專利名稱：可重配置的Gm_C濾波器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濾波器電路，具體涉及可重配置的Gm_C濾波器電路。
背景技術(shù)：
濾波器是一種對(duì)輸入信號(hào)的頻率具有選擇性的二端口網(wǎng)絡(luò)。它的幅頻響應(yīng)包括通帶、過(guò)渡帶和阻帶，其允許在通帶范圍內(nèi)的信號(hào)以比較小的衰減通過(guò)，在過(guò)渡帶內(nèi)的信號(hào)受到不同程度的衰減，而在阻帶內(nèi)的信號(hào)受到很大程度的衰減而得到抑制，信號(hào)通過(guò)濾波器后不僅會(huì)根據(jù)頻率的不同而相應(yīng)的改變其幅度，同時(shí)其相位特性也會(huì)出現(xiàn)一定程度的整形。隨著信息技術(shù)和集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，有源濾波器在無(wú)線收發(fā)機(jī)中獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前，根據(jù)需要濾波的頻率不同，有源濾波器主要包括Gm-C濾波器、RC濾波器、MOSFET-C濾波器以及SC濾波器等。Gm-C濾波器相比較于其它類型的有源濾波器，具有工作頻率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低和易于調(diào)諧等優(yōu)點(diǎn)，在低功耗的無(wú)線收發(fā)機(jī)中更受青睞。片上集成的Gm-C濾波器的實(shí)現(xiàn)方式有很多種，常用的結(jié)構(gòu)主要有級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)和梯形跳耦結(jié)構(gòu)，梯形跳耦結(jié)構(gòu)中的Gm單元受直流偏移的影響很小，電路元件參數(shù)靈敏度低。軟件無(wú)線電技術(shù)的提出，對(duì)構(gòu)建單片集成的多模式、多頻和多功能的無(wú)線收發(fā)機(jī)提供了有效而安全的解決方案，同時(shí)這也對(duì)無(wú)線收發(fā)機(jī)系統(tǒng)提出了更高的要求，需要考慮體系架構(gòu)、寬帶可編程、可配置的射頻和中頻技術(shù)等。目前多模多頻無(wú)線收發(fā)機(jī)大多是基于可配置的中頻結(jié)構(gòu)，以降低芯片成本和功耗，這要求模擬中頻濾波器具有復(fù)數(shù)帶通和低通兩種工作模式、濾波器階數(shù)的可配置以及可編程的帶寬和中心頻率。由此本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題提出了一種可配置為復(fù)數(shù)帶通和低通，同時(shí)還可在任意工作模式下配置為五階梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C濾波器和三階梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C濾波器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供可重配置的Gm_C濾波器電路。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是，可重配置的Gm_C濾波器電路，包括:1路同相信號(hào)通道、Q路正交信號(hào)通道以及位于通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組，其特征在于:1路同相信號(hào)通道和Q路正交信號(hào)通道為相同的梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器；兩個(gè)信號(hào)通道中的對(duì)稱的電容性元件通過(guò)通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組中的一個(gè)跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器相連接，且通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組中的每一個(gè)跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器的差分輸入端和差分輸出端均連接有一個(gè)數(shù)字開關(guān)。本發(fā)明通過(guò)數(shù)字開關(guān)可以配置為復(fù)數(shù)帶通濾波器和低通濾波器兩種工作模式，當(dāng)串聯(lián)在跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器上的數(shù)字開關(guān)全部閉合時(shí)，濾波器為復(fù)數(shù)帶通濾波器，當(dāng)上述開關(guān)全部斷開時(shí)，濾波器為低通濾波器，從而實(shí)現(xiàn)片上梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C濾波器的復(fù)數(shù)帶通與低通的切換；在關(guān)斷頻移網(wǎng)絡(luò)后即可實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波器到實(shí)數(shù)濾波器的轉(zhuǎn)換，并具有利用可編程器件進(jìn)行多次重復(fù)配置邏輯狀態(tài)的特性。在工作時(shí)根據(jù)需要改變電路的結(jié)構(gòu)，從而使整個(gè)系統(tǒng)具有靈活、簡(jiǎn)便，硬件資源可復(fù)用，易于升級(jí)等多種良好性能。根據(jù)本發(fā)明所述的可重配置的Gm_C濾波器電路的一種優(yōu)選方案，該I路同相信號(hào)通道和Q路正交信號(hào)通道為相同的梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器；該Gm_C低通濾波器包括依次相連的跨導(dǎo)運(yùn)算放大器、輸入側(cè)模擬電阻、跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器一至跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器四、輸出側(cè)模擬電阻；并且，跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的差分輸出端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)二十五、數(shù)字開關(guān)二十六與跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器三的差分輸入端連接；連接輸出側(cè)模擬電阻的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器四的差分輸出端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)二十七、數(shù)字開關(guān)二十八與輸出側(cè)模擬電阻的差分輸入端連接；輸出側(cè)模擬電阻的其中一個(gè)差分輸入端通過(guò)數(shù)字開關(guān)三十三連接數(shù)字開關(guān)二十五的輸入端，輸出側(cè)模擬電阻的另一個(gè)差分輸入端通過(guò)數(shù)字開關(guān)三十四連接數(shù)字開關(guān)二十六的輸入端。由此，I路同相信號(hào)通道和Q路正交信號(hào)通道構(gòu)成相同的5階梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器，通過(guò)對(duì)數(shù)字開關(guān)以及跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器的偏置電流進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)任意工作模式下可配置為五階濾波器和三階濾波器。根據(jù)本發(fā)明所述的可重配置的Gm_C濾波器電路的一種優(yōu)選方案，跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的其中一個(gè)差分輸出端同數(shù)字開關(guān)二十五與數(shù)字開關(guān)三十三的連接節(jié)點(diǎn)之間還順序連接有第二數(shù)字開關(guān)二十五、跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器五、跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器六和第二數(shù)字開關(guān)二十七；跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的另一個(gè)差分輸出端同數(shù)字開關(guān)二十六與數(shù)字開關(guān)三十四的連接節(jié)點(diǎn)之間還順序連接有第二數(shù)字開關(guān)二十六、跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器五、跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器六和第二數(shù)字開關(guān)二十八；并且第二數(shù)字開關(guān)二十七與數(shù)字開關(guān)二十五和數(shù)字開關(guān)三十三的連接節(jié)點(diǎn)通過(guò)第二數(shù)字開關(guān)三十三與跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的一個(gè)差分輸出端連接；第二數(shù)字開關(guān)二十八與數(shù)字開關(guān)二十六和數(shù)字開關(guān)三十四的連接節(jié)點(diǎn)通過(guò)第二數(shù)字開關(guān)三十四與跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的另一個(gè)差分輸出端連接。由此，I路同相信號(hào)通道和Q路正交信號(hào)通道構(gòu)成相同的7階梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器。通過(guò)對(duì)數(shù)字開關(guān)以及跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器的偏置電流進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)任意工作模式下可配置為七階濾波器、五階濾波器或三階濾波器。

根據(jù)本發(fā)明所述的可重配置的Gm_C濾波器電路的一種優(yōu)選方案，所述數(shù)字開關(guān)均包括反相器INV、PMOS管Ml和NMOS管M2 ;所述PMOS管Ml的源極與所述NMOS管M2的漏極連接作為數(shù)字開關(guān)的輸入端，所述PMOS管Ml的漏極與所述NMOS管M2的源極連接作為數(shù)字開關(guān)的輸出端，所述NMOS管M2的柵極為數(shù)字開關(guān)的控制端，且與反相器INV的輸入端連接；反相器INV的輸出端與PMOS管Ml的柵極連接。根據(jù)本發(fā)明所述的可重配置的Gm_C濾波器電路的一種優(yōu)選方案，所述跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器為將兩個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸出端與輸入端交叉連接構(gòu)成，其中一個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器為反相輸入連接，另一個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器為同相輸入連接。本發(fā)明所述的可重配置的Gm_C濾波器電路的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)數(shù)字開關(guān)將Gm_C濾波器配置為復(fù)數(shù)帶通濾波器和低通濾波器兩種工作模式，從而實(shí)現(xiàn)片上梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C濾波器的復(fù)數(shù)帶通與低通的切換；且可在任意工作模式下實(shí)現(xiàn)濾波器三階與五階以及七階甚至更高階的配置切換，實(shí)現(xiàn)了電路的復(fù)用，從而節(jié)省了芯片面積，降低了系統(tǒng)功耗，并使整個(gè)系統(tǒng)兼具靈活、簡(jiǎn)便，易于升級(jí)等多種良好性能；本發(fā)明還可通過(guò)改變相應(yīng)跨導(dǎo)的偏置電流的方式實(shí)現(xiàn)濾波器帶寬和中心頻率的可編程，可廣泛應(yīng)用在電子通信系統(tǒng)中，具有良好的應(yīng)用前景。


圖1是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是實(shí)施例2的前部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是實(shí)施例2的后部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是數(shù)字開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4的等效電路圖。圖6是圖1變換為復(fù)數(shù)帶通濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是圖1變換為低通濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1至圖3，可重配置的Gm_C濾波器電路，包括:1路同相信號(hào)通道、Q路正交信號(hào)通道以及位于通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組，其特征在于:1路同相信號(hào)通道和Q路正交信號(hào)通道為相同的梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器；兩個(gè)信號(hào)通道中的對(duì)稱的電容性元件通過(guò)通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組中的一個(gè)跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器相連接，且通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組中的每一個(gè)跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器的差分輸入端和差分輸出端均連接有一個(gè)數(shù)字開關(guān)。該I路同相信號(hào)通道和Q路正交信號(hào)通道為相同的梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器；該Gm_C低通濾波器包括依次相連的跨導(dǎo)運(yùn)算放大器、輸入側(cè)模擬電阻、跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器一至跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器四、輸出側(cè)模擬電阻；并且，跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的差分輸出端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)二十五、數(shù)字開關(guān)二十六與跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器三的差分輸入端連接；連接輸出側(cè)模擬電阻的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器四的差分輸出端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)二十七、數(shù)字開關(guān)二十八與輸出側(cè)模擬電阻的差分輸入端連接；輸出側(cè)模 擬電阻的其中一個(gè)差分輸入端通過(guò)數(shù)字開關(guān)三十三連接數(shù)字開關(guān)二十五的輸入端，輸出側(cè)模擬電阻的另一個(gè)差分輸入端通過(guò)數(shù)字開關(guān)三十四連接數(shù)字開關(guān)二十六的輸入端。由此，I路同相信號(hào)通道和Q路正交信號(hào)通道構(gòu)成相同的5階梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器，通過(guò)對(duì)數(shù)字開關(guān)以及跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器的偏置電流進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)任意工作模式下可配置為五階濾波器和三階濾波器。根據(jù)上述原理，本發(fā)明還能實(shí)現(xiàn)七階復(fù)數(shù)帶通濾波器與五階復(fù)數(shù)帶通濾波器以及三階復(fù)數(shù)帶通濾波器的切換，具體為跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的其中一個(gè)差分輸出端同數(shù)字開關(guān)二十五與數(shù)字開關(guān)三十三的連接節(jié)點(diǎn)之間還順序連接有第二數(shù)字開關(guān)二十五、跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器五、跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器六和第二數(shù)字開關(guān)二十七；跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的另一個(gè)差分輸出端同數(shù)字開關(guān)二十六與數(shù)字開關(guān)三十四的連接節(jié)點(diǎn)之間還順序連接有第二數(shù)字開關(guān)二十六、跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器五、跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器六和第二數(shù)字開關(guān)二十八；并且第二數(shù)字開關(guān)二十七與數(shù)字開關(guān)二十五和數(shù)字開關(guān)三十三的連接節(jié)點(diǎn)通過(guò)第二數(shù)字開關(guān)三十三與跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的一個(gè)差分輸出端連接；第二數(shù)字開關(guān)二十八與數(shù)字開關(guān)二十六和數(shù)字開關(guān)三十四的連接節(jié)點(diǎn)通過(guò)第二數(shù)字開關(guān)三十四與跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的另一個(gè)差分輸出端連接。下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:實(shí)施例1:參見圖1，可重配置的6!11_(:濾波器由1、Q兩通道均為相同結(jié)構(gòu)的五階梯形跳耦低通濾波器和位于通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組以及數(shù)字開關(guān)構(gòu)成。其中，I路五階梯形跳耦低通濾波器由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gml、輸入側(cè)模擬電阻Gm2、第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器一至第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器四、輸出側(cè)模擬電阻Gmll、電容一 電容六構(gòu)成；第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器一由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm3、Gm4構(gòu)成；第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm5、Gm6構(gòu)成,第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器三由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm7、Gm8構(gòu)成,第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器四由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm9、GmlO構(gòu)成，電容一由電容C1-UC1-2并聯(lián)構(gòu)成；電容二由電容C2-l、C2-2并聯(lián)構(gòu)成，電容三由電容C3-1、C3-2并聯(lián)構(gòu)成，電容四由電容C4-l、C4-2并聯(lián)構(gòu)成，電容五由電容C5_1、C5_2并聯(lián)構(gòu)成，電容六由電容C6-l、C6-2并聯(lián)構(gòu)成，電容一兩端分別接在跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gml的差分輸出端，電容二兩端分別接在第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器一的差分輸出端，電容三兩端分別接在第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的差分輸出端，電容四兩端分別接在第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器三的差分輸入端，電容五兩端分別接在第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器三的差分輸出端，電容六兩端分別接第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器四的差分輸出端;Q路五階梯形跳耦低通濾波器由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm24、輸入側(cè)模擬電阻Gm25、第二跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器一至第二跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器四、輸出側(cè)模擬電阻Gm34、電容七 電容十二構(gòu)成；第二跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器一由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm26、Gm27構(gòu)成；第二跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm28、Gm29構(gòu)成，第二跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器三由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm30、Gm31構(gòu)成，第二跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器四由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm32、Gm33構(gòu)成；電容七由電容C7_l、C7-2并聯(lián)構(gòu)成；電容八由電容C8-UC8-2并聯(lián)構(gòu)成，電容九由電容C9-l、C9-2并聯(lián)構(gòu)成，電容十由電容C10_1、C10_2并聯(lián)構(gòu)成，電容i^一由電容C11-UC11-2并聯(lián)構(gòu)成，電容十二由電容C12-l、C12-2并聯(lián)構(gòu)成，電容七兩端分別接在跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm24的差分輸出端，電容八兩端分別接在第二跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器一的差分輸出端，電容九兩端分別接在第二跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的差分輸出端，電容十兩端分別接在第二跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器三的差分輸入端，電容十一兩端分別接在第二跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器三的差分輸出端，電容十二兩端分別接第二跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器四的差分輸出端；位于通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組包括跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器九至跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器十四；跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器九由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gml2、Gml3構(gòu)成，它的差分輸入端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW1、SW2連接電容一的兩端，差分輸出端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW3、SW4連接電容七的兩端；跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器十由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gml4、Gml5構(gòu)成，它的差分輸入端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW5、SW6連接電容二的兩端，差分輸出端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW7、SW8連接電容八的兩端；跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器十一由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gml6、Gml7構(gòu)成，它的差分輸入端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW9、SW10連接電容三的兩端，差分輸出端分別通過(guò)數(shù) 字開關(guān)SW11、SW12連接電容九的兩端；跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器十二由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gml8、Gml9構(gòu)成，它的差分輸入端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW13、SW14連接電容四的兩端，差分輸出端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW15、SW16連接電容十的兩端；跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器十三由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm20、Gm21構(gòu)成，它的差分輸入端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW17、SW18連接電容五的兩端，差分輸出端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW19、SW20連接電容十一的兩端；跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器十四由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm22、Gm23構(gòu)成，它的差分輸入端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW21、SW22連接電容六的兩端，差分輸出端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW23、SW24連接電容十二的兩端。復(fù)數(shù)帶通濾波器和低通濾波器的切換通過(guò)1、Q兩通道之間的與回轉(zhuǎn)器串聯(lián)的數(shù)字開關(guān)來(lái)配置。當(dāng)串聯(lián)在跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器九至跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器十四上的數(shù)字開關(guān)SWl SW24全部閉合時(shí)，濾波器為復(fù)數(shù)帶通濾波器，如圖6 ;當(dāng)上述開關(guān)全部斷開時(shí)，濾波器為低通濾波器，如圖7。當(dāng)將數(shù)字開關(guān)SW25 SW28、SW33、SW34接入I路同相信號(hào)通道，數(shù)字開關(guān)SW29 SW32、SW35、SW36接入Q路正交信號(hào)通道，可實(shí)現(xiàn)任意工作模式下可配置為五階濾波器或三階濾波器；即將數(shù)字開關(guān)SW25 SW26連接在第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的差分輸出端與第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器三的差分輸入端；數(shù)字開關(guān)SW27 SW28連接在第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器四的差分輸出端與輸出側(cè)模擬電阻Gmll的差分輸入端，數(shù)字開關(guān)SW33 SW34連接在第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的差分輸出端與輸出側(cè)模擬電阻Gmll的差分輸入端；數(shù)字開關(guān)SW29 SW30連接在第二跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的差分輸出端與第二跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器三的差分輸入端；數(shù)字開關(guān)SW31 SW32連接在第二跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器四的差分輸出端與輸出側(cè)模擬電阻Gm34的差分輸入端，數(shù)字開關(guān)SW33 SW34連接在第二跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的差分輸出端與輸出側(cè)模擬電阻Gm34的差分輸入端；五階濾波器與三階濾波器的切換由數(shù)字開關(guān)SW25 SW32控制:在I通道，當(dāng)數(shù)字開關(guān)SW25 SW28閉合，數(shù)字開關(guān)SW33、SW34斷開時(shí)，濾波器構(gòu)成五階梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器；當(dāng)數(shù)字開關(guān)SW25 SW38斷開，數(shù)字開關(guān)SW33、SW34閉合，同時(shí)將跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm7 GmlO中的偏置電流均置為零時(shí)，則濾波器構(gòu)成變?yōu)槿A梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器。在Q通道，當(dāng)數(shù)字開關(guān)SW29 SW32閉合，數(shù)字開關(guān)SW35、SW36斷開時(shí)，濾波器構(gòu)成五階梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器；當(dāng)數(shù)字開關(guān)SW29 SW32斷開，數(shù)字開關(guān)SW35、SW36閉合，同時(shí)將跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm30 Gm33中的偏置電流均置為零時(shí)，則濾波器構(gòu)成變?yōu)槿A梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器。當(dāng)1、Q通道的開關(guān)同時(shí)按上述方式配置時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)五階復(fù)數(shù)帶通濾波器與三階復(fù)數(shù)帶通濾波器的切換。當(dāng)切換為三階復(fù)數(shù)帶通濾波器時(shí)，由于跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm7 GmlO、Gml8 Gm23、Gm30 Gm33中的偏置電流均為零，使得Gm_C濾波器電路的功耗降低。實(shí)施例2:參見圖2和圖3，可重配置的Gm_C濾波器由1、Q兩通道均為相同結(jié)構(gòu)的七階梯形跳耦低通濾波器和位于通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組以及數(shù)字開關(guān)構(gòu)成。與實(shí)施例1不同之處為: I路七階梯形跳耦低通濾波器由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gml、輸入側(cè)模擬電阻Gm2、第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器一、第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二、跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm7A、Gm8A構(gòu)成的第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器五、跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm9A、GmlOA構(gòu)成的第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器六、第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器三、第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器四、輸出側(cè)模擬電阻Gmll、電容一 電容三、電容四A 電容六A、電容四 電容六構(gòu)成；電容四A由電容C4-1A、C4-2A并聯(lián)構(gòu)成，電容五A由電容C5_1A、C5_2A并聯(lián)構(gòu)成，電容六A由電容C6-1A、C6_2A并聯(lián)構(gòu)成；電容四A兩端分別接在第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器五的差分輸入端，電容五A兩端分別接在第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器五的差分輸出端，電容六A兩端分別接第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器六的差分輸出端。Q路正交信號(hào)通道的構(gòu)成與I路同相信號(hào)通道構(gòu)成相同，在此不累述。位于通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組包括跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器九至跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器十七；跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器十五的差分輸入端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW13A、SW14A連接電容四A的兩端，跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器十六的差分輸入端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW17A、SW18A連接電容五A的兩端，跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器十七的差分輸入端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW21A、SW22A連接電容六A的兩端；跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器十五至跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器十七的差分輸出端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)連接Q路正交信號(hào)通道對(duì)應(yīng)電容的兩端，在此不累述。當(dāng)將數(shù)字開關(guān)SW25 SW28、SW33、Sff34, SW25A SW28A、SW33A、SW34A 接入 I 路同相信號(hào)通道，數(shù)字開關(guān)SW29 SW32、SW35、SW36、SW29A SW32A、SW35A、SW36A接入Q路正交信號(hào)通道，可實(shí)現(xiàn)任意工作模式下可配置為七階濾波器、五階濾波器或三階濾波器；具體為數(shù)字開關(guān)SW25A SW26A連接在第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的差分輸出端與第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器五的差分輸入端之間；數(shù)字開關(guān)SW25與數(shù)字開關(guān)SW33的連接節(jié)點(diǎn)與第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器六的其中一個(gè)差分輸出端之間連接有數(shù)字開關(guān)SW27A ;數(shù)字開關(guān)SW26與數(shù)字開關(guān)SW34的連接節(jié)點(diǎn)與第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器六的另一個(gè)差分輸出端之間連接有數(shù)字開關(guān)SW28A ;并且數(shù)字開關(guān)SW27A與數(shù)字開關(guān)SW25和數(shù)字開關(guān)SW33的連接節(jié)點(diǎn)通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW33A與第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的一個(gè)差分輸出端連接；數(shù)字開關(guān)SW28A與數(shù)字開關(guān)SW26和數(shù)字開關(guān)SW34的連接節(jié)點(diǎn)通過(guò)數(shù)字開關(guān)SW34A與第一跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的另一個(gè)差分輸出端連接；數(shù)字開關(guān)SW29 SW32、SW35、SW36、SW29A SW32A、SW35A、SW36A接入Q路正交信號(hào)通道的方法與I路同相信號(hào)通道相同，在此不累述。在I通道，當(dāng)數(shù)字開關(guān)SW25 SW28、SW25A SW28A閉合，數(shù)字開關(guān)SW33、Sff34,SW33A、SW34A斷開時(shí)，濾波器構(gòu)成七階梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器；當(dāng)數(shù)字開關(guān)SW25 SW28、SW33A SW34A閉合，數(shù)字開關(guān)SW25A SW28A、SW33、SW34斷開時(shí)，同時(shí)將跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm7 A GmlO A中的偏置電流均置為零時(shí)，濾波器構(gòu)成五階梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器；當(dāng)數(shù)字開關(guān)SW25 SW28、SW25A SW28A斷開，數(shù)字開關(guān)SW33A、SW34A、SW33、SW34閉合，同時(shí)將跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm7 GmlO、Gm7 A GmlO A中的偏置電流均置為零時(shí)，則濾波器構(gòu)成變?yōu)槿A梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器。在Q通道，當(dāng)數(shù)字開關(guān)SW29 SW32、SW29A SW32A閉合，數(shù)字開關(guān)SW35、SW36、SW35A、SW36A斷開時(shí)，濾波器構(gòu)成七 階梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器；當(dāng)數(shù)字開關(guān)SW29 SW32、SW35A SW36A閉合，數(shù)字開關(guān)SW29A SW32A、SW35、SW36斷開時(shí)，同時(shí)將跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm30 A Gm33 A中的偏置電流均置為零時(shí)，濾波器構(gòu)成五階梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器；當(dāng)數(shù)字開關(guān)SW29 SW32、SW29A SW32A斷開，數(shù)字開關(guān)SW35、SW36、SW35A、SW36A閉合，同時(shí)將跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gm30 Gm33、Gm30 A Gm33 A中的偏置電流均置為零時(shí)，則濾波器構(gòu)成變?yōu)槿A梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器。參見圖4、5，在上述實(shí)施例中，所述數(shù)字開關(guān)均包括反相器INV、PM0S管Ml和NMOS管M2 ;所述PMOS管Ml的源極與所述NMOS管M2的漏極連接作為數(shù)字開關(guān)的輸入端，所述PMOS管Ml的漏極與所述NMOS管M2的源極連接作為數(shù)字開關(guān)的輸出端，所述NMOS管M2的柵極為數(shù)字開關(guān)的控制端，且與反相器INV的輸入端連接；反相器INV的輸出端與PMOS管Ml的柵極連接。在上述實(shí)施例中，所述跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器為將兩個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸出端與輸入端交叉連接構(gòu)成，其中一個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器為反相輸入接法，另一個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器為同相輸入接法。以跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器九為例說(shuō)明:跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器九由跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gmll、Gml2構(gòu)成，跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gmll的輸入正端連接跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gml2的輸出負(fù)端，跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gmll的輸入負(fù)端連接跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gml2的輸出正端，跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gmll的輸出正端連接跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gml2的輸入正端，跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gmll的輸出負(fù)端連接跨導(dǎo)運(yùn)算放大器Gml2的輸入負(fù)端。根據(jù)上述原理，本發(fā)明還能實(shí)現(xiàn)更高階復(fù)數(shù)帶通濾波器與七階、五階復(fù)數(shù)帶通濾波器以及三階復(fù)數(shù)帶通濾波器的切換，在此不累述。Gm-C濾波器的跨導(dǎo)值除了與跨導(dǎo)運(yùn)算放大器中形成跨導(dǎo)的晶體管尺寸有關(guān)外，主要與其靜態(tài)偏置電流直接相關(guān)。由于所設(shè)計(jì)好的跨導(dǎo)運(yùn)算放大器在芯片制造后其中的晶體管尺寸不會(huì)改變，可以改變其偏置電流值，從而改變其跨導(dǎo)值，于是濾波器帶寬和中心頻率的控制可只通過(guò)改變其相應(yīng)跨導(dǎo)Gm電流的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，將相應(yīng)的偏置電流設(shè)計(jì)成可編程的，從而可以實(shí)現(xiàn)濾波器帶寬和中心頻率的可編程。上面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但是，本發(fā)明保護(hù)的不僅限于具體實(shí)施方式
的范圍。
權(quán)利要求
1.可重配置的Gm_c濾波器電路，包括:1路同相信號(hào)通道、Q路正交信號(hào)通道以及位于通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組，其特征在于:1路同相信號(hào)通道和Q路正交信號(hào)通道為相同的梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器；兩個(gè)信號(hào)通道中的對(duì)稱的電容性元件通過(guò)通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組中的一個(gè)跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器相連接，且通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組中的每一個(gè)跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器的差分輸入端和差分輸出端均連接有一個(gè)數(shù)字開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重配置的Gm_C濾波器電路，其特征在于:該I路同相信號(hào)通道和Q路正交信號(hào)通道為相同的梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器；該Gm_C低通濾波器包括依次相連的跨導(dǎo)運(yùn)算放大器、輸入側(cè)模擬電阻、跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器一至跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器四、輸出側(cè)模擬電阻；并且，跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的差分輸出端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)二十五、數(shù)字開關(guān)二十六與跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器三的差分輸入端連接；連接輸出側(cè)模擬電阻的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器四的差分輸出端分別通過(guò)數(shù)字開關(guān)二十七、數(shù)字開關(guān)二十八與輸出側(cè)模擬電阻的差分輸入端連接；輸出側(cè)模擬電阻的其中一個(gè)差分輸入端通過(guò)數(shù)字開關(guān)三十三連接數(shù)字開關(guān)二十五的輸入端，輸出側(cè)模擬電阻的另一個(gè)差分輸入端通過(guò)數(shù)字開關(guān)三十四連接數(shù)字開關(guān)二十六的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可重配置的Gm_C濾波器電路，其特征在于:跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的其中一個(gè)差分輸出端同數(shù)字開關(guān)二十五與數(shù)字開關(guān)三十三的連接節(jié)點(diǎn)之間還順序連接有第二數(shù)字開關(guān)二十五、跨導(dǎo) 回轉(zhuǎn)器五、跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器六和第二數(shù)字開關(guān)二十七；跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的另一個(gè)差分輸出端同數(shù)字開關(guān)二十六與數(shù)字開關(guān)三十四的連接節(jié)點(diǎn)之間還順序連接有第二數(shù)字開關(guān)二十六、跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器五、跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器六和第二數(shù)字開關(guān)二十八；并且第二數(shù)字開關(guān)二十七與數(shù)字開關(guān)二十五和數(shù)字開關(guān)三十三的連接節(jié)點(diǎn)通過(guò)第二數(shù)字開關(guān)三十三與跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的一個(gè)差分輸出端連接；第二數(shù)字開關(guān)二十八與數(shù)字開關(guān)二十六和數(shù)字開關(guān)三十四的連接節(jié)點(diǎn)通過(guò)第二數(shù)字開關(guān)三十四與跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器二的另一個(gè)差分輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的可重配置的Gm_C濾波器電路，其特征在于:所述數(shù)字開關(guān)均包括反相器(INV)、PMOS管(Ml)和NMOS管(M2);所述PMOS管(Ml)的源極與所述NMOS管(M2)的漏極連接作為數(shù)字開關(guān)的輸入端，所述PMOS管(Ml)的漏極與所述NMOS管(M2)的源極連接作為數(shù)字開關(guān)的輸出端，所述NMOS管(M2)的柵極為數(shù)字開關(guān)的控制端，且與反相器(INV)的輸入端連接；反相器(INV)的輸出端與PMOS管(Ml)的柵極連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可重配置的Gm_C濾波器電路，其特征在于:所述跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器為將兩個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的輸出端與輸入端交叉連接構(gòu)成，其中一個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器為反相輸入連接，另一個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器為同相輸入連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了可重配置的Gm_C濾波器電路，包括I路同相信號(hào)通道、Q路正交信號(hào)通道以及位于通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組，其特征在于I路同相信號(hào)通道和Q路正交信號(hào)通道為相同的梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C低通濾波器；兩個(gè)信號(hào)通道中的對(duì)稱的電容性元件通過(guò)通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組中的一個(gè)跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器相連接，且通道外的跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器組中的每一個(gè)跨導(dǎo)回轉(zhuǎn)器的差分輸入端和差分輸出端均連接有一個(gè)數(shù)字開關(guān)；本發(fā)明通過(guò)數(shù)字開關(guān)將Gm_C濾波器配置為復(fù)數(shù)帶通濾波器和低通濾波器兩種工作模式，從而實(shí)現(xiàn)片上梯形跳耦結(jié)構(gòu)的Gm_C濾波器的復(fù)數(shù)帶通與低通的切換；且可在任意工作模式下實(shí)現(xiàn)濾波器三階與五階以及七階甚至更高階的配置切換，可廣泛應(yīng)用在電子通信系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)H03H11/04GK103227620SQ20131016901
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月9日
發(fā)明者韋學(xué)強(qiáng), 范麟, 萬(wàn)天才, 劉永光, 李明劍, 徐驊 申請(qǐng)人:重慶西南集成電路設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司