一种阶梯式开关电阻阵列及其可编程低通滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种阶梯式开关电阻阵列，包括单刀双掷开关S1

【技术实现步骤摘要】
一种阶梯式开关电阻阵列及其可编程低通滤波器


[0001]本专利技术涉及开关
，具体是一种阶梯式开关电阻阵列及其可编程低通滤波器。

技术介绍

[0002]近年来，模拟集成电路系统随着CMOS工艺的不断进步而快速发展。单截止频率的有源RC滤波器难以满足当今模模拟集成电路系统的需求，这就使得多性能的模拟有源RC滤波器成为当今学术和工业界的研究热点。
[0003]因为带内损耗高和经济因素的影响，无电感电路在许多地方得到广泛的应用，上世纪人们提出了一种有源RC滤波器，该滤波器克服了无源器件的缺陷，其中除了信号施加的功率之外，放大元件还为滤波器提供功率；不同的电路结构能够实现不同的电路性能；也有人提出了采用CMOS技术制造的完全集成的连续时间低通滤波器，该滤波器使用集成电容和非饱和区的MOS晶体管作为压控电阻来实现有源RC网络，其具有良好的线性度和电源抑制比，截止频率可在3KHz左右进行调节。近些年来也有许多研究人员提出了多性能滤波器，例如一种可以在CMOS技术中实现广泛可编程的高频有源RC滤波器电路技术，使用具有数字可编程3dB带宽从44M
‑
300MHz的五阶滤波器进行验证；一种用于超高频射频识别阅读发射器的有源低通滤波器，该滤波器使用了高线性度和高平坦度的巴特沃斯函数逼近，并且可编程以适应多种数率标准。尽管人们已经有了关于多功能滤波器的研究，但是对于多功能可编程滤波器依然有很大的研究价值。
[0004]现有技术存在以下缺陷：1)传统的电阻阵列在控制开关时需要复杂的译码器进行控制，这增加了译码器的复杂度，因此增加了晶体管的数量和整体电路的功耗；2)传统数据选择电阻阵列中的每一条控制通路都是独立的，因此通路电阻也是由大阻值电阻并联独立构建，而非通过可节省电阻数的串联组合实现，这无疑增加了电路中所使用电阻的总阻值以及相应的版图面积，这将导致电路面积的浪费和整个电路的热损耗增大。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种阶梯式开关电阻阵列及其可编程低通滤波器，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种阶梯式开关电阻阵列，包括单刀双掷开关S1
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Sn，所述单刀双掷开关S1连接输出端口OUT，单刀双掷开关S1的0端口与单刀双掷开关S2相连接、1端口与单刀双掷开关S3相连接；单刀双掷开关S2的0端口与第四端口相连接相连接、1端口与单刀双掷开关S5相连接；单刀双掷开关S3的0端口与单刀双掷开关S6相连接、1端口与单刀双掷开关S7相连接；以此类推，若有n位控制码则有2n
‑
1个单刀双掷开关，最后一排单刀双掷开关Sn与2n
‑
1电阻相连接，最后一排电阻最后一个电阻与输入端口IN相连接。
[0008]作为本专利技术的进一步技术方案：所述单刀双掷开关S1
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Sn由译码器控制。
[0009]作为本专利技术的进一步技术方案：所述单刀双掷开关S1
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Sn，当控制信号是0时，开关导通标0的一端，当控制信号是1的时候，开关将导通标1的一端。
[0010]一种可编程低通滤波器，采用上述阶梯式开关电阻阵列。
[0011]作为本专利技术的进一步技术方案：用Tomas II型二阶低通滤波器级联构成四阶巴特沃斯有源RC低通滤波器。
[0012]作为本专利技术的进一步技术方案：滤波器的截止频率有四档分别为250KHz、500KHz、1MHz和2MHz。
[0013]作为本专利技术的进一步技术方案：当滤波器的控制信号为00时阻值是R1，当控制信号是01时阻值时R1+R2叠加，当控制信号是10时阻值时R1+R2+R3的叠加，当控制信号时11时是R1+R2+R3+R4的叠加。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0015]本专利技术提出了一个种全新的电阻阵列结构，并将其应用于滤波频率可编程的低通滤波器中。具有以下优点：1)不同的电阻值通路选择时，改进编程译码器的复杂度，减少了晶体管的数量，从而降低功耗和电路面积。2)采用开关阵列并联和阶梯式电阻串联组合叠加的方式，这种方法减少了电阻的总阻值和译码器晶体管的数量，减少版图面积和降低了热损耗。
附图说明
[0016]图1为本专利技术滤波器结构图；
[0017]图2为传统开关结构图；
[0018]图3为阶梯式开关电阻阵列结构图。
[0019]图4为性能验证1
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基于电阻开关阵列可有效实现的四种滤波器截止频率曲线图。
[0020]图5为性能验证2
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基于电阻开关阵列可有效实现的四种滤波器的群延迟曲线图。
[0021]图6为IIP3仿真曲线图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施例一：
[0024]一种阶梯式开关电阻阵列，如图3所示，包括单刀双掷开关S1
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Sn，所述单刀双掷开关S1连接输出端口OUT，单刀双掷开关S1的0端口与单刀双掷开关S2相连接、1端口与单刀双掷开关S3相连接；单刀双掷开关S2的0端口与第四端口相连接相连接、1端口与单刀双掷开关S5相连接；单刀双掷开关S3的0端口与单刀双掷开关S6相连接、1端口与单刀双掷开关S7相连接；以此类推，若有n位控制码则有2n
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1个单刀双掷开关，最后一排单刀双掷开关Sn与2n
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1电阻相连接，最后一排电阻最后一个电阻与输入端口IN相连接。
[0025]本专利技术还公开一种可编程低通滤波器，如图1所示，以降低差分噪声，用Tomas II型二阶低通滤波器级联构成四阶巴特沃斯有源RC低通滤波器。为有效调节滤波器的截止频
率，自由切换通频带以实现多频率滤波的多应用目的，内部结构中采用上述的阶梯式开关电阻阵列，实现滤波器频率的切换。
[0026]其具体的实施方式是电路包含译码器(decoder)、开关S和一列电阻梯R1～Rn。使用的开关都是单刀双掷，当控制信号是0时，开关导通标0的一端，当控制信号是1的时候，开关将导通标1的一端。当滤波器的控制信号为00时阻值是R1，当控制信号是01时阻值时R1+R2叠加，当控制信号是10时阻值时R1+R2+R3的叠加，当控制信号时11时是R1+R2+R3+R4的叠加，这种叠加的方式极大的减少电阻的总阻值。如表一所示，总结了在控制码为n时，传统电阻开关阵列的阻值是(2
n
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1)
·
R，而本专利所设计的总阻值是(2
n
‑1·
R)。说明在相同的控制码下，传统阵列阻值比本专利提出的阵列的阻值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阶梯式开关电阻阵列，包括单刀双掷开关S1
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Sn，其特征在于，所述单刀双掷开关S1连接输出端口OUT，单刀双掷开关S1的0端口与单刀双掷开关S2相连接、1端口与单刀双掷开关S3相连接；单刀双掷开关S2的0端口与第四端口相连接相连接、1端口与单刀双掷开关S5相连接；单刀双掷开关S3的0端口与单刀双掷开关S6相连接、1端口与单刀双掷开关S7相连接；以此类推，若有n位控制码则有2
n
‑1个单刀双掷开关，最后一排单刀双掷开关Sn与2
n
‑1电阻相连接，最后一排电阻最后一个电阻与输入端口IN相连接。2.根据权利要求1所述的一种阶梯式开关电阻阵列及其可编程低通滤波器，其特征在于，所述单刀双掷开关S1
‑
Sn由译码器控制。3.根据权利要求1所述的一种阶梯式开关电阻阵列及其可编程低通滤波器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博，李恺，王阁藩，朱桂林，王金婵，张羽，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：