可重配置的Gm_C滤波器电路制造技术

本发明专利技术公开了可重配置的Gm_C滤波器电路，包括：I路同相信号通道、Q路正交信号通道以及位于通道外的跨导回转器组，其特征在于：I路同相信号通道和Q路正交信号通道为相同的梯形跳耦结构的Gm_C低通滤波器；两个信号通道中的对称的电容性元件通过通道外的跨导回转器组中的一个跨导回转器相连接，且通道外的跨导回转器组中的每一个跨导回转器的差分输入端和差分输出端均连接有一个数字开关；本发明专利技术通过数字开关将Gm_C滤波器配置为复数带通滤波器和低通滤波器两种工作模式，从而实现片上梯形跳耦结构的Gm_C滤波器的复数带通与低通的切换；且可在任意工作模式下实现滤波器三阶与五阶以及七阶甚至更高阶的配置切换，可广泛应用在电子通信系统中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及滤波器电路，具体涉及可重配置的Gm_C滤波器电路。
技术介绍
滤波器是一种对输入信号的频率具有选择性的二端口网络。它的幅频响应包括通带、过渡带和阻带，其允许在通带范围内的信号以比较小的衰减通过，在过渡带内的信号受到不同程度的衰减，而在阻带内的信号受到很大程度的衰减而得到抑制，信号通过滤波器后不仅会根据频率的不同而相应的改变其幅度，同时其相位特性也会出现一定程度的整形。随着信息技术和集成电路技术的不断进步，有源滤波器在无线收发机中获得越来越广泛的应用。目前，根据需要滤波的频率不同，有源滤波器主要包括Gm-C滤波器、RC滤波器、MOSFET-C滤波器以及SC滤波器等。Gm-C滤波器相比较于其它类型的有源滤波器，具有工作频率高、结构简单、功耗低和易于调谐等优点，在低功耗的无线收发机中更受青睐。片上集成的Gm-C滤波器的实现方式有很多种，常用的结构主要有级联结构和梯形跳耦结构，梯形跳耦结构中的Gm单元受直流偏移的影响很小，电路元件参数灵敏度低。软件无线电技术的提出，对构建单片集成的多模式、多频和多功能的无线收发机提供了有效而安全的解决方案，同时这也对无线收发机系统提出了更高的要求，需要考虑体系架构、宽带可编程、可配置的射频和中频技术等。目前多模多频无线收发机大多是基于可配置的中频结构，以降低芯片成本和功耗，这要求模拟中频滤波器具有复数带通和低通两种工作模式、滤波器阶数的可配置以及可编程的带宽和中心频率。由此本专利技术针对上述问题提出了一种可配置为复数带通和低通，同时还可在任意工作模式下配置为五阶梯形跳耦结构的Gm_C滤波器和三阶梯形跳耦结构的Gm_C滤波器。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供可重配置的Gm_C滤波器电路。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是，可重配置的Gm_C滤波器电路，包括:1路同相信号通道、Q路正交信号通道以及位于通道外的跨导回转器组，其特征在于:1路同相信号通道和Q路正交信号通道为相同的梯形跳耦结构的Gm_C低通滤波器；两个信号通道中的对称的电容性元件通过通道外的跨导回转器组中的一个跨导回转器相连接，且通道外的跨导回转器组中的每一个跨导回转器的差分输入端和差分输出端均连接有一个数字开关。本专利技术通过数字开关可以配置为复数带通滤波器和低通滤波器两种工作模式，当串联在跨导回转器上的数字开关全部闭合时，滤波器为复数带通滤波器，当上述开关全部断开时，滤波器为低通滤波器，从而实现片上梯形跳耦结构的Gm_C滤波器的复数带通与低通的切换；在关断频移网络后即可实现复数滤波器到实数滤波器的转换，并具有利用可编程器件进行多次重复配置逻辑状态的特性。在工作时根据需要改变电路的结构，从而使整个系统具有灵活、简便，硬件资源可复用，易于升级等多种良好性能。根据本专利技术所述的可重配置的Gm_C滤波器电路的一种优选方案，该I路同相信号通道和Q路正交信号通道为相同的梯形跳耦结构的Gm_C低通滤波器；该Gm_C低通滤波器包括依次相连的跨导运算放大器、输入侧模拟电阻、跨导回转器一至跨导回转器四、输出侧模拟电阻；并且，跨导回转器二的差分输出端分别通过数字开关二十五、数字开关二十六与跨导回转器三的差分输入端连接；连接输出侧模拟电阻的跨导回转器四的差分输出端分别通过数字开关二十七、数字开关二十八与输出侧模拟电阻的差分输入端连接；输出侧模拟电阻的其中一个差分输入端通过数字开关三十三连接数字开关二十五的输入端，输出侧模拟电阻的另一个差分输入端通过数字开关三十四连接数字开关二十六的输入端。由此，I路同相信号通道和Q路正交信号通道构成相同的5阶梯形跳耦结构的Gm_C低通滤波器，通过对数字开关以及跨导回转器的偏置电流进行控制，实现任意工作模式下可配置为五阶滤波器和三阶滤波器。根据本专利技术所述的可重配置的Gm_C滤波器电路的一种优选方案，跨导回转器二的其中一个差分输出端同数字开关二十五与数字开关三十三的连接节点之间还顺序连接有第二数字开关二十五、跨导回转器五、跨导回转器六和第二数字开关二十七；跨导回转器二的另一个差分输出端同数字开关二十六与数字开关三十四的连接节点之间还顺序连接有第二数字开关二十六、跨导回转器五、跨导回转器六和第二数字开关二十八；并且第二数字开关二十七与数字开关二十五和数字开关三十三的连接节点通过第二数字开关三十三与跨导回转器二的一个差分输出端连接；第二数字开关二十八与数字开关二十六和数字开关三十四的连接节点通过第二数字开关三十四与跨导回转器二的另一个差分输出端连接。由此，I路同相信号通道和Q路正交信号通道构成相同的7阶梯形跳耦结构的Gm_C低通滤波器。通过对数字开关以及跨导回转器的偏置电流进行控制，实现任意工作模式下可配置为七阶滤波器、五阶滤波器或三阶滤波器。 根据本专利技术所述的可重配置的Gm_C滤波器电路的一种优选方案，所述数字开关均包括反相器INV、PMOS管Ml和NMOS管M2 ;所述PMOS管Ml的源极与所述NMOS管M2的漏极连接作为数字开关的输入端，所述PMOS管Ml的漏极与所述NMOS管M2的源极连接作为数字开关的输出端，所述NMOS管M2的栅极为数字开关的控制端，且与反相器INV的输入端连接；反相器INV的输出端与PMOS管Ml的栅极连接。根据本专利技术所述的可重配置的Gm_C滤波器电路的一种优选方案，所述跨导回转器为将两个跨导运算放大器的输出端与输入端交叉连接构成，其中一个跨导运算放大器为反相输入连接，另一个跨导运算放大器为同相输入连接。本专利技术所述的可重配置的Gm_C滤波器电路的有益效果是:本专利技术通过数字开关将Gm_C滤波器配置为复数带通滤波器和低通滤波器两种工作模式，从而实现片上梯形跳耦结构的Gm_C滤波器的复数带通与低通的切换；且可在任意工作模式下实现滤波器三阶与五阶以及七阶甚至更高阶的配置切换，实现了电路的复用，从而节省了芯片面积，降低了系统功耗，并使整个系统兼具灵活、简便，易于升级等多种良好性能；本专利技术还可通过改变相应跨导的偏置电流的方式实现滤波器带宽和中心频率的可编程，可广泛应用在电子通信系统中，具有良好的应用前景。附图说明图1是实施例1的结构示意图。图2是实施例2的前部分结构示意图。图3是实施例2的后部分结构示意图。图4是数字开关的结构示意图。图5是图4的等效电路图。图6是图1变换为复数带通滤波器的结构示意图。图7是图1变换为低通滤波器的结构示意图。具体实施例方式参见图1至图3，可重配置的Gm_C滤波器电路，包括:1路同相信号通道、Q路正交信号通道以及位于通道外的跨导回转器组，其特征在于:1路同相信号通道和Q路正交信号通道为相同的梯形跳耦结构的Gm_C低通滤波器；两个信号通道中的对称的电容性元件通过通道外的跨导回转器组中的一个跨导回转器相连接，且通道外的跨导回转器组中的每一个跨导回转器的差分输入端和差分输出端均连接有一个数字开关。该I路同相信号通道和Q路正交信号通道为相同的梯形跳耦结构的Gm_C低通滤波器；该Gm_C低通滤波器包括依次相连的跨导运算放大器、输入侧模拟电阻、跨导回转器一至跨导回转器四、输出侧模拟电阻；并且，跨导回转器二的差分输出端分别通过数字开关二十五、数字开关二十六与跨导回转器三的差分输入端连接；连接输出侧模拟电阻的跨导回转器四的差分输出端分别通过数字开本文档来自技高网...

【技术保护点】
可重配置的Gm_C滤波器电路，包括：I路同相信号通道、Q路正交信号通道以及位于通道外的跨导回转器组，其特征在于：I路同相信号通道和Q路正交信号通道为相同的梯形跳耦结构的Gm_C低通滤波器；两个信号通道中的对称的电容性元件通过通道外的跨导回转器组中的一个跨导回转器相连接，且通道外的跨导回转器组中的每一个跨导回转器的差分输入端和差分输出端均连接有一个数字开关。

【技术特征摘要】
1.可重配置的Gm_c滤波器电路，包括:1路同相信号通道、Q路正交信号通道以及位于通道外的跨导回转器组，其特征在于:1路同相信号通道和Q路正交信号通道为相同的梯形跳耦结构的Gm_C低通滤波器；两个信号通道中的对称的电容性元件通过通道外的跨导回转器组中的一个跨导回转器相连接，且通道外的跨导回转器组中的每一个跨导回转器的差分输入端和差分输出端均连接有一个数字开关。2.根据权利要求1所述的可重配置的Gm_C滤波器电路，其特征在于:该I路同相信号通道和Q路正交信号通道为相同的梯形跳耦结构的Gm_C低通滤波器；该Gm_C低通滤波器包括依次相连的跨导运算放大器、输入侧模拟电阻、跨导回转器一至跨导回转器四、输出侧模拟电阻；并且，跨导回转器二的差分输出端分别通过数字开关二十五、数字开关二十六与跨导回转器三的差分输入端连接；连接输出侧模拟电阻的跨导回转器四的差分输出端分别通过数字开关二十七、数字开关二十八与输出侧模拟电阻的差分输入端连接；输出侧模拟电阻的其中一个差分输入端通过数字开关三十三连接数字开关二十五的输入端，输出侧模拟电阻的另一个差分输入端通过数字开关三十四连接数字开关二十六的输入端。3.根据权利要求2所述的可重配置的Gm_C滤波器电路，其特征在于:跨导回转器二的其中一个差分输出端同数字开关二十五与数字开关三十三的连接节点之间还顺...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦学强，范麟，万天才，刘永光，李明剑，徐骅，
申请(专利权)人：重庆西南集成电路设计有限责任公司，
类型：发明
国别省市：