模拟FIR滤波器制造技术

模拟FIR滤波器。一种FIR滤波器（15），包括用于接收输入信号的输入端子，第一滤波电路，包括：第一跨导设备（30a），被配置为生成与输入信号成比例的第一电流信号（i1）；第一模拟开关（41a），通过第一数字门信号（φ1）在n中换向并被配置为当第一数字门信号具有第一值时阻塞电流信号以及当第一数字门信号具有第二值时将电流信号传输到第一积分电容器（45a）；其特征在于，第一数字门信号（φ1）包括周期性的脉冲系列，其中脉冲具有与滤波器系数成比例的宽度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
模拟FIR滤波器


[0001]在实施例中，本专利技术涉及可被应用于许多信号处理任务的可编程模拟FIR滤波器。重要然而不是本专利技术的滤波器的仅有用例的实施例是用于无线接收器中的通道选择的低通滤波器。

技术介绍

[0002]各种拓扑的模拟滤波器在本领域中是已知的。常规上，使用运算放大器或gm
‑
C跨导（transconductance）放大器设计模拟滤波器。然而，这些拓扑需要多个增益级来创建高阶滤波器。
[0003]电子滤波器用在许多信号处理应用中。现代RF接收器和发射器重度依赖电子滤波器，电子滤波器包括但不限于用于通道选择的低通滤波器。以物联网应用为目标的RF设备应针对最小功耗提供足够的信噪比并且通道滤波器是此优化中的重要区块。基于多个增益级的常规滤波器难以符合该目标。
[0004]IEEE Solid
‑
State Circuits Letters, vol. 2, no. 9, 第171
‑
174页, 2019年9月, doi:10.1109/LSSC.2019.2935569 中的B. J. Thijssen、E. A. M. Klumperink、P. Quinlan和B. Nauta的文章“A 0.06
–
3.4
‑
MHz 92
‑ꢀ
μW Analog FIR Channel Selection Filter With Very Sharp Transition Band for IoT Receivers”提出了一种将强滤波和低功耗与单个可变增益级组合的架构，其跨导可以被数字设置。虽然限制了增益级的数量，但该结构增加了接收器的复杂性。
[0005]JPH04284714A公开了用于音频处理的具有可变系数的FIR滤波器并且US2010/17151548A1公开了一种模拟FIR滤波器。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种克服现有技术的缺点和限制的滤波器。
[0007]根据本专利技术，这些目的通过所附权利要求的主题达到，并且尤其是通过一种FIR滤波器达到，所述FIR滤波器包括用于接收输入信号的输入端子，第一滤波电路，包括：第一积分电容器、第一跨导设备，被配置为生成与输入信号成比例的第一电流信号；第一模拟开关，通过第一数字门信号换向（commute）并被配置为当第一数字门信号具有第一值时阻塞电流信号以及当第一数字门信号具有第二值时将第一电流信号传输到第一积分电容器；其中第一数字门信号包括周期性的脉冲系列，其中脉冲具有与FIR滤波器的系数的集合成比例的宽度。
[0008]从属权利要求涉及本专利技术的重要且有利但非必要的变型，诸如包括存储滤波器系数的存储器和数字时间转换器的门生成器（gate generator），其中滤波器系数从存储器读取并且顺序地以及与时钟信号同步地提供给数字时间转换器，并且数字时间转换器针对每个接收的滤波器系数生成具有与其成比例的宽度的脉冲；用于第一积分电容器的重置开关，使得存储在其中的该电荷周期性地转移到输出单元并且重置，第二跨导设备，被配置为
生成与输入信号的反相（inverted
‑
phase）副本成比例的第二电流信号；第二模拟开关，由第二数字门信号控制并被配置为当第二数字门信号具有第一值时阻塞第二电流信号并且当第二数字门信号具有第二值时将第二电流信号传输到第一积分电容器；其中，第二门信号包括恒定宽度的一系列脉冲，第二数字时间转换器，其输入是静态的以生成第二门信号。
[0009]在有利的变型中，本专利技术的FIR滤波器具有多个积分电容器和多个模拟开关，多个模拟开关由数字信号控制并且被配置为从多个积分电容器循环地选择积分电容器，当第一数字门信号具有第一值时阻塞电流信号并且当第一数字门信号具有第二值时将第一电流信号传输到选择的积分电容器，当第二数字门信号具有第一值时阻塞第二电流信号并且当第二数字门信号具有第二值时将第二电流信号传输到选择的积分电容器。
[0010]对于许多积分电容器的该处置（disposition）简化了积分电容器的周期性重置，积分电容器可以在它们的不活动时间段期间被方便地短路。积分电容的数量可以多于两个，以增加输出信号的采样率。例如，在具有交织的四个积分电容器的滤波器中，输出信号的采样率可以被加倍。如果积分器的数量等于FIR滤波器的系数的数量，则可以使输出速率等于时钟速率。
[0011]在本公开的框架中，相对于连续对变量操作的“模拟”系统，在电子学中使用术语“数字”来指定对离散量化的值操作的系统。本专利技术的设备进入模拟电路的该定义，因为它对连续可变的电压进行滤波并产生未量化的连续滤波输出，尽管滤波器系数可以被量化并存储在数字存储器中，并且电路在离散的时间步长（steps of time）中操作。
附图说明
[0012]本专利技术的示例性实施例在说明书中公开并由附图示出，在附图中：图1示意性地示出了根据本专利技术的滤波器。
[0013]图1a示出了具有两个滤波链的本专利技术的变型，一个接收正信号并且另一个接收互补的负信号。
[0014]图2a和2b示出了具有两个复用的滤波器的本专利技术的变型。
[0015]图3是绘制图2a和2b的滤波器中的信号的时序图（chronogram），包括时序信号
ϕ
11
、
ϕ
21
、
ϕ
12
、
ϕ
22
、
ϕ
2r
、
ϕ
2s
、
ϕ
1r
、
ϕ
1s
，驱动图2a的相应名称的开关。
[0016]图4绘制了根据本专利技术的两个滤波器的传递函数（transfer function），将它们与类似数字滤波器的那些进行比较。
具体实施方式
[0017]参考图1，本专利技术的滤波器15包括输入端子12a，该输入端子12a接收待滤波的信号V
in
并将其提供给跨导节点30a的输入以生成与输入信号电平成明显（sensibly）成比例的电路I
1 （I
1 = G
m
⋅
V
in
）。跨导节点30a可以用本领域中使用的许多电路中的任何一种来实现，以提供具有固定增益G
m
的跨导。
[0018]N抽头FIR滤波器由N个实系数α1,
ꢀ……
, α
n
定义并且可以由下式在z域中数学表示：
。
[0019]FIR系数α0,
ꢀ……
, α
n
‑1被存储在存储器23中，在时钟信号clk的每个周期处从存储器23循环地读取它们。在呈现的示例中，时钟信号具有50 MHz的频率，但该值可以根据应用而改变。系数α
n
的数字值被提供给数字时间转换器25a的输入，该数字时间转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FIR滤波器，包括用于接收输入信号的输入端子，第一滤波电路，包括：第一积分电容器、第一跨导设备，被配置为生成与输入信号成比例的第一电流信号；第一模拟开关，通过第一数字门信号换向并被配置为当第一数字门信号具有第一值时阻塞电流信号以及当第一数字门信号具有第二值时将第一电流信号传输到第一积分电容器；其中第一数字门信号包括周期性的脉冲系列，其中脉冲具有与FIR滤波器的系数的集合成比例的宽度。2.根据权利要求1所述的FIR滤波器，居然门生成器，包括存储滤波器系数的存储器和数字时间转换器，其中滤波器系数从存储器读取并且顺序地以及与时钟信号同步地提供给数字时间转换器，并且数字时间转换器针对每个接收的滤波器系数生成具有与其成比例的宽度的脉冲。3.根据权利要求1所述的FIR滤波器，其中，第一积分电容被周期性地重置。4.根据权利要求1所述的FIR滤波器，其中存储在第一积分电容器中的电荷被周期性地转移到输出单元。5.根据权利要求1所述的FIR滤波器，包括第二滤波电路，包括：第二跨导设备，被配置为生成与输入信号的反相副本成比例的第二电流信号；第二模拟开关，由第二数字门信号控制并被配置为当第二数字门信号具有第一值时阻塞第二电流信号并且当第二数字门信号具有第二值时将第二电流信号传输到第一积分电容器；其中，第二门信号包括恒定宽度的一系列脉冲。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：商升特公司，
类型：发明
国别省市：