專利名稱：低通濾波器的設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濾波器設(shè)計(jì)，且確切地說，涉及電流模式低通濾波器的設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
在濾波器設(shè)計(jì)技術(shù)中，可使用電流模式濾波器對(duì)電流域中的信號(hào)進(jìn)行濾波。這些電流模式濾波器有利地用于如下應(yīng)用中其中(例如)先前電路塊及/或后續(xù)電路塊處理信號(hào)電流(而不是信號(hào)電壓)。舉例來說，在通信發(fā)射器應(yīng)用中，通常設(shè)計(jì)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器 (DAC)的輸出與對(duì)上變頻混頻器的輸入兩者以處理信號(hào)電流，且因此，可將電流模式濾波器容易用于DAC與混頻器之間以(例如)在將DAC輸出電流提供到混頻器輸入之前對(duì)DAC輸出電流進(jìn)行低通濾波。特定現(xiàn)有技術(shù)電流模式濾波器使用電流鏡拓?fù)?，其中將一個(gè)或一個(gè)以上電阻器-電容器(RC)網(wǎng)絡(luò)耦合于電流鏡晶體管的柵極之間以提供低通濾波。盡管這些現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)及實(shí)施在概念上是簡單的，但這些現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)展現(xiàn)特定缺點(diǎn)，確切地說，限于至多1/2的大體上低質(zhì)量因子(Q)。應(yīng)了解，一般來說，用于(例如)通信收發(fā)器的濾波器將需要較高Q以實(shí)現(xiàn)在給定頻率下的所要衰減，同時(shí)使帶內(nèi)衰減最小化。將需要提供用于設(shè)計(jì)具有任意高Q且另外具有可任意選擇的自然頻率的電流模式濾波器的新穎技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容


圖1說明根據(jù)本發(fā)明的電流模式濾波器的示范性實(shí)施例。圖2說明電流模式濾波器的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方案。圖2A說明電流模式濾波器的另一現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方案。圖3說明根據(jù)本發(fā)明的濾波器的示范性實(shí)施例。圖3A說明根據(jù)本發(fā)明的濾波器100的替代示范性實(shí)施例300A。圖4說明根據(jù)本發(fā)明的濾波器的替代示范性實(shí)施例。圖4A說明濾波器的示范性實(shí)施例，其中PMOS源極隨耦器是用于電壓緩沖器。圖5說明根據(jù)本發(fā)明的三階低通濾波器的示范性實(shí)施例。圖5A說明根據(jù)本發(fā)明的三階低通濾波器的替代示范性實(shí)施例。圖6說明根據(jù)本發(fā)明的用于通過級(jí)聯(lián)濾波器來合成偶數(shù)階濾波器(例如，四階濾波器)的技術(shù)的示范性實(shí)施例。圖6A說明根據(jù)本發(fā)明的具有任意偶數(shù)階低通傳遞特性的濾波器的示范性實(shí)施例，其中濾波器的輸出電流可進(jìn)一步耦合到濾波器級(jí)聯(lián)。圖7說明根據(jù)本發(fā)明的用于通過級(jí)聯(lián)濾波器來合成奇數(shù)階濾波器(例如，五階濾波器)的技術(shù)的示范性實(shí)施例。
圖7A說明根據(jù)本發(fā)明的具有任意奇數(shù)階低通傳遞特性的濾波器的替代示范性實(shí)施例，其中濾波器的輸出電流可進(jìn)一步耦合到偶數(shù)階濾波器級(jí)聯(lián)。圖7B說明濾波器的示范性實(shí)施例，其中具有PMOS晶體管的二階濾波器的例子耦合到具有NMOS晶體管的三階濾波器的例子，其中濾波器的輸出電流進(jìn)一步耦合到偶數(shù)階濾波器級(jí)聯(lián)。圖8說明用于對(duì)DAC的輸出電流進(jìn)行濾波的濾波器的示范性實(shí)施例。圖9說明可實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)的無線通信裝置的設(shè)計(jì)的框圖。圖10及IOA說明根據(jù)本發(fā)明的用于低通濾波的方法的示范性實(shí)施例。圖11說明根據(jù)本發(fā)明的用于低通濾波的方法的替代示范性實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式在下文中參看隨附圖式更充分地描述本發(fā)明的各種方面。然而，本發(fā)明可以許多不同形式體現(xiàn)，且不應(yīng)被解釋為限于貫穿本發(fā)明所呈現(xiàn)的任何特定結(jié)構(gòu)或功能。相反，提供這些方面，使得本發(fā)明將為詳盡且完整的，且將向所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員充分地傳達(dá)本發(fā)明的范圍?；诒疚闹械慕淌?，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，本發(fā)明的范圍意在涵蓋本文中所揭示的本發(fā)明的任何方面，而無論所述方面是獨(dú)立于本發(fā)明的任何其它方面加以實(shí)施還是與本發(fā)明的任何其它方面組合加以實(shí)施。舉例來說，可使用本文中所闡述的任何數(shù)目個(gè)方面來實(shí)施一設(shè)備或?qū)嵺`一方法。另外，除了本文中所闡述的本發(fā)明的各種方面以外或不同于所述方面，本發(fā)明的范圍還意在涵蓋使用其它結(jié)構(gòu)、功能性或結(jié)構(gòu)及功能性所實(shí)踐的此設(shè)備或方法。應(yīng)理解，本文中所揭示的本發(fā)明的任何方面可通過權(quán)利要求的一個(gè)或一個(gè)以上要素體現(xiàn)。下文結(jié)合附加圖式所闡述的具體實(shí)施方式
意在作為對(duì)本發(fā)明的示范性方面的描述，且不意在表示可實(shí)踐本發(fā)明的僅有示范性方面。貫穿此描述所使用的術(shù)語“示范性”的意思是“充當(dāng)實(shí)例、例子或說明”，且未必應(yīng)被解釋為比其它示范性方面優(yōu)選或有利。
具體實(shí)施方式
包括特定細(xì)節(jié)，以便實(shí)現(xiàn)提供對(duì)本發(fā)明的示范性方面的透徹理解的目的。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見，可在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明的示范性方面。在一些例子中，以框圖形式展示眾所周知的結(jié)構(gòu)及裝置，以便避免混淆本文中所呈現(xiàn)的示范性方面的新穎性。圖1說明根據(jù)本發(fā)明的電流模式濾波器100的示范性實(shí)施例。在圖1中，電流模式濾波器100接受輸入電流Iin且產(chǎn)生經(jīng)濾波輸出電流lout。輸出電流Iout可供應(yīng)到負(fù)載(未圖示)。濾波器100可執(zhí)行(例如)輸入電流Iin的低通濾波以產(chǎn)生輸出電流lout。 濾波器100在如下應(yīng)用中可比(例如)電壓模式濾波器(未圖示)優(yōu)選其中在濾波器100 之前的級(jí)產(chǎn)生電流以作為輸出，及/或在濾波器100之后的級(jí)接受電流以作為輸入。應(yīng)了解，盡管將電流模式濾波器100展示為接受輸入電流及產(chǎn)生輸出電流，但可容易設(shè)計(jì)基于電流模式濾波器100的濾波器以處理其它類型的信號(hào)，例如，輸入電壓及/或輸出電壓。舉例來說，可執(zhí)行電壓/電流轉(zhuǎn)換以將輸入電壓轉(zhuǎn)換成輸入電流，同時(shí)可執(zhí)行電流/電壓轉(zhuǎn)換以將電流模式濾波器的輸出電流轉(zhuǎn)換成輸出電壓。這些替代示范性實(shí)施例被涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖2說明電流模式濾波器100的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方案200。在圖2中，二極管耦合式
6第一晶體管220(或ΜΓ )的漏極耦合到輸入電流Iin。輸入電流Iin經(jīng)由Ml'的電流/ 電壓轉(zhuǎn)換特性而在Ml'的柵極處誘發(fā)電壓Vl'。電壓Vl'經(jīng)由電阻器MO(或R/ )而耦合到第二晶體管270(或M2')的柵極電壓V2'。還提供電容器MO(或C1')以將M2' 的柵極耦合到電源電壓VDD。應(yīng)了解，R/及C/從Vl'至V2'有效地形成一階低通濾波器。電壓V2'在M2'的漏極處產(chǎn)生輸出電流lout，輸出電流lout隨后被提供到負(fù)載(未圖示)。圖2A說明電流模式濾波器100的另一現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方案200A。在圖2A中，將電阻器250(或IV )進(jìn)一步提供于Ml'的柵極與M2'的柵極之間，且將電容器沈0(或C2') 從M2'的柵極耦合到VDD。應(yīng)了解，R/、！V、C/及C2'的組合從Vl'至V2'有效地形成二階低通濾波器。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)了解，例如200及200A的現(xiàn)有技術(shù)濾波器的缺陷在于這些濾波器的傳遞函數(shù)Iout/Iin的Q限于至多1/2。對(duì)于許多應(yīng)用(例如，在通信收發(fā)器中)，將需要具有如下濾波器其具有較高Q以使帶外信號(hào)衰減最大化，同時(shí)使帶內(nèi)信號(hào)降級(jí)最小化。圖3說明根據(jù)本發(fā)明的濾波器100的示范性實(shí)施例300。應(yīng)注意，圖3中的濾波器 300僅是出于說明性目的而展示，且不意在限制本發(fā)明的范圍。在圖3中，第一晶體管320(或Ml)的漏極耦合到輸入電流Iin 310。Ml的漏極經(jīng)由電阻器禮330而進(jìn)一步耦合到其柵極，且經(jīng)由電容器340 (或C1)而進(jìn)一步耦合到參考電壓(例如，電源電壓VDD)。Ml的柵極經(jīng)由電容器350 (或C2)而耦合到電源電壓VDD。Ml的柵極還耦合到第二晶體管370(或M2)的柵極。M2響應(yīng)于其柵極電壓而在其漏極處產(chǎn)生電流lout，且所述漏極電流隨后作為輸出電流而提供到負(fù)載(未圖示)。應(yīng)了解，可如下表達(dá)濾波器300的特性
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，其包含第一晶體管，其包含漏極、柵極及源極，所述源極耦合到參考電壓； 第一電阻器，其耦合所述第一晶體管的所述漏極與所述柵極； 第一電容器，其將所述第一晶體管的所述漏極耦合到參考電壓； 第二電容器，其將所述第一晶體管的所述柵極耦合到參考電壓；及第二晶體管，其包含漏極、柵極及源極，所述源極耦合到參考電壓，所述柵極耦合到所述第一晶體管的所述柵極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述第一晶體管及所述第二晶體管為PMOS晶體管，每一參考電壓為相同正電源電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述第一晶體管及所述第二晶體管為NMOS晶體管，每一參考電壓為接地電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含電壓緩沖器，所述電壓緩沖器將所述第一晶體管的所述漏極耦合到所述第一電阻器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，所述電壓緩沖器包含源極隨耦器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含第二電阻器，其將所述第一晶體管的所述柵極耦合到所述第二晶體管的所述柵極； 第三電容器，其將所述第二晶體管的所述柵極耦合到參考電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述第一晶體管、所述第一電阻器、所述第一電容器、 所述第二電容器及所述第二晶體管形成第一濾波器，所述設(shè)備進(jìn)一步包含第二濾波器，所述第二濾波器包含第一晶體管，其包含漏極、柵極及源極，所述源極耦合到參考電壓，所述第一濾波器的所述第二晶體管的所述漏極耦合到所述第一晶體管的所述漏極，所述第一晶體管與所述第一濾波器的所述第一晶體管互補(bǔ)；第一電阻器，其耦合所述第一晶體管的所述漏極與所述柵極； 第一電容器，其將所述第一晶體管的所述漏極耦合到參考電壓； 第二電容器，其將所述第一晶體管的所述柵極耦合到參考電壓；及第二晶體管，其包含漏極、柵極及源極，所述源極耦合到參考電壓，所述柵極耦合到所述第一晶體管的所述柵極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含至少一個(gè)額外濾波器，所述至少一個(gè)額外濾波器與所述第一濾波器及所述第二濾波器串聯(lián)級(jí)聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，所述第一晶體管、所述第一電阻器、所述第一電容器、 所述第二電容器及所述第二晶體管形成第一濾波器，所述設(shè)備進(jìn)一步包含第二濾波器，所述第二濾波器包含第一晶體管，其包含漏極、柵極及源極，所述源極耦合到參考電壓，所述第一濾波器的所述第二晶體管的所述漏極耦合到所述第一晶體管的所述漏極，所述第一晶體管與所述第一濾波器的所述第一晶體管互補(bǔ)；第一電阻器，其耦合所述第一晶體管的所述漏極與所述柵極； 第一電容器，其將所述第一晶體管的所述漏極耦合到參考電壓； 第二電容器，其將所述第一晶體管的所述柵極耦合到參考電壓；及第二晶體管，其包含漏極、柵極及源極，所述源極耦合到參考電壓，所述柵極耦合到所述第一晶體管的所述柵極。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC，所述DAC用于產(chǎn)生耦合到所述第一晶體管的所述漏極的輸入電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含至少一個(gè)基帶TX放大器，其耦合到所述第二晶體管的所述漏極；TX LO信號(hào)產(chǎn)生器；上變頻轉(zhuǎn)換器，其耦合到所述TX LO信號(hào)產(chǎn)生器及所述至少一個(gè)基帶TX放大器；TX濾波器，其耦合到所述上變頻轉(zhuǎn)換器的輸出；功率放大器PA，其耦合到所述TX濾波器；雙工器，其耦合到所述功率放大器的輸出；低噪聲放大器LNA，其耦合到所述雙工器；濾波器，其耦合到所述LNA ；RX LO信號(hào)產(chǎn)生器；下變頻轉(zhuǎn)換器，其耦合到所述RX LO信號(hào)產(chǎn)生器及耦合到所述LNA的所述濾波器；及至少一個(gè)RX低通濾波器，其耦合到所述下變頻轉(zhuǎn)換器的輸出。
12.一種方法，其包含將輸入電流耦合到第一晶體管的漏極；將所述第一晶體管的源極耦合到參考電壓；使用第一電阻器來耦合所述第一晶體管的所述漏極與柵極；使用第一電容器將所述第一晶體管的所述漏極耦合到參考電壓；使用第二電容器將所述第一晶體管的所述柵極耦合到參考電壓；將第二晶體管的源極耦合到參考電壓；將所述第二晶體管的柵極耦合到所述第一晶體管的所述柵極；及將第一輸出電流耦合到所述第二晶體管的漏極。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，所述第一晶體管及所述第二晶體管為PMOS晶體管， 每一參考電壓為相同正電源電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，所述第一晶體管及所述第二晶體管為NMOS晶體管， 每一參考電壓為接地電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包含將電壓緩沖器耦合于所述第一晶體管的所述漏極與所述第一電阻器之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，所述電壓緩沖器包含源極隨耦器。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包含使用第二電阻器將所述第一晶體管的所述柵極耦合到所述第二晶體管的所述柵極；及使用第三電容器將所述第二晶體管的所述柵極耦合到參考電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包含將所述第一輸出電流耦合到第二濾波塊，所述將所述第一輸出電流耦合到所述第二濾波塊包含將所述第一輸出電流耦合到與所述第一晶體管互補(bǔ)的第三晶體管的漏極； 將所述第三晶體管的源極耦合到參考電壓；使用所述第二濾波塊的第一電阻器來耦合所述第三晶體管的所述漏極與柵極； 使用所述第二濾波塊的第一電容器將所述第三晶體管的所述漏極耦合到參考電壓； 使用所述第二濾波塊的第二電容器將所述第三晶體管的所述柵極耦合到參考電壓； 將第四晶體管的源極耦合到參考電壓；將所述第四晶體管的柵極耦合到所述第三晶體管的所述柵極；及將第二輸出電流耦合到所述第四晶體管的漏極。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包含將至少一個(gè)額外濾波塊與所述第二輸出電流串聯(lián)級(jí)聯(lián)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包含將所述第一輸出電流耦合到第二濾波塊，所述將所述第一輸出電流耦合到所述第二濾波塊包含將所述第一輸出電流耦合到與所述第一晶體管互補(bǔ)的第三晶體管的所述漏極； 將所述第三晶體管的所述源極耦合到參考電壓；使用所述第二濾波塊的第一電阻器來耦合所述第三晶體管的所述漏極與所述柵極； 使用所述第二濾波塊的第一電容器將所述第三晶體管的所述漏極耦合到參考電壓； 使用所述第二濾波塊的第二電容器將所述第三晶體管的所述柵極耦合到參考電壓； 將第四晶體管的所述源極耦合到參考電壓；將所述第四晶體管的所述柵極耦合到所述第三晶體管的所述柵極；及將第二輸出電流耦合到所述第四晶體管的所述漏極。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包含 將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電流；及將所述模擬電流耦合到所述輸入電流。
22.—種設(shè)備，其包含低通濾波器，所述濾波器包含用于通過偶數(shù)階低通傳遞特性對(duì)輸入電流進(jìn)行濾波以產(chǎn)生輸出電流的裝置。
23.一種設(shè)備，其包含低通濾波器，所述濾波器包含用于通過奇數(shù)階低通傳遞特性對(duì)輸入電流進(jìn)行濾波以產(chǎn)生輸出電流的裝置。
全文摘要
本發(fā)明揭示用于具有高質(zhì)量因子Q的低通濾波的技術(shù)。在示范性實(shí)施例中，將輸入電流耦合到第一晶體管的漏極。通過電阻器R1將所述第一晶體管的所述漏極與柵極耦合在一起，且通過第一電容器C1將所述漏極耦合到參考電壓。通過第二電容器C2將所述柵極耦合到參考電壓。將所述柵極進(jìn)一步耦合到第二晶體管的柵極，且將輸出電流耦合到所述第二晶體管的漏極。在另一示范性實(shí)施例中，可耦合其它無源元件以產(chǎn)生奇數(shù)階低通傳遞特性?？纱?lián)級(jí)聯(lián)多個(gè)濾波器以合成具有任意階的濾波器。
文檔編號(hào)H03H11/12GK102598508SQ201080047530
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者阿拉·比卡思, 阿雷佐烏·哈提比, 雷納·格特克 申請(qǐng)人:高通股份有限公司