CN112468113A - 基于源极跟随器的Sallen-Key架构 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及基于源极跟随器的Sallen‑Key架构。公开用于改进基于源极跟随器的Sallen‑Key架构的系统和方法。特别地，当在基带信号或射频路径中使用时，用于避免与基于源极跟随器的Sallen‑Key双二阶滤波器相关联的非理想性的系统和方法。本文公开的系统和方法提供可以在电路的减小的区域中实现的功率有效的、成本有效的解决方案。
Description
技术领域
本发明涉及电路架构领域，尤其涉及Sallen-Key架构。
背景技术
Sallen–Key架构也称为电压控制的电压源(VCVS)架构。它是电路设计中使用最广泛的滤波器拓扑之一。Sallen-Key架构是一种滤波器架构，旨在提供通带内的平坦增益响应。基于源极跟随器的Sallen-Key滤波器广泛用于基带架构和射频(RF)架构。一个典型的例子是在发射基带路径中使用双二阶基于源极跟随器的Sallen-Key滤波器，以抑制DAC(数模转换)图像。与基于运算放大器的缓冲器相比，基于源极跟随器的Sallen-Key架构可提供更低的失真、更宽的带宽和更低的功耗。
源极跟随器，也称为公共漏极放大器，是一种用于电路设计的电路配置，用于提供电压缓冲器或变换阻抗。通常，源极跟随器电路可提供高输入阻抗，低输出阻抗和电压缓冲器。Sallen-Key架构是二阶有源滤波器，其外部滤波器特性包括有限的输入阻抗和较小的输出阻抗。Sallen-Key滤波器可以设计为低通、带通或高通滤波器。通过级联两个或更多Sallen-Key电路可以实现更高的滤波器阶数。
发明内容
公开用于改进基于源极跟随器的Sallen-Key架构的系统和方法。特别地，当在基带信号或射频路径中使用时，用于避免与基于源极跟随器的Sallen-Key双二阶滤波器相关联的非理想性的系统和方法。本文公开的系统和方法提供可以在电路的减小的区域中实现的功率有效的、成本有效的解决方案。
根据一个方面，一种用于提供平坦的通带增益响应的电压控制的基于电压源的滤波器包括：电压源，被配置为提供输入电压；串联连接的第一电阻器和第二电阻器，其中所述第一电阻器连接到所述电压源和所述第二电阻器的第一侧；增益级，连接到所述第二电阻器的第二侧，并且被配置为提供输出电压的输出。增益级被配置为将增益引入反馈路径电压，并且所述增益增加反馈路径的反馈。
根据一些实施方式，所述增益级包括晶体管。在一些例子中，晶体管是p-沟道金属氧化物半导体晶体管。在一些实施方式中，增益级还包括第二晶体管。在一些例子中，第二晶体管是p-沟道金属氧化物半导体晶体管。在其他例子中，第二晶体管是n-沟道金属氧化物半导体晶体管。根据一些实施方式，电压控制的基于电压源的滤波器还包括连接到晶体管漏极的第三电阻器。在其他实施方式中，电压控制的基于电压源的滤波器还包括连接到晶体管漏极的第三电阻器。
根据一些实施方式，电压控制的基于电压源的滤波器还包括配置为缓冲所述反馈路径电压的缓冲器。在各种例子中，所述缓冲器是源极跟随器和晶体管之一。在一些例子中，缓冲器是PMOS晶体管和NMOS晶体管之一。在各种例子中，缓冲器是放大器。在一些例子中，缓冲器是单位增益放大器和运算放大器之一。根据一些实施方式，所述增益级充当所述反馈路径中的缓冲器。
根据一些实施方式，电压控制的基于电压源的滤波器还包括连接到所述增益级的输入的第一电容器和在所述增益级的输出之后的第二电容器。在各种实施方式中，所述第一电容器具有第一电容并且所述第二电容器具有第二电容，以及所述第一电容与所述第二电容之比约为1或小于1。根据一些实施方式，第一电容器和第二电阻器包括一阶滤波器，并且一阶滤波器的输出被输入到增益级。
根据一些实施方式，所述输出是来自所述增益级的输入的输出线，其中所述输出线提供输出电压。
根据各种实施方式，增益级的增益约为1.5或小于1.5。根据各种例子，电压控制的基于电压源的滤波器的增益约为1或小于1。
根据另外方面，一种在电压控制的电压源滤波器中提供平坦的增益响应的方法包括：在电压源处提供输入电压；在第二电阻器和第一电容器处对所述输入电压进行滤波，并输出滤波后的信号；在增益级和第二电容器处对滤波后的信号进行二阶滤波,在所述增益级和所述第二电容器之间提供缓冲器；和从所述增益级的输入输出滤波后的输出电压。增益级增加滤波后的信号的增益。
根据一些实施方式，该方法还包括提供第一电阻器，其中所述第一电阻器连接到所述电压源和第二电阻器。
根据一些实施方式，所述第二电阻器和所述第一电容器包括一阶滤波器，和所述增益级和所述第二电容器连接在所述一阶滤波器与所述第一和第二电阻器之间的连接点之间。
根据一些实施方式，提供缓冲器包括在源极跟随器处缓冲增益级输出。
根据另外方面，一种用于提供平坦的通带增益响应的电压控制的基于电压源的滤波器包括：电压源，被配置为提供输入电压；连接至所述电压源的第一电阻器；一阶滤波器，包括第二电阻器和第一电容器，其中所述一阶滤波器输出滤波后的信号，和其中一阶滤波器输出滤波后的信号；构件，用于将增益引入所述滤波后的信号；和配置为提供滤波后的输出电压的输出。
根据一些例子，所述引入增益的构件将所述滤波器的功耗更改为大约5mW至大约6mW之间。
根据一些实施方式，所述引入增益的构件包括增益级并且所述增益级还连接到第二电容器。在一些实施方式中，所述引入增益的构件包括晶体管。在一些例子中，晶体管是p-沟道金属氧化物半导体晶体管。在一些例子中，所述引入增益的构件引入约1.5或小于1.5的增益。
附图说明
为了提供对本公开及其特征和优点的更完整的理解，结合附图参考以下描述，其中，相同的附图标记表示相同的部分，其中：
图1是示出根据本公开的一些实施例的Sallen-Key双二次滤波器的图；
图2是示出根据本公开的一些实施例的另一Sallen-Key双二次滤波器的图；
图3A至图3B是示出根据本公开的一些实施例的包括增益级的Sallen-Key滤波器的示图；
图4是示出根据本公开的一些实施例的Sallen-Key滤波器的增益级的图。
图5是示出根据本公开的一些实施例的包括Sallen-Key滤波器的发射机的图；和
图6是示出根据本公开的一些实施例的用于滤波信号的方法的流程图。
具体实施方式
提供了用于在基带或射频(RF)路径中使用时避免与典型的基于源极跟随器的Sallen-Key滤波器相关联的非理想性的系统和方法。Sallen-Key滤波器用于多种类型的电路。根据一些示例，Sallen-Key滤波器用于发射器和收发器中。本文提供的基于源极跟随器的Sallen-Key滤波器设计具有高功率效率和成本效益。另外，本文提供的基于源极跟随器的Sallen-Key滤波器设计小于当前基于源极跟随器的Sallen-Key滤波器设计并且减小了Sallen-Key滤波器的面积。在各种实施方式中，基于源极跟随器的Sallen-Key滤波器设计是双二次滤波器(或双二次滤波器)。
Sallen-Key滤波器可以通过多种方式设计。一种常见的Sallen-Key架构使用运算放大器。Sallen-Key的另一种架构使用共漏极放大器，也称为源极跟随器。共漏极放大器用作电压缓冲器。通常，共漏极放大器的栅极端子是输入，源极是输出，漏极是输入和输出共用的。在一些示例中，共漏极放大器或源极跟随器用于变换阻抗。
双二次滤波器是一种线性滤波器，可实现传递函数，该传递函数是两个二次函数之比。两种双二次滤波器包括单放大器双二次滤波器和两个积分环路。单放大器双二阶拓扑使用反馈生成复数极点，在某些情况下还生成复数零点。单放大器双二阶滤波器中的反馈用于移动RC电路的实极，以生成所需或适当的滤波器特性。通过重新排列双二次传递函数来揭示状态变量滤波器结构，可以得出两个积分器环路拓扑。根据使用的输出状态，可以使用双积分环路拓扑实现任何类型的二阶滤波器。
基于源极跟随器的Sallen-Key双二阶滤波器在基带和射频架构中均得到广泛使用。一个典型的例子是在发射基带路径中使用Sallen-Key双二次滤波器进行数模转换(DAC)图像抑制。根据各种实施方式，与基于运算放大器的架构相比，基于源极跟随器的架构提供了更低的失真和更宽的带宽。此外，与基于运算放大器的架构相比，基于源极跟随器的架构所消耗的功率明显更少。
图1示出了根据本公开的一些实施例的基于Sallen-Key的双二次滤波器100。滤波器100包括AC电压源Vin 102、第一电阻器104、第二电阻器106、第一电容器108、第二电容器118、源极跟随器110、第三电阻器Rout 112和输出电压Vout 120。Rout代表查看源极跟随器110的阻抗。源极跟随器110用作电压缓冲器，并且在本文中也称为缓冲器。图1中所示的Sallen-Key滤波器具有有限的Rout112。Rout112使滤波器100偏离。特别地，当滤波器100具有高带宽时，Rout 112会严重影响滤波器100。
在一些实施方式中，Sallen-Key滤波器100试图模仿二阶巴特沃斯滤波器。Butterworth滤波器是一种信号处理滤波器，旨在使通带中的频率响应尽可能平坦。在各种示例中，巴特沃思滤波器是最大平坦幅度的滤波器。根据一些实施方式，Sallen-Key滤波器100模拟二阶巴特沃斯滤波器，并且Sallen-Key滤波器100具有第二电容器118处的第二电容C2与第一电容器108处的第一电容C1的2比1的比。
根据各种实施方式，提供了用于实现第二电容器118处的第二电容C2与第一电容器108处的第一电容C1的一对一比率的系统和方法，并具有相同的传递函数，这减小了第二电容器118所占的面积。特别地，Rout 112由缓冲器的输出阻抗确定。最简单的缓冲器是源极跟随器110。
图1中的Rout 112表示源极跟随器110的输出阻抗。图1的滤波器100的一个问题是滤波器100的输出来自源极跟随器110。源极跟随器110的输出具有共轭零，这严重降低了阻带滤波器的抑制性能，如公式(1)所示：
在其他实施方式中，滤波器100可以取而代之地从缓冲器的输入，源极跟随器110取得输出。源极跟随器110的输入具有较少的降级。特别是，输入端的降级具有一个简单的左半平面零，如公式(2)所示：
从等式(1)和等式(2)可以看出，源极跟随器110的Rout 112也使品质因数Q下降。当目标接近通带中的理想双二次传递函数时，品质因数Q的下降是有害的，因为Q的下降还减少了阻带的滚降。寄生零进一步降低了阻带滚降，对于单频带或多频带实现，增加了满足发射(TX)链的带内和带外发射要求的难度。当使用低电阻值时，此问题通常会更加严重。例如，当将Sallen-Key滤波器用于射频(RF)频率时，会出现这种情况。例如，在嘈杂的环境中，例如当在通过滤波器的低信号摆幅下，为了满足所需的信噪比(SNR)而考虑噪声时，也会出现这种情况。在某些情况下，低信号摆幅可用于减少TX基带链中后续上变频混频器的失真。
通常，为了减轻来自源极跟随器110的电阻Rout的问题，传统的系统和方法集中于通过使用反馈增加源极跟随器110的跨导(gm)来减小Rout。使用反馈来增加跨导(gm)的一些技术包括使用超级源极跟随器和/或翻转源极跟随器。增加跨导(gm)会降低阻抗。只有当源极跟随器的栅极上的共模电压足够高和/或我们具有足够高的电压源时，这种超级源极跟随器或翻转源极跟随器的反馈诱导方案才可行。但是，在许多示例中，源极跟随器的栅极处的共模电压不高，和/或电源电压过低。在一个示例中，滤波器100跟随电流控制DAC(数模转换器)，该电流控制DAC具有低共模输出电压以确保线性。在另一个示例中，滤波器100由低压电源(<1V)供电。此外，有源器件会增加热噪声。通常，1/f的噪声没有问题，因为第二电容器118的电容C2通常在低频下断开，因此该噪声不会传播到滤波器100的输出。
在解决来自源极跟随器110的高电阻Rout的问题的一些技术中，电流增加，从而增加了滤波器100的尺寸，使得源极跟随器110的跨导(gm)减小。然而，增加的电流增加了电路的功率需求，另外，源极跟随器110的尺寸增加，从而增加了电路的面积。
图2示出了根据本公开的一些实施例的使用晶体管210而不是源极跟随器110的基于Sallen-Key的双二次滤波器200。特别地，滤波器200包括AC电压源Vin 202、第一电阻器204、第二电阻器206、第一电容器208、第二电容器218和晶体管210。根据各种实施方式，晶体管210是场效应晶体管。在一示例中，晶体管210是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。根据各种实施方式，基于Sallen-Key的滤波器200的功能类似于图1的基于Sallen-Key的滤波器100。
根据各种实施方式，来自第三电阻器112的任何Rout都会减小反馈量，因此，该反馈在创建一对共轭极点和绘制二阶巴特沃斯滤波器方面并不那么有效。通常，减少反馈会降低滤波器的Q。增加第二电容器118的电容C2会增加反馈并增加Q。但是，增加第二电容器118的电容C2也会使寄生零移动到较低的频率。因此，增加第二电容器118的电容C2的方案增加了电容器的面积，从而增加了滤波器的面积。
图3A示出了根据本公开的一些实施例的基于Sallen-Key的滤波器300。图3A中的滤波器300包括AC电压源Vin 302、第一电阻器304、第二电阻器306、第一电容器308、第二电容器318、源极跟随器310、第三电阻器Rout 312、输出电压Vout 320、增益级322和第四电阻Rload324。增益级322具有跨导gm。增益级322和第四电阻器Rload 324在反馈路径中引入增益A。特别地，增益级322放置在第二电阻器306(和第一电容器308)与源极跟随器310之间。增益级322增强了反馈。根据各种示例，增益级322是小的、低功率增益级，其增益小于约1.5。
参照图3A，附加增益级322的增加增加了反馈，并因此起到抵消第三电阻器312的电阻Rout的作用的作用。此外，可以通过选择适当的增益A降低第二电容器318的第二电容C2与第一电容器308的第一电容C1的比率，即较低的C2/C1比率(与2比1比率相比)，以实现0.707的品质因数Q。在一些实施方式中，通过选择适当的增益A(＝gm*Rload)，可以将C2/C1比降低到1。在一些实施方式中，通过选择适当的增益A(＝gm*Rload)，可以将C2/C1比率降低到小于一。根据各种特征，如上所述降低C2/C1比可节省大量面积(即，降低C2/C1比可减小电路面积)。另外，根据一些实施方式，如上所述降低C2/C1比还有助于将寄生零移动到高频。在一些实施方式中，对于具有严格SNR值的窄带滤波器，面积节省可以很大。特别地，为了获得高SNR值，电阻器具有较低的R值，因此具有较高的Rout/R比和较高的电容器值。类似地，为了在驱动非线性电容器时实现低失真，电阻器具有较低的R值，因此具有较高的Rout/R比和较高的电容器值。实现更高信噪比的其他解决方案包括使用更大的电容器，这些电容器会消耗电路上的额外面积。公式(3)显示了传递函数Vout，其中任意m＝C2/C1且α＝Rout/R比，并结合了增益A(来自gm阶段)：
等式(3)还原为等式(2)，其中进行以下替换：mC1＝C2，A＝1且α＝Rout/R。公式(3)给出了具有任意比率和A的一般传递函数。
根据各种特征，从等式(3)，增益A为1.5足以补偿大约1的低m比和大约0.5的高α比。因此，使用图3A所示的滤波器架构，由于源极跟随器310是低功率而不使用反馈并且没有燃烧功率以减小源极跟随器310的Rout，因此节省了面积并且还节省了功率。因为所使用的量增益是最小的(例如1.4-1.5)，所以增益级322可被实现为低功率块。在滤波器带宽内来自增益级322的失真最小，并且由于频带C2通常是开放的，因此在第二电容器318中减小了失真。通过实现适当的gm/I比可以轻松满足失真要求，并且由于增益级322的功耗很小，因此消耗的功率很小。在各种示例中，滤波器300消耗的功率量为大约3mW、大约4mW、大约5mW或大约6mW。为了进行比较，其他Sallen-Key滤波器使用大于10mW的功率以获得类似的性能。
根据一些实施方式，滤波器300被配置为具有不同类型的缓冲器来代替源极跟随器310。在一个示例中，滤波器300被设计为具有晶体管来代替源极跟随器310。该晶体管用作缓冲器。该晶体管可以是PMOS晶体管和NMOS晶体管之一。滤波器300中使用的晶体管的类型可以取决于滤波器300的电压电平。在其他示例中，滤波器300配置有代替源极跟随器310的放大器。该放大器可以是单位增益放大器和运算放大器之一。放大器充当缓冲器。
图3B是根据本公开的一些实施例的备选基于Sallen-Key的滤波器350。图3B中的滤波器350类似于图3A中的滤波器300，但是不包括源极跟随器310。滤波器350包括AC电压源Vin 302、第一电阻器304、第二电阻器306、第一电容器308、第二电容器318、输出电压Vout320、具有跨导gm的增益级322和第四电阻器Rload324。具有第四电阻器Rload 324的增益级322在反馈路径中引入增益A。特别地，增益级322被置于增益级322的另一侧上的第二电阻器306(和第一电容器308)与第二电容器318之间。
在图3B的滤波器350中，增益级322既充当缓冲器又充当增益级。根据各种实施方式，只要第四电阻器324的电阻Rload相对较小，增益级322就可以用作缓冲器。在一个示例中，第四电阻器324的电阻Rload具有类似于图3A的第三电阻器312的电阻Rout的值。在一个示例中，在没有源极跟随器310的情况下，图3B的增益级322比图3A的增益级322消耗更多的功率，从而以低电阻Rload 324实现相同的增益。根据各种特征，由于图3B的滤波器350不包括电压缓冲器(源极跟随器310)，因此第四电阻器324的电阻Rload暴露于第二电容器318，这可以导致低频零。减小第四电阻器324的电阻Rload以防止低频零。为了减小第四电阻器324的电阻Rload，增加了增益级322的跨导gm，对于与滤波器300相同的增益，这增加了滤波器350的功耗。
根据各种实施方式，第一电阻304和第二电阻306的电阻值R较小。在各种示例中，第一电阻器304和第二电阻器306的电阻小于大约25欧姆、大约25欧姆、大约28欧姆、大约29欧姆、大约30欧姆或大约32欧姆。较小的电阻值可降低热噪声基底。注意，当不使用源极跟随器310时，并且增益级322具有较高的跨导值gm，并且第四电阻器324具有低电阻值Rload，则在增益级322中消耗更多的功率。在一个示例中，增益约为1.5，第四电阻器324的电阻Rload约为50欧姆，并且增益级322的跨导gm为1.5/50。根据一个示例，当增益级322具有高值gm时，在增益级322上消耗更多的电流。当包括源极跟随器310时，第四电阻器324的电阻Rload可以更高并且通过过滤器消耗更少的功率。
图4是示出根据本公开的一些实施例的Sallen-Key滤波器400中的增益级的图。特别地，图4示出了共享包括第一422a和第二422b晶体管的增益级架构的第一集成Sallen-Key滤波器的第一450a和第二450b。根据一个实施方式，增益级架构的第一422a和第二422b晶体管是p沟道金属氧化物半导体(PMOS)差分晶体管。
根据其他实施方式，增益级架构的第一422a和第二422b晶体管是p沟道金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。根据各种特征，PMOS晶体管具有接近零的电压输出Voutp和Voutm的共模。通常，PMOS晶体管可以处理较低的共模电压。根据一些实施方式，使用PMOS源极跟随器来实现第一集成450a和第二450b Sallen-Key滤波器的缓冲器410a和410b。
在一些例子中，第一晶体管422a和第二晶体管422b具有电阻器424a、424b负载Rload。在一些示例中，电阻器424a、424b中的一个或多个被晶体管替代。在一些示例中，电阻器424a、424b中的一个或两个被PMOS或NMOS晶体管代替。在其他示例中，第一422a和第二422b晶体管具有PMOS/NMOS负载。在一些示例中，增益级架构的第一422a和第二422b晶体管是p沟道/n沟道金属氧化物半导体(PMOS/NMOS)差分晶体管对。
在各种实施方式中，Sallen-Key滤波器的增益级可以实现为多级或单级模块之一。
下面的等式(4)显示了ω3dB(滤波器的转折频率)的表达式：
通过改变第一408a、408b和第二418a、418b电容器的电容C1和C2，并使m保持恒定，可以将ω3dB在PVT上保持恒定值(过程、电压、温度)。在某些示例中，ω3dB是滤波器的3dB转折频率。类似地，可以使用公式(5)获得Q的表达式：
通过保持A恒定，可以使Q在PVT上保持恒定。通过使增益级的gm与Rload成反比来获得A。在一示例中，使用具有恒定gm的电路来实现增益级。同样，通过对源极跟随器使用恒定的gm拓扑，可以将Rout/R保持恒定。根据各种实施方式，使用差分增益级减轻了许多共模问题，包括二次谐波失真(HD2)。
根据一些实施方式，从图4中消除了源极跟随器410a和410b。因此，从Sallen-Key滤波器400中消除了缓冲器级。因此，缓冲器被转换为增益级。然而，根据一些示例，消除缓冲级会在反馈路径中暴露Rload并与C2一起产生低频零。因此，甚至包括低功率缓冲器也可以防止Rload的反馈路径暴露，并且还可以防止与C2一起产生低频零。在各种示例中，电路中包括低功率缓冲器410a、410b，以及电阻器412a、412b处的相对较高的Rout。
根据各种实施方式，缓冲器410a、410b可以被实现为PMOS源极跟随器和NMOS源极跟随器，或者基于运算放大器(opamp)的缓冲器。
根据其他实施方式，Sallen-Key滤波器的输出可以在差分对的输入端获得，或者Sallen-Key滤波器的输出可以在缓冲器410a、410b的输入/输出端获得，并且在分子中具有共轭零的公式(3)是传递函数。可替代地，可以在差分对的输入处获取Sallen-Key滤波器的输出，或者可以在缓冲器410a、410b的输入/输出处获取Sallen-Key滤波器的输出，并且等式(1)是传递函数。
根据各种实施方式，可以根据m和α得出增益A。对于理想的巴特沃斯Q＝1/√2。将该值等于公式(5)，得出公式(6)：
A2-2βA+γ＝0 (6)
其中
在一个例子中，m＝1(意味着面积减少1/3)，α＝0.5和A＝1.5。使用这些值，从gm阶段仅需要少量增益。此外：
等式(7)表明，对于m的任意低值和α的任意高值，可以获得A的值，仅受失真和从gm级以较高增益消耗的功率所限制。
图5是示出根据本公开的一些实施例的包括Sallen-Key滤波器的发射机500的图。发射器500包括数模转换器(DAC)502、Sallen-Key滤波器504、调制器506、放大器508、天线510和载波信号512。根据各种实施方式，输入信号被输入到前置放大器，在前置放大器被放大并输入到滤波器504。Sallen-Key滤波器504是参照图3描述的Sallen-Key滤波器300。滤波器504对信号进行滤波，然后将其输出到调制器506。调制器506将来自滤波器504的信号与载波信号512组合。来自调制器506的输出被输入到放大器508，并且来自放大器508的放大信号经由天线510被发送。
图6是示出根据本发明的一些实施例的用于利用Sallen-Key滤波器对电压信号进行滤波的方法600的流程图。在步骤602，在电压源处提供输入电压。输入电压通过第一电阻器。在步骤604，在第二电阻器和第一电容器处执行一阶滤波，并且输出滤波后的电压。在步骤606，在增益级和第二电容器处执行二阶滤波。增益级和第二电容器设置在第一阶滤波的输出与第一和第二电阻器之间的连接点之间。增益级和第二电容器设计为提供具有足够品质因数的二阶滤波。在步骤608，在第二电容器和增益级之间提供缓冲器。缓冲器隔离并减少了第二个电容器负载对增益级的影响。在步骤610，从增益级的输入输出滤波后的输出电压。
变体和实现
在以上实施例的讨论中，电容器、时钟、DFF、分压器、电感器、电阻器、放大器、开关、数字核心、晶体管和/或其他组件可以容易地被替换、替代或以其他方式修改以便适应特定的电路需求。此外，应当注意，互补电子设备、硬件、软件等的使用提供了用于实现本公开的教导的同等可行的选择。
在一个示例实施例中，可以在关联的电子设备的板上实现任意数量的附图的电路。该板可以是通用电路板，其可以容纳电子设备的内部电子系统的各种组件，并且还可以提供用于其他外围设备的连接器。更具体地说，该板可提供电连接，系统的其他组件可通过该电连接进行电通信。可以基于特定的配置需求、处理需求、计算机设计等，将任何合适的处理器(包括数字信号处理器、微处理器、支持芯片组等)、计算机可读非暂时性存储元件等适当地耦合至板。其他组件，例如外部存储器、附加传感器、用于音频/视频显示的控制器和外围设备，可以通过电缆作为插入卡连接到板上，也可以集成到板上。在各种实施例中，本文描述的功能可以以仿真形式实现为在以支持这些功能的结构布置的一个或多个可配置(例如，可编程)元件内运行的软件或固件。可以在包括允许处理器执行那些功能的指令的非暂时性计算机可读存储介质上提供提供仿真的软件或固件。
在另一个示例实施例中，附图的电路可以被实现为独立模块(例如，具有相关联的组件和被配置为执行特定应用或功能的电路的设备)，或者作为插件模块实现到电子设备的专用硬件中。注意，本公开的特定实施例可以容易地部分地或整体地包括在片上系统(SOC)封装中。SOC代表将计算机或其他电子系统的组件集成到单个芯片中的IC。它可能包含数字、模拟、混合信号以及经常的射频功能：所有这些功能都可以在单个芯片基板上提供。其他实施例可以包括多芯片模块(MCM)，其中多个分离的IC位于单个电子封装内并且被配置为通过电子封装彼此紧密地相互作用。在各种其他实施例中，时钟和滤波功能可以在专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和其他半导体芯片中的一个或多个硅核中实现。
还必须注意，本文中概述的所有规格、尺寸和关系(例如，处理器的数量、逻辑运算等)仅出于示例和教导的目的而提供。在不脱离本公开的精神或所附权利要求的范围的情况下，可以对这些信息进行相当大的改变。这些规范仅适用于一个非限制性示例，因此，它们应照此解释。在前面的描述中，已经参考特定处理器和/或组件布置描述了示例实施例。在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。
注意，以上参考附图讨论的活动适用于涉及信号处理的任何集成电路，特别是那些使用采样模拟的集成电路，其中一些可能与处理实时数据相关联。某些实施例可以涉及多DSP信号处理、浮点处理、信号/控制处理、固定功能处理、微控制器应用等。
在某些情况下，此处讨论的功能可能适用于医疗系统、科学仪器、无线和有线通信、雷达、工业过程控制、音频和视频设备、电流传感、仪器(可以非常精确)以及其他基于数字-处理的系统。
而且，可以在用于医学成像、患者监测、医学仪器和家庭保健的数字信号处理技术中提供以上讨论的某些实施例。这可能包括肺部监测器、加速计、心率监测器、起搏器等。其他应用可能涉及用于安全系统的汽车技术(例如，稳定性控制系统、驾驶员辅助系统、制动系统、信息娱乐和任何类型的内部应用)。此外，动力总成系统(例如，在混合动力和电动汽车中)可以在电池监控、控制系统、报告控制、维护活动等中使用高精度数据转换产品。
在其他示例场景中，本公开的教导可以适用于包括有助于提高生产率、能效和可靠性的过程控制系统的工业市场。在消费者应用中，上述信号处理电路的教导可以用于图像处理、自动聚焦和图像稳定(例如，用于数字静态照相机、便携式摄像机等)。其他消费类应用程序可以包括用于家庭影院系统的音频和视频处理器、DVD刻录机和高清电视。还有其他消费者应用可以涉及高级触摸屏控制器(例如，用于任何类型的便携式媒体设备)。因此，此类技术很容易成为智能手机、平板电脑、安全系统、PC、游戏技术、虚拟现实、模拟培训等的一部分。
注意，利用本文提供的众多示例，可以根据两个、三个、四个或更多个电子组件来描述交互。但是，这样做只是出于清楚和示例的目的。应当理解，可以以任何合适的方式来合并系统。沿着类似的设计替代方案，附图中任何示出的组件、模块和元件可以以各种可能的配置进行组合，所有这些显然都在本说明书的广泛范围内。在某些情况下，仅参考有限数量的电气元件来描述一组给定流程的一个或多个功能可能会更容易。应当理解，附图的电路及其教导易于扩展，并且可以容纳大量的组件，以及更复杂/复杂的布置和配置。因此，所提供的示例不应限制范围或禁止潜在地应用于无数其他架构的电路的广泛教导。
注意，在本说明书中，对“一个实施例”、“示例实施例”、“实施例”、“另一实施例”、“某些实施例”、“各种实施例”、“其他实施例”、“替代实施例”等中包括的各种特征(例如，元素、结构、模块、组件、步骤、操作、特性等)的引用旨在表示任何这样的特征都包括在本公开的一个或多个实施例中，但是可以或可以不必在相同的实施例中组合。
同样重要的是要注意，与采样的模拟系统中的时钟相关的功能仅示出了可能由附图中所示的系统执行或在附图中所示的系统内执行的某些可能的时钟功能。这些操作中的一些可以在适当的地方被删除或去除，或者可以在不脱离本公开的范围的情况下对这些操作进行相当大的修改或改变。另外，这些操作的时间安排可能会大大改变。出于示例和讨论的目的，提供了上述操作流程。本文描述的实施例提供了很大的灵活性，因为可以提供任何合适的布置、时序、配置和定时机制，而不背离本公开的教导。
本领域技术人员可以确定许多其他改变、替换、变化、变更和修改，并且意图是本公开涵盖落入所附权利要求范围内的所有此类改变、替换、变更、替换和修改。为了协助美国专利商标局(USPTO)，以及本申请已发布的任何专利的任何读者解释所附的权利要求，申请人希望注意，申请人：(a)除非在特定权利要求中明确使用“用于……的手段”或“用于……的步骤”一词，否则不希望任何所附权利要求书援引其在提交本申请之日存在的35U.S.C.第112条第六(6)款；(b)无意通过说明书中的任何陈述以任何未在所附权利要求中反映的方式限制本公开。
其他说明、示例和实现
注意，上述装置的所有可选特征也可以相对于本文描述的方法或过程来实现，并且示例中的细节可以在一个或多个实施例中的任何地方使用。
在第一示例中，提供了可以作为任何类型计算机的一部分的系统(可以包括任何合适的电路、分压器、电容器、电阻器、电感器、ADC、DFF、逻辑门、软件、硬件、链接等)，其还可以包括连接到多个电子组件的电路板。该系统可以包括用于使用第一时钟将数据从数字核心计时到宏的第一数据输出上的装置，该第一时钟是宏时钟；以及用于使用第二时钟将数据从宏的第一数据输出输入到物理接口的装置，第二时钟是物理接口时钟；用于使用宏时钟将来自数字核的第一复位信号计时到宏的复位输出上的装置，该第一复位信号输出用作第二复位信号；用于使用第三时钟对第二复位信号进行采样的装置，该第三时钟提供的时钟速率大于第二时钟的速率，以产生采样的复位信号；用于响应于采样的重置信号的转变而将第二时钟重置为物理接口中的预定状态的装置。
在这些情况下(上面)的“用于”指的方式包括(但不限于)使用本文讨论的任何适当组件以及任何适当的软件、电路、集线器、计算机代码、逻辑、算法、硬件、控制器、接口、链接、总线、通信路径等。在第二示例中，系统包括存储器，该存储器还包括机器可读指令，该机器可读指令在被执行时使系统执行上述的任何活动。
Claims (20)
1.一种用于提供平坦的通带增益响应的电压控制的基于电压源的滤波器，包括：
电压源，被配置为提供输入电压；
串联连接的第一电阻器和第二电阻器，其中所述第一电阻器连接到所述电压源和所述第二电阻器的第一侧；
增益级，连接到所述第二电阻器的第二侧，该增益级被配置为将增益引入反馈路径电压，并且其中所述增益增加反馈路径的反馈；和
配置为提供输出电压的输出。
2.权利要求1所述的滤波器，其中所述增益级包括晶体管。
3.权利要求2所述的滤波器，其中所述晶体管是p-沟道金属氧化物半导体晶体管。
4.权利要求2所述的滤波器，还包括第二晶体管，其中所述第二晶体管是p-沟道金属氧化物半导体晶体管和n-沟道金属氧化物半导体晶体管中的一种。
5.权利要求2所述的滤波器，还包括连接到晶体管漏极的第三电阻器。
6.权利要求1所述的滤波器，还包括配置为缓冲所述反馈路径电压的缓冲器，其中所述缓冲器是源极跟随器和晶体管之一。
7.权利要求1所述的滤波器，其中所述增益级充当所述反馈路径中的缓冲器。
8.权利要求1所述的滤波器，还包括连接到所述增益级的输入的第一电容器和在所述增益级的输出之后的第二电容器，
其中所述第一电容器具有第一电容
其中所述第二电容器具有第二电容，和
其中所述第一电容与所述第二电容之比约为1或小于1。
9.权利要求1所述的滤波器，其中所述输出是来自所述增益级的输入的输出线，其中所述输出线提供输出电压。
10.权利要求1所述的滤波器，其中所述增益级的增益约为1.5或小于1.5。
11.一种在电压控制的电压源滤波器中提供平坦的增益响应的方法，包括：
在电压源处提供输入电压；
在第二电阻器和第一电容器处对所述输入电压进行滤波，并输出滤波后的信号；
在增益级和第二电容器处对滤波后的信号进行二阶滤波，其中所述增益级增加滤波后的信号的增益；
在所述增益级和所述第二电容器之间提供缓冲器；和
从所述增益级的输入输出滤波后的输出电压。
12.权利要求11所述的方法，还包括提供第一电阻器，其中所述第一电阻器连接到所述电压源和第二电阻器。
13.权利要求12所述的方法，其中所述第二电阻器和所述第一电容器包括一阶滤波器，并且其中所述增益级和所述第二电容器连接在所述一阶滤波器与所述第一和第二电阻器之间的连接点之间。
14.权利要求11所述的方法，其中提供缓冲器包括用源极跟随器缓冲增益级输出。
15.一种用于提供平坦的通带增益响应的电压控制的基于电压源的滤波器，包括：
电压源，被配置为提供输入电压；
连接至所述电压源的第一电阻器；
一阶滤波器，包括第二电阻器和第一电容器，其中所述一阶滤波器输出滤波后的信号，并且其中所述一阶滤波器输出滤波后的信号；
构件，用于将增益引入所述滤波后的信号；和
配置为提供滤波后的输出电压的输出。
16.权利要求15所述的滤波器，其中所述引入增益的构件将所述滤波器的功耗更改为大约5mW至大约6mW之间。
17.权利要求15所述的滤波器，其中所述引入增益的构件包括增益级，并且所述增益级还连接到第二电容器。
18.权利要求15所述的滤波器，其中所述引入增益的构件包括晶体管。
19.权利要求18所述的滤波器，其中所述晶体管是p-沟道金属氧化物半导体晶体管。
20.权利要求15所述的滤波器，其中所述引入增益的构件引入约1.5或小于1.5的增益。
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