CN106464220B - 发射器数模转换器(dac)-基带滤波器(bbf)共模接口 - Google Patents

发射器数模转换器(dac)-基带滤波器(bbf)共模接口 Download PDF

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Abstract

从一对互补电流信号去除共模电流，包括：生成包括至少第一电流信号和第二电流信号的该对互补电流信号的共模电压；测量并输出所生成的共模电压与共模参考电压之间的差异电压；以及基于该差异电压从第一电流信号和第二电流信号去除共模电流的至少一部分。

Description

发射器数模转换器(DAC)-基带滤波器(BBF)共模接口
技术领域
本公开一般地涉及接口，并且更具体地涉及一种发射器数模转换器(DAC)-基带滤波器(BBF)共模接口。
背景技术
高速数模转换器(DAC)通常利用互补电流信号被实施。在一种情况下，发射器DAC能够被配置为向发射器模拟基带滤波器(BBF)馈送满量程从0mA至2mA(或从0.4mA至2.4mA)范围的互补电流。互补电流包括共模电流和差模电流。然而，可取的是防止共模电流流到BBF中。
发明内容
本公开提供了从DAC互补电流信号去除共模电流并且维持恰当的运算放大器输入偏置电压和线性度。
在一个实施例中，公开了一种用于从一对互补电流信号去除共模电流的电路。该电路包括：发生器单元，被配置为生成包括至少第一电流信号和第二电流信号的该对互补电流信号的共模电压；以及测量单元，被配置为测量并输出差异电压，该差异电压被配置为从第一电流信号和第二电流信号去除共模电流，其中差异电压基于由发生器单元生成的共模电压与共模参考电压之间的差异。
在另一实施例中，公开了一种用于从一对互补电流信号去除共模电流的方法。该方法包括：生成包括至少第一电流信号和第二电流信号的该对互补电流信号的共模电压；测量并输出所生成的共模电压与共模参考电压之间的差异电压；以及基于差异电压从第一电流信号和第二电流信号去除共模电流的至少一部分。
在另一实施例中，公开了一种用于从一对互补电流信号去除共模电流的装置。该装置包括：用于生成包括至少第一电流信号和第二电流信号的该对互补电流信号的共模电压的部件；用于测量并输出所生成的共模电压与共模参考电压之间的差异电压的部件；以及用于基于差异电压从第一电流信号和第二电流信号去除共模电流的部件。
在又另一实施例中，公开了一种用于从一对互补电流信号去除共模电流的电路，该对互补电流信号从数模转换器(DAC)被接收并且被发送给发射器的基带滤波器(BBF)。该电路包括：第一节点，用以从DAC接收该对互补电流信号中的第一电流信号，第一节点耦合到BBF中的运算放大器的正端子；第二节点，用以从DAC接收该对互补电流信号中的第二电流信号，第二节点耦合到BBF中的运算放大器的负端子；第一电阻器，耦合到第一节点以从第一电流信号去除共模电流；以及第二电阻器，耦合到第二节点以从第二电流信号去除共模电流。
本公开的其他特征和优点从通过示例的方式说明了本公开的多个方面的本描述来看应当是明显的。
附图说明
本公开关于其结构和操作这两者的细节可以通过研究进一步附带的附图而部分地被收集，在附图中，相似的参考标号指代相似的部分，并且在附图中：
图1是与无线通信系统通信的示例性无线设备；
图2是作为图1的无线设备的一个实施例的无线设备的示例性设计的框图；
图3A是根据本公开的一个实施例的耦合到从DAC接收互补DAC电流的基带滤波器(BBF)的共模电流去除单元的详细示意图；
图3B是根据本公开的一个实施例的共模电流去除单元的详细示意图；以及
图4是根据本公开的另一实施例的耦合到从DAC接收互补DAC电流的基带滤波器(BBF)的共模电流去除单元的详细示意图。
具体实施方式
因为数模转换器(DAC)的互补输出电流的范围是可变的，所以输出电流能够被用于控制发射器信号路径的增益。如上文所描述的，互补DAC电流(I+/I-或Q+/Q-)包括共模电流和差模电流，它们能够表达如下：
I+＝Icm+Idm (1)
I-＝Icm-Idm (2)
Q+＝Qcm+Qdm (3)
Q-＝Qcm-Qdm (4)
进一步地，差模电流流到基带滤波器(BBF)中并且产生有用的信号电压，因为这些电流携带调制信息。然而，流到BBF反馈电阻器中的共模电流可能使得输入共模电压与输出共模电压不同。因此，可取的是防止DAC共模电流流到BBF中并在BBF输入处潜在地引起高电压。
如本文所描述的若干实施例提供了从DAC互补电流信号去除共模电流并且维持恰当的运算放大器输入偏置电压和线性度。在阅读这一描述之后，如何在各种实施方式和应用中实施本公开将变得明显。虽然本文将描述本公开的各种实施方式，但是将理解这些实施方式仅通过示例而不是限制的方式被提出。如此，各种实施方式的这一详细描述不应当被解释为限制本公开的范围或宽度。
图1是与无线通信系统100通信的示例性无线设备110。无线系统100可以为长期演进(LTE)系统、码分多址(CDMA)系统、全球移动通信(GSM)系统、无线局域网(WLAN)系统、或某种其他无线系统。CDMA系统可以实施宽带CDMA(WCDMA)、CDMA 1X、演进数据优化(EVDO)、时分同步CDMA(TD-SCDMA)、或CDMA的某种其他版本。为了简单，图1A示出了包括两个基站102和104以及一个系统控制器106的无线系统100。一般而言，无线系统可以包括任何数目的基站和任何集合的网络实体。
无线设备110也可以被称为用户设备(UE)、移动站、终端、接入终端、订户单元、站等。无线设备110可以为蜂窝电话、智能电话、平板、无线调制解调器、个人数字助理(PDA)、手持设备、膝上型计算机、智能本、上网本、无绳电话、无线本地环路(WLL)站、蓝牙设备等。无线设备110可以与无线系统100通信。无线设备110还可以接收来自广播站(例如，广播站108)的信号、来自一个或多个全球导航卫星系统(GNSS)中的卫星(例如，卫星112)的信号等。无线设备110可以支持用于无线通信的一种或多种无线电技术，诸如LTE、WCDMA、CDMA1X、EVDO、TD-SCDMA、GSM、802.11等。
图2是作为图1的无线设备110的一个实施例的无线设备200的示例性设计的框图。在这一示例性设计中，无线设备200包括耦合到天线222的收发器228、以及数据处理器/控制器224。收发器228包括天线接口电路254、接收器路径230、以及发射器路径240。天线接口电路254可以包括开关、双工器、发射滤波器、接收滤波器、匹配电路等。数据处理器/控制器224可以执行用于无线设备200的各种功能。例如，数据处理器/控制器224可以执行针对经由接收器路径230接收的数据和经由发射器路径240发射的数据的处理。数据处理器/控制器224可以控制收发器228内的各种电路的操作。存储器226可以存储用于数据处理器/控制器224的程序代码和数据。数据处理器/控制器224可以被实施在一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或其他IC上。接收器路径230包括低噪放大器(LNA)232、混频器234、锁相环(PLL)236、以及基带滤波器238。模数转换器(ADC)250被放置在基带滤波器238之后，以将基带信号数字化。发射器路径240包括基带滤波器248、PLL 246、混频器244、驱动器放大器(DA)256、以及功率放大器(PA)242。数模转换器(DAC)252被放置在数据处理器/控制器224与基带滤波器248之间，以将数字数据转换成模拟基带信号。在图2的所图示的实施例中，接收器路径230包括PLL 236并且发射器路径240包括PLL 246，以向混频器234、244提供本地振荡器信号。然而，在其他实施例中，接收器路径230和发射器路径240这两者能够使用单个共用PLL。在一个实施例中，基带滤波器238、248是低通滤波器。
对于数据接收，天线222从基站和/或其他发射器站接收信号并且提供所接收的射频(RF)信号，所接收的RF信号通过天线接口电路254被路由并且作为输入RF信号被呈献给接收器路径230。在接收器路径230内，LNA 232放大输入RF信号并且向混频器234提供输出RF信号。PLL 236生成本地振荡器信号。混频器234将输出RF信号与PLL生成的本地振荡器信号混频，以将输出RF信号从RF下变频到基带。基带滤波器238对下变频的信号滤波以向ADC250提供模拟输入信号，ADC 250将模拟输入信号转换成数字数据并且向数据处理器/控制器224提供数字数据。接收器路径230可以包括其他元件，诸如匹配电路、振荡器等。
对于数据发射，数据处理器/控制器224处理(例如，编码并调制)将被发射的数据并且向DAC 252提供数字数据，DAC 252将数字数据转换成模拟输出信号并且向发射器路径240提供所转换的模拟输出信号。在发射器路径240内，基带滤波器248放大模拟输出信号并且对其滤波。PLL 246生成本地振荡器信号。混频器244将经滤波的模拟输出信号与PLL生成的本地振荡器信号混频，以将经滤波的模拟输出信号从基带上变频到RF并且提供经调制的RF信号。发射器路径240可以包括其他元件，诸如匹配电路、振荡器等。DA 256和PA 242接收并放大经调制的RF信号，并且提供具有恰当输出功率电平的发射RF信号。发射RF信号通过天线接口电路254被路由并且经由天线222被发射。
图3A是根据本公开的一个实施例的耦合到从DAC 330接收互补DAC电流的基带滤波器(BBF)320的共模电流去除单元310的详细示意图。在图3A的所图示的实施例中，该示图包括DAC 330、BBF 320、以及共模电流去除单元310。在操作中，DAC 330供给互补电流(例如，I+和I-)，其中的每个互补电流包括共模电流(Icm)和差模电流(Idm)(参见上面示出的等式(1)和(2))。BBF 320包括op amp 322、反馈电阻器326、328、以及反馈电容器360、362。opamp 322包括嵌入式共模反馈传感器324，嵌入式共模反馈传感器324测量(由每个具有值Rcm的共模电阻器350、352提供的)输出共模电压与共模参考电压(Vcm_ref)之间的差异。
在图3A的所图示的实施例中，共模电流去除单元310被配置为从互补DAC电流(例如，I+和I-)中的每个去除共模电流。共模电流去除单元310包括发生器单元340、一对电流去除单元314、316、以及被配置有运算放大器(op amp)312的测量单元。在图3A所示出的一个实施例中，发生器单元340包括一对电阻器342、344，它们被配置为生成该对互补电流信号的共模电压。在操作中，op amp 312测量由共模电阻器342、344(每个具有值Rcm)在op amp312的正输入端子处提供的输入共模电压(Vcm_input)与在op amp 312的负输入端子处提供的共模参考电压(Vcm_ref)之间的差异。op amp 312然后驱动该对电流去除单元314、316分别从互补DAC电流I+和I-中的每个去除或降低共模电流(Icm)。
在一个实施例中，共模电流去除单元310能够被概括为用于从一对互补电流信号去除共模电流的电路，其包括发生器单元340、一对第一和第二电流去除单元314、316、以及测量单元312。发生器单元340被配置为生成输入到滤波器(例如，BBF 320)的该对互补电流信号(包括第一(I+)和第二(I-)电流信号)的共模电压。测量单元312被配置为测量并输出由发生器单元340生成的共模电压(Vcm_input)与共模参考电压(Vcm_ref)之间的差异信号。测量单元312的输出处的差异信号驱动第一电流去除单元314从第一电流信号(I+)去除共模电流，并且驱动第二电流去除单元316从第二电流信号(I-)去除共模电流。
图3B是根据本公开的一个实施例的共模电流去除单元310的详细示意图。在图3B的所图示的实施例中，包括电阻器342、344的发生器单元340生成该对互补电流信号(I+和I-)的共模输入电压(Vcm_input)。在其他实施例中，发生器单元340被配置有除了电阻器之外的元件，诸如场效应晶体管(FET)电阻器、电感器、或电容器。被配置为op amp 312的测量单元测量输入共模电压(Vcm_input)与共模参考电压(Vcm_ref)之间的差异。在备选实施例中，可以利用能够测量输入共模电压与共模参考电压之间的差异的任何(多个)元件来替换op amp312。因此，在一个示例中，基于晶体管的比较器能够被用来测量该差异。
在图3B中，op amp 312驱动场效应晶体管314和316分别从互补电流信号I+和I-中的每个去除或降低共模电流(Icm)。因此，通过利用互补信号线路上的共模电压与共模参考电压之间的差异信号来驱动晶体管314、316的栅极，由晶体管314、316所去除的电流与差异信号成比例。因此，所去除的电流量大致等于互补电流信号中的共模电流(Icm)。
图4是根据本公开的另一实施例的耦合到从DAC 430接收互补DAC电流的基带滤波器(BBF)420的共模电流去除单元410的详细示意图。在图4的所图示的实施例中，该示图包括DAC 430、BBF 420、以及共模电流去除单元410。DAC 430供给互补电流(例如，I+和I-)，其中的每个互补电流包括共模电流和差模电流(参见等式(1)和(2))。BBF 420包括op amp422、反馈电阻器426、428、以及反馈电容器460、462。op amp 422包括嵌入式共模反馈传感器424，嵌入式共模反馈传感器424测量(由每个具有值Rcm的共模电阻器450、452提供的)输出共模电压与共模参考电压(Vcm_ref)之间的差异。
在图4的所图示的实施例中，共模电流去除单元410被配置为从互补DAC电流(例如，I+和I-)中的每个去除共模电流。在共模电流去除单元410中，两个电阻器212和214(每个具有相同值Rcm)被配置为分别从互补DAC电流I+和I-中的每个去除或降低共模电流(Icm)。因此，电阻器412被配置为从DAC电流I+降低共模电流Icm，而电阻器414被配置为从DAC电流I-降低共模电流Icm。电阻器412、414的值基于共模参考电压被选择，以从DAC电流汲取期望量的共模电流。
如上面所描述的共模电流去除单元310、410的配置提供了若干优点。例如，该配置提供了灵活的DAC输出电流范围，保持用于基带滤波器的op amp的理想偏置电压，在高DAC共模DC电流存在时节省发射器信号路径电流，容许用于发射器增益控制的大DAC电流变化，并且改进滤波器中的谐波失真。
虽然上面描述了本公开的若干实施例，但是本公开的许多变化是可能的。进一步地，各种实施例的特征可以在与上面描述的那些组合不同的组合中被组合。此外，为了清楚且简要的描述，系统和方法的许多描述已经被简化。许多描述使用了具体标准的术语和结构。然而，所公开的系统和方法是更广泛地可应用的。
技术人员将意识到，关于本文所公开的实施例描述的各种说明性块和模块能够以各种形式被实施。一些块和模块已经在上面一般性地按照它们的功能被描述。如何实施这种功能取决于施加于整个系统的设计约束。技术人员能够针对特定应用以不同方式来实施所描述的功能，但是这种实施决策不应当被解释为引起与本公开的范围的偏离。另外，模块、块或步骤内的功能的分组是为了描述的便利。不偏离本公开，具体功能或步骤能够从一个模块或块被移除。
关于本文所公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、单元、步骤、组件和模块能够利用被设计为执行本文所描述的功能的处理器而被实施或执行，诸如通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑设备、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件、或者它们的任何组合。通用处理器能够为微处理器，但是在备选方案中，处理器能够为任何处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还能够被实施为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP核心、或任何其他这种配置。进一步地，实施本文所描述的实施例以及功能块和模块的电路能够使用各种晶体管类型、逻辑系列、以及设计方法而被实现。
所公开的实施例的上述描述被提供以使得本领域的任何技术人员能够制造或使用本公开。对这些实施例的各种修改对本领域的技术人员将容易是明显的，并且不偏离本公开的精神或范围，本文所描述的一般原理能够被应用到其他实施例。因此，将理解，本文所提出的描述和附图表示本公开的目前优选的实施例，并且因此表示由本公开广泛考虑到的主题。进一步将理解，本公开的范围完全涵盖可以对本领域的技术人员变得显而易见的其他实施例，并且本公开的范围因此不被除了所附权利要求之外的任何事物所限制。

Claims (20)

1.一种发射器的接口电路，用于从来自数模转换器DAC的一对互补电流信号去除共模电流，所述电路包括：
发生器单元，被配置为生成包括至少第一电流信号和第二电流信号的所述一对互补电流信号的共模电压；
测量单元，被配置为测量并输出差异电压；以及
第一电流去除单元和第二电流去除单元，直接耦合到所述发射器的所述DAC的输出，所述第一电流去除单元和所述第二电流去除单元被配置为接收从所述DAC输出的所述第一电流信号和所述第二电流信号中的相应电流信号；
其中所述差异电压基于由所述发生器单元生成的所述共模电压与共模参考电压之间的差异。
2.根据权利要求1所述的电路，
其中所述第一电流去除单元和所述第二电流去除单元被配置为从所述DAC输出的所述第一电流信号和所述第二电流信号去除所述共模电流；
其中所述测量单元的所述差异电压被配置为驱动所述第一电流去除单元从所述第一电流信号去除所述共模电流，并且驱动所述第二电流去除单元从所述第二电流信号去除所述共模电流。
3.根据权利要求2所述的电路，其中所述第一电流去除单元包括第一晶体管，并且所述第二电流去除单元包括第二晶体管。
4.根据权利要求3所述的电路，其中所述测量单元包括运算放大器。
5.根据权利要求4所述的电路，其中所述运算放大器的输出耦合到所述第一晶体管和所述第二晶体管的栅极端子。
6.根据权利要求1所述的电路，其中所述发生器单元包括与所述一对互补电流信号串联连接的一对电阻器。
7.根据权利要求6所述的电路，其中生成的所述共模电压从设置在所述一对电阻器之间的节点抽出。
8.根据权利要求1所述的电路，其中所述测量单元包括运算放大器，所述运算放大器被配置为在第一输入端子处接收生成的所述共模电压并且在第二输入端子处接收所述共模参考电压，并且输出所述差异电压。
9.根据权利要求8所述的电路，所述第一输入端子包括正端子并且所述第二输入端子包括负端子。
10.根据权利要求1所述的电路，其中所述一对互补电流信号是来自数模转换器DAC的输出以及向基带滤波器的输入。
11.一种用于从来自发射器中的DAC的一对互补电流信号去除共模电流的方法，所述方法包括：
生成所述一对互补电流信号的共模电压，所述一对互补电流信号包括从所述发射器的所述DAC输出的至少第一电流信号和第二电流信号；
测量并输出生成的所述共模电压与共模参考电压之间的差异电压；以及
基于所述差异电压，从直接来自DAC的输出的所述第一电流信号和所述第二电流信号去除所述共模电流的至少一部分。
12.根据权利要求11所述的方法，其中从所述第一电流信号和所述第二电流信号去除所述共模电流的至少一部分包括：
使用所述差异电压来驱动第一电流去除单元从所述第一电流信号去除所述共模电流；以及
使用所述差异电压来驱动第二电流去除单元从所述第二电流信号去除所述共模电流。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一电流去除单元包括第一晶体管，并且所述第二电流去除单元包括第二晶体管。
14.根据权利要求11所述的方法，其中生成共模电压包括：
将一对电阻器串联连接到所述一对互补电流信号；以及
从设置在所述一对电阻器之间的节点抽取以输出所述共模电压。
15.根据权利要求11所述的方法，其中测量并输出差异电压包括：
在运算放大器的第一输入处接收生成的所述共模电压；
在所述运算放大器的第二输入处接收所述共模参考电压；以及
在所述运算放大器的输出处输出所述差异电压。
16.一种用于发射器的装置，所述装置用于从来自DAC的一对互补电流信号去除共模电流，所述装置包括：
用于生成所述一对互补电流信号的共模电压的部件，所述一对互补电流信号包括从所述发射器的所述DAC输出的至少第一电流信号和第二电流信号；
用于测量并输出生成的所述共模电压与共模参考电压之间的差异电压的部件；以及
用于基于所述差异电压从直接来自所述DAC的输出的所述第一电流信号和所述第二电流信号去除所述共模电流的部件。
17.根据权利要求16所述的装置，其中用于去除所述共模电流的所述部件包括：
用于使用所述差异电压来驱动第一电流去除单元从所述第一电流信号去除所述共模电流的部件；以及
用于使用所述差异电压来驱动第二电流去除单元从所述第二电流信号去除所述共模电流的部件。
18.根据权利要求16所述的装置，其中用于生成共模电压的部件包括：
用于将一对电阻器串联连接到所述一对互补电流信号的部件；以及
用于从设置在所述一对电阻器之间的节点抽取以输出所述共模电压的部件。
19.根据权利要求16所述的装置，其中用于测量并输出差异电压的部件包括：
用于在运算放大器的第一输入处接收生成的所述共模电压的部件；
用于在所述运算放大器的第二输入处接收所述共模参考电压的部件；以及
用于在所述运算放大器的输出处输出所述差异电压的部件。
20.一种发射器的接口电路，用于从一对互补电流信号去除共模电流，所述一对互补电流信号从数模转换器DAC被接收并且被发送给发射器的基带滤波器BBF，所述电路包括：
第一节点，被配置为从所述DAC接收所述一对互补电流信号中的第一电流信号，所述第一节点耦合到所述BBF中的第一运算放大器的正端子；
第二节点，被配置为从所述DAC接收所述一对互补电流信号中的第二电流信号，所述第二节点耦合到所述BBF中的所述第一运算放大器的负端子；
第一电阻器和第二电阻器，跨所述第一节点和所述第二节点串联耦合；
第三节点，设置在所述第一电阻器与所述第二电阻器之间并且输出共模电压；
第二运算放大器，被配置为接收所述共模电压和共模参考电压，并且在输出端子处输出差异电压；
第一晶体管和第二晶体管，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管的漏极端子分别耦合到所述第一节点和所述第二节点，并且
其中所述第一晶体管和所述第二晶体管的栅极端子连接到所述第二运算放大器的所述输出端子。
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