CN103201952A - 基于ota的电流模式滤波器和振荡器 - Google Patents

Abstract

这里总地描述了涉及包括第一运算跨导放大器(第一OTA)和第二运算跨导放大器(第二OTA)在内的滤波器的技术。在这里所述的一些实施例中，第一OTA和第二OTA具有实质上相同的跨导。第一和第二OTA可以配置为实现诸如一阶全通滤波器、二阶全通滤波器、高阶滤波器之类的滤波器和正交振荡器。

Description

基于OTA的电流模式滤波器和振荡器

技术领域

本公开总体涉及滤波器，更具体地涉及基于运算跨导放大器(OTA)的电流模式滤波器和振荡器。

背景技术

除非另有声明，这一部分中所述的材料并非相对于该申请中权利要求是现有技术，并且并不承认包括在这一部分中就是现有技术。

全通滤波器广泛地用在模拟信号处理中作为视频、通信和仪器应用中的群延时均衡器。一阶全通滤波器也可以用作实现不同类型的二阶滤波器和正交振荡器的构造块。由于其特定的所需带宽和动态范围，连续时间集成滤波器设计中的一些流行方法至少包括运算跨导放大器和电容器(OTA-C)。

发明内容

本公开的一些实施例总体涉及一种滤波器。示例滤波器可以包括：具有第一节点和第二节点的第一电路，其中所述第一节点是公共节点，所述公共节点是电路接地节点、电压参考节点或电源节点。所述示例滤波器也可以包括第一运算跨导放大器(OTA)，所述第一OTA包括：反相输入端，配置用于接收第一输入电流信号；非反相输入端，耦合至第二节点；反相输出端，耦合至第二节点，并且配置用于提供第一输出电流信号；以及非反相输出端，配置用于提供第二输出电流信号。所述示例滤波器还可以包括第二OTA，所述第二OTA包括：非反相输入端，耦合至第一节点；反相输入端，耦合至所述第一OTA的反相输入端；非反相输出端，耦合至所述第一OTA的反相输入端，并且用于提供第三输出电流信号；以及反相输出端，耦合至所述第二节点，配置用于提供第四输出电流信号。所述第一OTA和所述第二OTA具有实质上相同的跨导。所述示例滤波器可以配置为使得所述第一和第二输出电流信号与所述第一OTA的跨导以及所述第一OTA的非反相输入端和反相输入端之间的电压差成正比，并且所述第三和第四输出电流信号与所述第OTA的跨导以及所述第OTA的非反相输入端和反相输入端之间的电压差成正比。

以上概述只是说明性的而不是意欲按照任何方式进行限制。除了上述说明性的方面、实施例和特征之外，另外的方面、实施例和特征通过参考以下详细描述将变得清楚明白。

附图说明

在附图中：

图1示出了示例的基于OTA的非反相(+)型滤波器的简化方框图；

图2示出了示例的基于OTA的反相(-)型滤波器的简化方框图；

图3示出了示例的单一输入端基于OTA的非反相(+)型滤波器的简化方框图；

图4示出了示例的单一输入端基于OTA的反相(-)型滤波器的简化方框图；

图5示出了具有基于OTA的非反相(+)型滤波器的示例正交振荡器的简化方框图；

图6示出了具有基于OTA的反相(-)型滤波器的示例正交振荡器的简化方框图；

图7示出了具有单一输入端的基于OTA的非反相(+)型滤波器的示例正交振荡器的简化方框图；

图8示出了具有单一输入端的基于OTA的反相(-)型滤波器的示例正交振荡器的简化方框图；

图9示出了针对基于OTA的滤波器设计的几个示例电路元件；

图10示出了示例OTA-C仿真电感器的简化方框图；以及

图11示出了另一个示例OTA-C仿真电感器的简化方框图，所有都根据这里描述的本公开的至少一些实施例设置。

具体实施方式

参考附图进行以下详细描述，所述附图形成了描述的一部分。在附图中，除非上下文另有规定，类似的符号典型地表示类似的部件。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施例并非意味着限制。在不脱离这里所展现主题的精神和范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行其他变化。应该理解的是如这里一般性描述并且在附图中说明的本公开的方面可以按照多种不同的配置进行排列、替代、组合、分离和设计，这里明确地考虑了这些内容。

本公开涉及与电流模式的基于运算跨导放大器(OTA)的滤波器相关的系统、设备和方法等。

简要地说，这里通常描述了与滤波器相关的技术，所述滤波器包括第一运算跨导放大器(第一OTA)和第二运算跨导放大器(第二OTA)。在这里描述的一些实施例中，第一OTA和第二OTA具有实质上相同的跨导。第一和第二OTA可以配置为实现诸如一阶全通滤波器、二阶全通滤波器、高阶全通滤波器之类的滤波器和正交振荡器。

图1说明了根据本公开至少一些实施例布置的示例电流模式的基于OTA的滤波器100的简化方框图。滤波器100包括双输出-OTA(DO-OTA110，DO-OTA110具有非反相(+)输入端112、反相(-)输入端114、反相(-)输出端116和非反相(+)输出端118。滤波器100也可以包括单输出-OTA(SO-OTA)130，SO-OTA130具有反相(-)输入端132、非反相(+)输入端134和非反相(+)输出端136。滤波器100还包括电路150，电路150具有第一端子152和第二端子154。DO-OTA110具有特征跨导g_m1。SO-OTA130具有特征跨导g_m2。DO-OTA110和SO-OTA130可以具有实质上相同的跨导g_m。电路150具有特征导纳Y(s)。

如图1所示，DO-OTA110的非反相(+)输入端112耦合至电路150的第二端子154和DO-OTA110的反相(-)输出端116。DO-OTA110的反相(-)输入端114耦合至SO-OTA130的反相(-)输入端132和非反相(+)输出端136。电路150的第一端子152和SO-OTA130的非反相(+)输入端134耦合至电源端子，其中所述电源端子具有预定的电压参考电平(例如V_X、V_DD、V_SS、V_GND等)。将电流输入(I_i1和I_i2)分别馈送至DO-OTA110的非反相(+)输入端112和反相(-)输入端114。DO-OTA110的非反相(+)输出端118提供第一电流输出I_O1 ⁺，并且DO-OTA110的反相(-)输出端116提供第二电流输出I_O1 ^-，其中I_O1 ⁺＝-I_O1 ^-。“-I_O1 ^-”的前缀负号表示第一电流输出I_O1 ⁺和第二电流输出I_O1 ^-沿相反的方向。例如，第二电流输出I_O1 ^-流进DO-OTA110的反相(-)输出端116，而第一电流输出I_O1 ⁺流出非反相(+)输出端118。SO-OTA130的非反相(+)输出端136提供电流输出I_O2 ⁺。通过在输入112和114上施加的电压(V_i1 ⁺，V_i1 ^-)来确定DO-OTA110的电流输出(I_O1 ⁺，-I_O1 ^-)，即I_O1 ⁺＝-I_O1 ^-＝g_m1·(V_i1 ⁺-V_i1 ^-)。通过在输入端134和132上施加的电压来确定SO-OTA130的电流输出(I_O2)，即I_O2＝g_m2·(V_i2 ⁺-V_i2 ^-)。所示的SO-OTA130表现为值为1/g_m2的电阻器。

滤波器100的输入-输出关系在下面的Eq.(1)中示出。

$I_{{o1}^{+}}=-I_{{o1}^{-}}=\frac{g_{m1}(g_{m2}\·I_{i1}-Y\left(s\right)\·I_{i2})}{g_{m2}(g_{m1}+Y\left(s\right))}...........\mathrm{Eq}.\left(1\right)$

通过配置I_i1＝I_i2＝I_in以及g_m1＝g_m2＝g_m，并且将这些参数代入Eq.(1)，在下面的Eq.(2)中示出了滤波器100的传递函数。在这种情况下，滤波器100实现了下面的传递函数：

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=\frac{(Y\left(s\right)-g_m)}{(Y\left(s\right)+g_m)}.........\mathrm{Eq}.\left(2\right)$

通过配置I_i1＝0，I_i2＝I_in以及g_m1＝g_m2＝g_m，并且将这些参数代入Eq.(1)，在以下Eq.(3)中示出了滤波器100的传递函数。在这种情况下，滤波器100实现了下面的传递函数：

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=\frac{Y\left(s\right)}{(Y\left(s\right)+g_m)}.........\mathrm{Eq}.\left(3\right)$

通过配置I_i1＝I_in以及I_i2＝0，因此不需要SO-OTA130，并且将DO-OTA110的反相输入端耦合至具有预定电压电平(例如地电平)的电源端子。通过配置g_m1＝g_m并且将这些参数代入Eq.(1)，在下面Eq.(4)中示出了滤波器100的传递函数。在这种情况下，滤波器100实现了下面的传递函数：

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=\frac{g_m}{(Y\left(s\right)+g_m)}........\mathrm{Eq}.\left(4\right)$

可以利用图9(a)所示的电路实现电路150。具有电容值C₁的电容器910耦合在电路150的第二端子154和电源端子之间，其中电源端子具有预定的电压参考电平(例如如图9(a)所示的地电平)。电路150的导纳是Y(s)＝sC₁。通过配置I_i1＝I_i2＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m以及Y(s)＝sC₁，并且将这些参数代入到Eq.(1)或Eq.(2)中，在下面的Eq.(5)中示出了滤波器100的传递函数。滤波器100用作一阶非反相型全通滤波器。

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=-\frac{(s-\frac{g_m}{C_1})}{(s+\frac{g_m}{C_1})}...................\mathrm{Eq}.\left(5\right)$

通过配置I_i1＝0、I_i2＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m以及Y(s)＝sC₁，并且将这些参数代入Eq.(1)或Eq.(3)，在下面的Eq.(6)中示出了滤波器100的传递函数。滤波器100用作一阶高通滤波器。

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=-\frac{s}{(s+\frac{g_m}{C_1})}....................\mathrm{Eq}.\left(6\right)$

类似地，通过配置I_i1＝I_in以及I_i2＝0，不需要SO-OTA130，并且将DO-OTA110的反相输入端耦合至具有预定电压电平(例如地电平)的电源端子。通过配置g_m1＝g_m以及Y(s)＝sC₁，并且将这些参数代入Eq.(1)或Eq.(4)，在下面的Eq.(7)中示出了滤波器100的传递函数。滤波器100用作一阶低通滤波器。

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=-\frac{\frac{g_m}{C_1}}{(s+\frac{g_m}{C_1})}.............\mathrm{Eq}.\left(7\right)$

可以通过利用图9(b)所示的电路实施电路150来实现二阶全通滤波器。将并联的具有电感值L₁的电感器930和具有电容值C₁的电容器920耦合在电路150的第二端子154和电源端子之间，其中电源端子具有预定的电压参考电平(例如，如图9(b)所示的地电平)。在这一示例中，电路150的导纳是Y(s)＝(sC₁+1/(sL₁))。通过配置I_i1＝I_i2＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m和Y(s)＝(sC₁+1/(sL₁))，并且将这些参数代入Eq.(1)或Eq.(2)，下面的Eq.(8)中示出了二阶全通滤波器的传递函数。

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=-\frac{(s^2\·L_1\·C_1-s\·L_1\·\mathrm{gm}+1)}{(s^2\·L_1\·C_1+s\·L_1\·g_m+1)}...................\mathrm{Eq}.\left(8\right)$

当利用图9(b)所示的电路实施电路150时，通过配置I_i1＝0、I_i2＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m也可以实现二阶带阻传递函数。可以通过将I_i1＝0、I_i2＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m以及Y(s)＝(sC₁+1/(sL₁))代入Eq.(1)或Eq.(3)获得二阶带阻滤波器的传递函数如下：

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=-\frac{(s^2\·L_1\·C_1+1)}{(s^2\·L_1\·C_1+s\·L_1\·g_m+1)}.$

类似地，当利用图9(b)所示的电路实施电路150时，通过配置I_i1＝I_in、I_ix＝0、g_m1＝g_m，也可以实施二阶带通。在这种情况下，不需要SO-OTA130，并且将DO-OTA110的反相输入端耦合至具有预定电压电平(例如地电平)的电源端子。可以通过将I_i1＝I_in、I_i2＝0、g_m1＝g_m以及Y(s)＝(sC₁+1/(sL₁))代入Eq.(1)或Eq.(4)中来获得二阶带通滤波器的传递函数如下：

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=-\frac{s\·L_1\·g_m}{(s^2\·L_1\·C_1+s\·L_1\·g_m+1)}$

在另一个示例中，电感器930可以用如图10所示的运算跨导和电容(OTA-C)仿真电感器1000替代。OTA-C仿真电感器1000包括具有电容值C₂的电容器1030以及分别具有特征跨导g_m1010和g_m1020的两个SO-OTA1010和1020。SO-OTA的1010和1020的每一个均具有非反相(+)输入端、反相(-)输入端以及非反相(+)输出端。OTA1010的非反相(+)输入端1012耦合至OTA1020的非反相(+)输出端1026。OTA1010的非反相(+)输出端1016和OTA1020的反相(-)输入端1022耦合至电容器1030的一端。电容器1030的另一端、OTA1010的反相(-)输入端1014以及OTA1020的非反相(+)输入端1024耦合至电压参考电平(例如，如图10所示的地电平)。OTA-C仿真导体1000的电感由下面的Eq.(9a)给出。

$L_{\mathrm{OTA}-C}=\frac{C_2}{g_{m1010}{g}_{m1020}}....................\mathrm{Eq}.\left(9a\right)$

因此，通过将上述等式中的电感L₁用Eq.(9a)中的电导L_OTA-C代替，可以导出具有OTA-C仿真电感器1000的二阶全通、带阻和带通滤波器的传递函数。

可以通过利用图9(c1)或图9(c2)所示电路实施电路150来实现另一个二阶全通滤波器。包含串联的具有电容值C₁的电容器950A和具有电感值L₁的电感器940A在内的阻抗耦合在电路150的第二端子154和电源端子之间，其中电源端子具有预定的电压参考电平(例如，如图9(c1)所示的地电平)。替代地，包含串联的具有电感值L₁的电感器940B和具有电容值C₁的电容器950B在内的阻抗耦合在电路150的第二端子154和电源端子之间，其中电源端子具有预定的电压参考电平(例如，图9(c2)所示的地电平)。电路150的导纳是Y(s)＝1/(sL₁+1/(sC₁))。通过配置I_i1＝I_i2＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m以及Y(s)＝1/(sL₁+1/(sC₁))，并且将这些参数代入Eq.(1)或Eq.(2)，可以获得二阶全通滤波器的传递函数如下：

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=\frac{(s^2\·g_{m^{\·}}{L}_1\·C_1-s\·C_1+g_m)}{(s^2\·g_{m^{\·}}{L}_1\·C_1+s\·C_1+g_m)}$

通过配置I_i1＝0、I_i2＝I_in以及g_m1＝g_m2＝g_m可以实现二阶带通滤波器。可以将I_i1＝0、I_i2＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m以及Y(s)＝1/(sL₁+1/(sC₁))代入Eq.(1)或Eq.(3)来获得带通滤波器的传递函数。

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=\frac{-s\·C_1}{(s^2\·g_{m^{\·}}{L}_1\·C_1+s\·C_1+g_m)}$

通过配置I_i1＝I_in、I_i2＝0、g_m1＝g_m也可以实现二阶带阻。在这种情况下，不需要SO-OTA130，并且将DO-OTA110的反相输入端耦合至具有预定电压电平(例如，地电平)的电源端子。通过将I_i1＝I_in、I_i2＝0、g_m1＝g_m以及Y(s)＝1/(sL₁+1/(sC₁))代入Eq.(1)或Eq.(4)可以获得带阻滤波器的传递函数。

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=\frac{s^2\·g_{m^{\·}}{L}_1\·C_1+g_m}{(s^2\·g_{m^{\·}}{L}_1\·C_1+s\·C_1+g_m)}$

图9(c1)中的电感器940A可以用如图10所示的另一个OTA-C仿真电感器1000代替。替代地，图9(c2)中的电感器940B可以用如图11所示的另一个OTA-C仿真电感器1100代替。OTA-C仿真电感器1100包括具有电容值C₃的电容器1140以及分别具有特征跨导g_m1110、g_m1120和g_m1130的三个SO-OTA1110、1120和1130。SO-OTA1110、1120和1130的每一个均有非反相(+)输入端、反相(-)输入端和非反相(+)输出端。OTA1110的非反相(+)输入端1112耦合至OTA1120的非反相(+)输出端1126。OTA1110的反相(-)输入端1114耦合至OTA1130的非反相(+)输出端1136。OTA1110的非反相(+)输出端1116、OTA1120的反相(-)输入端1124、OTA1130的非反相(+)输入端1132耦合至电容器1140的一端。电容器1140的另一端、OTA1120的非反相(+)输入端1122以及OTA1130的反相(-)输入端1134耦合至电压参考电平(例如，如图11所示的地电平)。通过配置g_m1110＝g_m3、g_m1120＝g_m1130＝g_m4，OTA-C仿真导体1100的电感由以下Eq.(9b)给出。因此，通过用Eq.(9b)中的电感L_OTA-C代替上述等式中的电感L₁可以获得具有OTA-C仿真电感器1100的二阶全通、带通和带阻滤波器的传递函数。

$L_{\mathrm{OTA}-C}=\frac{C_3}{g_{m3}{g}_{m4}}....................\mathrm{Eq}.\left(9b\right)$

在一些实施例中，使用图9(c1)的电感器940A的电路布置可以包含两个OTA，但是可能会受到浮置电容器的两个端子的寄生电容的影响。另一方面，使用图9(c2)的电感器940B的电路布置可以包含三个OTA，但是不会受到电容器下极的寄生电容的影响，因为它全部使用接地电容器。

通过利用如图9(d)所示的LC梯形网络960或者如图9(e)所示的LC梯形网络970来实施电路150，可以实现一般的N阶全通滤波器。在图9(d)中，LC梯形网络960包括按照从LC网络的输入端至电源端子的串联配置耦合的(N+1)/2个电感器，其中电源端子具有预定的电压参考电平(例如，如图9(d)所示的地电平)。LC梯形网络960也包括(N-1)/2个电容器，每一个均从电感器之间的相应分接点耦合至具有预定电压参考电平(例如，如图9(d)所示的地电平)的电源端子。

在图9(e)中，LC梯形网络970包括N/2个电感器，所述电感器按照从LC网络的输入端到具有预定电压参考电平(例如，如图9(e)所示的地电平)的电源端子的串联配置耦合在一起。LC梯形网络970还包括N/2个电容器，所述电容器的每一个耦合在电感器之一与具有预定电压参考电平(例如，如图9(e)所示的地电平)的电源端子之间。

可以通过配置I_i1＝I_i2＝I_in和g_m1＝g_m2＝g_m来实现N阶全通滤波器。可以通过将针对LC梯形网络960或970的导纳Y(s)代入到上述Eq.(2)中来获得N阶全通滤波器的传递函数。在一些示例中，可以利用分别在图10和11中所示的OTA-C仿真电感器1000或1100实施图9(d)和图9(e)中的电感器。

图2说明了根据本公开的至少一些实施例布置的示例性的电流模式的基于OTA的滤波器200的简化方框图。滤波器200包括DO-OTA210，DO-OTA210具有非反相(+)输入端212、反相(-)输入端214和两个非反相(+)输出端216和218。滤波器200还包括SO-OTA230，SO-OTA230具有非反相(+)输入端232、反相(-)输入端234和非反相(+)输出端236。滤波器200还包括电路250，电路250具有第一端子252和第二端子254。DO-OTA210具有特征跨导g_m1。SO-OTA230具有特征跨导g_m2。DO-OTA210和SO-OTA230可以具有实质上相同的特征跨导g_m。电路250具有特征导纳Y(s)。所示OTA230表现为值为1/g_m2的电阻器。

DO-OTA210的反相(-)输入端214耦合至电路250的第二端子254和DO-OTA210的非反相(+)输出端218。DO-OTA210的非反相(+)输入端212耦合至SO-OTA230的反相(-)输入端234和非反相(+)输出端236。电路250的第一端子252以及SO-OTA230的非反相(+)输入端232耦合至具有预定电压参考电平(例如，地电平)的电源端子。将电流输入I_i1和I_i2分别馈送至DO-OTA210的非反相(+)输入端212和反相(-)输入端214。DO-OTA210的非反相(+)输出端216和218分别提供电流输出I_O1和I₀₂。SO-OTA230的非反相(+)输出端236提供电流输出I₀₃。通过在输入端212和214上施加的电压(V_i1 ⁺，V_i1 ^-)来确定DO-OTA的电流输出(I_O1，I_O2)，即I_O1＝I_O2＝g_m1·(_Vi1 ⁺-V_i1 ^-)。通过在输入232和234上施加的电压(V_i2 ⁺，V_i2 ^-)来确定SO-OTA的电流输出(I_O3)，即I_O3＝g_m2·(V_i2 ⁺-V_i2 ^-)。

下面在Eq.(10)中示出了滤波器200的输入-输出关系。

$I_{o1}=\frac{g_{\mathrm{ml}}(Y\left(s\right)\·I_{\mathrm{il}}-g_{m2}\·I_{i2})}{g_{m2}(g_{\mathrm{ml}}+Y\left(s\right))}....................\mathrm{Eq}.\left(10\right)$

通过配置I_i1＝I_i2＝I_in和g_m1＝g_m2＝g_m，并且将这些参数代入Eq.(10)，下面在Eq.(11)中示出了滤波器200的传递函数。在这种情况下，滤波器200实现了以下的传递函数：

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=\frac{(Y\left(s\right)-g_m)}{(Y\left(s\right)+g_m)}....................\mathrm{Eq}.\left(11\right)$

通过配置I_i1＝0、I_i2＝I_in以及g_m1＝g_m(不需要OTA230，并且DO-OTA210的非反相输入端耦合至具有预定电压电平(例如地电平)的电源端子)，并且将这些参数代入Eq.(10)，下面在Eq.(12)中示出了滤波器200的传递函数。在这种情况下，滤波器200用作低通滤波器。

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=\frac{-g_m}{(Y\left(s\right)+g_m)}....................\mathrm{Eq}.\left(12\right)$

通过配置I_i1＝I_in、I_i2＝0和g_m1＝g_m2＝g_m，并且将这些参数代入Eq.(10)，下面在Eq.(13)中示出了滤波器200的传递函数。

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=\frac{Y\left(s\right)}{(Y\left(s\right)+g_m)}....................\mathrm{Eq}.\left(13\right)$

可以利用图9(a)所示的电路实施电路250。具有电容值C₁的电容器910耦合在电路250的第二端子254和电源端子之间，其中电源端子具有预定的电压参考电平(例如，如图9(a)所示的地电平)。电路250的导纳是Y(s)＝sC₁。通过配置I_i1＝I_i2＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m和Y(s)＝sC₁，并且将在这些参数代入Eq.(10)或Eq.(11)，下面在Eq.(14)中示出了滤波器200的传递函数。滤波器200用作一阶反相型全通滤波器。

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=\frac{(s-\frac{g_m}{C_1})}{(s+\frac{g_m}{C_1})}....................\mathrm{Eq}.\left(14\right)$

通过配置I_i1＝0、I_i2＝I_in、g_m1＝g_m以及Y(s)＝sC₁，不需要SO-OTA230，并且将DO-OTA210的非反相输入端耦合至具有预定电压电平(例如，地电平)的电源端子。在将这些参数代入Eq.(10)或Eq.(12)之后，下面在Eq.(15)中示出了滤波器200的传递函数。滤波器200用作一阶低通滤波器。

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=\frac{\frac{g_m}{C_1}}{(s+\frac{g_m}{C_1})}....................\mathrm{Eq}.\left(15\right)$

类似地，通过配置I_i1＝I_in、I_i2＝0、g_m1＝g_m2＝g_m以及Y(s)＝sC₁，并且将这些参数代入Eq.(10)或Eq.(13)，下面在Eq.(16)中示出了滤波器200的传递函数。滤波器200用作一阶高通滤波器。

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=\frac{s}{(s+\frac{g_m}{C_1})}....................\mathrm{Eq}.\left(16\right)$

通过利用图9(b)所示的电路实施电路250可以实现二阶全通滤波器。并联的具有电感值L₁的电感器930和具有电容值C₁的电容器920耦合在电路250的第二端子254和电源端子之间，其中电源端子具有预定的电压参考电平(例如，如图9(b)所示的地电平)。在该示例中，电路250的导纳是Y(s)＝(sC₁+1/(sL₁))。通过配置I_i1＝I_i2＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m以及Y(s)＝(sC₁+1/(sL₁))，并且将这些参数代入Eq.(10)或Eq.(11)，下面在Eq.(17)中示出了二阶全通滤波器的传递函数。

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=\frac{(s^2\·L_1\·C_1-s\·L_1\·g_m+1)}{(s^2\·L_1\·C_1+s\·L_1\·g_m+1)}....................\left(17\right)$

当利用图(b)所示的电路实施电路250时，也可以通过配置I_i1＝0、I_i2＝I_in、g_m1＝g_m来实现二阶带通。在这种情况下，不需要SO-OTA230，并且DO-OTA210的非反相输入端耦合至具有预定电压参考电平(例如，地电平)的电源端子。通过将I_i1＝0、I_i2＝I_in、g_m1＝g_m以及Y(s)＝(sC₁+1/(sL₁))代入到Eq.(10)或Eq.(12)中可以获得二阶带通滤波器的传递函数如下：

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=\frac{-s\·g_m\·L_1}{(s^2\·L_1\·C_1+s\·g_m\·L_1+1)}$

类似地，当利用图9(b)所示的电路实施电路250时，可以通过配置I_i1＝I_in、I_i2＝0、g_m1＝g_m2＝g_m来实现二阶带阻。可以通过将I_i1＝I_in、I_i2＝0、g_m1＝g_m2＝g_m以及Y(s)＝(sC₁+1/(sL₁))代入到Eq.(10)或Eq.(13)中以获得二阶带阻滤波器的传递函数如下：

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=-\frac{s^2\·L_1\·C_1+1}{(s^2\·L_1\·C_1+s\·g_m\·L_1+1)}$

在另一个示例中，可以用图10所示的OTA-C仿真电感器1000来代替电感器930。如上所述，OTA-C仿真导体1000的电感由Eq.(9a)给出。因此，可以通过用Eq.(9a)中的电感L_OTA-C代替上述等式中的电感L₁来导出具有OTA-C仿真电感器1000的二阶全通、带阻和带通滤波器的传递函数。

可以通过利用图9(c1)或图9(c2)中所示的电路实施电路250来实现另一个二阶全通滤波器。包含串联的具有电容值C₁的电容器950A和具有电感值L₁的电感器940A在内的阻抗耦合在电路250的第二端子254和电源端子之间，其中电源端子具有预定的电压参考电平(例如，如图9(c1)所示的地电平)。替代地，包含串联的具有电感值L₁的电感器940B和具有电容值C₁的电容器950B在内的阻抗耦合在电路250的第二端子254和电源端子之间，其中电源端子具有预定的电压参考电平(例如，如图9(c2)所示的地电平)。电路250的导纳是Y(s)＝1/(sL₁+1/(sC₁))。通过配置I_i1＝I_i2＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m以及Y(s)＝1/(sL₁+1/(sC₁))，并且将这些参数代入Eq.(10)或Eq.(11)，可以获得二阶全通滤波器的传递函数如下：

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=-\frac{(s^2\·g_m\·L_1\·C_1-s\·C_1\·+g_m)}{(s^2\·g_m\·L_1\·C_1+s\·C_1\·{+g}_m)}$

可以通过配置I_i1＝0、I_i2＝I_in以及g_m1＝g_m来实现二阶带阻滤波器。在这种情况下，不需要SO-OTA230，并且DO-OTA210的非反相输入端耦合至具有预定电压参考电平(例如，地电平)的电源端子。可以通过将I_i1＝0、I_i2＝I_in、g_m1＝g_m以及Y(s)＝1/(sL₁+1/(sC₁))代入Eq.(10)或Eq.(12)中来获得二阶带阻滤波器的传递函数如下：

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=-\frac{s^2\·g_m\·L_1\·C_1+g_m}{(s^2\·g_m\·L_1\·C_1+s\·C_1+\·g_m)}$

也可以通过配置I_i1＝I_in、I_i2＝0、g_m1＝g_m2＝g_m来实现二阶带通。可以通过将I_i1＝I_in、I_i2＝0、g_m1＝g_m2＝g_m以及Y(s)＝1/(sL₁+1/(sC₁))代入Eq.(10)或Eq.(13)来获得二阶带通滤波器的传递函数如下：

$H\left(s\right)=\frac{I_o}{I_{\mathrm{in}}}=-\frac{s\·C_1}{(s^2\·g_m\·L_1\·C_1+s\·C_1+\·g_m)}$

可以用图10所示的另一个OTA-C仿真电感器1000代替图9(c1)中的电感器940A。OTA-C仿真电感器1000的电感由Eq.(9a)给出。因此，可以通过用Eq.(9a)中的电感L_OTA-C来代替上述等式中的电感L₁来导出具有OTA-C仿真电感器1000的二阶全通、带通和带阻滤波器的传递函数。替代地，可以用图11所示的另一个OTA-C仿真电感器1100代替图9(c2)中的电感器940B。OTA-C仿真电感器1100的电感由Eq.(9b)给出。因此，可以通过用Eq.(9b)中的电感L_OTA-C来代替上述等式中的电感L₁来导出具有OTA-C仿真电感器1100的二阶全通、带通和带阻滤波器的传递函数。

在一些实施例中，使用图9(c1)的电感器940A的电路布置可以包含两个OTA，但是可能受到浮置电容器的两个端子的寄生电容的影响。另一个方面，使用图9(c2)的电感器940B的电路布置可以包含三个OTA，但是不会受到电容器下极板的寄生电容的影响，因为它全部使用接地的电容器。

通过利用图9(d)所示的LC梯形网络960或者如图9(e)所示的LC梯形网络970实施电路250可以实现一般化的N阶全通滤波器。在图9(d)中，LC梯形网络960包括按照从LC网络的输入端到具有预定电压参考电平(例如，如图9(d)所示的地电平)的串联配置耦合的(N+1)/2个电感器。LC梯形网络960也包括(N-1)/2个电容器，每一个均从电感器之间的相应分接点耦合至具有预定电压参考电平的电源端子(例如，如图9(d)所示的地电平)。

在图9(e)中，LC梯形网络970包括N/2个电感器，所述电感器按照从LC网络的输入端到具有预定电压参考电平的(例如，如图9(e)所示的地电平)电源端子的串联配置耦合在一起。LC梯形网络970也包括N/2个电容器，所述电容器的每一个耦合在电感器之一与具有预定电压参考电平(例如，如图9(e)所示的地电平)的电源端子之间。

可以通过配置I_i1＝I_i2＝I_in和g_m1＝g_m2＝g_m来实现N阶全通滤波器。可以通过将LC梯形网络960或970的导纳Y(s)代入到上述Eq.(11)中来获得N阶全通滤波器的传递函数。在一些示例中，可以利用分别在图10和11中所示的OTA-C仿真电感器1000或1100实施图9(d)和图9(e)中的电感器。

图3说明了根据本公开的至少一些实施例布置的示例基于OTA的电流模式的滤波器300的简化方框图。滤波器300包括DO-OTA310，DO-OTA310具有反相(-)输入端312、非反相(+)输入端314、非反相(+)输出端316和反相(-)输出端318。滤波器300也包括DO-OTA330，DO-OTA330具有反相(-)输入端332、非反相(+)输入端334、非反相(+)输出端336和反相(-)输出端338。滤波器300还包括电路350，电路350具有第一端子352和第二端子354。第一DO-OTA310具有特征跨导g_m1。第二DO-OTA330具有特征跨导g_m2。DO-OTA310和DO-OTA330可以具有实质上相同的特征跨导g_m。电路350具有特征导纳Y(s)。所示DO-OTA330表现为值为1/g_m2的电阻器。

DO-OTA310的非反相(+)输入端314耦合至电路350的第二端子354、DO-OTA330的反相(-)输出端338以及DO-OTA310的反相(-)输出端318。DO-OTA310的反相(-)输入端312耦合至DO-OTA330的反相(-)输入端332和非反相(+)输出端336。电路350的第一端子352和DO-OTA330的非反相(+)输入端334耦合至具有预定电压参考电平(例如V_X、V_DD、V_SS、V_GND等)的电源端子。将电流输入I_i1馈送至DO-OTA310的反相(-)输入端312和DO-OTA330的反相(-)输入端332。DO-OTA330的反相(-)输出端338提供电流输出I_O2 ^-，所述电流输出I_O2 ^-与电流输入I_i1实质上相同。OTA310的非反相(+)输出端316提供电流输出I_O1 ⁺，并且DO-OTA310的反相(-)输出端318提供电流输出I_O1 ^-。通过在输入314和312上施加的电压(V_i1 ⁺，V_i1 ^-)确定DO-OTA310的电流输出(I_O1 ⁺，-I_O1 ^-)，其中I_O1 ⁺＝-I_O1 ^-＝g_m1·(V_i1 ⁺-V_i1 ^-)。通过在输入334和332上施加的电压(V_i2 ⁺，V_i2 ^-)来确定DO-OTA330的电流输出(I_O2 ⁺，-I_O2 ^-)，其中I_O2 ⁺＝-I_O2 ^-＝g_m2·(V_i2 ⁺-V_i2 ^-)。

滤波器300的输入-输出关系与图1中并且如上述Eq.(1)给出的滤波器100相同。因此，通过配置I_i1＝I_in和g_m1＝g_m2＝g_m，滤波器300实现了由以上Eq.(2)给出的传递函数。

可以利用图9(a)所示的电路来实施电路350。具有电容值C₁的电容器910耦合在电路350的第二端子354和具有预定电压参考电平(例如，如图9(a)所示的地电平)的电源端子之间。电路350的导纳是Y(s)＝sC₁。通过配置I_i1＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m和Y(s)＝sC₁，并且将这些参数代入Eq.(1)或Eq.(2)，滤波器300用作一阶非反相型全通滤波器，并且在以上Eq.(5)中示出了传递函数。

可以通过用图9(b)所示的电路实施电路350来实现二阶全通滤波器。与具有电感值L₁的电感器930并联的具有电容值C₁的电容器920耦合在电路350的第二端子354和具有预定电压参考电平(例如，如图9(b)所示的地电平)的电源端子之间。在该示例中，电路350的导纳是Y(s)＝(sC₁+1/(sL₁))。通过配置I_i1＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m以及Y(s)＝(sC₁+1/(sL₁))，并且将这些参数代入Eq.(1)或Eq.(2)，在以上Eq.(8)中示出了二阶全通滤波器的传递函数。

通过用图9(c1)或图9(c2)中所示的电路实施电路350可以实现另一个二阶全通滤波器。包含串联的具有电容值C₁的电容器950A与具有电感值L₁的电感器940A在内的阻抗耦合在电路350的第二端子354和具有预定电压参考电平(例如，如图9(c1)所示的地电平)的电源端子之间。电路350的导纳是Y(s)＝1/(sL₁+1/(sC₁))。替代地，包含串联的具有电感值L₁的电感器940B与具有电容值C₁的电容器950B在内的阻抗耦合在电路350的第二端子354和电源端子之间，其中所述电源端子具有预定电压参考电平(例如，如图9(c2)所示的地电平)。通过配置I_i1＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m以及Y(s)＝1/(sL₁+1/(sC₁))，并且将这些参数代入Eq.(1)或Eq.(2)，可以获得二阶全通滤波器的传递函数。

在一些实施例中，使用图9(c1)的电感器940A的电路布置可以包括两个OTA，但是可能会受到浮置电容器的两个端子的寄生电容的影响。另一方面，使用图9(c2)的电感器940B的电路布置可以包括三个OTA，但是不会受到电容器下极板的寄生电容的影响，因为它全部使用接地电容器。

通过利用图9(d)所示的LC梯形网络960或者图9(e)所示的LC梯形网络970实施电路350可以实现N阶全通滤波器。可以通过配置I_i1＝I_in和g_m1＝g_m2＝g_m来实现N阶全通滤波器。可以通过将LC梯形网络960或970的导纳Y(s)代入到上述Eq.(2)中来获得N阶全通滤波器的传递函数。在一些示例中，可以利用分别在图10和11中所示的OTA-C仿真电感器1000或1100实施图9(d)和图9(e)中的电感器。

图4说明了根据本公开的至少一些实施例布置的示例性的基于OTA的电流模式的滤波器400的简化方框图。滤波器400包括DO-OTA410，DO-OTA具有非反相(+)输入端412、反相(-)输入端414和两个非反相(+)输出端416和418。滤波器400也包括DO-OTA430，DO-OTA430具有非反相(+)输入端434、反相(-)输入端432、非反相(+)输出端436和反相(-)输出端438。滤波器400还包括电路450，电路450具有第一端子452和第二端子454。第一DO-OTA410具有特征跨导g_m1。第二DO-OTA430具有特征跨导g_m2。DO-OTA410和DO-OTA430可以具有实质上相同的特征跨导g_m。电路450具有特征导纳Y(s)。所示DO-OTA430表现为值为1/g_m2的电阻器。

DO-OTA410的反相(-)输入端414耦合至电路450、DO-OTA410的非反相(+)输出端418以及DO-OTA430的反相(-)输出端438。DO-OTA410的非反相(+)输入端412耦合至DO-OTA430的反相(-)输入端432和非反相(+)输出端436。电路450的第一端子452和DO-OTA430的非反相(+)输入端434耦合至具有预定电压参考电平(例如，V_X、V_DD、V_SS、V_GＮＤ等)的电源端子。将电流输入I_i1馈送至DO-OTA410的非反相(+)输入端412和DO-OTA430的反相(-)输入端432。DO-OTA430的反相(-)输出端438提供电流输出I_O３，所述电流输出I_O3与电流输入I_i1实质上相同。DO-OTA410的非反相(+)输出端416和418分别提供输出电流I_O1和电流I_O2。通过在输入412和414上施加的电压V_i1 ⁺，V_i1 ^-确定第一DO-OTA的电流输出I_O1、I₀₂，其中I_O1＝I_O2＝g_m1·(V_i1 ⁺-V_i1 ^-)。通过在输入434和432上施加的电压(V_i2 ⁺，V_i2 ^-)确定第二DO-OTA的电流输出I_O3 ⁺、-I_O3 ^-，其中I_O3 ⁺＝-I_O3 ^-＝g_m2·(V_i2 ⁺-V_i2 ^-)。

图4中的滤波器400的输入-输出关系与图2中的滤波器200的输入-输出关系相同，并且在以上Eq.(10)中给出。因此，通过配置I_i1＝I_in和g_m1＝g_m2＝g_m，滤波器400实现了如以上Eq.(11)给出的传递函数。

可以利用图9(a)所示的电路实施电路450。具有电容值C₁的电容器910耦合在电路450的第二端子454和具有预定电压参考电平(例如，如图9(a)所示的地电平)的电源端子之间。电路450的导纳是Y(s)＝sC₁。通过配置I_i1＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m以及Y(s)＝sC₁，并且将这些参数代入到Eq.(10)或Eq.(11)中，滤波器400用作一阶反相型全通滤波器，并且在以上Eq.(14)中示出了传递函数。

可以通过利用图9(b)所示的电路实施电路450来实现二阶全通滤波器。并联的具有电感值L₁的电感器930与具有电容值C₁的电容器920耦合在电路450的第二端子454和具有预定电压参考电平(例如，如图9(b)所示的地电平)的电源端子之间。在该示例中，电路450的导纳是Y(s)＝(sC₁+1/(sL₁))。通过配置I_i1＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m以及Y(s)＝(sC₁+1/(sL₁))，并且将这些参数代入到Eq.(10)或Eq.(11)中，在以上Eq.(17)中示出了二阶全通滤波器的传递函数。

通过利用图9(c1)或图9(c2)所示的电路实施电路450来实现另一个二阶全通滤波器。包含串联的具有电容值C₁的电容器950A与具有电感值L₁的电感器940A在内的阻抗耦合在电路450的第二端子454和具有预定的电压参考电平(例如，如图9(c1)所示的地电平)的电源端子之间。替代地，包含串联的具有电感值L₁的电感器940B与具有电容值C₁的电容器950B在内的阻抗耦合在电路450的第二端子454和电源端子之间，其中电源端子具有预定的电压参考电平(例如，图9(c2)所示的地电平)。电路450的导纳是Y(s)＝1/(sL₁+1/(sC₁))。通过配置I_i1＝I_in、g_m1＝g_m2＝g_m以及Y(s)＝1/(sL₁+1/(sC₁))，并且将这些参数代入Eq.(10)或Eq.(11)，可以获得二阶全通滤波器的传递函数。

通过利用图9(d)所示的LC梯形网络960或者图9(e)所示的LC梯形网络970实施电路450可以实现N阶全通滤波器。可以通过配置I_i1＝I_in和g_m1＝g_m2＝g_m来实现N阶全通滤波器。可以通过将LC梯形网络960或970的参数和导纳Y(s)代入到上述Eq.(11)中来获得N阶全通滤波器的传递函数。在一些示例中，可以利用分别在图10和11中所示的OTA-C仿真电感器1000或1100实施图9(d)和图9(e)中的电感器。

图5示出了根据本公开至少一些实施例配置的具有两个一阶全通滤波器的示例性的电流模式的正交振荡器500的简化方框图。四输出-OTA510、SO-OTA520和电路530具有与图1中的滤波器类似的结构，其中具有来自四输出-OTA510的另两个反相(-)输出端，分别耦合至四输出-OTA540的反相(-)输入端和非反相(+)输入端。四输出-OTA510具有特征跨导g_m510，并且SO-OTA520具有特征跨导g_m520。通过在非反相(+)和反相(-)输入端上施加的电压(V_i1 ⁺，V_i1 ^-)来确定四输出-OTA510的电流输出(I_O1 ⁺，-I_O1 ^-，-I_O1 ^-，-I_O1 ^-)，即I_O1 ⁺＝-I_O1 ^-＝g_m510·(V_i1 ⁺-V_i1 ^-)。通过在非反相(+)和反相(-)输入端施加的电压(V_i2 ⁺，V_i2 ^-)确定SO-OTA520的电流输出(I_O2)，即I_O2＝g_m520·(V_i2 ⁺-V_i2 ^-)。在一些实施例中，当将SO-OTA520和SO-OTA550的非反相输入端耦合至地时，V_i2 ⁺和V_i4 ⁺等于地电压。四输出-OTA540、SO-OTA550和电路560也具有与图1中的电路类似的结构，具有来自四输出-OTA540的另一个反相(-)输出端和另一个非反相(+)输出端。四输出-OTA540具有特征跨导g_m540，并且SO-OTA550具有特征跨导g_m550。通过在非反相(+)和反相(-)输入端上施加的电压(V_i3 ⁺，V_i3 ^-)确定四输出-OTA540的电流输出(-I_O3 ^-，I_O3 ⁺，I_O3 ⁺，-I_O3 ^-)，即I_O3 ⁺＝-I_O3 ^-＝g_m540·(V_i3 ⁺-V_i3 ^-)。通过在非反相(+)和反相(-)输入端上施加的电压(V_i4 ⁺，V_i4 ^-)确定SO-OTA550(I_O4)的电流输出，即I_O4＝g_m550·(V_i4 ⁺-V_i4 ^-)。四输出-OTA540的两个非反相(+)输出端分别耦合至OTA510的反相(-)输入端和非反相(+)输入端。在该示例中，利用图9(a)所示的电容电路实施电路530和560。当OTA510、520、540和550配置为具有实质上相同的跨导g_m、并且电路530和560的电容值配置为具有实质上相同的电容值C时，由四输出-OTA510、SO-OTA520和电路530组成的一阶全通滤波器以及由四输出-OTA540、SO-OTA550和电路560组成的一阶全通滤波器构成了正交振荡器500，所述正交振荡器在角频率ω_O＝g_m/C下振荡。所示SO-OTA520和550分别表现为值为1/g_m520和1/g_m550的电阻器。

图6示出了根据本公开的至少一些实施例布置的具有两个一阶全通滤波器的示例性电流模式正交振荡器600的简化方框图。四输出-OTA610、SO-OTA620和电路630具有与图2中的滤波器类似的结构，包括来自四输出-OTA610的另两个反相(-)输出端，分别耦合至四输出-OTA640的反相(-)输入端和非反相(+)输入端。四输出-OTA610具有特征跨导g_m610，并且SO-OTA620具有特征跨导g_m620。通过在非反相(+)和反相(-)输入端上施加的电压(V_i1 ⁺，V_i1 ^-)来确定四输出-OTA610的电流输出(I_O1 ⁺，-I_O1 ^-，-I_O1 ^-，I_O1 ⁺)，即I_O1 ⁺＝-I_O1 ^-＝g_m610·(V_i1 ⁺-V_i1 ^-)。通过在非反相(+)和反相(-)输入端上施加的电压(V_i2 ⁺，V_i2 ^-)来确定SO-OTA620的电流输出(I_O2)，即I_O2＝g_m620·(V_i2 ⁺-V_i2 ^-)。在一些实施例中，当SO-OTA620和SO-OTA650的非反相输入端耦合至地时，V_i2+和V_i4+等于地电压。四输出-OTA640、SO-OTA650和电路660也具有与图2中的电路类似的结构，具有来自四输出-OTA640的另一个反相(-)输出端和另一个非反相(+)输出端。四输出-OTA640具有特征跨导g_m640，并且SO-OTA650具有特征跨导g_m650。通过在非反相(+)和反相(-)输入端上施加的电压(V_i3 ⁺，V_i3 ^-)来确定四输出-OTA640的电流输出(-I_O3 ^-，I_O3 ⁺，I_O3 ⁺，-I_O3 ^-)，即I_O3 ⁺＝-I_O3 ^-＝g_m640·(V_i3+-V_i3 ^-)。通过在非反相(+)和反相(-)输入端上施加的电压(V_i4 ⁺，V_i4 ^-)来确定SO-OTA650的电流输出(I_o4)，即I_O4＝g_m650·(V_i4 ⁺-V_i4 ^-)。四输出-OTA640的两个非反相(+)输出端分别耦合至OTA610的反相(-)输入端和非反相(+)输入端。在该示例中，利用图9(a)所示的电容电路实施电路630和660。当OTA610、620、640和650配置为具有实质上相同的跨导g_m、并且电路630和660的电容值配置为具有实质上相同的电容值C时，由四输出-OTA610、SO-OTA620和电路630组成的一阶全通滤波器以及由四输出-OTA640、SO-OTA650和电路660组成的一阶全通滤波器构成了正交振荡器600，所述正交振荡器在角频率ω_O＝g_m/C下振荡。所示OTA620和650分别表现为值为1/g_m620和1/g_m650的电阻器。

图7示出了根据本公开的至少一些实施例布置的具有两个一阶全通滤波器的示例性的电流模式的正交振荡器700的简化方框图。三输出-OTA710、DO-OTA720和电路730具有与图3中的滤波器类似的结构，具有来自三输出-OTA710的另一个反相(-)输出端。三输出-OTA740的反相(+)输出端耦合至OTA710的反相(-)输入端。三输出-OTA710具有特征跨导g_m710，并且DO-OTA720具有特征跨导g_m720。通过在非反相(+)和反相(-)输入端上施加的电压(V_i1 ⁺，V_i1 ^-)来确定三输出-OTA710的电流输出(I_O1 ⁺，-I_O1 ^-，-I_O1 ^-)，即I_O1 ⁺＝-I_O1 ^-＝g_m710·(V_i1 ⁺-V_i1 ^-)。通过在非反相(+)和反相(-)输入端上施加的电压(V_i2 ⁺，V_i2 ^-)来确定DO-OTA720的电流输出(I_O2 ⁺，I_O2 ^-)，即I_O2 ⁺＝-I_O2 ^-＝g_m720·(V_i2 ⁺-V_i2 ^-)。三输出-OTA740、DO-OTA750和电路760也具有与图3中的电路类似的结构，具有来自三输出-OTA740的另一个反相(-)输出端。三输出-OTA740的非反相(+)输出端耦合至OTA710的反相(-)输入端。三输出-OTA740具有特征跨导g_m740，并且DO-OTA750具有特征跨导g_m750。通过在非反相(+)和反相(-)输入端上施加的电压(V_i3 ⁺，V_i3 ^-)来确定三输出-OTA740的电流输出(-I_O3，I_O3 ⁺，-I_O3 ^-)，即I_O3 ⁺＝-I_O3 ^-＝g_m740·(V_i3 ⁺-V_i3 ^-)。通过在非反相(+)和反相(-)输入端上施加的电压(V_i4 ⁺，V_i4 ^-)来确定DO-OTA750的电流输出(I_O4 ⁺，I_O4 ^-)，即I_O4 ⁺＝-I_O4 ^-＝g_m750·(V_i4 ⁺-V_i4 ^-)。在该示例中，利用图9(a)所示的电容电路实施电路730和760。当OTA710、720、740和750配置为具有实质上相同的跨导g_m、并且电路730和760的电容值配置为具有实质上相同的电容值C时，由三输出-OTA710、DO-OTA720和电路730组成的一阶全通滤波器以及由三输出-OTA740、SO-OTA750和电路760组成的一阶全通滤波器构成了正交振荡器700，所述正交振荡器在角频率ω_O＝g_m/C下振荡。所示OTA720和750分别表现为值为1/g_m720和1/g_m750的电阻器。

图8示出了根据本公开至少一些实施例布置的具有两个一阶全通滤波器的示例性的电流模式的正交振荡器800的简化方框图。三输出-OTA810、DO-OTA820和电路830具有与图4中的滤波器类似的结构，具有来自三输出-OTA810的另一个反相(-)输出端。三输出-OTA810的反相(-)输出端耦合至OTA840的非反相(+)输入端。三输出-OTA810具有特征跨导g_m810，并且DO-OTA820具有特征跨导g_m820。通过在非反相(+)和反相(-)输入端上施加的电压(V_i1 ⁺，V_i1 ^-)来确定三输出-OTA810的电流输出(I_O1 ⁺，-I_O1 ^-，I_O1 ⁺)，即I_O1 ⁺＝-I_O1 ^-＝g_m810·(V_i1 ⁺-V_i1 ^-)。通过在非反相(+)和反相(-)输入端上施加的电压(V_i2 ⁺，V_i2 ^-)来确定DO-OTA的电流输出(I_O2 ⁺，-I_O2 ^-)，即I_O2 ⁺＝-I_O2 ^-＝g_m820·(V_i2 ⁺-V_i2 ^-)。三三输出-OTA840、DO-OTA850和电路860也具有与图4中的电路类似的结构，具有来自三输出-OTA840的另一个反相(-)输出端。三输出-OTA840的非反相(+)输出端耦合至OTA810的非反相(+)输入端。三输出-OTA840具有特征跨导g_m840，并且DO-OTA850具有特征跨导g_m850。通过在非反相(+)和反相(-)输入端上施加的电压(V_i3 ⁺，V_i3 ^-)来确定三输出-OTA840的电流输出(-I_O3 ^-，I_O3 ⁺，I_O3 ⁺)，即I_O3 ⁺＝-I_O3 ^-＝g_m840·(V_i3 ⁺+V_i3 ^-)。通过非反相(+)和反相(-)输入端上施加的电压(V_i4 ⁺，V_i4 ^-)来确定DO-OTA的电流输出(I_O4 ⁺，-I_O4 ^-)，即I_O4 ⁺＝-I_O4 ^-＝g_m850·(V_i4 ⁺-V_i4 ^-)。在该示例中，利用图9(a)中所示的电容电路实施电路830和860。当OTA810、820、840和850配置为具有实质上相同的跨导g_m、电路830和860的电容值配置为具有实质上相同的电容值C时，由三输出-OTA810、DO-OTA820和电路830组成的一阶全通滤波器以及由三输出-OTA840、SO-OTA850和电路860组成的一阶全通滤波器构成了正交振荡器800，所述正交振荡器在角频率ω_O＝g_m/C下振荡。所示OTA820和850分别表现为值为1/g_m820和1/g_m850的电阻器。

这里描述的主题有时说明不同部件包含在不同的其他部件内或者不同部件与不同的其他部件相连。应当理解，这样描述的架构只是示例，事实上可以实现许多能够实现相同功能的其他架构。在概念上，有效地“关联”用以实现相同功能的部件的任意设置，从而实现所需功能。因此，这里组合实现具体功能的任意两个部件可以被视为彼此“关联”从而实现所需功能，而无论架构或中间部件如何。同样，任意两个如此关联的部件也可以看作是彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现所需功能，且能够如此关联的任意两个部件也可以被视为彼此“能可操作地耦合”以实现所需功能。能可操作地耦合的具体示例包括但不限于物理上可配对和/或物理上交互的部件，和/或无线交互和/或可无线交互的部件，和/或逻辑交互和/或可逻辑交互的部件。

至于本文中任何关于多数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以从多数形式转换为单数形式，和/或从单数形式转换为多数形式，以适合具体环境和/或应用。为清楚起见，在此明确声明单数形式/多数形式可互换。

本领域技术人员应当理解，一般而言，所使用的术语，特别是所附权利要求中(例如，在所附权利要求的主体部分中)使用的术语，一般地应理解为“开放”术语(例如，术语“包括”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”等)。本领域技术人员还应理解，如果意在所引入的权利要求中标明具体数目，则这种意图将在该权利要求中明确指出，而在没有这种明确标明的情况下，则不存在这种意图。例如，为帮助理解，所附权利要求可能使用了引导短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求中的特征。然而，这种短语的使用不应被解释为暗示着由不定冠词引入的权利要求特征将包含该特征的任意特定权利要求限制为仅包含一个该特征的发明，即便是该权利要求既包括引导短语“一个或多个”或“至少一个”又包括不定冠词例如，不定冠词应当典型地被解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)；在使用定冠词来引入权利要求中的特征时，同样如此。另外，即使明确指出了所引入权利要求特征的具体数目，本领域技术人员应认识到，这种列举应典型地解释为意指至少是所列数目(例如，不存在其他修饰语的短语“两个特征”典型地意指至少两个该特征，或者两个或更多该特征)。另外，在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。本领域技术人员还应理解，实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。

根据前述描述，应该理解的是已经为了说明的目的描述了本公开的各种实施例，并且在不脱离本公开的范围和精神的情况下可以进行各种改进。因此，这里所公开的各种实施例不是为了限制，本公开的真实范围和精神由所附权利要求表征。

Claims (20)

1.一种滤波器，包括：

具有第一节点和第二节点的第一电路，其中所述第一节点是公共节点，所述公共节点是电路接地节点、电压参考节点或电源节点；

第一运算跨导放大器OTA，包括：

反相输入端，用于耦合第一输入电流信号；

非反相输入端，耦合至所述第二节点，用于耦合第二输入电流信号；

反相输出端，耦合至所述第二节点，用于提供第一输出电流信号；以及

非反相输出端，用于提供第二输出电流信号；以及

第二OTA，包括：

非反相输入端，耦合至所述第一节点；

反相输入端，耦合至所述第一OTA的反相输入端；以及

非反相输出端，耦合至所述第一OTA的反相输入端，用于提供第三输出电流信号；

其中所述第一OTA和所述第二OTA具有实质上相同的跨导，并且所述滤波器配置为使得所述第一和第二输出电流信号与所述第一OTA的跨导以及所述第一OTA的非反相输入端和反相输入端之间的电压差成正比，并且所述第三输出电流信号与所述第二OTA的跨导以及所述第二OTA的非反相输入端和反相输入端之间的电压差成正比。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其中所述第一电路包括：

M个电感器，串联耦合在所述第一节点和所述第二节点之间；以及

M-1个电容器，每一个均耦合在所述M个电感器中的相应电感器和所述第一节点之间。

3.根据权利要求1所述的滤波器，其中所述第一电路包括：

M个电感器，串联耦合在所述第一节点和所述第二节点之间；以及

M个电容器，每一个均耦合在所述M个电感器中的相应电感器和所述第一节点之间。

4.根据权利要求1所述的滤波器，其中所述第一电路是：

电容器；

电感器；

仿真电感器；

与电感器并联耦合的电容器；

与仿真电感器并联耦合的电容器；

与电感器串联耦合的电容器；或者

与仿真电感器串联耦合的电容器。

5.一种滤波器，包括：

具有第一节点和第二节点的第一电路，其中所述第一节点是公共节点，所述公共节点是电路接地节点、电压参考节点或电源节点；

第一运算跨导放大器OTA，包括：

反相输入端，用于耦合第一输入电流信号；

非反相输入端，耦合至所述第二节点；

反相输出端，耦合至所述第二节点，用于提供第一输出电流信号；以及

非反相输出端，用于提供第二输出电流信号；以及

第二OTA，包括：

非反相输入端，耦合至第一节点；

反相输入端，耦合至所述第一OTA的反相输入端；

非反相输出端，耦合至所述第一OTA的反相输入端，用于提供第三输出电流信号；以及

反相输出端，耦合至所述第二节点，用于提供第四输出电流信号；

其中所述第一OTA和所述第二OTA具有实质上相同的跨导，并且所述滤波器配置为使得所述第一和第二输出电流信号与所述第一OTA的跨导以及所述第一OTA的非反相输入端和反相输入端之间的电压差成正比，并且所述第三和第四输出电流信号与所述第二OTA的跨导以及所述第二OTA的非反相输入端和反相输入端之间的电压差成正比。

6.根据权利要求5所述的滤波器，其中所述第一电路包括：

M个电感器，串联耦合在所述第一节点和所述第二节点之间；以及

M-1个电容器，每一个均耦合在所述M个电感器中的相应电感器和所述第一节点之间。

7.根据权利要求5所述的滤波器，其中所述第一电路包括：

M个电感器，串联耦合在所述第一节点和所述第二节点之间；以及

M个电容器，每一个均耦合在所述M个电感器中的相应电感器和所述第一节点之间。

8.根据权利要求5所述的滤波器，其中所述第一电路是：

电容器；

电感器；

仿真电感器；

与电感器并联耦合的电容器；

与仿真电感器并联耦合的电容器；或者

与电感器串联耦合的电容器；或者

与仿真电感器串联耦合的电容器。

9.一种正交振荡器，包括：

第一滤波器，包括：

耦合至第一节点的第一电容器，其中所述第一节点是公共节点，所述公共节点是电路接地节点、电压参考节点或电源节点；

第一运算跨导放大器OTA，包括：

反相输入端；

非反相输入端，耦合至所述第一电容器；

第一反相输出端；

第二反相输出端；

第三反相输出端，耦合至所述第一电容器；以及

非反相输出端；以及

第二OTA，包括：

非反相输入端，耦合至所述第一节点；

反相输入端，耦合至所述第一OTA的反相输入端；以及

非反相输出端，耦合至所述第一OTA的反相输入端；以及

第二滤波器，包括：

耦合至第一节点的第二电容器；

第三OTA，包括：

反相输入端，耦合至所述第一OTA的第一反相输出端；

非反相输入端，耦合至所述第一OTA的第二反相输出端和所述第二电容器；

第一非反相输出端，耦合至所述第一OTA的反相输入端；

第二非反相输出端，耦合至所述第一OTA的非反相输入端；

第一反相输出端，耦合至所述第二电容器；以及

第二反相输出端；以及

第四OTA，包括：

非反相输入端，耦合至所述第一节点；

反相输入端，耦合至所述第三OTA的反相输入端；以及

非反相输出端，耦合至所述第三OTA的反相输入端；

其中所述第一OTA、所述第二OTA、所述第三OTA和所述第四OTA具有实质上相同的跨导，并且所述第一电容器和所述第二电容器具有实质上相同的电容值。

10.一种正交振荡器，包括：

第一滤波器，包括：

耦合至第一节点的第一电容器，其中所述第一节点是公共节点，所述公共节点是电路接地节点、电压参考节点或电源节点；

第一运算跨导放大器OTA，包括：

反相输入端；

非反相输入端，耦合至所述第一电容器；

第一反相输出端；

第二反相输出端，耦合至所述第一电容器；以及

非反相输出端；以及

第二OTA，包括：

非反相输入端，耦合至第一节点；

反相输入端，耦合至所述第一OTA的反相输入端；

非反相输出端，耦合至所述第一OTA的反相输入端；以及

反相输出端，耦合至所述第一OTA的非反相输入端；以及

第二滤波器，包括：

耦合至所述第一节点的第二电容器；

第三OTA，包括：

反相输入端，耦合至所述第一OTA的第一反相输出端；

非反相输入端，耦合至所述第二电容器；

非反相输出端，耦合至所述第一OTA的反相输入端；

第一反相输出端，耦合至所述第二电容器；以及；

第二反相输出端；以及

第四OTA，包括：

非反相输入端，耦合至所述第一节点；

反相输入端，耦合至所述第三OTA的反相输入端；

非反相输出端，耦合至所述第三OTA的反相输入端；以及

反相输出端，耦合至所述第三OTA的非反相输入端；

其中所述第一OTA、所述第二OTA、所述第三OTA和所述第四OTA具有实质上相同的跨导，并且所述第一电容器和所述第二电容器具有实质上相同的电容值。

11.一种滤波器，包括：

具有第一节点和第二节点的第一电路，其中所述第一节点是公共节点，所述公共节点是电路接地节点、电压参考节点或电源节点；

第一运算跨导放大器OTA，包括：

非反相输入端，用于耦合第一输入电流信号；

反相输入端，耦合至第二节点，用于耦合第二输入电流信号；

第一非反相输出端，耦合至所述第二节点，用于提供第一输出电流信号；以及

第二非反相输出端，用于提供第二输出电流信号；以及

第二OTA，包括：

非反相输入端，耦合至第一所述节点；

反相输入端，耦合至所述第一OTA的非反相输入端；以及

非反相输出端，耦合至所述第一OTA的非反相输入端，用于提供第三输出电流信号；

其中所述第一OTA和所述第二OTA具有实质上相同的跨导，并且所述滤波器配置为使得所述第一和第二输出电流信号与所述第一OTA的跨导以及所述第一OTA的非反相输入端和反相输入端之间的电压差成正比，并且所述第三输出电流信号与所述第二OTA的跨导以及所述第二OTA的非反相输入端和反相输入端之间的电压差成正比。

12.根据权利要求11所述的滤波器，其中所述第一电路包括：

M个电感器，串联耦合在所述第一节点和所述第二节点之间；以及

M-1个电容器，每一个均耦合在所述M个电感器中的相应电感器和所述第一节点之间。

13.根据权利要求11所述的滤波器，其中所述第一电路包括：

M个电感器，串联耦合在所述第一节点和所述第二节点之间；以及

M个电容器，每一个均耦合在所述M个电感器中的相应电感器和所述第一节点之间。

14.根据权利要求11所述的滤波器，其中所述第一电路是：

电容器；

电感器；

仿真电感器；

与电感器并联耦合的电容器；

与仿真电感器并联耦合的电容器；或者

与电感器串联耦合的电容器；或者

与仿真电感器串联耦合的电容器。

15.一种滤波器，包括：

具有第一节点和第二节点的第一电路，其中所述第一节点是公共节点，所述公共节点是电路接地节点、电压参考节点或电源节点；

第一运算跨导放大器OTA，包括：

非反相输入端，用于耦合第一输入电流信号；

反相输入端，耦合至所述第二节点；

第一非反相输出端，耦合至所述第二节点，用于提供第一输出电流信号；以及

第二非反相输出端，用于提供第二输出电流信号；以及

第二OTA，包括：

非反相输入端，耦合至所述第一节点；

反相输入端，耦合至所述第一OTA的非反相输入端；

非反相输出端，耦合至所述第一OTA的非反相输入端，用于提供第三输出电流信号；以及

反相输出端，耦合至所述第二节点，用于提供第四输出电流信号；

其中所述第一OTA和所述第二OTA具有实质上相同的跨导，并且所述滤波器配置为使得所述第一和第二输出电流信号与所述第一OTA的跨导以及所述第一OTA的非反相输入端和反相输入端之间的电压差成正比，并且所述第三和第四输出电流信号与所述第二OTA的跨导以及所述第二OTA的非反相输入端和反相输入端之间的电压差成正比。

16.根据权利要求15所述的滤波器，其中所述第一电路包括：

M个电感器，串联耦合在所述第一节点和所述第二节点之间；以及

M-1个电容器，每一个均耦合在所述M个电感器的相应电感器和所述第一节点之间。

17.根据权利要求15所述的滤波器，其中所述第一电路包括：

M个电感器，串联耦合在所述第一节点和所述第二节点之间；以及

M个电容器，每一个均耦合在所述M个电感器中的相应电感器和所述第一节点之间。

18.根据权利要求15所述的滤波器，其中所述第一电路是：

电容器；

电感器；

仿真电感器；

与电感器并联耦合的电容器；

与仿真电感器并联耦合的电容器；

与电感器串联耦合的电容器；或者

与仿真电感器串联耦合的电容器。

19.一种正交振荡器，包括：

第一滤波器，包括：

耦合至第一节点的第一电容器，其中所述第一节点是公共节点，

所述公共节点是电路接地节点、电压参考节点或电源节点；

第一运算跨导放大器OTA，包括：

非反相输入端；

反相输入端，耦合至所述第一电容器；

第一反相输出端；

第二反相输出端；

第一非反相输出端，耦合至所述第一电容器；以及

第二非反相输出端；

第二OTA，包括：

非反相输入端，耦合至所述第一节点；

反相输入端，耦合至所述第一OTA的非反相输入端；以及

非反相输出端，耦合至所述第一OTA的非反相输入端；以及

第二滤波器，包括：

耦合至所述第一节点的第二电容器；

第三OTA，包括：

非反相输入端，耦合至所述第一OTA的第一反相输入端；

反相输入端，耦合至所述第一OTA的第二反相输出端和所述第二电容器；

第一非反相输出端，耦合至所述第一OTA的非反相输入端；

第二非反相输出端，耦合至所述第一OTA的反相输入端；

第三非反相输出端，耦合至所述第二电容器；以及

反相输出端；以及

第四OTA，包括：

非反相输入端，耦合至所述第一节点；

反相输入端，耦合至所述第三OTA的非反相输入端；以及

非反相输出端，耦合至所述第三OTA的非反相输入端；

其中所述第一OTA、所述第二OTA、所述第三OTA和所述第四OTA具有实质上相同的跨导，并且所述第一电容器和所述第二电容器具有实质上相同的电容值。

20.一种正交振荡器，包括：

第一滤波器，包括：

耦合至第一节点的第一电容器，其中所述第一节点是公共节点，所述公共节点是电路接地节点、电压参考节点或电源节点；

第一运算跨导放大器OTA，包括：

非反相输入端；

反相输入端，耦合至所述第一电容器；

反相输出端；

第一反相输出端，耦合至所述第一电容器；以及

第二非反相输出端；以及

第二OTA，包括：

非反相输入端，耦合至所述第一节点；

反相输入端，耦合至所述第一OTA的非反相输入端；

非反相输出端，耦合至所述第一OTA的非反相输入端；以及

反相输出端，耦合至所述第一OTA的反相输入端；以及

第二滤波器，包括：

耦合至第一节点的第二电容器；

第三OTA，包括：

非反相输入端，耦合至所述第一OTA的反相输出端；

反相输入端，耦合至所述第二电容器；

第一非反相输出端，耦合至所述第一OTA的非反相输入端；

第二非反相输出端，耦合至所述第二电容器；以及；

第二反相输出端；以及

第四OTA，包括：

非反相输入端，耦合至所述第一节点；

反相输入端，耦合至所述第三OTA的非反相输入端；

非反相输出端，耦合至所述第三OTA的非反相输入端；以及

反相输出端，耦合至所述第三OTA的反相输入端；

其中所述第一OTA、所述第二OTA、所述第三OTA和所述第四OTA具有实质上相同的跨导，并且所述第一电容器和所述第二电容器具有实质上相同的电容值。

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