[发明专利]电荷域滤波器以及传递函数决定方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及电荷域滤波器(charge domain filter)，特别涉及具有可控制传递函数的电荷域滤波器。

背景技术

开关电容网络(switched-capacitor networks)一般应用于信号滤波。具有开关电容网络的信号滤波器(signal filter)也称作电荷域滤波器。

图1A显示了一开关电容网络的实施例。图1B显示了图1A中电路的控制信号。如其图显示，N个控制信号clk1～clkN用于控制开关电容网络100。图1B显示N个时钟信号clk1～clkN为周期信号且启动于不同时间。因此，提供了N种控制相位(control phase)。上述控制信号clk1～clk(N-2)提供了信号输入相位(signal input phase)。根据上述控制信号clk1～clk(N-2)，使输入信号IN依序对电容C1～C(N-2)充电。上述控制信号clk(N-1)提供一电荷总和相位(charge summation phase)。根据上述控制信号clk(N-1)，可将储存于电容C1～C(N-2)的电荷传送至开关电容网络100的输出电容Cout上，进而产生对应的输出信号(OUT)。控制信号clkN提供一重置相位(reset phase)。根据上述控制信号clkN，将电容C1～C(N-2)放电以接收后续的信号输入相位。图1B所显示的第一波形表示一系统时钟clk。输入时钟频率(input clock rate，ICR)用以计算出一时钟周期(1/ICR)的长度。因为更新上述输出信号(OUT)需要一时间周期(N/ICR)，开关电容网络100会造成采样率下降(sample rate decimation)。

为解决采样率下降的问题，已发展出许多种类的技术。其中一普遍熟知的技术是“时钟交错技术”(time interleaving technique)。图2显示了应用时钟交错技术的一电荷域滤波器200。有六个电路202_1～202_6皆为理想的且共享一输出电容Cout，并各自需要六个相位信号(clk1～clk6)。需注意到电路202_1～202_6是以时钟交错形式控制，使电路202_1～202_6在不同时间电性连接至输出电容Cout。电路202_1的开关以及电路202_2的开关导通顺序，具有一相位位移(phase shift)。相同地，电路202_2和电路202_3间，电路202_3和电路202_4间，电路202_4和电路202_5间，电路202_5和电路202_6间以及电路202_6和电路202_1间，其开关导通顺序皆具有一相位位移。电路202_1、202_2、202_3、202_4、202_5以及202_6分别根据控制信号clk5、clk6、clk1、clk2、clk3和clk4而电性连接至输出电容Cout。输出信号OUT于每个控制相位皆会更新，因此电荷域滤波器不会发生采样率下降。

除了上述基本的开关电容网络100或图2所显示的时钟交错技术外，还有多种变化和类型的电荷域滤波器。关于电荷域滤波器的设计，具有两个重要的议题：时钟泄露抑制(leakage reduction)以及可控制传递函数(controllable transfer function)。上述这些规格可提供具有好的时钟泄露抑制以及可控制传递函数的电荷域滤波器。

发明内容

本发明提供具有可控制传递函数的电荷域滤波器。

根据本发明一实施例所述的电荷域滤波器包括多个开关电容网络，开关装置(switch device)，以及电流加法器(current adder)。上述多个开关电容网络以交错形式控制，各自具有输入端子以及输出端子，且上述所有开关电容网络的输入端子彼此电性连接并耦接于输入信号。上述开关装置用作传递函数控制，并根据多个开关控制信号操作。上述开关装置决定开关电容网络输出端子间的电性连接以及开关电容网络的输出端子如何耦合至电流加法器从而产生至少一个电流加法器输入(current adder input)。电流加法器接收到上述至少一个电流加法器输入，并输出对应的输出信号。

由设定开关控制信号可控制输出信号和输入信号之间的传递函数。

在本发明一实施例中，开关装置电性连接每P个开关电容网络的输出端子，并分别耦接开关电容网络的输出端子至电流加法器以提供M个电流加法器输入。参数M表示开关电容网络的数量。参数P为参数M的因数。注意到具有已电性连接的输出端子的P个开关电容网络操作于时钟交错形式。电流加法器可总和M个电流加法器输入的电荷等效电压值以产生输出信号。