shí)連接到運(yùn)算放大器231的輸出端和晶體管Q6的柵極端。晶體管Q5的源極端被連接到晶體管Q7的漏極端。
晶體管Q6的柵極端被同時(shí)連接到運(yùn)算放大器231的輸出端和晶體管Q5的柵極端。晶體管Q5的漏極端被同時(shí)連接到晶體管Q4的漏極端和運(yùn)算放大器231的反相端。晶體管Q6的源極端被連接到晶體管Q8的漏極端。
第一跨導(dǎo)控制器240由晶體管Q10和運(yùn)算放大器241構(gòu)成。晶體管Q10的源極端被連接到節(jié)點(diǎn)B，也就是晶體管Q4的漏極端。晶體管Q10的柵極端被連接到運(yùn)算放大器241的輸出端。晶體管Q10的漏端被連接到外部電阻R的一端。運(yùn)算放大器241的同相端(+)連接到用于控制跨導(dǎo)的外部電壓源端子E。運(yùn)算放大器241的反相端(-)連接到晶體管Q10的漏極端。運(yùn)算放大器241的輸出端被連接到晶體管Q10的柵極端。
可變跨導(dǎo)單元250包括晶體管Q7和Q8。晶體管Q7的柵極端連接到晶體管Q9的漏極端。晶體管Q7的漏極端連接到晶體管Q5的源極端。晶體管Q7的源極端接地。晶體管Q8的柵極端連接到電阻R1和R2相連接的節(jié)點(diǎn)D。晶體管Q8的漏極端連接到晶體管Q6的源極端。晶體管Q8的源極端接地。
以下將詳細(xì)說明本發(fā)明的截止頻率穩(wěn)定裝置的操作。
首先，在說明這種截止頻率穩(wěn)定裝置的操作之前將簡(jiǎn)要說明通過調(diào)節(jié)晶體管的跨導(dǎo)就能夠穩(wěn)定截止頻率的理論基礎(chǔ)。電導(dǎo)對(duì)應(yīng)著電阻的倒數(shù)。為了說明，以FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)為例。
FET的電導(dǎo)gm是gm=∂ID∂VGS------(6)]]>其中ID是偏置點(diǎn)上的漏極電流，而VGS是柵極和源極之間的電壓。
FET的跨導(dǎo)gm對(duì)應(yīng)著FET傳輸曲線中一個(gè)工作點(diǎn)Q上的斜率。當(dāng)通過電路中的電壓改變跨導(dǎo)時(shí)，就可以獲得電阻變化的類似效果。這種效果被稱為VVR(電壓-可變電阻)效果。
參照FET的ID-VDS輸出曲線(其中VDS是漏極和源極之間的電壓)，可以看出，當(dāng)VDS較小時(shí)，輸出曲線幾乎是直的，并且其斜率取決于VGS。
換句話說，這表明當(dāng)FET工作在線性區(qū)時(shí)，有可能通過改變VGS來以電子學(xué)的方法改變電阻。
源極和漏極之間的直流電阻RDS是1RDS=IDVDS≈gm------(7)]]>如公式7所示，在線性區(qū)域內(nèi)相對(duì)于給定VGS的直流電阻RDS的倒數(shù)與線性區(qū)域內(nèi)相對(duì)于VGS的跨導(dǎo)gm是相同的。因此，可以通過改變VGS或VDS的電壓來改變電阻。VVR效果就是這樣實(shí)現(xiàn)的。
如圖3所示，在IC內(nèi)安裝了濾波單元100和跨導(dǎo)設(shè)定單元200之后，在IC外部安裝外部電阻R和外部控制單元300的外部電壓源端子F。如果按照以下方式控制跨導(dǎo)，就可以獲得所需穩(wěn)定的截止頻率，而與在IC中安裝濾波器電路造成的溫度變化、電源電壓變化、以及裝配誤差都無關(guān)。
首先，向偏置電壓源210中的運(yùn)算放大器211的反相端(-)提供2.5伏電壓。此時(shí)，運(yùn)算放大器211的同相端(+)在此時(shí)變?yōu)?.5伏，這是運(yùn)算放大器211的特性。串聯(lián)電阻各端上的電壓按照各自的電阻比例分壓。結(jié)果，節(jié)點(diǎn)C變?yōu)?伏，而節(jié)點(diǎn)D變?yōu)?伏。
節(jié)點(diǎn)C和D上產(chǎn)生的電壓分別被提供給晶體管Q7和Q8。
晶體管Q7和Q8具有相同的特性，并且在提供給各自柵極端的電壓之間存在1伏的差別。因此，流過晶體管Q7的電流I2大于流過晶體管Q8的電流I3，因此，節(jié)點(diǎn)A上的電壓大于節(jié)點(diǎn)B上的電壓。
流過晶體管Q7和Q8的電流從節(jié)點(diǎn)A和B獲得，節(jié)點(diǎn)A和B是構(gòu)成兩個(gè)單元的電流鏡像器220的兩個(gè)輸出端。
此時(shí)，節(jié)點(diǎn)A和B之間的電壓差被運(yùn)算放大器231放大，并且輸出到輸出端，以便補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)A和B之間的電壓差。結(jié)果，連接到運(yùn)算放大器231輸出端的晶體管Q5和Q6的柵極端電壓隨之增加。
當(dāng)晶體管Q5和Q6的柵極端電壓增加時(shí)，晶體管Q5和Q6的源極端電壓隨之增加，其中具有一個(gè)門限電壓的電壓差。
因此，晶體管Q7和Q8的漏極端和源極端之間的電壓VDS就會(huì)增加，從而使電流增加。
換句話說，由于跨導(dǎo)是電阻的倒數(shù)，可以改變跨導(dǎo)就意味著可以把電阻控制在一個(gè)所需的值。因此，通過把運(yùn)算放大器231的輸出端，即，跨導(dǎo)設(shè)定單元200的輸出端，連接到濾波單元100的跨導(dǎo)單元10的柵極端，就可以把濾波單元100的跨導(dǎo)改變成所需的值。這樣，即使濾波單元100內(nèi)部包括的電容的電荷量在±20％的范圍內(nèi)變化，仍可以構(gòu)成穩(wěn)定的濾波器電路。
通過控制根據(jù)節(jié)點(diǎn)A和B之間的電壓差流出的電流I1就可以把跨導(dǎo)改變到所需的值。
通過改變?cè)O(shè)置在IC外部的外部電阻R就可以控制電流I1。通過控制電流I1就可以控制跨導(dǎo)。
當(dāng)外部電阻R的值比較小時(shí)，流過電阻R的電流就會(huì)增加。結(jié)果，晶體管Q6的漏極電壓就會(huì)下降?？勺兛鐚?dǎo)單元250的晶體管Q8的漏極電壓也會(huì)下降。因此，晶體管Q8的跨導(dǎo)隨之下降。
此時(shí)，節(jié)點(diǎn)A和B之間的電壓差被運(yùn)算放大器231放大，并且把放大的電壓輸出到輸出端子OUT。被放大和輸出的電壓被提供給濾波單元100的跨導(dǎo)單元10的柵極端(未示出)。因此，可以把跨導(dǎo)控制在所需的值。當(dāng)使用的外部電阻具有1％的誤差，濾波器的設(shè)計(jì)誤差就是1％。
另外，當(dāng)對(duì)提供給第二跨導(dǎo)控制器240的外部電壓源端子F的電壓進(jìn)行控制時(shí)，節(jié)點(diǎn)E上的電壓就會(huì)改變。結(jié)果就使流過外部電阻R的電流隨之改變，因此可以按照與改變電阻值相同的方式來改變晶體管Q8的跨導(dǎo)。通過控制運(yùn)算放大器231的輸出就可以改變?yōu)V波單元100的跨導(dǎo)單元10，并且可以獲得具有所需頻帶和所需放大倍數(shù)的濾波器結(jié)構(gòu)。
當(dāng)通過晶體管10b的柵極輸入運(yùn)算放大器231的輸出時(shí)，運(yùn)算放大器231的輸出就會(huì)改變。柵極電壓隨之改變，并且晶體管10b的跨導(dǎo)也會(huì)隨之改變。因此能設(shè)計(jì)出一種濾波器，只有經(jīng)晶體管10a輸入的信號(hào)中的所需信號(hào)才能夠通過這種濾波器。
本發(fā)明的利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置不僅限于上述濾波器電路，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)實(shí)現(xiàn)各種變更。例如，如果用電阻來代替濾波單元100的反饋電容30，在不影響任何性能的條件下，本裝置可作為放大電路來使用。
權(quán)利要求
1.一種利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置，包括濾波單元，它具有跨導(dǎo)單元，其可變電阻在跨導(dǎo)隨著輸入控制電壓變化時(shí)發(fā)生變化，和具有容抗的電容，所述濾波單元僅能通過所提供的輸入信號(hào)中由電阻和容抗所確定的頻帶的信號(hào)；跨導(dǎo)設(shè)定單元，用于通過提供作為輸入控制的可變輸出以改變跨導(dǎo)單元的跨導(dǎo)，用連接到差動(dòng)放大器第一輸入的第一晶體管與連接到該差動(dòng)放大器第二輸入的第二晶體管之間的跨導(dǎo)差來改變所述的可變輸出；以及控制單元，用于控制該差動(dòng)放大器的第一晶體管或第二晶體管的跨導(dǎo)發(fā)生變化。
2.如權(quán)利要求1所述的利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置，其中所述濾波單元包括跨導(dǎo)單元，它具有輸入晶體管，它還具有漏極，它通過電阻連接到電源；柵極，通過它提供輸入信號(hào)；和源極；以及可變跨導(dǎo)的晶體管，它還具有漏極，它連接到所述輸入晶體管的所述源極；柵極，通過它提供控制電壓；和接地的源極，所述可變跨導(dǎo)晶體管的跨導(dǎo)按照控制電壓的變化而變化；運(yùn)算放大器，用于濾波，其反相端連接到所述輸入晶體管的所述漏極；以及電容，其一端同時(shí)連接到所述輸入晶體管的所述漏極和所述運(yùn)算放大器的所述反相端，而另一端連接到所述運(yùn)算放大器的輸出端。
3.如權(quán)利要求1所述的利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置，其中所述跨導(dǎo)設(shè)定單元包括電流鏡像器，它連接到電源，用于使流過所述差動(dòng)放大器第一輸入的電流與流過所述差動(dòng)放大器第二輸入的電流相同；偏置電壓源，用于向所述差動(dòng)放大器的所述第一晶體管和所述第二晶體管提供第一偏置電壓和第二偏置電壓；可變跨導(dǎo)單元，它具有第一晶體管，其第一跨導(dǎo)與第一偏置電壓成正比；和第二晶體管，其第二跨導(dǎo)與第二偏置電壓成正比；第一跨導(dǎo)控制器，它連接在所述電流鏡像器和所述可變跨導(dǎo)單元之間，用于執(zhí)行所述電流鏡像器的功能，并且通過放大和輸出由于所述第一跨導(dǎo)與所述第二跨導(dǎo)之差而產(chǎn)生的電壓來提供控制電壓；以及第二跨導(dǎo)控制器，它連接到所述可變跨導(dǎo)單元，用于通過改變所述第二晶體管的漏極-源極電壓以改變所述第二跨導(dǎo)，從而控制待改變的所述第一跨導(dǎo)控制器的輸出。
4.如權(quán)利要求1所述的利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置，其中所述控制單元包括外部電阻，用于按照預(yù)定的電阻來改變第一晶體管或第二晶體管的跨導(dǎo)。
5.如權(quán)利要求1所述的利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置，其中所述控制單元包括一個(gè)外部電壓源端子，用于按照輸入的調(diào)節(jié)電壓來改變第一晶體管或第二晶體管的跨導(dǎo)。
6.如權(quán)利要求3所述的利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置，其中所述偏置電壓源包括偏置運(yùn)算放大器，它具有反相端，它通過它輸入直流電壓；和同相端，它通過第一、第二和第三電阻接地；以及偏置晶體管，它具有柵極，它連接到所述偏置運(yùn)算放大器的輸出端；源極，它連接到電源；以及漏極，它通過第四電阻連接到所述偏置運(yùn)算放大器的所述同相端。
7.如權(quán)利要求5所述的利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置，其中所述第一電阻是5KΩ；所述第二和第三電阻是10KΩ；并且所述第四電阻是5KΩ。
8.如權(quán)利要求3所述的利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置，其中所述電流鏡像器包括第一電流鏡像器單元，它具有第一電流鏡像器晶體管，其源極連接到電源；第二電流鏡像器晶體管，它還具有柵極，它同時(shí)連接到所述第一電流鏡像器晶體管的柵極和所述第二電流鏡像器晶體管的漏極；和源極，它連接到電源；以及第二電流鏡像器單元，它具有第三電流鏡像器晶體管，其源極連接到所述第一電流鏡像器晶體管的所述漏極；和第四電流鏡像器晶體管，它還具有柵極端，它連接到所述第三電流鏡像器晶體管的柵極端和所述第四電流鏡像器晶體管的漏極；和源極，它連接到所述第二電流鏡像器晶體管的所述漏極。
9.如權(quán)利要求8所述的利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置，其中所述第一跨導(dǎo)控制器包括控制晶體管，它具有源極，它連接到所述第四電流鏡像器晶體管的漏極；和漏極，它通過控制單元接地；以及控制運(yùn)算放大器，它具有同相端，它連接到外部電壓源端子，并由此提供調(diào)節(jié)電壓；反相端，它連接到所述控制晶體管的所述源極；和輸出端，它連接到所述控制晶體管的柵極。
10.如權(quán)利要求9所述的利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置，其中所述可變跨導(dǎo)單元包括第一晶體管，它具有柵極端，它同時(shí)連接到所述偏置晶體管的所述漏極和所述第四電阻；漏極，它連接到所述電流鏡像器晶體管的所述源極；和接地的源極；以及第二晶體管，它具有柵極端，它連接在所述第一和所述第二電阻的連接位置上；漏極，它連接到所述電流鏡像器晶體管的所述源極；和接地的源極。
11.如權(quán)利要求8所述的利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置，其中所述第二跨導(dǎo)控制器包括第五電流鏡像器晶體管，其漏極連接到所述第三電流鏡像器晶體管的所述漏極；第六電流鏡像器晶體管，其漏極連接到所述第四電流鏡像器晶體管的所述漏極；以及電流鏡像器/輸出運(yùn)算放大器，它具有同相端，它同時(shí)連接到所述第三電流鏡像器晶體管的所述漏極和所述第五電流鏡像器晶體管的所述漏極；反相端，它同時(shí)連接到所述第四電流鏡像器晶體管的所述漏極和所述第六電流鏡像器晶體管的所述漏極；和輸出端，它同時(shí)連接到所述第五電流鏡像器晶體管的柵極和所述第六電流鏡像器晶體管的柵極。
全文摘要
一種利用跨導(dǎo)穩(wěn)定截止頻率的裝置,該裝置特別適用于高頻濾波器電路,它能夠保持恒定的頻率特性而與在IC(集成電路)中安裝濾波器電路造成的由時(shí)鐘頻率引起的噪聲、溫度變化、電源電壓變化、以及裝配誤差都無關(guān)。該裝置包括濾波單元,它僅能通過具有在IC中預(yù)定的頻帶的信號(hào);跨導(dǎo)設(shè)定單元,用于控制濾波單元的跨導(dǎo);以及控制單元,它安裝在IC外面,用于控制跨導(dǎo)設(shè)定單元的跨導(dǎo)。
文檔編號(hào)H03H11/06GK1175127SQ97115960
公開日1998年3月4日 申請(qǐng)日期1997年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月12日
發(fā)明者金天燮 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社