一种以电阻、电容和可控分流装置为基本单元架构，用于模拟电路的可程序／可调整的主动式低通滤波器，其中可控分流装置利用了数个定电阻所组成的电阻梯来实现。滤波器的截止频率是由滤波器电路里的时间常数来决定的，而时间常数是由滤波器电路里的等效电阻及等效电容值所决定，因此，当截止频率在电路制程或环境参数（如温度）有异动导致截止频率产生偏移时，本滤波器允许使用者通过控制可控分流装置的等效电阻值来对截止频率做线性微调，使截止频率仍然能保持在原来的频率值。本发明专利技术也提供了可大幅改变截止频率方法，可视不同的应用条件将截止频率调整至所想要的频率值，使同一个滤波器电路可被广泛地利用在多种用途上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种模拟滤波器电路，特别是有关于可微调及改变主动式滤波器的截止频率与增益。
技术介绍
滤波器是信号处理系统中常见且重要的单位，其作用是将不需要的频段信号消除，以用来保留或放大需要的频段信号。在先进集成电路制程中，将滤波器整合进入芯片是一个共同的趋势，尤其是在通讯市场中，随着通讯系统不断的演化进步，信号处理电路一方面不但要求高规格的表现，另一方面，更往往同时要求能够在同一套电路的中切换处理两种系统的信号；例如无线通讯中的第二/三代(2nd/3rdGeneration)手机，有线通讯中的高速资料/非对称数字用户回路(Veryhigh data/Asymmetrical Digital Subscriber Line，V/ADSL)的调变解调机(modem)，都要求电路中的滤波器能在两种系统需求之中作切换。因此，如何实现大范围的可程序化截止频率滤波器，并能有精确的截止频率值，便成了今日通讯系统信号处理上的重要关键。滤波器的截止频率与其时间常数(time constant；τ)的倒数成正比关系(即f＝1/2πτ)，在主动式电阻电容滤波器中，时间常数为电阻与电容值的乘积，即τ＝R×C。一般可程序化的主动式电阻电容滤波器，均利用切换有效单位电容或电阻的个数来调整截止频率的频率值。图1A所表示的即为一个传统的利用并联电容选择取值方式的可程序化滤波器，其开关元件b0、b1、b2、b3的截止与导通可以决定与其相连接的电容是否参与操作。因为各电容是以并联的方式连接，所以可将与开关元件b0、b1、b2、b3中导通者连接的电容的电容值形成相加，以获得电路上的等效电容值，例如，当开关元件b0、b1、b2、b3全部截止(off)时，电路上的等效电容值为0，当开关元件b0、b1、b2、b3全导通(on)时，电路上的等效电容值为15C。因此，将开关元件b0、b1、b2、b3组合起来即为此例中的控制码，我们可通过此控制码来控制滤波器里的等效电容值，进而达到可调整滤波器的截止频率的目的。另外，利用如图1B的二元权重并联电阻选择电路及图1C的二元权重串联电阻选择电路架构来代替图1A中的电阻R1也可得到相同的效果。由主动式滤波器的基本原理可知，截止频率是与电路的等效电阻值及等效电容值乘积的倒数成正比关系(即f＝1/2πτ＝1/(2πR×C))，因此无论是调整等效电容值或是等效电阻值，滤波器的控制码与截止频率之间的关系都会如同图2A所显示一般的呈现非线性关系。如果在应用上要求截止频率要能调整在一定的精确度之内时，则控制码的位数将取决于图2A中斜率最大的部分。如此，会使得电路上的元件数量增加，控制效率降低，也对集成电路的设计造成问题。另外，此种滤波器的截止频率也只能在一固定范围之内做调整，故应用范围有限。因此，通过改良滤波器的控制码和等效电阻的倒数(等效电导)，使其成为线性关系，如此就能让控制码与截止频率的关系能如图2B一般线性化，除了可以增加电路的控制性及减少电路面积，并且可以扩大截止频率的调整范围，增加电路的应用性，以达到多功能的用途。
技术实现思路
由前述可知，先前技术中所使用的方法有着控制性不佳、电路面积大及应用层面不广等问题。因此，本专利技术的主要目的在于提供一种具有调整截止频率的滤波器电路，其可使截止频率在一区间的频带内平移，让使用者可视实际的应用状况，再将截止频率调整至需求的频带范围内，以达到多功能的目的。本专利技术的另一主要目的在于提供一种具有调整截止频率的滤波器电路，其可缩限截止频率调整范围，使在一定数量的控制位下，能够对截止频率做更精准的调整，以提高控制的分辨率(resolution)。本专利技术的再一主要目的在于提供一种滤波器电路中和截止频率成线性关系的微调装置，让使用者能够在一定的范围之内，能精确地将截止频率调整至需求的频率值，以补偿电路因制程或环境因素所造成的参数变异，且在相同的精确度之下有着更小的电路面积。本专利技术的又一主要目的在于提供一种具有调整滤波器电压增益的电路，以便在完成截止频率的调整后，可进一步具有调整电压增益大小的功能。附图说明图1A为一以二元权重电容方式实现的主动式滤波器电路图。图1B为一以二元权重的并联电阻电路图。图1C为一以二元权重的串联电阻电路图。图2A为一般主动式滤波器的截止频率与控制码关系图。图2B为符合本专利技术的主动式滤波器的截止频率与控制码关系图。图3为改良后的主动式滤波器电路图。图4为四阶电阻梯架构图。图5为本专利技术具体实施例的电路图。图6为本专利技术具体实施例的电路图。主要部份的代表符号302、602 第一可控分流装置304、604 第二可控分流装置306 第三可控分流装置308 第四可控分流装置 DAmp差动放大器Vip滤波器电路的正输入端Vin滤波器电路的负输入端Vop滤波器电路的正输出端Von滤波器电路的负输出端Cf等效电容C可变等效电容Pi1第一可控分流的输入端Pi2第二可控分流的输入端Pi3第三可控分流的输入端Pi4第四可控分流的输入端Po1第一可控分流的第一输出端Po2第一可控分流的第二输出端Po3第二可控分流的第一输出端Po4第二可控分流的第二输出端Po5第三可控分流的第一输出端Po6第三可控分流的第二输出端Po7第四可控分流的第一输出端Po8第四可控分流的第二输出端RL 电阻梯R1 电阻梯内的第一电阻R2 电阻梯内的第二电阻b0 第一开关元件b1 第二开关元件b2 第三开关元件b3 第四开关元件Rc移动截止频率调整范围区间的可变电阻Rs缩限截止频率调整范围区间的可变电阻Rf回授的可变电阻Rp调整电压增益的可变电阻 具体实施例方式以下对本专利技术在电路方面的描述，并不包括主动式滤波器的完整电路结构。本专利技术所沿用的现有技术，在此仅做重点式的引用，以助本专利技术的阐述。并且说明书附图并未依比例绘制，其作用仅在表现本专利技术的结构特征。图3所示为本专利技术的一经改良后的主动式滤波器电路，此电路利用一个拥有双端输入与双端输出的差动放大器DAmp，分别与四个可控分流装置302、304、306、308(例如电阻梯电路；Resistor Ladder；RL)及两个相同的电容元件Cf相连接所组成，其中可控分流装置302、304、306及308均使用相同的开关元件，自滤波器输入端输入的电压信号可经由可控分流装置302、304的等效电阻转换为电流信号，并可经由对个别开关元件的导通与否的控制，来达到控制分流元件操作的目的，而开关元件可接受所依附系统(例如数字移动电话系统)的同步控制或是个别接受控制可控分流装置。图4所示即为一利用两个电阻(R1、R2)及四个开关元件(b3、b2、b1、b0)所组成的四阶R-2R电阻梯(R-2R resister ladderRL)，其中电阻R2的电阻值为电阻R1的两倍。在本实施例中，利用四个拥有单输入端及双输出端的R-2R电阻梯RL来实现本专利技术的主动式滤波器电路中的可控分流装置(302、304、306、308)，并利用同一组控制码来同时对可控分流装置302、304、306、308内的开关元件b3、b2、b1、b0的截止与导通做同步控制。另外，在本实施例中所有的开关元件皆利用相同特性的三端元件(three terminal devic本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可程序／可调整的主动式电阻电容滤波器，其特征在于，包括：一第一可控分流装置，其具有一输入端及一第一输出端与一第二输出端，且该输入端与一第一输入信号电性地连接；一第二可控分流装置，其具有一输入端及一第一输出端与一第二输出端 ，且该输入端与一第二输入信号电性地连接，而该第二输出端与该第一可控分流装置的该第二输出端电性地连接；一第三可控分流装置，其具有一输入端及一第一输出端与一第二输出端；一第四可控分流装置，其具有一输入端及一第一输出端与一第二输出 端，且该第二输出端与该第三可控分流装置的该第二输出端电性地连接；一差动放大器装置，为一具有双输入端与双输出端的装置，该双输入端分别与该第一可控分流装置、该第二可控分流装置、该第三可控分流装置及该第四可控分流装置的各该第一输出端电性地 连接连接，且该双输出端则分别与该第三可控分流装置及该第四可控分流装置的各该输入端电性地连接连接；及二电容装置，分别与该差动放大器装置的该双输入端与该双输出端电性地连接，以形成该电阻电容滤波器并分别由二输出端输出。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：楼志宏，陈弘易，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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