電荷共享濾波器的制造方法
【專利摘要】一種電荷共享濾波器(303)包括：旋轉(zhuǎn)電容器(CR)；以及多個(gè)基本濾波器(311、312、313)，每個(gè)基本濾波器包括：耦合在各基本濾波器的第一節(jié)點(diǎn)(Ai)與各基本濾波器的第二節(jié)點(diǎn)(Bi)之間的基本開關(guān)以及耦合到各基本濾波器的所述第一節(jié)點(diǎn)(Ai)的歷史電容器(CH)，其中，所述多個(gè)基本濾波器的所述第二節(jié)點(diǎn)(Bi)與所述旋轉(zhuǎn)電容器(CR)在一個(gè)互連節(jié)點(diǎn)(B)互連。
【專利說明】
電何共孚濾波商
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種電荷共享濾波器，具體而言是一種多相電荷共享離散時(shí)間帶通濾 波器，以及一種用于通過電荷共享濾波器濾波電流信號(hào)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高質(zhì)量(high-quality，Q)濾波器是任何接收器(RX)中的關(guān)鍵組成部分，因?yàn)椴粌H 它們提供選擇性，而且RX的線性性能主要依賴于濾波器的線性。圖1示出了 RX的典型前端 100的簡(jiǎn)化方框圖。天線107處需要的RF輸入電壓通常伴有大型相鄰信道干擾源、帶外阻斷 器和/或傳輸(TX)阻斷器。前端的第一級(jí)通常是低噪聲放大器(low-noise amplifier，LNA) 101，其為RX頻帶提供輸入匹配和增益。放大的RF信號(hào)由混頻器103使用本地振蕩器（local oscillator，L0)信號(hào) 102下轉(zhuǎn)換為中頻（intermediate-frequency，IF)或基帶（base-band， BB)。將下轉(zhuǎn)換的信號(hào)輸入到濾波器105以選擇需要的信號(hào)以及過濾出阻斷器和干擾源。
[0003] 存在不同類型的濾波器，例如，LC、Gm-C、雙二階、N通道以及IIR。存在許多與這些 濾波器有關(guān)的問題。LC濾波器非常線性，但是它們不提供足夠的選擇性。因此，它們不適用 于蜂窩RXA^C濾波器等一些其它濾波器不僅具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而且與沒有有源組件 的濾波器相比還會(huì)消耗大量功率。此外，由于使用的有源&小區(qū)的數(shù)目，Gm-C濾波器的輸入 相關(guān)噪聲與其它濾波器相比大得多。并且，Gm-C結(jié)構(gòu)的線性與其它結(jié)構(gòu)相比較差。雙二階濾 波器分為兩個(gè)子類:基于采樣的和連續(xù)時(shí)間的濾波器。在兩個(gè)子類中，濾芯基于運(yùn)算放大器 (operational amp 1 if ier，opamp)或Gm小區(qū)。通常，雙二階濾波器在有源組件（即，opamp)中 消耗大量功率。并且，雙二階濾波器必須非常龐大才能減少有源設(shè)備產(chǎn)生的閃爍噪聲。mi 道濾波器概念基于利用混頻器的變頻技術(shù)，因?yàn)橐蠡祛l器在頻域中傳送信號(hào)。因此，mi 道濾波器是低通rc濾波器，其經(jīng)由混頻器通過轉(zhuǎn)換來轉(zhuǎn)變?yōu)閹?。并且，結(jié)合n通道概念與 Gm-c結(jié)構(gòu)的濾波器存在上述問題。N通道濾波器提供了非常好的選擇性，但代價(jià)是傳遞功能 重復(fù)。這些重復(fù)使濾波器對(duì)阻斷器和干擾源失效。并且，N通道濾波器的輸入二階攔截 (input second order intercept，IIP2)受限，因?yàn)榘殡S所需信號(hào)而產(chǎn)生的低頻中的二階 互調(diào)產(chǎn)物（second order intermodulation product，IM2product)被混頻器上轉(zhuǎn)換。
[0004] 電荷采樣IIR(無限脈沖響應(yīng))濾波器僅基于電容器和開關(guān)。因此，這些濾波器其中 的功耗僅與驅(qū)動(dòng)開關(guān)的功率有關(guān)。并且，這些濾波器沒那么復(fù)雜并且具有高線性，因?yàn)檫@些 濾波器中沒有有源組件（即，沒有運(yùn)算放大器）。然而，IIR濾波器是低通的，并且在高IF頻率 中使用這些IIR濾波器是無效的。
[0005] 因此，需要提供一種不同類型的濾波器(BPF)，這種濾波器不存在上述問題并會(huì)兼 容超外差架構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種節(jié)能的電荷共享濾波器，所述電荷共享濾波器提供高度 頻率選擇性。
[0007] 該目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特性來實(shí)現(xiàn)。其它實(shí)施形式從從屬權(quán)利要求、具體實(shí) 施方式和附圖中顯而易見。
[0008] 本發(fā)明基于以下想法:電荷共享濾波器的頻率選擇性可以通過電容器的比率和采 樣頻率來控制。因此，帶寬很精確并且可以通過調(diào)整濾波器內(nèi)部的電容器比率來設(shè)置為任 何值。電荷共享濾波器，具體而言是多相電荷共享帶通濾波器(1111111：；[111&8 6(311&186-sharing Band-Pass-Fi 1 ter，CS-BPF)，可以以非常高的采樣頻率工作。并且，電路不需要依 靠任何變頻技術(shù)。因此，根本不產(chǎn)生頂2分量，且該濾波器的IIP2接近無限大。與具有許多重 復(fù)的N通道濾波器不同，CS-BPF可以設(shè)計(jì)為在高達(dá)采樣頻率(fs)工作時(shí)根本不會(huì)產(chǎn)生任何 重復(fù)。原因在于，CS-BPF不是基于變頻技術(shù)工作的。CS-BPF沒有限制拒絕遠(yuǎn)端頻率，因?yàn)闉V 波器沒有變頻信號(hào)。CS-BPF可以在離散時(shí)間（discrete-time，DT)域中工作，并且其組件可 僅為充當(dāng)開關(guān)和電容器的晶體管。濾波器內(nèi)必須沒有有源組件，例如0P_ampSG m。關(guān)鍵CS-BPF組件是電容器。濾波器內(nèi)必須沒有電阻器，并且與電阻器到電容器以及6"到電容器的失 配相比，電容器之間的失配本來就少得多。
[0009] 為了詳細(xì)描述本發(fā)明，將使用以下術(shù)語、縮略語和符號(hào)：
[0010] CS-BPF： 電荷共享帶通濾波器，
[0011] DT： 離散時(shí)間，
[0012] Q: 質(zhì)量因數(shù)，
[0013] RX： 接收器，
[0014] TX： 發(fā)射器，
[0015] LNA: 低噪聲放大器，
[0016] IF： 中頻，
[0017] BB： 基帶，
[0018] BPF： 帶通濾波器，
[0019] IIR： 無限脈沖響應(yīng)，
[0020] ΠΡ2： 輸入二階攔截，
[0021] IM2： 二階互調(diào)，
[0022] L0： 本地振蕩器。
[0023] 根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種電荷共享濾波器，包括:旋轉(zhuǎn)電容器；以及多個(gè)基 本濾波器，每個(gè)基本濾波器包括:耦合在各基本濾波器的第一節(jié)點(diǎn)與各基本濾波器的第二 節(jié)點(diǎn)之間的基本開關(guān)；以及耦合到各基本濾波器的所述第一節(jié)點(diǎn)的歷史電容器，其中，所述 多個(gè)基本濾波器的所述第二節(jié)點(diǎn)與所述旋轉(zhuǎn)電容器在一個(gè)互連節(jié)點(diǎn)互連。
[0024] 根據(jù)所述第一方面，在所述電荷共享濾波器的第一可能實(shí)施形式中，所述多個(gè)基 本濾波器的所述第二節(jié)點(diǎn)與所述旋轉(zhuǎn)電容器在一個(gè)互連節(jié)點(diǎn)互連，使得根據(jù)所述基本開關(guān) 的切換狀態(tài)在所述多個(gè)基本濾波器的所述歷史電容器與所述旋轉(zhuǎn)電容器之間共享多個(gè)信 號(hào)源提供的電荷，其中每個(gè)信號(hào)源連接到所述多個(gè)基本濾波器的相應(yīng)第一節(jié)點(diǎn)。
[0025] 旋轉(zhuǎn)電容器可以為電荷旋轉(zhuǎn)電容器。信號(hào)源可以為電流源或電壓源。
[0026] 電荷共享濾波器非常節(jié)能，并且通過以下方式提供高度頻率選擇性：
[0027] -通過電容器的比率和切換狀態(tài)，例如，通過采樣頻率，來控制選擇性。因此，帶寬 很精確并且可以通過調(diào)整濾波器內(nèi)部的電容器比率來設(shè)置為任何值；
[0028] -以非常高的采樣頻率工作，即，在高達(dá)幾千兆赫的射頻范圍內(nèi)工作。電路無須依 靠任何變頻技術(shù)。因此，根本不產(chǎn)生頂2分量，且該濾波器的IIP2無限大；
[0029] 一采用提供電荷共享濾波器的濾波器設(shè)計(jì)，具體而言是CS-BPF在高達(dá)采樣頻率 (fs)工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何重復(fù)。原因在于，CS-BPF不是基于變頻技術(shù)工作的；
[0030] 一不基于變頻技術(shù)工作；
[0031 ] -沒有限制拒絕遠(yuǎn)端頻率，因?yàn)闉V波器沒有變頻信號(hào)；
[0032] -在離散時(shí)間（discrete-time，DT)域中工作；
[0033] -提供電荷共享濾波器，具體而言是組件僅為充當(dāng)開關(guān)和電容器的晶體管的CS-BPF；
[0034] 一提供電荷共享濾波器，具體而言是濾波器內(nèi)沒有op-ampSGm等有源組件的CS-BPF；
[0035] 一提供電荷共享濾波器，具體而言是關(guān)鍵組件為電容器的CS-BPF。濾波器內(nèi)沒有 電阻器，并且，與電阻器到電容器以及Gm到電容器的失配相比，電容器之間的失配本來就少 得多；
[0036] -改進(jìn)二階線性；
[0037] 一抑制重復(fù)；
[0038] 一改進(jìn)遠(yuǎn)端頻率的拒絕；
[0039] -消除能量渴求并對(duì)濾波器內(nèi)的op-amp或6"等有源組件進(jìn)行限速；
[0040] -改善IIP2性能；
[0041 ] -提高選擇性而不增加區(qū)域和功耗成本；
[0042] -在不進(jìn)行大量且復(fù)雜的失配校準(zhǔn)的情況下解決組件失配。
[0043] 根據(jù)所述第一方面或根據(jù)所述第一方面的所述第一實(shí)施形式，在所述電荷共享濾 波器的第二可能實(shí)施形式中，所述信號(hào)源是電流源，每個(gè)電流源連接到所述多個(gè)基本濾波 器的相應(yīng)第一節(jié)點(diǎn)。
[0044] 當(dāng)信號(hào)源，例如，電流源，包括在電荷共享濾波器中時(shí)，信號(hào)源與電荷共享濾波器 的耦合可以增強(qiáng)。
[0045] 根據(jù)如上所述第一方面或根據(jù)所述第一方面的第一或第二實(shí)施形式，在所述電荷 共享濾波器的第三可能實(shí)施形式中，所述多個(gè)基本濾波器的所述第一節(jié)點(diǎn)為所述電荷共享 濾波器的輸入和輸出，所述輸入用于接收電流信號(hào)，所述輸出用于提供電壓信號(hào)，其中，所 述電壓信號(hào)是通過基于所述電荷共享濾波器的濾波器特性濾波所述電流信號(hào)得到。
[0046] 當(dāng)多個(gè)基本濾波器的第一節(jié)點(diǎn)為電荷共享濾波器的輸入和輸出時(shí)，簡(jiǎn)化了濾波器 設(shè)計(jì)且可以節(jié)省芯片空間。
[0047] 根據(jù)所述第一方面的所述第三實(shí)施形式，在所述電荷共享濾波器的第四可能實(shí)施 形式中，所述濾波器特性是包括同相分量和正交分量的復(fù)值帶通濾波器。
[0048] 當(dāng)濾波器特性是復(fù)值帶通濾波器時(shí)，可以實(shí)施復(fù)調(diào)制任務(wù)。
[0049] 根據(jù)如上所述第一方面或根據(jù)所述第一方面的任一前述實(shí)施形式，在所述電荷共 享濾波器的第五可能實(shí)施形式中，所述多個(gè)基本濾波器的所述基本開關(guān)周期性地切換。
[0050] 當(dāng)多個(gè)基本濾波器周期性地切換時(shí)，電荷共享濾波器可以應(yīng)用在離散時(shí)間信號(hào)處 理中。
[0051] 根據(jù)如上所述第一方面或根據(jù)所述第一方面的任一前述實(shí)施形式，在所述電荷共 享濾波器的第六可能實(shí)施形式中，所述多個(gè)基本濾波器的所述基本開關(guān)基于采樣周期切 換。
[0052] 當(dāng)多個(gè)基本濾波器的基本開關(guān)基于采樣周期切換時(shí)，濾波器可以應(yīng)用在采樣系統(tǒng) 中。
[0053] 根據(jù)所述第一方面的所述第五實(shí)施形式，在所述電荷共享濾波器的第七可能實(shí)施 形式中，在所述旋轉(zhuǎn)電容器和所述多個(gè)基本濾波器的所述歷史電容器中累積的電荷是基于 所述采樣周期的。
[0054] 當(dāng)在旋轉(zhuǎn)電容器和多個(gè)基本濾波器的歷史電容器中累積的電荷是基于采樣周期 時(shí)，頻率選擇性可以通過電容器的比率以及切換狀態(tài)來控制，g卩，通過采樣頻率或采樣周期 來控制。那么，帶寬很精確并且可以通過調(diào)整濾波器內(nèi)部的電容器比率來設(shè)置為任何值。
[0055] 根據(jù)如上所述第一方面或根據(jù)所述第一方面的任一前述實(shí)施形式，在所述電荷共 享濾波器的第八可能實(shí)施形式中，所述多個(gè)基本濾波器的所述基本開關(guān)基于多相切換信號(hào) 切換。
[0056] 當(dāng)多個(gè)基本濾波器的基本開關(guān)基于多相切換信號(hào)切換時(shí)，可以實(shí)施高階IIR濾波 器，高階IIR濾波器的頻率峰值和頻帶寬度可以通過多相切換信號(hào)精確控制。
[0057] 根據(jù)所述第一方面的第七實(shí)施形式，在所述電荷共享濾波器的第九可能實(shí)施形式 中，所述多相切換信號(hào)為所述多個(gè)基本濾波器的一個(gè)基本開關(guān)提供第一信號(hào)電平，而為所 述多個(gè)基本濾波器的另一基本開關(guān)提供第二信號(hào)電平。
[0058] 使用這兩個(gè)信號(hào)電平可以很容易地實(shí)施切換。使用晶體管可以很容易地實(shí)施這種 信號(hào)邏輯。
[0059] 根據(jù)如上所述第一方面或根據(jù)所述第一方面的任一前述實(shí)施形式，在所述電荷共 享濾波器的第十可能實(shí)施形式中，所述旋轉(zhuǎn)電容器、所述多個(gè)基本濾波器的所述基本開關(guān) 和所述多個(gè)基本濾波器的所述歷史電容器是晶體管。
[0060] 晶體管可以很容易地且經(jīng)濟(jì)高效地針對(duì)切換在芯片上等實(shí)施。與使用運(yùn)算放大器 等有源元件的方案相比，經(jīng)濟(jì)高效的晶體管對(duì)芯片上的空間要求降低。
[0061] 根據(jù)如上所述第一方面或根據(jù)所述第一方面的任一前述實(shí)施形式，在所述電荷共 享濾波器的第十一可能實(shí)施形式中，所述電荷共享濾波器還包括:多個(gè)第二基本濾波器，每 個(gè)第二基本濾波器包括:耦合在所述互連節(jié)點(diǎn)與各第二基本濾波器的第三節(jié)點(diǎn)之間的基本 開關(guān)；以及歷史電容器，所述歷史電容器耦合到所述第三節(jié)點(diǎn)，使得根據(jù)所述多個(gè)基本濾波 器的所述基本開關(guān)和所述多個(gè)第二基本濾波器的所述基本開關(guān)的切換狀態(tài)在所述多個(gè)基 本濾波器的所述歷史電容器、所述多個(gè)第二基本濾波器的所述歷史電容器和所述旋轉(zhuǎn)電容 器之間共享所述多個(gè)信號(hào)源提供的電荷。
[0062] 通過使用這種第二基本開關(guān)，頻率選擇性可以進(jìn)一步提高，因?yàn)榭梢詫?shí)施多階IIR 濾波器。帶寬很精確并且可以通過調(diào)整濾波器內(nèi)部的電容器比率來設(shè)置為任何值。
[0063] 根據(jù)所述第一方面的所述第十一實(shí)施形式，在所述電荷共享濾波器的第十二可能 實(shí)施形式中，所述多個(gè)第二基本濾波器分為多個(gè)級(jí)聯(lián)的一階IIR濾波器，每個(gè)第二基本濾波 器形成一個(gè)一階IIR濾波器。
[0064] IIR濾波器可以具有高頻率選擇性并提供高斜率。
[0065]根據(jù)所述第一方面的所述第十一實(shí)施形式，在所述電荷共享濾波器的第十三可能 實(shí)施形式中，所述多個(gè)第二基本濾波器分為多個(gè)級(jí)聯(lián)的高階IIR濾波器，每組三個(gè)第二基本 濾波器形成一個(gè)高階IIR濾波器。
[0066] 高階IIR濾波器可以是三階濾波器。
[0067]三階或多階IIR濾波器提供較高的頻率選擇性并提供比一階IIR濾波器更高的斜 率。
[0068] 根據(jù)所述第一方面的所述第十一到第十三實(shí)施形式中的任一種實(shí)施形式，在所述 電荷共享濾波器的第十四可能實(shí)施形式中，所述多個(gè)基本濾波器的所述第一節(jié)點(diǎn)是所述電 荷共享濾波器的輸入，所述輸入用于接收電流信號(hào);所述多個(gè)第二基本濾波器的所述第三 節(jié)點(diǎn)是所述電荷共享濾波器的輸出，所述輸出用于提供電壓信號(hào)，其中，所述電壓信號(hào)是通 過基于所述電荷共享濾波器的濾波器特性濾波所述輸入信號(hào)得到的。
[0069] 當(dāng)多個(gè)基本濾波器的第一節(jié)點(diǎn)是電荷共享濾波器的輸入且多個(gè)第二基本濾波器 的第三節(jié)點(diǎn)是電荷共享濾波器的輸出時(shí)，濾波器的輸入和輸出可以解耦。
[0070] 根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種用于通過電荷共享濾波器濾波信號(hào)的方法，所述 電荷共享濾波器包括:旋轉(zhuǎn)電容器；以及多個(gè)基本濾波器，每個(gè)基本濾波器包括:耦合在各 基本濾波器的第一節(jié)點(diǎn)與各基本濾波器的第二節(jié)點(diǎn)之間的基本開關(guān)；以及耦合到各基本濾 波器的所述第二節(jié)點(diǎn)的歷史電容器，其中，所述多個(gè)基本濾波器的所述第二節(jié)點(diǎn)與所述旋 轉(zhuǎn)電容器在一個(gè)互連節(jié)點(diǎn)互連，所述方法包括:在所述多個(gè)基本濾波器的所述第一節(jié)點(diǎn)處 提供電流信號(hào)。
[0071] 該信號(hào)可為電流信號(hào)或電壓信號(hào)。
[0072] 這種方法提供了一種非常節(jié)能的濾波方式，并通過以下方式提供高度頻率選擇 性：
[0073] -通過電容器的比率和切換狀態(tài)，例如，通過采樣頻率，來控制選擇性。因此，帶寬 很精確并且可以通過調(diào)整濾波器內(nèi)部的電容器比率來設(shè)置為任何值；
[0074] -以非常高的采樣頻率工作，即，在高達(dá)幾千兆赫的射頻范圍內(nèi)工作。電路無須依 靠任何變頻技術(shù)。因此，根本不產(chǎn)生頂2分量，且該濾波器的IIP2無限大；
[0075] 一采用提供電荷共享濾波器的濾波器設(shè)計(jì)，具體而言是CS-BPF在高達(dá)采樣頻率 (fs)工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何重復(fù)。原因在于，CS-BPF不是基于變頻技術(shù)工作的；
[0076] 一不基于變頻技術(shù)工作；
[0077] 一沒有限制拒絕遠(yuǎn)端頻率，因?yàn)闉V波器沒有變頻信號(hào)；
[0078] -在離散時(shí)間（discrete-time，DT)域中工作；
[0079] -提供電荷共享濾波器，具體而言是組件僅為充當(dāng)開關(guān)和電容器的晶體管的CS-BPF；
[0080] 一提供電荷共享濾波器，具體而言是濾波器內(nèi)沒有〇p-ampSGm等有源組件的CS-BPF；
[0081] -提供電荷共享濾波器，具體而言是關(guān)鍵組件為電容器的CS-BPF。濾波器內(nèi)沒有 電阻器，并且，與電阻器到電容器以及Gm到電容器的失配相比，電容器之間的失配本來就少 得多；
[0082] 一改進(jìn)二階線性；
[0083] 一抑制重復(fù)；
[0084] 一改進(jìn)遠(yuǎn)端頻率的拒絕；
[0085] -消除能量渴求并對(duì)濾波器內(nèi)的op-amp或6?等有源組件進(jìn)行限速；
[0086] -改善IIP2性能；
[0087] -提高選擇性而不增加區(qū)域和功耗成本；
[0088] -在不進(jìn)行大量且復(fù)雜的失配校準(zhǔn)的情況下解決組件失配。
[0089] 根據(jù)所述第二方面，在所述用于濾波信號(hào)的方法的第一可能實(shí)施形式中，所述方 法包括根據(jù)所述基本開關(guān)的切換狀態(tài)在所述多個(gè)基本濾波器的所述歷史電容器與所述旋 轉(zhuǎn)電容器之間共享所述信號(hào)提供的電荷，以在所述多個(gè)基本濾波器的所述第一節(jié)點(diǎn)處提供 電壓信號(hào)。
[0090] 根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及一種具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序 在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，所述程序代碼用于執(zhí)行根據(jù)第二方面所述的方法。
[0091] 計(jì)算機(jī)程序可以靈活地設(shè)計(jì)，使得需要的更新可以很容易地實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn) 品可在許多不同的處理器上運(yùn)行。
[0092] 根據(jù)第四方面，本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括其上 存儲(chǔ)有程序代碼的可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述程序代碼供執(zhí)行根據(jù)第二方面所述的方法的計(jì)算機(jī) 使用。
[0093] 通過使用可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，可以在不同環(huán)境中靈活使用計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
【附圖說明】
[0094]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】將結(jié)合以下附圖進(jìn)行描述，其中：
[0095]圖1所示為普通接收器前端的方框圖；
[0096]圖2所示為根據(jù)一實(shí)施形式的電荷共享濾波器200的方框圖；
[0097]圖3a所示為一階低通IIR濾波器301的方框圖；
[0098]圖3b所示為多階低通IIR濾波器302的方框圖；
[0099]圖3c所示為根據(jù)一實(shí)施形式的n/n模式的一階電荷共享帶通濾波器303的方框圖； [0100]圖3d所示為根據(jù)一實(shí)施形式的與一階IIR濾波器串聯(lián)的n/(2n)模式的一階電荷共 享帶通濾波器304的方框圖；
[0101]圖3e所示為根據(jù)一實(shí)施形式的與三階IIR濾波器串聯(lián)的n/(4n)模式的一階電荷共 享帶通濾波器305的方框圖；
[0102]圖4a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的4/8模式的電荷共享帶通濾波器400的方框圖；
[0103]圖4b所示為描繪在圖4a中描繪的電荷共享帶通濾波器400的示例性切換信號(hào)410 的時(shí)序圖；
[0104]圖5a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的4/16模式的電荷共享帶通濾波器500的方框圖； [0105]圖5b所示為描繪在圖5a中描繪的電荷共享帶通濾波器500的示例性切換信號(hào)510 的時(shí)序圖；
[0106]圖6a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的8/8模式的電荷共享帶通濾波器600的方框圖；
[0107]圖6b所示為描繪在圖6a中描繪的電荷共享帶通濾波器600的示例性切換信號(hào)610 的圖；
[0108] 圖7a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的8/16模式的電荷共享帶通濾波器700的方框圖；
[0109] 圖7b所示為描繪在圖7a中描繪的電荷共享帶通濾波器700的示例性切換信號(hào)710 的圖；
[0110] 圖8所示為根據(jù)一實(shí)施形式的不同模式的電荷共享帶通濾波器的歸一化頻率響 應(yīng)；
[0111] 圖9a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的4/8模式的全速率電荷共享帶通濾波器900的完整 示意方框圖；
[0112]圖9b所示為描繪在圖9a中描繪的電荷共享帶通濾波器900的示例性切換信號(hào)910 的時(shí)序圖；
[0113] 圖10a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的4/16模式的全速率電荷共享帶通濾波器1000的完 整示意方框圖；
[0114] 圖10b所示為描繪在圖10a中描繪的電荷共享帶通濾波器1000的示例性切換信號(hào) 1010的圖；
[0115] 圖11a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的8/8模式的全速率電荷共享帶通濾波器1100的完 整示意方框圖；
[0116] 圖lib所示為描繪在圖11a中描繪的電荷共享帶通濾波器1100的示例性切換信號(hào) 1110的圖；
[0117] 圖12a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的8/16模式的全速率電荷共享帶通濾波器1200的完 整示意方框圖；
[0118] 圖12b所示為描繪在圖12a中描繪的電荷共享帶通濾波器1200的示例性切換信號(hào) 1210的圖；以及
[0119] 圖13所示為根據(jù)一實(shí)施形式的圖示用于通過電荷共享濾波器濾波電流信號(hào)的方 法1300的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0120] 以下結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)描述，所述附圖是描述的一部分，并通過圖解說明的方式 示出可以實(shí)施本發(fā)明的具體方面?？梢岳斫獾氖牵诓幻撾x本發(fā)明范圍的情況下，可以利用 其它方面，并可以做出結(jié)構(gòu)上或邏輯上的改變。因此，以下詳細(xì)的描述并不當(dāng)作限定，本發(fā) 明的范圍由所附權(quán)利要求書界定。
[0121] 本文描述的設(shè)備和方法可基于電荷共享濾波器，具體而言是電荷共享帶通濾波 器。應(yīng)理解，結(jié)合描述方法做出的注解還可以適用于執(zhí)行所述方法的對(duì)應(yīng)設(shè)備或系統(tǒng)，反之 亦然。例如，如果描述了具體方法步驟，則對(duì)應(yīng)設(shè)備可以包括執(zhí)行所描述的方法步驟的單 元，即使這種單元沒有在附圖中詳細(xì)描述或圖示。此外，應(yīng)理解，本文描述的各種示例性方 面的特性可以相互結(jié)合，除非特殊說明。
[0122] 本文描述的方法和設(shè)備可在濾波器結(jié)構(gòu)中實(shí)施。所描述的設(shè)備和系統(tǒng)可包括軟件 單元和硬件單元。所描述的設(shè)備和系統(tǒng)可包括集成電路和/或無源電路，并可根據(jù)各種技術(shù) 制造。例如，電路可設(shè)計(jì)為邏輯集成電路、模擬集成電路、混合信號(hào)集成電路、光電路、存儲(chǔ) 器電路和/或集成無源電路。電路可在芯片上實(shí)施于硬件中。
[0123] 圖2所示為根據(jù)一實(shí)施形式的電荷共享濾波器200的方框圖。電路是復(fù)（同相和正 交分量)濾波器，在該濾波器中，其輸入是例如電流202,其輸出是例如電壓204。如從圖2可 以看出的，濾波器200是放大中心頻率處的信號(hào)的帶通濾波器。
[0124] 不同離散時(shí)間（discrete time，DT)濾波器的示意圖在圖3a至圖3e中示出。圖3a中 描繪了簡(jiǎn)單IIR濾波器，而高階低通IIR濾波器（圖3b)可以通過經(jīng)由CR在不同CH(歷史）電容 器之間旋轉(zhuǎn)電荷來實(shí)現(xiàn)?？梢酝ㄟ^將具有具體不同相位（Α Φ=23?/η，η:輸入的數(shù)目）的復(fù) 輸入應(yīng)用到CH電容器來將高階低通IIR濾波器簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)變?yōu)橐浑ACS-BPF，如圖3c所示。圖3d 所示為如何將低通IIR濾波器與一階CS-BPF串聯(lián)以便不僅增加濾波器的質(zhì)量因數(shù)(Q)，而且 針對(duì)低通IIR濾波器的過渡帶中的頻率增加濾波器的階數(shù)。三階低通IIR濾波器與一階CS-BPF的串聯(lián)在圖3e中示出。
[0125] CS-BPF的基本示意圖在圖4至圖7中示出。輸入電流流入輸入歷史電容器(CH1，CH3， CH5, . . .，CHn)中，然后流入旋轉(zhuǎn)電容器(CR)中，然后得到融合。融合的電流將轉(zhuǎn)變?yōu)槊總€(gè)C H和 Cr中的電荷。在本發(fā)明中，電荷可基于
計(jì)算，其中，TS是采樣時(shí)間。通過在 與復(fù)輸入關(guān)聯(lián)的不同電容器之間共享一部分電荷來創(chuàng)建BPF是可能的。
[0126] 圖3c所示為根據(jù)一實(shí)施形式的n/n模式的一階電荷共享帶通濾波器303的方框圖。
[0127] 電荷共享濾波器303包括:旋轉(zhuǎn)電容器Cr;以及多個(gè)基本濾波器311、312、313。每個(gè) 基本濾波器包括:耦合在各基本濾波器的第一節(jié)AAd i = 1，2，…，n)與各基本濾波器的第 二節(jié)點(diǎn)Bi(i = l，2,…，η)之間的基本開關(guān)(pi (i=l，2, ...，n);以及耦合到各基本濾波器的 第二節(jié)點(diǎn)Bi的歷史電容器CH。多個(gè)基本濾波器的第二節(jié)點(diǎn)Bi與旋轉(zhuǎn)電容器Cr在一個(gè)互連節(jié) 點(diǎn)B互連，使得根據(jù)基本開關(guān)％的切換狀態(tài)在多個(gè)基本濾波器的歷史電容器C H與旋轉(zhuǎn)電容 器Cr之間共享電流源等多個(gè)信號(hào)源202提供的電荷，其中每個(gè)信號(hào)源連接到多個(gè)基本濾波 器的相應(yīng)第一節(jié)點(diǎn)Ai。
[0128] 電荷共享濾波器303可包括多個(gè)信號(hào)源202,其中每個(gè)電流源連接到多個(gè)基本濾波 器311、312、313的相應(yīng)第一節(jié)點(diǎn)4^多個(gè)基本濾波器311、312、313的第一節(jié)點(diǎn)六1可為電荷共 享濾波器303的輸入和輸出。輸入用于接收電流信號(hào)，輸出用于提供電壓信號(hào)。電壓信號(hào)可 通過基于電荷共享濾波器303的濾波器特性，例如如圖2中描繪的濾波器200中所示的帶通 特性，濾波電流信號(hào)202得到。濾波器特性可為包括同相分量和正交分量的復(fù)值帶通濾波 器。
[0129] 多個(gè)基本濾波器311、312、313的基本開關(guān)明可周期性地切換。多個(gè)基本濾波器 311、 312、313的基本開關(guān)取可基于采樣周期切換。在旋轉(zhuǎn)電容器Cr和多個(gè)基本濾波器311、 312、 313的歷史電容器CH中累積的電荷可基于采樣周期。
[0130] 多個(gè)基本濾波器311、312、313的基本開關(guān)％可基于多相切換信號(hào)切換，例如，如圖 仙、513、613、713、％、1013、1113、1213之一中描繪的。多相切換信號(hào)為多個(gè)基本濾波器311、312、 313的一個(gè)基本開關(guān)f i提供第一信號(hào)電平，例如，信號(hào)高電平或信號(hào)低電平，而為多個(gè)基本 濾波器311、312、313的另一基本開關(guān)q>i提供第二信號(hào)電平，例如，對(duì)應(yīng)的信號(hào)低電平或信號(hào) 高電平。
[0131] 旋轉(zhuǎn)電容器CR、多個(gè)基本濾波器311、312、313的基本開關(guān).和多個(gè)基本濾波器的 歷史電容器C H可為M0SFET等晶體管或可包括適于Cr和CH的金屬電容器。
[0132] 圖3d所示為根據(jù)一實(shí)施形式的與一階IIR濾波器串聯(lián)的n/(2n)模式的一階電荷共 享帶通濾波器304的方框圖。
[0133] 電荷共享濾波器304包括:旋轉(zhuǎn)電容器CR;以及多個(gè)基本濾波器311、312、313。每個(gè) 基本濾波器包括:耦合在各基本濾波器的第一節(jié)AAd i = 1，2，…，n)與各基本濾波器的第 二節(jié)點(diǎn)Β?(? = ?，2，···，η)之間的基本開關(guān)(pi Ci=l，3,2n-l);以及耦合到各基本濾波 器的第二節(jié)點(diǎn)Bi的歷史電容器CH。多個(gè)基本濾波器的第二節(jié)點(diǎn)Bi與旋轉(zhuǎn)電容器C R在一個(gè)互 連節(jié)點(diǎn)B互連，使得根據(jù)基本開關(guān)軌的切換狀態(tài)在多個(gè)基本濾波器的歷史電容器CH與旋轉(zhuǎn) 電容器C R之間共享多個(gè)信號(hào)源202提供的電荷，其中每個(gè)信號(hào)源連接到多個(gè)基本濾波器的 相應(yīng)第一節(jié)點(diǎn)Ai。多個(gè)基本濾波器311、312、313的結(jié)構(gòu)和功能可對(duì)應(yīng)上文結(jié)合圖3c描述的 多個(gè)基本濾波器311、312、313的結(jié)構(gòu)和功能。參考圖3c。
[0134] 電荷共享濾波器304還包括多個(gè)第二基本濾波器321、322、323。每個(gè)第二基本濾波 器321、322、323包括:耦合在互連節(jié)點(diǎn)8與各第二基本濾波器321、322、323的第三節(jié)點(diǎn)〇41 = 1，2，···，η)之間的基本開關(guān)納（]· = 2,4，···，2η);以及歷史電容器CH，其耦合到第三節(jié)點(diǎn)Di， 使得根據(jù)多個(gè)基本濾波器311、312、313的基本開關(guān)％和多個(gè)第二基本濾波器321、322、323 的基本開關(guān)奶的切換狀態(tài)在多個(gè)基本濾波器311、312、313的歷史電容器C H、多個(gè)第二基本 濾波器321、322、323的歷史電容器CH和旋轉(zhuǎn)電容器CR之間共享多個(gè)信號(hào)源202提供的電荷。
[0135] 下文結(jié)合圖4至圖7描述電荷共享機(jī)制。
[0136] 多個(gè)第二基本濾波器321、322、323可分為多個(gè)級(jí)聯(lián)的一階111?濾波器321、322、 323，使得每個(gè)第二基本濾波器321、322、323形成一個(gè)一階IIR濾波器。
[0137] 多個(gè)基本濾波器311、312、313的第一節(jié)點(diǎn)Ai是電荷共享濾波器304的輸入，其中， 輸入用于接收電流信號(hào)。多個(gè)第二基本濾波器321、322、323的第三節(jié)點(diǎn)Di是電荷共享濾波 器304的輸出，其中，輸出用于提供電壓信號(hào)。電壓信號(hào)可通過由上文結(jié)合圖2描述的帶通濾 波器等基于電荷共享濾波器的濾波器特性濾波輸入信號(hào)得到的。
[0138] 圖3e所示為根據(jù)一實(shí)施形式的與三階IIR濾波器串聯(lián)的n/(4n)模式的一階電荷共 享帶通濾波器305的方框圖。
[0139] 電荷共享濾波器305包括:旋轉(zhuǎn)電容器CR;以及多個(gè)基本濾波器311、312、313。每個(gè) 基本濾波器包括:耦合在各基本濾波器的第一節(jié)AAd i = 1，2，…，n)與各基本濾波器的第 二節(jié)點(diǎn)Β?(? = ?，2，···，η)之間的基本開關(guān)(pi (i=l，5, ..., 4n-3);以及耦合到各基本濾波 器的第二節(jié)點(diǎn)Bi的歷史電容器CH。多個(gè)基本濾波器的第二節(jié)點(diǎn)Bi與旋轉(zhuǎn)電容器C R在一個(gè)互 連節(jié)點(diǎn)B互連，使得根據(jù)基本開關(guān)收的切換狀態(tài)在多個(gè)基本濾波器的歷史電容器CH與旋轉(zhuǎn) 電容器C R之間共享多個(gè)信號(hào)源202提供的電荷，其中每個(gè)信號(hào)源連接到多個(gè)基本濾波器的 相應(yīng)第一節(jié)點(diǎn)Ai。多個(gè)基本濾波器311、312、313的結(jié)構(gòu)和功能可對(duì)應(yīng)上文結(jié)合圖3c和圖3d 描述的多個(gè)基本濾波器311、312、313的結(jié)構(gòu)和功能。參考圖3c和圖3d。
[0140] 電荷共享濾波器305還包括多個(gè)第二基本濾波器321、322、323、324、325、326、327、 328、329。每個(gè)第二基本濾波器321、322、323、324、325、326、327、328、329包括:耦合在互連 節(jié)點(diǎn) B 與各第二基本濾波器 321、322、323、324、325、326、327、328、329的第三節(jié)點(diǎn)〇1(1，2,3， 4,5,6，"_，11-2，11-1，11)之間的基本開關(guān)(巧（』=1,2,3,4,6,7,8,...，411-2,411-1，411) ;以及 歷史電容器CH，其耦合到第三節(jié)點(diǎn)Di，使得根據(jù)多個(gè)基本濾波器311、312、313的基本開關(guān)<Pi 和多個(gè)第二基本濾波器321、322、323、324、325、326、327、328、329的基本開關(guān)奶的切換狀態(tài) 在多個(gè)基本濾波器311、312、313的歷史電容器&、多個(gè)第二基本濾波器321、322、323、324、 325、326、327、328、329的歷史電容器&和旋轉(zhuǎn)電容器&之間共享多個(gè)信號(hào)源202提供的電 荷。
[0141] 多個(gè)第二基本濾波器321、322、323、324、325、326、327、328、329的結(jié)構(gòu)和功能可對(duì) 應(yīng)上文結(jié)合圖3d描述的多個(gè)第二基本濾波器321、322、323的結(jié)構(gòu)和功能。參考圖3d。
[0142] 下文結(jié)合圖4至圖7描述電荷共享機(jī)制。
[0143] 多個(gè)第二基本濾波器321、322、323、324、325、326、327、328、329可分為多個(gè)級(jí)聯(lián)的 三階IIR濾波器。每組三個(gè)基本濾波器，例如，第一組三個(gè)第二基本濾波器321、322、323、第 二組三個(gè)第二基本濾波器324、325、326、第三組三個(gè)第二基本濾波器327、328、329和圖3e中 未描繪的其它三元組可形成一個(gè)三階IIR濾波器。
[0144] 圖4a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的4/8模式的電荷共享帶通濾波器400的方框圖。圖4b 所示為描繪在圖4a中描繪的電荷共享帶通濾波器400的示例性切換信號(hào)410的圖。
[0145] 圖4a所示為4/8模式的CS-BPF 400的基本示意圖。4/8模式是指濾波器中存在四個(gè) 輸入、八個(gè)輸出和八個(gè)相位。四個(gè)輸入電荷qi、Φ、q3、q4在輸入歷史電容器(Chi、Ch3、Ch5、Ch7 ) 中累積。同時(shí)，在每一相位中，旋轉(zhuǎn)電容器Cr從每個(gè)Ch移除與Cr/(Ch+Cr)成比例的一部分電荷 并在下一輸入中將其傳遞給下一 Ch。應(yīng)注意，CS-BPF可以僅使用一個(gè)CR操作，該CR在輸入歷 史電容器之間共享電荷。在那種情況下，CS-BPF不再是全速率的，其采樣頻率將等于f LQ。通 過將差分輸出電壓定義為Vd^iVca-Vc^和ν<Μη=ν〇2_ν〇4,總復(fù)輸出電壓可以定義為
[0146] V〇c = Vd,re+j · Vd.imo ⑴
[0147] 對(duì)于輸入電流也一樣，輸入復(fù)電流可以定義為
[01 48] qic - Qid，re+j · Qid，im ( 2 )
[0149] 其中，qid,re = qii-qi3且qid,im=qi2-qi4?？梢詮妮斎氲捷敵鐾茖?dǎo)出簡(jiǎn)化的z域傳遞函 數(shù)為
[0151] 其中，a = CH/(CH+CR)。濾波器的中心頻率位于 [0153]且濾波器的帶寬等于

[0155]其中，R是Cr的離散時(shí)間等效電阻，等于1/(CR· fs)。并且，根據(jù)質(zhì)量因數(shù)(Q)的定 義，其中質(zhì)量因數(shù)是劃分為帶寬的中心頻率，濾波器的質(zhì)量因數(shù)等于Q = 〇.5 · cotg(V8)~ 1.21〇[0156]圖5a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的4/16模式的電荷共享帶通濾波器500的方框圖。圖 5b所示為描繪在圖5a中描繪的電荷共享帶通濾波器500的示例性切換信號(hào)510的圖。
[0157] 圖5a所示為4/16模式的CS-BPF的基本示意圖。名稱4/16代表4個(gè)輸入、4個(gè)輸出和 16個(gè)相位。這個(gè)電路中的輸入是復(fù)電荷" 1冰2冰3冰4)。與4/8模式的05-8??-樣，&在輸 入Ch電容器(Chi、Ch5、Ch9、......、Chi3 )之間進(jìn)行電荷共享。在每一相位中，Cr從輸入Ch電容器 (Chi、Ch5、Cra、Cm3)獲得電荷。在下一相位中，將Cr連接到媒介和輸出Ch電容器(Ch2、Ch4、Ch6、 Ch7、……、CH16)。這個(gè)技術(shù)將制造 BPF，這是由于媒介節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)處的三個(gè)低通濾波器 (Low-Pass Filter，LPF)串聯(lián)的I/Q通道之間的電荷共享。關(guān)于CS-BPF如何串聯(lián)低通IIR濾 波器的分步詳細(xì)說明的一個(gè)簡(jiǎn)單例子在圖3中描繪。在Cr連接到輸出節(jié)點(diǎn)之后，在下一相位 中，Cr中的低通濾波的電荷將傳遞給復(fù)輸入中的下一 Ch。這個(gè)機(jī)制將在所有16個(gè)相位中繼續(xù) 以完成16個(gè)CLK相位的循環(huán)。通過將差分輸出電壓定義為Vd.r^Vca-Vc^和ν<^ = ν〇2-ν〇4,總 復(fù)輸出電壓可以定義為
[0158] V〇c = Vd,re+j · Vd.imo (6)
[0159] 對(duì)于輸入電流也一樣，輸入復(fù)電流可以定義為
[0160] qic - Qid，re+j · Qid，im ( 7 )
[0161 ] 其中，qid,re = qii-qi3且qid,im=qi2-qi4?？梢詮妮斎氲捷敵鐾茖?dǎo)出簡(jiǎn)化的z域傳遞函 數(shù)為
[0163] 其中，a = Ch/(Ch+Cr)。濾波器的中心頻率位于
[0165]且濾波器的帶寬等于
[0167] 并且，根據(jù)質(zhì)量因數(shù)(Q)的定義，其中質(zhì)量因數(shù)是劃分為帶寬的中心頻率，濾波器 的質(zhì)量因數(shù)等于Q=0.5 · cotg(>/16)~2.51。
[0168] 圖6a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的8/8模式的電荷共享帶通濾波器600的方框圖。圖6b 所示為描繪在圖6a中描繪的電荷共享帶通濾波器600的示例性切換信號(hào)610的圖。
[0169] 圖6a所示為8/8模式的CS-BPF的基本示意圖。8/8模式是指濾波器中存在8個(gè)輸入、 8個(gè)輸出和8個(gè)CLK相位。八個(gè)輸入電荷qil、qi2、qi3、qi4、……、qi8在輸入歷史電容器(C H1、 Ch3、Ch5、......、Ch8)中累積。同時(shí)，在每一相位中，旋轉(zhuǎn)電容器Cr從每個(gè)Ch移除與Cr/(Ch+Cr)成 比例的一部分電荷并在下一輸入期間將其傳遞給下一 Ch。應(yīng)注意，CS-BPF可以僅使用一個(gè)Cr 操作，該Cr在輸入歷史電容器之間共享電荷。在那種情況下，CS-BPF不是全速率的，其采樣 頻率將等于f L0。通過將差分輸出電壓定義為V〇di = Vca-Vw、V〇d2 = ν〇2-ν〇6、V〇d3 = ν〇3_ν〇7和Vod4 =Vo4_V〇8，總見輸出電壓可以走乂為
[0170] V〇c = V〇di · ejll0+V〇d2 · ejll/4+V〇d3 · ejll/2+V〇d4 · ej3ll/4〇 (11)
[0171] 對(duì)于輸入電流也同樣適用。融合的輸入復(fù)電流可以定義為
[0172] qic = qidi · ejlI〇+qid2 · ejlt/4+qid3 · ejlt/2+qid4 · ej3lt/4 (12)
[01 73] 中，Qidl - Qil-Qi5 n Qid2 - Qi2-Qi6 n Qid3 - Qi3-Qi7_§.Qid4 - Qi4-Qi8 〇 以從1眉_車|丨」_^·至丨J眉_ 輸出推導(dǎo)出簡(jiǎn)化的Z域傳遞函數(shù)為
[0175] 其中，a = Ch/(Ch+Cr)。濾波器的中心頻率位于
[0177]且濾波器的帶寬等于
[0179]其中，R是CR的離散時(shí)間等效電阻，等于1/(CR· fs)。并且，根據(jù)質(zhì)量因數(shù)(Q)的定 義，其中質(zhì)量因數(shù)是劃分為帶寬的中心頻率，濾波器的質(zhì)量因數(shù)等于Q = 〇.5 · cotg(V8)~ 1.21〇
[0180]圖7a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的8/16模式的電荷共享帶通濾波器700的示意圖。圖 7b所示為描繪在圖7a中描繪的電荷共享帶通濾波器700的示例性切換信號(hào)710的圖。
[0181] 圖7a所示為8/16模式的提議CS-BPF的基本示意圖。8/16模式表示8個(gè)輸入、8個(gè)輸 出和16個(gè)CLK相位。這個(gè)電路中的輸入是復(fù)電荷(qu、qi2、qi3、qi4、......、qi8)。與8/8模式的 CS-BPF 一樣，Cr在輸入Ch電容器(Chi、Ch3、Ch5、......、Chi5 )之間進(jìn)行電荷共享。在每一相位中， Cr從輸入Ch電容器獲得電荷。在下一相位中，將Cr連接到輸出Ch電容器(Ch2、Ch4、Ch6、......、 Chi6)。這個(gè)技術(shù)將制造 BPF，這是由于輸出處的低通濾波器(low-pass filter，LPF)串聯(lián)的 電荷共享。關(guān)于CS-BPF如何串聯(lián)低通IIR濾波器的分步詳細(xì)說明的一個(gè)簡(jiǎn)單例子在圖3中描 繪。在LPF電荷共享之后，在下一相位中，Cr中低通濾波的電荷將傳遞給復(fù)輸入中的下一 Ch。 這個(gè)機(jī)制將在所有16個(gè)相位中繼續(xù)以完成16個(gè)CLK相位的循環(huán)。通過將差分輸出電壓定義 為 Vodl = Vol-V*、Vod2 = ν〇2-ν〇6、Vod3 = ν〇3-ν〇7 和 Vod4 = ν〇4-ν〇8，總復(fù)輸出電壓可以定義為
[0182] V〇c = V〇di · ejll0+V〇d2 · ejll/4+V〇d3 · ejll/2+V〇d4 · ej3ll/4〇 (16)
[0183] 對(duì)于融合的輸入電流也一樣，輸入復(fù)電流可以定義為
[0184] qic = qidi · ejlI〇+qid2 · ejlt/4+qid3 · ejlt/2+qid4 · ej3lt/4 (17)
[01 85]其中，qidl = qil_qi5、CJid2 = qi2_qi6、CJid3 = Qi3-Qi7_lzLQid4 = qi4_qi8?？梢詮妮斎氲捷敵?推導(dǎo)出簡(jiǎn)化的Z域傳遞函數(shù)為
[0187] 其中，a = Ch/(Ch+Cr)。濾波器的中心頻率位于
[0189]且濾波器的帶寬等于
[0191] 濾波器的質(zhì)量因數(shù)等于(>)=0.5.(3(^8(>/16)~2.51。
[0192] 圖8a和8b所示為根據(jù)一實(shí)施形式的不同模式的電荷共享帶通的歸一化頻率響應(yīng) 的傳遞函數(shù)。上文結(jié)合圖4至圖7使用等式（13)和（18)描述的濾波器的歸一化頻率響應(yīng)在圖 8中針對(duì)同一中心頻率的濾波器的輸入(圖8b)和輸出（圖8a)節(jié)點(diǎn)兩者示出。
[0193] 4/8、4/16、8/8和8/16模式的全速率CS-BPF的最終示意圖分別在圖9、圖10、圖11和 圖12中示出?？傊?，濾波器提供具有高選擇性的復(fù)帶通濾波。
[0194] 圖9a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的4/8模式的全速率電荷共享帶通濾波器900的完整 示意方框圖。圖9b所示為描繪在圖9a中描繪的電荷共享帶通濾波器900的示例性切換信號(hào) 910的圖。
[0195] 圖10a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的4/16模式的全速率電荷共享帶通濾波器1000的完 整示意方框圖。圖l〇b所示為描繪在圖10a中描繪的電荷共享帶通濾波器1000的示例性切換 信號(hào)1010的圖。
[0196] 圖11a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的8/8模式的全速率電荷共享帶通濾波器1100的完 整示意方框圖。圖lib所示為描繪在圖11a中描繪的電荷共享帶通濾波器1100的示例性切換 信號(hào)1110的圖。
[0197] 圖12a所示為根據(jù)一實(shí)施形式的8/16模式的全速率電荷共享帶通濾波器1200的完 整示意方框圖。圖12b所示為描繪在圖12a中描繪的電荷共享帶通濾波器1200的示例性切換 信號(hào)1210的圖。
[0198] 圖13所示為根據(jù)一實(shí)施形式的圖示用于通過電荷共享濾波器濾波電流信號(hào)的方 法1300的流程圖。電流信號(hào)可為如上文結(jié)合圖2至圖12描述的電流信號(hào)202。電荷共享濾波 器可為如上文結(jié)合圖2至圖12描述的電荷共享濾波器之一。
[0199] 電荷共享濾波器包括旋轉(zhuǎn)電容器CR;以及多個(gè)基本濾波器，如上文結(jié)合圖2至圖12 描述的。每個(gè)基本濾波器包括:耦合在各基本濾波器的第一節(jié)點(diǎn)A與各基本濾波器的第二節(jié) 點(diǎn)隊(duì)之間的基本開關(guān)以及耦合到各基本濾波器的第二節(jié)點(diǎn)&的歷史電容器C H。多個(gè)基本 濾波器的第二節(jié)點(diǎn)Bi與旋轉(zhuǎn)電容器CR在一個(gè)互連節(jié)點(diǎn)B互連。方法1300包括在多個(gè)基本濾波 器的第一節(jié)點(diǎn)Μ處提供1301電流信號(hào)。方法1300包括根據(jù)基本開關(guān)的切換狀態(tài)在多個(gè)基 本濾波器的歷史電容器Ch與旋轉(zhuǎn)電容器C R之間共享1302電流信號(hào)提供的電荷，以在多個(gè)基 本濾波器的第一節(jié)點(diǎn)Μ處提供電壓信號(hào)。
[0200] 本文描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備可實(shí)施為數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Processor，DSP)、微控制器或任何其它側(cè)處理器中的軟件或?qū)嵤閿?shù)字信號(hào)處理器 (Digital Signal Processor，DSP)的專用集成電路（application specific integrated circuit，ASIC)內(nèi)的或芯片上的硬件電路。本發(fā)明可以在數(shù)字電子電路中或在計(jì)算機(jī)硬件、 固件、軟件或它們的組合中實(shí)施。
[0201 ]本發(fā)明還支持包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng) 被執(zhí)行時(shí)，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品使至少一個(gè)計(jì)算機(jī)執(zhí)行本文描述的執(zhí)行和計(jì)算步驟，具體而 言是如上文結(jié)合圖13描述的方法1300。這種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可包括其上存儲(chǔ)有供計(jì)算機(jī)使 用的程序代碼的可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，程序代碼可執(zhí)行如上文結(jié)合圖13描述的方法1300。
[0202]盡管本發(fā)明的特定特征或方面可能已經(jīng)僅結(jié)合幾種實(shí)現(xiàn)方式中的一種進(jìn)行公開， 但此類特征或方面可以和其它實(shí)現(xiàn)方式中的一個(gè)或多個(gè)特征或方面相結(jié)合，只要對(duì)于任何 給定或特定的應(yīng)用是有需要或有利。而且，在一定程度上，術(shù)語"包括"、"有"、"具有"或這些 詞的其它變形在詳細(xì)的說明書或權(quán)利要求書中使用，這類術(shù)語和所述術(shù)語"包含"是類似 的，都是表示包括的含義。同樣，術(shù)語"示例性地"，"例如"僅表示為示例，而不是最好或最佳 的。可以使用術(shù)語"親合"和"連接"及其派生詞。應(yīng)理解，這些術(shù)語可能已用于表明兩個(gè)元件 彼此合作或交互，無論它們是否有直接物理或電接觸，或它們彼此沒有直接接觸。
[0203]盡管本文已示出了特定方面，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，各種替代性和/或等 價(jià)實(shí)施方式可替代所示和所描述的特定方面而不脫離本發(fā)明的范圍。該申請(qǐng)旨在覆蓋本文 論述的【具體實(shí)施方式】的任何修改或變更。
[0204]盡管以下權(quán)利要求書中的各元素是借助對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽按照特定順序列舉的，除非對(duì) 權(quán)利要求的闡述另有暗示用于實(shí)現(xiàn)部分或所有這些元素的特定順序，否則這些元素并不一 定限于以所述特定順序來實(shí)現(xiàn)。
[0205]通過以上啟示，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，許多替代產(chǎn)品、修改及變體是顯而易見 的。當(dāng)然，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員容易意識(shí)到除本文所述的應(yīng)用之外，還存在本發(fā)明的眾多其 它應(yīng)用。雖然已參考一個(gè)或多個(gè)特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí) 到在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，仍可對(duì)本發(fā)明作出許多改變。因此，應(yīng)理解，只要是在 所附權(quán)利要求書及其等效文句的范圍內(nèi)，可以用不同于本文具體描述的方式來實(shí)踐本發(fā) 明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電荷共享濾波器(303)，其特征在于，包括： 旋轉(zhuǎn)電容器(Cr);以及 多個(gè)基本濾波器(311、312、313 )，每個(gè)基本濾波器包括： 耦合在各基本濾波器的第一節(jié)點(diǎn)(A1)與各基本濾波器的第二節(jié)點(diǎn)(B1)之間的基本開關(guān) (% ) I以及 耦合到各基本濾波器的所述第一節(jié)點(diǎn)(A1)的歷史電容器(Ch)， 其中，所述多個(gè)基本濾波器的所述第二節(jié)點(diǎn)(B1)與所述旋轉(zhuǎn)電容器(Cr)在一個(gè)互連節(jié) 點(diǎn)(B)互連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷共享濾波器(303)，其特征在于，所述多個(gè)基本濾波器的 所述第二節(jié)點(diǎn)(B1)與所述旋轉(zhuǎn)電容器(Cr)在一個(gè)互連節(jié)點(diǎn)(B)互連，使得多個(gè)信號(hào)源(202) 提供的輸入信號(hào)被電荷共享，其中每個(gè)信號(hào)源連接到所述多個(gè)基本濾波器的相應(yīng)第一節(jié)點(diǎn) (Ai) 03. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電荷共享濾波器(303 )，其特征在于： 所述信號(hào)源(202)是電流源，每個(gè)電流源連接到所述多個(gè)基本濾波器(311、312、313)的 相應(yīng)第一節(jié)點(diǎn)(Ai)。4. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電荷共享濾波器(303 )，其特征在于： 所述多個(gè)基本濾波器(311、312、313)的所述第一節(jié)點(diǎn)(A1)為所述電荷共享濾波器(303) 的輸入和輸出，所述輸入用于接收電流信號(hào)，所述輸出用于提供電壓信號(hào)， 所述電壓信號(hào)是通過基于所述電荷共享濾波器(303)的濾波器特性濾波所述電流信號(hào) (202)得到。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電荷共享濾波器(303 )，其特征在于： 所述濾波器特性是包括同相分量和正交分量的復(fù)值帶通濾波器。6. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電荷共享濾波器(303 )，其特征在于： 所述多個(gè)基本濾波器(311、312、313)的所述基本開關(guān)(Cpi)周期性地切換。7. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電荷共享濾波器(303 )，其特征在于： 所述多個(gè)基本濾波器(311、312、313)的所述基本開關(guān)（Cpi)基于采樣周期切換。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電荷共享濾波器(303 )，其特征在于： 在所述旋轉(zhuǎn)電容器(Cr)和所述多個(gè)基本濾波器(311、312、313)的所述歷史電容器(Ch) 中累積的電荷是基于所述采樣周期的。9. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電荷共享濾波器(303 )，其特征在于： 所述多個(gè)基本濾波器(311、312、313)的所述基本開關(guān)（Cpi)基于多相切換信號(hào)(610)切 換。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電荷共享濾波器(303 )，其特征在于： 所述多相切換信號(hào)(610)為所述多個(gè)基本濾波器(311、312、313)的一個(gè)基本開關(guān)（(R1) 提供第一信號(hào)電平，而為所述多個(gè)基本濾波器(311、 312、313)的另一基本開關(guān)（Cp1)提供第二信號(hào)電平。11. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電荷共享濾波器(303 )，其特征在于： 所述旋轉(zhuǎn)電容器(CR)、所述多個(gè)基本濾波器(311、312、313)的所述基本開關(guān)（(P1)和所 述多個(gè)基本濾波器的所述歷史電容器(Ch)是晶體管。12. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電荷共享濾波器(304、305)，其特征在于，還包括： 多個(gè)第二基本濾波器(321、322、323 )，每個(gè)第二基本濾波器包括： 耦合在所述互連節(jié)點(diǎn)(B)與各第二基本濾波器(321、322、323)的第三節(jié)點(diǎn)(Di)之間的基 本開關(guān)（φ』）；以及 耦合到所述第三節(jié)點(diǎn)(Di)的歷史電容器(Ch)， 使得根據(jù)所述多個(gè)基本濾波器(311、312、313)的所述基本開關(guān)(q>:i)和所述多個(gè)第二基 本濾波器（321、322、323)的所述基本開關(guān)( (Pj)的切換狀態(tài)在所述多個(gè)基本濾波器（311、 312、313)的所述歷史電容器(CH)、所述多個(gè)第二基本濾波器(321、322、323)的所述歷史電 容器(Ch)和所述旋轉(zhuǎn)電容器(Cr)之間共享所述多個(gè)信號(hào)源(202)提供的電荷。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電荷共享濾波器(304)，其特征在于： 所述多個(gè)第二基本濾波器(321、322、323)分為多個(gè)級(jí)聯(lián)的一階111?濾波器(321、322、 323)，每個(gè)第二基本濾波器形成一個(gè)一階IIR濾波器。14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電荷共享濾波器(305 )，其特征在于： 所述多個(gè)第二基本濾波器(321、322、323)分為多個(gè)級(jí)聯(lián)的高階三階IIR濾波器，每組三 個(gè)第二基本濾波器形成一個(gè)三階IIR濾波器。15. 根據(jù)權(quán)利要求12至14之一所述的電荷共享濾波器(304、305)，其特征在于： 所述多個(gè)基本濾波器(311、312、313)的所述第一節(jié)點(diǎn)(A1)是所述電荷共享濾波器(304、 305)的輸入，所述輸入用于接收電流信號(hào)； 所述多個(gè)第二基本濾波器(321、322、323)的所述第三節(jié)點(diǎn)(Di)是所述電荷共享濾波器 (304、305)的輸出，所述輸出用于提供電壓信號(hào)， 所述電壓信號(hào)是通過基于所述電荷共享濾波器的濾波器特性濾波所述輸入信號(hào)得到 的。16. -種用于通過電荷共享濾波器濾波信號(hào)的方法（1300)，其特征在于，所述電荷共享 濾波器包括:旋轉(zhuǎn)電容器(Cr);以及多個(gè)基本濾波器，每個(gè)基本濾波器包括:耦合在各基本 濾波器的第一節(jié)點(diǎn)(A 1)與各基本濾波器的第二節(jié)點(diǎn)（B1)之間的基本開關(guān)（(Ri);以及耦合 到各基本濾波器的所述第一節(jié)點(diǎn)(A 1)的歷史電容器(Ch)，其中，所述多個(gè)基本濾波器的所述 第二節(jié)點(diǎn)(B1)與所述旋轉(zhuǎn)電容器(Cr)在一個(gè)互連節(jié)點(diǎn)(B)互連，所述方法包括： 在所述多個(gè)基本濾波器的所述第一節(jié)點(diǎn)(A1)處提供(1301)信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H03H15/00GK106031039SQ201480076383
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2014年9月5日
【發(fā)明人】伊曼·麥達(dá)迪, 馬蘇德·圖希迪安, 羅伯特·博丹·斯達(dá)世斯基
【申請(qǐng)人】華為技術(shù)有限公司