CN101083457B - 充电域滤波电路 - Google Patents

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Abstract

提供一种在使宽频带的信号通过时防止信号劣化的充电域滤波电路。提供一种充电域滤波电路(120)，其特征在于，包括：频率特性具有SINC函数特性的SINC滤波电路(140)；和连接在SINC滤波电路(140)的后级、具有以规定频率为中心频率的频率特性的BPF(160)，BPF(160)与SINC滤波电路(140)的时钟同步，从当前的采样输出减去以前的采样输出的一部分，从而补偿SINC滤波电路(140)的频率特性。

Description

充电域滤波电路
技术领域
本发明涉及一种充电域滤波电路。 
背景技术
在将RF(Radio Frequency(射频)；高频)电路和数字电路集成到CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)电路的一个芯片上的无线通信用SoC(System On Chip：片上系统)中，为了使RF电路小型化和低功耗化，进行着如下技术的开发：使用利用高速时钟的电流模式采样、开关电容电路等模拟离散时间信号处理技术，进行滤波、抽取(decimation)(参照非专利文献1)。 
另外，研究了如下充电域滤波电路：不使用运算放大器而只由跨导器(transconductor)和开关构成频率特性具有SINC函数特性的SINC滤波电路(参照非专利文献2)。下面，说明构成SINC滤波电路的充电域滤波电路。 
图10是说明构成现有SINC滤波电路的充电域滤波电路结构的说明图。如图10所示，构成现有SINC滤波电路的充电域滤波电路10包括：跨导器12、第1开关14、第2开关16、第3开关18以及电容器20a、20b、20c、20d。 
图11是说明对图10所示的充电域滤波电路10施加的时钟信号的时序图的说明图。图11所示的4种相位不同的时钟信号
Figure S071A8404220070608D000012
Figure S071A8404220070608D000013
用于控制充电域滤波电路10的第1开关14、第2开关16以及第3开关18的动作。 
跨导器12输出与输入信号的电压成比例的电流。 
第1开关14在将来自跨导器12的输出电流施加到各电容器上 进行电容器的充电时，用于选择进行充电的电容器。在图10所示的充电域滤波电路10中，第1开关14利用4种时钟信号
Figure S071A8404220070608D000021
Figure S071A8404220070608D000022
Figure S071A8404220070608D000023
来切换端子，通过切换端子来进行各电容器的充电。 
第2开关16用于选择电容器，该电容器去除残留的电荷来进行复位。在图10所示的充电域滤波电路10中，第2开关16利用4种时钟信号
Figure S071A8404220070608D000025
Figure S071A8404220070608D000026
Figure S071A8404220070608D000027
来切换端子。通过切换第2开关16的端子使各电容器接地，去除残留的电荷来进行复位使得在电容器中不残留过去信号的电荷。 
第3开关18为了将充电到各电容器中的电荷输出到后级的电路而选择电容器。在图10所示的充电域滤波电路10中，第3开关18利用4种时钟信号
Figure S071A8404220070608D000029
Figure S071A8404220070608D0000210
Figure S071A8404220070608D0000211
Figure S071A8404220070608D0000212
来切换端子，通过切换端子，将充电到各电容器中的电荷输出到后级的电路。第1开关14、第2开关16以及第3开关18中示出的端子
Figure S071A8404220070608D0000213
Figure S071A8404220070608D0000214
Figure S071A8404220070608D0000215
Figure S071A8404220070608D0000216
表示时钟信号
Figure S071A8404220070608D0000217
Figure S071A8404220070608D0000218
Figure S071A8404220070608D0000219
Figure S071A8404220070608D0000220
分别导通时被连接的端子。 
将跨导器12输出的与输入信号的电压成比例的电流，对通过第1开关14选择的1个电容器施加时间t。施加了时间t的结果，充电域滤波电路10通过将蓄积在被选择的电容器中的电荷输出到后级的电路来进行采样。例如，第1电容器20a当通过时钟信号
Figure S071A8404220070608D0000221
来控制第1开关14而由从跨导器12输出的电流进行充电时，通过时钟信 
Figure S071A8404220070608D0000222
来控制第3开关18，将蓄积的电荷输出到后级的电路。而且，第1电容器20a通过时钟信号
Figure S071A8404220070608D0000223
来控制第2开关进行接地，从而放出残留的电荷来复位。 
电容器20a、20b、20c、20d通过第1开关14、第2开关16、第3开关18的动作分别重复进行在时间t的采样动作。通过矩形的时间窗t来采样输入信号，因此充电域滤波电路10的频率特性具有如图12所示的特性。如图12所示，充电域滤波电路10的频率特性具有如SINC函数那样的特性，因此该电路被称为SINC滤波电路。 
非专利文献1：L.Richard Carley and Tamal Mukherjee，“High-Speed Low-PowerIntegrating CMOS Sample-and-HoldAmplifier Architecture，”Proceedings of IEEE 1995 CustomIntegrated Circuits Conference，pp 543-546，May 1995. 
非专利文献2：J.Yuan，“A Charge Sampling Mixer withEmbedded Filter Functionfor Wireless Applications”，Proceedings ofIEEE 2000 InternationalConference on Microwave and MillimeterWave Technology，pp.315-318，Sept.，2000. 
发明内容
发明要解决的问题
如图12所示，SINC滤波电路具有使低频区域的信号通过的特性。但是，在图12所示的SINC滤波电路的频率特性中，频率低的部分不存在平坦部分。因此，例如当使1/4t程度的宽频带信号通过SINC滤波电路时，导致高频成分衰减。即，当使信号通过SINC滤波电路时，存在如下问题：导致信号劣化，不合适宽频带信号的滤波。 
因此，本发明是鉴于这种问题而作出的发明，其目的在于，提供一种不使高频成分劣化的新的且改良了的充电域滤波电路。 
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，根据本发明的某观点，提供一种充电域滤波电路，其特征在于，包括：频率特性具有SINC函数特性的SINC滤波器；和带通滤波器，其连接在SINC滤波器的后级，具有以规定频率为中心频率的频率特性，其中，在将上述SINC滤波器的采样频率设为1/t的情况下，上述带通滤波器的上述中心频率是1/2nt，其中n是正的整数。 
根据上述结构，SINC滤波器具有拥有SINC函数特性的频率特性，带通滤波器具有以规定频率为中心频率的频率特性。其结果，能够不劣化原信号的高频成分而使信号通过。 
另一方面，根据上述结构，带通滤波器减去SINC滤波电路的输出的一部分。其结果，能够在到1/2nt程度为止的频率区域中取得平坦的波形。 
带通滤波器也可以与SINC滤波器的时钟同步，从SINC滤波器的当前的采样输出减去带通滤波器以前的输出的一部分。根据上述结构，带通滤波器减去SINC滤波器输出的一部分。其结果，能够将上述带通滤波器构成为功耗少的经济的IIR滤波器。 
SINC滤波器包括：第1SINC滤波器，其对原信号进行采样输出；和第2SINC滤波器，其对将原信号进行了相位翻转的信号进行采样输出，SINC滤波器也能够实施差动信号的采样。根据上述结构，第1SINC滤波器取得当前的采样输出，第2SINC滤波器取得以前的采样输出。其结果，SINC滤波器能够实施差动电路。 
带通滤波器也可以通过从SINC滤波器的当前的采样输出减去带通滤波器的2个时钟周期前的输出的一部分，取得1/4t的中心频率。根据上述结构，带通滤波器减去SINC滤波器的输出的一部分。其结果，能够在到1/4t程度为止的频率区域中取得平坦的波形。另外，也可以将上述带通滤波器的传递函数表现为如下： 
H ( z ) = 1 1 + αz - 2 [式1]。 
带通滤波器也可以通过从SINC滤波器的当前的采样输出减去带通滤波器1个时钟周期前的输出的一部分，取得1/2t的中心频率。根据上述结构，带通滤波器减去SINC滤波器的输出的一部分。其结果，通过改变延迟元件的系数，能够在到1/2t程度为止的频率区域中取得平坦的波形。另外，上述带通滤波器的传递函数也可以表现为如下： 
[式2] 
H ( z ) = 1 1 + αz - 1
发明的效果
如上所述，根据本发明能够提供不使高频成分劣化的新的且改良了的充电域滤波电路。 
附图说明
图1是说明与本发明的第1实施方式有关的BPF结构的说明图。 
图2是说明本实施方式中的BPF频率特性的说明图。 
图3是说明本实施方式中的充电域滤波电路的说明图。 
图4是表示本实施方式中的充电域滤波电路的频率特性的说明图。 
图5是说明与本发明的第2实施方式有关的BPF结构的说明图。 
图6是说明本实施方式中的BPF频率特性的说明图。 
图7是说明本实施方式中的充电域滤波电路的说明图。 
图8是说明对本实施方式中的充电域滤波电路的动作进行控制的时钟信号的说明图。 
图9是表示本实施方式中的充电域滤波电路的频率特性的说明图。 
图10是说明构成现有SINC滤波电路的充电域滤波电路结构的说明图。 
图11是说明时钟信号的时序图的说明图。 
图12是说明现有SINC滤波电路的频率特性的说明图。 
附图标记说明
110、160、210、260：BPF；120、220：充电域滤波电路；130：跨导器；140：SINC滤波电路；140a：第1SINC滤波电路；140b：第2SINC滤波电路。 
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的最佳实施方式。此外，在本说明书以及附图中，对于实质上具有相同功能结构的结构要素标记相同的符号，并省略重复说明。 
第1实施方式
在现有技术所涉及的SINC滤波电路的后级上连接BPF(Band-Pass Filter：带通滤波器)，由此构成通过将到1/4t为止的频率带宽补偿为平坦从而不使高频成分劣化的充电域滤波电路。 
图1是说明与本发明的第1实施方式有关的BPF结构的说明图。如图1所示，与本发明的第1实施方式有关的BPF110包括加法器112、乘法器113以及延迟元件114。 
加法器112从输入到BPF110中的输入信号减去延迟元件114的输出而进行输出。乘法器113在来自加法器112的输出上乘以规定比率的系数进行输出。延迟元件114输入来自乘法器113的输出，延迟2个时钟周期(采样时钟周期)进行输出。 
在此，BPF110通过下面的传递函数来表示。 
[式3] 
H ( z ) = 1 1 + αz - 2
图2是表示在图1所示的BPF110中设采样周期t＝1ns、乘法器113的系数α＝0.2的情况下的频率特性的说明图。通过由BPF110的延迟元件114延迟2个时钟周期，BPF110具有如图2所示的频率特性。BPF110具有在1/4t＝250MHz上具有中心频率的频率特性。 
通过将具有如图2所示的频率特性的BPF连接在SINC滤波电路的后级，能够将SINC滤波电路的频率特性补偿为平坦，能够抑制使信号通过SINC滤波电路时的信号的劣化。下面说明与本发明的第1实施方式有关的充电域滤波电路的结构。 
图3是说明与本发明的第1实施方式有关的充电域滤波电路的说明图。如图3所示，与本发明的第1实施方式有关的充电域滤波电路120包括跨导器130、SINC滤波电路140以及BPF160。下面说明与本发明的第1实施方式有关的充电域滤波电路。 
跨导器130具有2个输入端子和2个输出端子，输出与输入信号的电压成比例的电流。 
SINC滤波电路140还包括第1SINC滤波电路140a以及第2SINC滤波电路140b，由两个SINC滤波电路中的一个采样原信号，另一个采样将原信号进行了相位翻转的信号。在此，采样差动信号的理由是为了将之后把原信号进行了相位翻转的信号利用为减法信号。SINC滤波电路140包括：第1开关142a、142b、第2开关144a、144b、第3开关146a、146b以及电容器148a、148b、148c、148d、150a、150b、150c、150d。 
第1开关142a以及142b是用于选择充电对象电容器的开关。通过第1开关142a以及142b，在将来自跨导器130的输出电流施加到SINC滤波电路140的各电容器上来进行电容器的充电时，选择进行充电的电容器。在图3所示的与本实施方式有关的充电域滤波电路120中，第1开关142a以及142b通过4种时钟信号来切换端子，利用来自跨导器130的输出电流，进行连接在被切换的端子上的电容器的充电。 
第2开关144a以及144b是用于选择复位对象电容器的开关。通过第2开关144a以及144b，在进行用于去除SINC滤波电路140的各电容器的残留电荷的复位时，选择进行复位的电容器。在图3所示的与本实施方式有关的充电域滤波电路120中，第2开关144a以及 144b通过4种时钟信号来切换端子，进行连接在被切换的端子上的电容器的复位使得电容器中不残留过去信号的电荷。 
第3开关146a以及146b是用于选择输出电荷的电容器的开关。通过第3开关146a以及146b，为了将充电到SINC滤波电路140的各电容器中的电荷输出到后级的电路，选择输出电荷的电容器。在图3所示的与本实施方式有关的充电域滤波电路120中，第3开关146a以及146b通过4种时钟信号来切换端子，将充电到与被切换的端子连接的电容器中的电荷输出到后级的电路。 
电容器148a、148b、148c、148d、150a、150b、150c、150d蓄积电荷。电容器148a、148b、148c、148d、150a、150b、150c、150d最好具有相同的电容。 
BPF160将图1所示的BPF110设为基于电容器和开关的电路，是只使规定范围的频率信号通过、并使除此之外范围的频率信号衰减的滤波器。BPF160包括：第1开关162a、第2开关162b、第3开关162c、第4开关162d、电容器164a、164b、164c、164d。 
第1开关162a、第2开关162b、第3开关162c、第4开关162d用于分别对电容器164a、164b、164c、164d进行放电和充电。第1开关162a、第2开关162b、第3开关162c、第4开关162d分别具有4个端子，根据输入到第1开关162a、第2开关162b、第3开关162c、第4开关162d的4种时钟信号来改变成为连接的对象的端子，通过改变连接的端子来控制电容器164a、164b、164c、164d的放电、充电。 
电容器164a、164b、164c、164d用于保持电荷，4个电容器具有相同的电容。通过第1开关162a、第2开关162b、第3开关162c、第4开关162d的动作，能够放出电荷或者通过从SINC滤波电路140输出的电流来蓄积电荷。 
以上说明了与本发明的第1实施方式有关的充电域滤波电路 的结构。下面说明与本发明的第1实施方式有关的充电域滤波电路的动作。 
与本发明的第1实施方式有关的充电域滤波电路通过如图11所示的时钟信号来控制各开关的动作。控制与本发明的第1实施方式有关的充电域滤波电路的动作的时钟信号，由
Figure S071A8404220070608D000091
Figure S071A8404220070608D000093
Figure S071A8404220070608D000094
这4种时钟信号构成。 
第1开关142a和142b、第2开关144a和144b、第3开关146a和146b以及BPF160的第1开关162a、第2开关162b、第3开关162c、第4开关162d，通过4种时钟信号来切换端子。各个开关上示出的端子
Figure S071A8404220070608D000095
Figure S071A8404220070608D000096
Figure S071A8404220070608D000098
，表示时钟信号
Figure S071A8404220070608D000099
Figure S071A8404220070608D0000910
Figure S071A8404220070608D0000911
Figure S071A8404220070608D0000912
分别导通时被连接的端子。下面将4种时钟信号设为
Figure S071A8404220070608D0000913
Figure S071A8404220070608D0000914
Figure S071A8404220070608D0000915
Figure S071A8404220070608D0000916
，开将各个时钟信号被输入时连接的端子作为与
Figure S071A8404220070608D0000919
以及
Figure S071A8404220070608D0000920
对应的端子进行说明。 
首先，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D0000921
被输入到充电域滤波电路120时，第1开关142a以及142b被连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0000922
对应的端子上。通过使第1开关142a以及142b连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0000923
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而利用来自跨导器130的输出电流在时间t的期间进行电容器148a以及150a的充电。 
另外，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D0000924
被输入到充电域滤波电路120时，第2开关144a以及144b也被连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0000925
对应的端子上。通过使第2开关144a以及144b连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0000926
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而放出残留在电容器148b以及150b中的电荷来进行复位。 
而且，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D0000927
被输入到充电域滤波电路120时，第3开关146a以及146b也被连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0000928
对应的端子上。通过使第3开关146a以及146b连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0000929
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而使蓄积在电容器148d以及150d中的电荷在时间t 的期间输出到后级的电路。 
另一方面，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000101
被输入到充电域滤波电路120时，BPF160的第1开关162a、第2开关162b、第3开关162c、第4开关162d也分别被连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000102
对应的端子上。通过连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000103
对应的端子上，电容器164a和164b保持电荷，电容器164d利用来自第1SINC滤波电路140a的电流来蓄积电荷。而且，电容器164c连接在成为差动信号反相侧的第2SINC滤波电路140b的输出端子上。此时，在电容器164d中根据电容器148d和电容器164d的静电电容之比，电容器148d的电荷被充电。 
通过使电容器164c连接在成为差动信号反相侧的第2SINC滤波电路140b的输出端子上，BPF160能够减去来自SINC滤波电路140的输出。 
经过时间t，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000104
的输入结束时，接着时钟信号
Figure S071A8404220070608D000105
被输入到充电域滤波电路120。 
当钟信号
Figure S071A8404220070608D000106
被输入到充电域滤波电路120时，第1开关142a以及142b被连接到与时钟信号对应的端子上。通过使第1开关142a以及142b连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000108
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而利用来自跨导器130的输出电流在时间t的期间进行电容器148b以及150b的充电。 
另外，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000109
被输入到充电域滤波电路120时，第2开关144a以及144b也被连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001010
对应的端子上。通过使第2开关144a以及144b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001011
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而放出残留在电容器148c、150c中的电荷来进行复位。 
而且，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001012
被输入到充电域滤波电路120时，第3开关146a以及146b也被连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001013
对应的端子上。通过使第3开关146a以及146b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001014
对应的端子上、且连接 时间为时间t，从而根据时钟信号的输入而蓄积在电容器148a以及150a中的电荷在时间t的期间输出到后级的电路。 
另一方面，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000112
被输入到充电域滤波电路120时，BPF160的第1开关162a、第2开关162b、第3开关162c、第4开关162d，也分别被连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000113
对应的端子上。通过连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000114
对应的端子上，电容器164c和164d保持电荷，电容器164a通过来自第1SINC滤波电路140a的电流来蓄积电荷。而且，电容器164b连接在成为差动信号反相侧的第2SINC滤波电路140b的输出端子上。 
经过时间t，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000115
的输入结束时，接着时钟信号
Figure S071A8404220070608D000116
被输入到充电域滤波电路120。 
当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000117
被输入到充电域滤波电路120时，第1开关142a以及142b被连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000118
对应的端子上。通过使第1开关142a以及142b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000119
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而利用来自跨导器130的输出电流在时间t的期间进行电容器148c以及150c的充电。 
另外，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001110
被输入到充电域滤波电路120时，第2开关144a以及144b也被连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001111
对应的端子上。通过使第2开关144a以及144b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001112
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而放出残留在电容器148d以及150d中的电荷来进行复位。 
而且，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001113
被输入到充电域滤波电路120时，第3开关146a以及146b也被连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001114
对应的端子上。通过使第3开关146a以及146b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001115
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而根据时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001116
的输入而蓄积在电容器148b以及150b中的电荷在时间t的期间被输出到后级的电路。 
另一方面，当时钟信号被输入到充电域滤波电路120时， BPF160的第1开关162a、第2开关162b、第3开关162c、第4开关162d，也分别被连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000121
对应的端子上。通过连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000122
对应的端子上，164a和164b保持电荷，电容器164c通过来自第1SINC滤波电路140a的电流来蓄积电荷。而且，电容器164d被连接到成为差动信号反相侧的第2SINC滤波电路140b的输出端子上。 
经过时间t，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000123
的输入结束时，接着时钟信号
Figure S071A8404220070608D000124
被输入到充电域滤波电路120。 
当时钟信号被输入到充电域滤波电路120时，第1开关142a以及142b被连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000126
对应的端子上。通过使第1开关142a以及142b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000127
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而根据来自跨导器130的输出电流在时间t的期间进行电容器148d以及150d的充电。 
另外，当时钟信号被输入到充电域滤波电路120时，第2开关144a以及144b也被连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000129
对应的端子上。通过使第2开关144a以及144b连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001210
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而放出残留在电容器148a以及150a中的电荷来进行复位。 
而且，当时钟信号被输入到充电域滤波电路120时，第3开关146a以及146b也被连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001212
对应的端子上。通过使第3开关146a以及146b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001213
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而根据时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001214
的输入而蓄积在电容器148c以及150c中的电荷在时间t的期间被输出到后级的电路。 
另一方面，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001215
被输入到充电域滤波电路120时，BPF160的第1开关162a、第2开关162b、第3开关162c、第4开关162d，也分别被连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001216
对应的端子上。通过连接到与时钟信号对应的端子上，电容器164c和164d保持电荷，电容器164b 通过来自第1SINC滤波电路140a的电流来蓄积电荷。而且，电容器164a被连接到成为差动信号反相侧的第2SINC滤波电路140b的输出端子上。 
经过时间t，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000131
的输入结束时，接着时钟信号
Figure S071A8404220070608D000132
被输入到充电域滤波电路120。这样，充电域滤波电路120重复进行时钟信号
Figure S071A8404220070608D000133
的输入。 
通过在SINC滤波电路140的后级上连接BPF160，能够由BPF160对SINC滤波电路140的输出进行减法运算，通过由SINC滤波电路140的各电容器的电容与BPF160的各电容器的电容之比确定的比例来决定其减法运算程度。 
这样，通过利用BPF160来校正SINC滤波电路140的输出，能够将充电域滤波电路120的频率特性补偿为大致平坦。图4是表示与本发明的第1实施方式有关的充电域滤波电路的频率特性的说明图。 
符号170表示进行校正前的SINC滤波电路140的频率特性，符号172表示BPF160的频率特性。而且，符号174表示由BPF160进行校正后的充电域滤波电路120的频率特性。在将采样周期t设为1ns的情况下，SINC滤波电路140在1GHz附近产生陡峭的凹陷。而且，BPF160具有中心频率在250MHz附近的频率特性。 
而且，通过由BPF160来补偿SINC滤波电路140的频率特性，如符号174那样，到大约200MHz附近为止具有平坦的频率特性。 
此外，在本实施方式中，将SINC滤波电路140的各电容器与BPF160的各电容器的电容比设定为1∶0.045。通过将电容器的电容比设定为1∶0.045，能够如图4那样补偿频率特性。 
如上所述，根据与本发明的第1实施方式有关的充电域滤波电路，当使频带宽的信号通过时，能够使高频成分不衰减、信号不劣化地进行传输。即，能够扩大频率特性平坦的可利用的区域。
第2实施方式
在第1实施方式中，构成通过将到1/4t为止的频带补偿为平坦从而不使高频成分劣化的充电域滤波电路。在第2实施方式中，构成通过将到1/2t为止的频带补偿为平坦从而不使高频成分劣化的充电域滤波电路。 
图5是说明与本发明的第2实施方式有关的BPF的块结构的说明图。如图5所示，与本发明的第2实施方式有关的BPF210包括加法器212、乘法器213以及延迟元件214。 
加法器212与第1实施方式所涉及的加法器112同样地，从输入到BPF210的输入信号减去延迟元件214的输出来进行输出。乘法器213在来自加法器212的输出上乘以规定的系数来进行输出。延迟元件214输入来自乘法器213的输出，延迟1个时钟周期进行输出。 
图6是表示在图5所示的BPF210中设采样周期t＝1ns、乘法器213的系数α＝0.2的情况下的频率特性的说明图。通过BPF210的延迟元件214来延迟1个时钟周期，从而如图6所示，BPF210在1/2t＝500MHz具有中心频率。 
通过将具有如图5那样的BPF连接到具有如SINC函数那样的频率特性的SINC滤波电路的后级，能够抑制信号的劣化。下面说明与本发明的第2实施方式有关的充电域滤波电路的结构。 
图7是说明与本发明的第2实施方式有关的充电域滤波电路的说明图。如图7所示，与本发明的第2实施方式有关的充电域滤波电路220包括跨导器130、SINC滤波电路140以及BPF260。 
跨导器130以及SINC滤波电路140实质上与第1实施方式所涉及的跨导器130以及SINC滤波电路140相同，因此省略详细说明。 
BPF260是只使某频率范围的频率信号通过、并使除此之外的频率信号衰减的滤波器。本实施方式所涉及的BPF260与第1实施方式所涉及的BPF160不同，包括第1开关262a和第2开关262b以及电容器264a、264b。 
第1开关262a以及第2开关262b用于对电容器264a、264b进行放电以及充电的选择。第1开关262a以及第2开关262b分别具有4个端子，通过输入到第1开关262a以及第2开关262b的信号来改变成为连接的对象的端子，通过改变被连接的端子来控制电容器264a、264b的放电、充电。 
电容器264a、264b用于保持电荷，可通过第1开关262a以及第2开关262b的动作来放出电荷，或者通过从SINC滤波电路140的输出来蓄积电荷。 
以上说明了与本发明的第2实施方式有关的充电域滤波电路的结构。下面说明与本发明的第2实施方式有关的充电域滤波电路的动作。 
图8是说明控制与本发明的第2实施方式有关的充电域滤波电路动作的时钟信号的说明图。如图8所示，控制与本发明的第2实施方式有关的充电域滤波电路的动作的时钟信号，由
Figure S071A8404220070608D000151
Figure S071A8404220070608D000152
Figure S071A8404220070608D000153
、
Figure S071A8404220070608D000155
以及
Figure S071A8404220070608D000156
这6种时钟信号构成。 
时钟信号与第1实施方式同样，进行SINC滤波电路140的第1开关142a以及142b、第2开关144a以及144b、第3开关146a以及146b的动作的控制。与此不同，时钟信号以及
Figure S071A8404220070608D000159
进行BPF260的第1开关262a以及第2开关262b操作的控制。 
即，第1开关142a以及142b、第2开关144a以及144b、第3开关146a以及146b，连接在与各个时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001510
对应的端子上，第1开关262a以及第2开关262b连接在与时钟信号对应的端子上。下面将输入各个时钟信号时连接的端子作为与
Figure S071A8404220070608D0001512
Figure S071A8404220070608D0001513
Figure S071A8404220070608D0001514
以及
Figure S071A8404220070608D0001515
对应的端子进行说明。 
首先，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001516
被输入到充电域滤波电路220时，第1开关142a以及142b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001517
对应的端子上。通过使第1 开关142a以及142b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000161
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而根据来自跨导器130的输出电流在时间t的期间进行电容器148a以及150a的充电。 
另外，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000162
被输入到充电域滤波电路220时，第2开关144a以及144b也连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000163
对应的端子上。通过使第2开关144a以及144b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000164
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而放出残留在电容器148b以及150b中的电荷来进行复位。 
而且，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000165
被输入到充电域滤波电路220时，第3开关146a以及146b也连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000166
对应的端子上。通过使第3开关146a以及146b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000167
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而蓄积在电容器148d以及150d中的电荷在时间t的期间输出到后级的电路。 
另一方面，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000168
被输入到充电域滤波电路220时，BPF260的第1开关262a以及第2开关262b分别连接到与时钟信号 
Figure S071A8404220070608D000169
对应的端子上。通过连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001610
对应的端子上，电容器264a根据来自第1SINC滤波电路140a的电流来蓄积电荷。而且，电容器264b连接在成为差动信号反相侧的第2SINC滤波电路140b的输出端子上。 
电容器264a连接在成为差动信号反相侧的第2SINC滤波电路140b的输出端子上，由此BPF260能够减去来自SINC滤波电路140的输出。 
经过时间t，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001611
以及
Figure S071A8404220070608D0001612
的输入结束时，接着将时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001613
以及
Figure S071A8404220070608D0001614
输入到充电域滤波电路220中。 
当时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001615
被输入到充电域滤波电路220时，第1开关142a以及142b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001616
对应的端子上。通过使第1开关142a以及142b连接在与时钟信号对应的端子上、且连接时间为时间 t，从而根据来自跨导器130的输出电流在时间t的期间进行电容器148b以及150b的充电。 
另外，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000171
被输入到充电域滤波电路220时，第2开关144a以及144b也被连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000172
对应的端子上。通过使第2开关144a以及144b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000173
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而放出残留在电容器148c以及150c中的电荷来进行复位。 
而且，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000174
被输入到充电域滤波电路220时，第3开关146a以及146b也被连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000175
对应的端子上。通过使第3开关146a以及146b连接在与时钟信号对应的端子上、且连接时间为时间t，从而根据时钟信号
Figure S071A8404220070608D000177
的输入而蓄积在电容器148a以及150a中的电荷在时间t的期间被输出到后级的电路。 
另一方面，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000178
被输入到充电域滤波电路220时，BPF260的第1开关262a以及第2开关262b分别连接在与时钟信号 
Figure S071A8404220070608D000179
对应的端子上。通过连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001710
对应的端子上，电容器264b根据来自第1SINC滤波电路140a的电流来蓄积电荷。而且，电容器264a连接在成为差动信号反相侧的第2SINC滤波电路140b的输出端子上。 
经过时间t，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001711
以及
Figure S071A8404220070608D0001712
的输入结束时，接着将时钟信号以及
Figure S071A8404220070608D0001714
输入到充电域滤波电路220中。 
当时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001715
被输入到充电域滤波电路220时，第1开关142a以及142b被连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001716
对应的端子上。通过使第1开关142a以及142b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001717
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而根据来自跨导器130的输出电流在时间t的期间进行电容器148c以及150c的充电。 
另外，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001718
被输入到充电域滤波电路220时，第2开关144a以及144b也被连接在与时钟信号对应的端子上。通过使 第2开关144a以及144b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000181
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而放出残留在电容器148d以及150d中的电荷来进行复位。而且，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000182
被输入到充电域滤波电路220时，第3开关146a以及146b也被连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000183
对应的端子上。通过使第3开关146a以及146b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000184
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而根据时钟信号
Figure S071A8404220070608D000185
的输入而蓄积在电容器148b以及150b中的电荷在时间t的期间被输出到后级的电路。 
另一方面，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000186
被输入到充电域滤波电路220时，BPF260的第1开关262a以及第2开关262b被分别连接在与时钟信号 对应的端子上。通过连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000188
对应的端子上，电容器264a根据来自第1SINC滤波电路140a的电流来蓄积电荷。而且，电容器264b连接在成为差动信号反相侧的第2SINC滤波电路140b的输出端子上。 
经过时间t，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000189
以及
Figure S071A8404220070608D0001810
的输入结束时，接着将时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001811
以及输入到充电域滤波电路220中。 
当时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001813
被输入到充电域滤波电路220时，第1开关142a以及142b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001814
对应的端子上。通过使第1开关142a以及142b连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001815
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而根据来自跨导器130的输出电流在时间t的期间进行电容器148d以及150d的充电。 
另外，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001816
被输入到充电域滤波电路220时，第2开关144a以及144b也被连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001817
对应的端子上。通过使第2开关144a以及144b连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001818
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而放出残留在电容器148a以及150a中的电荷。 
而且，当时钟信号被输入到充电域滤波电路220时，第3开关146a以及146b也连接在与时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001820
对应的端子上。通过使第3 开关146a以及146b连接到与时钟信号
Figure S071A8404220070608D000191
对应的端子上、且连接时间为时间t，从而根据时钟信号
Figure S071A8404220070608D000192
的输入而蓄积在电容器148c以及150c中的电荷在时间t的期间被输出到后级的电路。 
另一方面，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000193
被输入到充电域滤波电路220时，BPF260的第1开关262a以及第2开关262b被分别连接到与时钟信号 
Figure S071A8404220070608D000194
对应的端子上。通过连接在与时钟信号对应的端子上，电容器264b根据来自第1SINC滤波电路140a的电流来蓄积电荷。而且，电容器264a连接在成为差动信号反相侧的第2SINC滤波电路140b的输出端子上。 
经过时间t，当时钟信号
Figure S071A8404220070608D000196
以及
Figure S071A8404220070608D000197
的输入结束时，接着将时钟信号
Figure S071A8404220070608D000198
以及
Figure S071A8404220070608D000199
输入到充电域滤波电路220中。这样，重复进行向充电域滤波电路220的时钟信号
Figure S071A8404220070608D0001910
以及
Figure S071A8404220070608D0001911
的输入。 
在本发明的第2实施方式中，通过在SINC滤波电路140的后级上连接BPF260，能够通过BPF260对SINC滤波电路140的输出进行减法运算，通过由SINC滤波电路140的各电容器的电容与BPF260的各电容器的电容之比确定的比例来决定该减法运算的程度。 
这样，通过由BPF260校正SINC滤波电路140的输出，能够将充电域滤波电路220的频率特性补偿为平坦。图9是表示与本发明的第2实施方式有关的充电域滤波电路的频率特性的说明图。 
符号270表示进行校正前的SINC滤波电路140的频率特性，符号272表示BPF260的频率特性。而且，符号274表示由BPF260对SINC滤波电路140的频率特性进行校正后的充电域滤波电路220的频率特性。在将采样周期t设为1ns的情况下，SINC滤波电路140在1GHz附近产生陡峭的凹陷。而且，BPF260在500MHz附近有中心频率。 
而且，通过由BPF260补偿SINC滤波电路140的频率特性，如符号274那样，到大约400MHz附近为止具有平坦的频率特性。
此外，在本实施方式中，将SINC滤波电路140的各电容器与BPF260的各电容器的电容比设定为1∶0.1。通过将电容器的电容比设定为1∶0.1，充电域滤波电路220能够取得具有如图9的符号274所示的平坦部分的频率特性。 
如上所述，根据与本发明的第2实施方式有关的充电域滤波电路，与第1实施方式有关的充电域滤波电路同样地，在使宽频带的信号通过时，能够不使高频成分衰减、不使信号劣化地进行传输。 
以上参照附图说明了本发明的最佳实施方式，但是本发明当先不限于上述例子。如果是本领域技术人员，则可知在权利要求书所记载的范围内能够想到各种变更例以及修正例，关于它们当然也属于本发明的技术范围。 
例如，在上述实施方式中，通过将具有中心频率为1/4t以及1/2t的频率特性的带通滤波器连接在SINC滤波电路的后级，补偿了SINC滤波电路的频率特性，但是本发明并不限于此。例如也可以将具有中心频率为1/8t的频率特性的带通滤波器连接在SINC滤波电路的后级，来补偿SINC滤波电路的频率特性。 
另外，例如在上述实施方式中，由4个电容器和3个开关构成了SINC滤波电路，但是本发明并不限于上述例子。另外，在第1实施方式中由4个电容器和4个开关构成带通滤波器，在第2实施方式中由2个电容器和2个开关构成带通滤波器，但是本发明并不限于上述例子。另外，开关端子的数量并不限于4个。

Claims (7)

1.一种充电域滤波电路，其特征在于，包括：
频率特性为SINC函数的SINC滤波器；和
带通滤波器，其连接在上述SINC滤波器的后级，具有以规定频率为中心频率的频率特性，
其中，在将上述SINC滤波器的采样频率设为1/t的情况下，上述带通滤波器的上述中心频率是1/2nt，其中n是正的整数。
2.根据权利要求1所述的充电域滤波电路，其特征在于，
上述带通滤波器与上述SINC滤波器的时钟同步地，从上述SINC滤波器的当前的采样输出减去上述带通滤波器的以前的输出的一部分。
3.根据权利要求2所述的充电域滤波电路，其特征在于，
上述SINC滤波器包括：
第1SINC滤波器，其对原信号进行采样输出；和
第2SINC滤波器，其对将原信号进行了相位翻转的信号进行采样输出，
上述SINC滤波器能够实施差动信号的采样。
4.根据权利要求1所述的充电域滤波电路，其特征在于，
上述带通滤波器通过从上述SINC滤波器的当前的采样输出减去上述带通滤波器的2个时钟周期前的输出的一部分，取得1/4t的中心频率。
5.根据权利要求4所述的充电域滤波电路，其特征在于，
上述带通滤波器的传递函数表示为如下：
[式1]
H ( z ) = 1 1 + αz - 2 ,
其中α为需被减去的以前采样输出的一部分的系数。
6.根据权利要求1所述的充电域滤波电路，其特征在于，
上述带通滤波器通过从上述SINC滤波器的当前的采样输出减去上述带通滤波器的1个时钟周期前的输出的一部分，取得1/2t的中心频率。
7.根据权利要求6所述的充电域滤波电路，其特征在于，
上述带通滤波器的传递函数表示为如下：
[式2]
H ( z ) = 1 1 + αz - 1 ,
其中α为需被减去的以前采样输出的一部分的系数。
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