[发明专利]半导体集成电路及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路及其操作方法，并且更具体地，涉及一种用于精确设定内置滤波器的频率特性的技术。

背景技术

在蜂窝电话等的无线移动通信中，预期语音服务的增长将来会放慢，而在另一方面，移动通信市场将来会转移到同时提供图像、语音和数据以便支持高级双向应用的多媒体服务。因此，需要具有高平均吞吐率，能够进行超过384kbps的峰值速率的无线分组数据访问的宽带移动数据网络。

因此，无线移动通信转移到第三代，其比二代和三代之间的2.5代更有效。第三代中的用户峰值数据速率在EDGE(增强型数据速率GSM演进)中增加到384kbps，并且在cdma2000和WCDMA中增加到2Mbps。在第三代的WCDMA中引入的HSDPA(高速下行分组接入)的下行连接中，使用16QAM的高调制级别，并且理论上14.4Mbps的用户峰值数据速率是可能的。QAM代表正交振幅调制。

随着第三代无线网络的普及，减少第三代移动蜂窝终端的成本和功耗变得更重要。直接转换接收器体系结构是第三代运动蜂窝终端的集成平台中的适当地使用硅工艺、电路设计技术和体系结构实现的一种流行的系统解决方案。

直接转换接收器需要以低通滤波器配置而成的通道选择滤波器，以便抑止通道外的干扰信号。非专利文档1描述了一种不需要图像去除滤波器的直接转换接收器，并且通道选择滤波器是低通滤波器，该低通滤波器可被形成在芯片上，从而优选地以高集成度形成无线收发器。在该直接转换接收器中，以低噪声放大器放大WCDMA接收信号。此后，放大后的信号被提供给配置正交下转换混合器的I信号混合器和Q信号混合器，并且具有90度相差的I局部信号(local signal)和Q局部信号被提供给I信号混合器和Q信号混合器。从I信号混合器产生的I基带信号被提供给第一通道选择滤波器和第一放大器，并且从Q信号混合器产生的Q基带信号被提供给第二通道选择滤波器和第二放大器。

在非专利文档1中，描述了在直接转换WCDMA接收器中，来自RF前端的基带信号必须被具有2MHz带宽的低通滤波器滤波。为了获得精确的滤波特性，诸如最小通带波动(bandpass ripple)，部件的精确值是必须的。由于有源滤波器的频率特性是由RC产品设定的，必须实现电阻和电容的精确值。因此，滤波器必须是可电调谐的，并且在芯片上设计自动调谐系统，作为整个滤波器系统。即，由片上调谐电路来控制被设计为直接转换WCDMA接收器的基带通道选择滤波器的RC有源滤波器，并且补偿参数偏差，从而将截止频率保持在设计值。

通过使用二值权重5位电容矩阵改变滤波器时间常量，并且以操作在线性区域内的NMOS晶体管实现开关。以可编程阵列内的电阻器和电容器的器件布局调谐频率响应。根据片上校准电路产生的数字码来设计该阵列的值。

通过调谐积分器的时间常数来调谐5阶切比雪夫低通滤波器的每个积分器的频率。采用包括单个固定元件和N个二值权重开关元件的并行电容阵列拓扑。

专利文档1公开了用于调整有源滤波器的性能指数(Q因子：质量因子)的滤波器调整电路。有源滤波器包括放大器、输入电阻器、反馈电阻器和反馈电容器。该调整电路包括参考频率产生电路、相位比较器、参考电压产生电路、振幅比较器和控制电路。参考频率产生电路产生具有滤波器截止频率的第一信号，以及具有与第一信号的相位不同的相位的第二信号，将第一信号提供给相位比较器的输入端子之一，并且将第二信号提供给有源滤波器的输入端子。由于作为有源滤波器的滤波器输出信号的第三信号被提供给相位比较器的另一个输入端子，相位比较器对第一信号的相位和第三信号的相位进行比较，并且确定频率相同还是不同。作为有源滤波器的滤波器输出信号的第三信号被提供给振幅比较器的一个输入端子，并且用于指定从参考电压产生电路产生的Q因子的指示预定幅值的参考电压被提供给振幅比较器的另一个输入端子。因此，振幅比较器对第三信号的幅值和参考电压进行比较，并且输出比较结果。相位比较器的相位比较结果和振幅比较器的振幅比较结果被提供给控制电路。控制电路控制有源滤波器内的反馈电容器，从而调整有源滤波器的截止频率，并且同时控制有源滤波器的反馈电阻，从而调整有源滤波器的Q因子。

在非专利文档2中，专利文档2的第一作者是专利文档1的单一发明人，描述了类似于专利文档1中所述的滤波器调整电路的滤波器调谐系统。非专利文档2中描述的5阶低通滤波器被用作IEEE802.11n的高吞吐率扩大选项的直接转换体系结构的具有40MHz带宽的低通滤波器，IEEE802.11n是IEEE制订的无线LAN标准之一。