[发明专利]电荷域滤波器及其方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种滤波器，且特别是有关于一种电荷域滤波器(charge-domain filter，CDF)。

背景技术

传统的开关电容网路(switched-capacitor network)为离散时间信号处理(discrete time signal processing)中常见的一种电路，其中包括多个开关与多个电容。开关电容网路常见于滤波技术中。相较于电容电阻式类比滤波电路，开关电容网路的滤波效果主要由其中各电容的间的尺寸比例来决定。纵使因更改工艺而改变了各电容的面积，由于各电容的间的尺寸比例关系不会随着工艺的更动而改变，所以开关电容网路的滤波效果依然不变。因此，开关电容网路相当适合制作于晶片中。然而，传统的电荷域滤波器大多没有采用频带宽度补偿电路，而导致其频宽较窄。

发明内容

本发明提供一种电荷域滤波装置及其方法，以补偿频宽并改善辛格函数失真(Sinc-function distortion)。

本发明实施例提出一种电荷域滤波器，包括一放大器、至少一第一开关电容网路、至少一第二开关电容网路、至少一第三开关电容网路以及至少一第四开关电容网路。第一开关电容网路的输入端耦接至放大器的第一输出端。第二开关电容网路的输入端耦接至放大器的第二输出端。第三开关电容网路的输入端耦接至第一开关电容网路的输出端。第三开关电容网路的输出端耦接至第二开关电容网路的输出端。第三开关电容网路的模式控制端接收第一模式信号，以设定第三开关电容网路的脉冲响应模式。第四开关电容网路的输入端耦接至第二开关电容网路的输出端。第四开关电容网路的输出端耦接至第一开关电容网路的输出端。第四开关电容网路的模式控制端接收第二模式信号，以设定第四开关电容网路的脉冲响应模式。

该放大器为转导放大器或运算放大器。

该第三开关电容网路与该第四开关电容网路的脉冲响应模式包括无限脉冲响应模式或有限脉冲响应模式，而该第一开关电容网路、该第二开关电容网路支持有限脉冲响应滤波器或无限脉冲响应滤波器。

在有限脉冲响应模式中，该第三开关电容网路与该第四开关电容网路提供所需要的频率响应，以等化在特定的频率的振幅。

该第三开关电容网路与该第四开关电容网路的无限脉冲响应模式被启动，以便调整振幅的准位。

使该第三开关电容网路与该第四开关电容网路的取样率不同于该第一开关电容网路与该第二开关电容网路的取样率，以调变该电荷域滤波器的等化后频率。

该第一开关电容网路、该第二开关电容网路、该第三开关电容网路与该第四开关电容网路内部的子开关电容网路进行时间交错操作，以减低折迭频率，滤除来自子开关电容网路的时脉馈通，以及改善辛格函数失真。

该第一开关电容网路、该第二开关电容网路、该第三开关电容网路与该第四开关电容网路四者其中一个网路包括：多个取样单元，所述多个取样单元的取样端耦接至该网路的输入端，所述多个取样单元各自以不同相位对该网路的输入端进行取样；以及一加总单元，其输入端耦接至所述多个取样单元的输出端，该加总单元加总所述多个取样单元的取样结果。

所述多个取样单元的其中一个取样单元包括：一取样开关，其第一端耦接至该网路的输入端；一取样电容，耦接至该取样开关的第二端；一重置开关，其第一端耦接至该取样电容，该重置开关的第二端耦接至一参考电压；以及一输出开关，其第一端耦接至所述取样电容，该输出开关的第二端耦接至该加总单元的输入端。

该加总单元包括：一加总电容，耦接至所述多个取样单元的输出端。

该加总单元还包括：一第一开关，其第一端耦接至所述多个取样单元的输出端；以及一第一电容，耦接至该第一开关的第二端。

该加总单元还包括：一第二开关，其第一端耦接至该加总电容；以及一第三开关，其第一端耦接至该第二开关的第二端，该第三开关的第二端耦接至一参考电压，该第三开关的控制端接收一模式信号。

所述多个取样单元的其中一个取样单元包括：一取样开关，其第一端耦接至该网路的输入端；一取样电容，耦接至该取样开关的第二端；一第一开关，其第一端耦接至该取样电容；一第一电容，耦接至该第一开关的第二端；一重置开关，其第一端耦接至该取样电容；一第二开关，其第一端耦接至该重置开关的第二端，该第二开关的第二端耦接至一参考电压，该第二开关的控制端接收一模式信号；以及一输出开关，其第一端耦接至所述取样电容，该输出开关的第二端耦接至该加总单元的输入端。