[发明专利]用于调谐Gm-C滤波器的装置和方法

说明书

引用数据

本申请要求提交于2008年6月19日的欧洲专利申请EP08158625的优先权。

发明领域

本发明涉及Gm-C滤波器，尤其涉及一种包括用于自动调谐gm-C以补偿温度漂移和制造公差的装置和方法的系统。

相关技术说明

Gm-C滤波器(也称OTA-C滤波器)是一种用在包括无线通信应用在内的许多应用领域中的流行的模拟电子有源滤波器。这些滤波器尤其有吸引力之处在于它们能提供完全集成的滤波器，从而结合了低功耗和良好速度两者。Gm-C滤波器尤其越来越多地用在现代无线电接收机中。具体而言，在GPS或GNSS接收机中，一个或多个Gm-C滤波器常被用在RF前端的IF级。

Gm-C滤波器的关键组件是跨导放大器。理想的运算跨导放大器(OTA)是具有恒定跨导g_m的压控电流源，即提供与其被假定具有无限输入阻抗的输入端子之间的电压差成比例的电流。Gm-C滤波器包括连接至电容器C的一个或多个跨导放大器以用作开环放大器。

图1示出了连接至电容器30的由跨导级20构成的简单一阶Gm-C滤波器。放大器331被连接在本地反馈环路中以合成电阻R＝1/g₂。此配置是具有以下传递函数的低通滤波器。

Gm-C滤波器的重要优势在于例如通过改变晶体管级的偏置电流来设置跨导值g_m的能力。跨导放大器20安排有增益设置端子40，通过后者可调谐截止频率。

基于Gm-C技术的滤波器非常依赖用在其结构中的晶体管和电容器两者的特性的绝对值。然而，大多数工业IC制造工艺并不能实现对绝对晶体管增益或电容的严格控制；Gm-C滤波器常常表现出相当大的公差和温度相关性。

在本领域已知通过在相同电路中，优选地在相同的半导体管芯中提供匹配的复制Gm-C滤波器来调谐Gm-C滤波器，如图2中所示。复制滤波器26的输出和输入通过调谐电路连接在一起，由此引入使该复制滤波器置于振荡的正反馈。调谐电路40起PLL的作用，调节复制滤波器和主滤波器两者的偏置水平从而用参考时钟50来锁住复制滤波器26的振荡。假设主滤波器的g_m值理想地匹配复制滤波器的g_m值，则截止频率ω_c将被锁定于该参考时钟的频率。

此解决方案不可避免地导致面积和功耗的增大。尽管这在复制滤波器只占总体面积和功率预算的一小部分的复杂电路中可能是可以接受的，但在较为简单的电路中或者在可用能量非常有限的情形中，例如在电池供电的便携式装备如便携式GPS或GNSS接收机中，代价将非常之大。

复制滤波器的使用还引入了匹配问题。由于只监视该复制滤波器的参数，所以由于复制和主滤波器电路之间的失配，调谐精准度是有限的。

发明概要

因此需要提供一种避免了已知解决方案的缺陷的调谐Gm-C滤波器的装置。

本发明的目的在于提供这样的滤波器，尤其在于提供更小的、免受匹配问题困扰的、且占用更少硅空间和功耗的滤波器。

根据本发明，这些目标是通过如相应类别的独立权利要求所述的系统和方法来实现的，从属权利要求涉及本发明的较优的任选方面。具体而言，这些目标是通过一种用于调谐Gm-C滤波器的装置来实现的，该装置包括：Gm-C滤波器，其包括一个或多个互连的Gm-C单元，这些Gm-C单元具有跨导放大器、调谐端子、以及取决于该调谐端子上的电子值的跨导增益；该Gm-C滤波器包括一个或多个开关元件，这些开关元件允许将该Gm-C滤波器配置成校准配置和滤波配置；数字控制器，其操作性地安排成在校准配置下测量Gm-C滤波器的响应并根据该响应生成数字调谐值；数模转换器，其将该数字调谐值转换成模拟调谐信号以馈送至Gm-C单元的调谐端子；由此，该装置操作性地安排成在校准配置下收敛至预定义的响应，并且数模转换器操作性地安排成在滤波配置下维持所得到的调谐信号。

附图简述

本发明在对作为示例给出并通过附图示出的实施例的描述的帮助下将被更好地理解，附图中：

图1示意性地示出了已知类型的Gm-C积分器。

图2示意性地示出了可调谐Gm-C滤波器的已知结构。

图3示意性地表示根据本发明的一个方面的Gm-C滤波器的整体架构。

图4和5更详细地示出了本发明的实施例；该电路可配置成滤波配置和调谐配置。

本发明可能实施例的详细描述