DE102012112106A1

DE102012112106A1 - Adaptives Filtern von Blockersignalen bei Demodulatoren

Info

Publication number: DE102012112106A1
Application number: DE102012112106A
Authority: DE
Inventors: Umut Basaran; Ashkan Naeini
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-06-20
Also published as: US8610495B2; CN103166600A; US20130154728A1; CN103166600B

Abstract

Einige Ausführungsformen der Erfindung betreffen eine Transimpedanzverstärkerschaltung (200), die ein Gegenkopplungsnetzwerk (214) aufweist, das für eine zusätzliche Filterung eines Außerbandsendesignals sorgt. Bei einer Ausführungsform weist die Transimpedanzverstärkerschaltung (200) einen einpoligen Transimpedanzverstärker (204) auf, der einen mehrstufigen Operationsverstärker (206) mit einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss aufweist. Ein RC-Rückkopplungsnetzwerk (212) erstreckt sich vom Ausgangsanschluss zum Eingangsanschluss. Ein Gegenkopplungsnetzwerk (214), das sich von einem internen Knoten des mehrstufigen Operationsverstärkers (206) zu einem Eingangsanschluss des einpoligen Transimpedanzverstärkers (204) erstreckt, sorgt für ein Gegenkopplungssignal mit einer Amplitude, die ein entgegengesetztes Potenzial zum Außerbandsendesignal aufweist. Das Gegenkopplungssignal unterdrückt die bandextern gesendeten Signale innerhalb der Demodulatorschaltung (200), wodurch die Linearität der Transimpedanzverstärkerschaltung (200) verbessert wird.

Description

Einige Ausführungsformen der Erfindung betreffen eine Transimpedanzverstärkerschaltung, die ein Gegenkopplungsnetzwerk aufweist, das für eine zusätzliche Filterung eines Außerbandsendesignals sorgt.
Transceiver sind konfiguriert, Funkfrequenz-(RF)-Signale zu senden und zu empfangen. Transceiver senden Daten anhand des Modulierens der Daten auf ein Hochfrequenzträgersignal, das drahtlos gesendet wird. Transceiver empfangen Daten anhand des Empfangens eines modulierten drahtlosen Hochfrequenzsignals und des Bereitstellens des Empfangssignals an einen Demodulator. Der Demodulator ist konfiguriert, das empfangene Hochfrequenzsignal in eine Zwischenfrequenz zurückzukonvertieren, von der die gesendeten Daten wiederhergestellt werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Demodulatorschaltung bereitgestellt, aufweisend: einen Transimpedanzverstärker, der konfiguriert ist, ein Eingangssignal zu empfangen, das Außerbandsendesignale aufweist, aufweisend: einen ersten Operationsverstärker, der einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss aufweist; ein erstes RC-Rückkopplungsnetzwerk, das sich vom Ausgangsanschluss zum Eingangsanschluss erstreckt; und ein Gegenkopplungsnetzwerk, das sich vom Transimpedanzverstärker zu einem Eingangsanschluss des Transimpedanzverstärkers erstreckt, wobei das Gegenkopplungsnetzwerk konfiguriert ist, ein Gegenkopplungssignal für Gleichtakt- und Differenzeingangssignale bereitzustellen, das bandextern gesendete Signale innerhalb des Eingangssignals unterdrückt.
In einer Ausgestaltung kann der erste Operationsverstärker eine erste Operationsverstärkerstufe und eine zweite Operationsverstärkerstufe aufweisen, die sich nachgeschaltet zur ersten Operationsverstärkerstufe befindet.
In noch einer Ausgestaltung kann sich das Gegenkopplungsnetzwerk von einem internen Knoten des ersten Operationsverstärkers zum Eingangsanschluss des Transimpedanzverstärkers erstrecken.
In noch einer Ausgestaltung kann das Gegenkopplungsnetzwerk ein Gegenkopplungsfilterelement aufweisen, welches konfiguriert ist, das Gegenkopplungssignal bereitzustellen, das eine Frequenz aufweist, die einer Frequenz der Außerbandsendesignale entspricht.
In noch einer Ausgestaltung kann das Gegenkopplungsfilterelement einen zweiten Operationsverstärker aufweisen, der zu einem zweiten RC-Rückkopplungsnetzwerk parallelgeschaltet ist.
In noch einer Ausgestaltung kann eine Zahl von Operationsverstärkerstufen zwischen dem Eingangsanschluss des ersten Operationsverstärkers und dem Eingangsanschluss des Transimpedanzverstärkers entlang dem Gegenkopplungsnetzwerk eine ungerade Zahl sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die Demodulatorschaltung ferner aufweisen: einen oder mehrere Schalter, die zwischen dem internen Knoten des ersten Operationsverstärkers und dem Gegenkopplungsfilterelement verbunden sind; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, ein Steuersignal zu generieren, das selektiv den einen oder die mehreren Schalter öffnet und schließt, um das Gegenkopplungsnetzwerk mit dem Transimpedanzverstärker zu verbinden oder es davon zu trennen.
In noch einer Ausgestaltung kann die Steuereinheit konfiguriert sein, selektiv den einen oder die mehreren Schalter zu öffnen, wenn ein Sendesignal, das die Quelle der Außerbandsendesignale ist, eine Leistung aufweist, die unter einem vorbestimmten Leistungsgrenzwert liegt; und die Steuereinheit kann konfiguriert sein, selektiv den einen oder die mehreren Schalter zu schließen, wenn das Sendesignal, das die Quelle der Außerbandsendesignale ist, eine Leistung aufweist, die den vorbestimmten Grenzwert der Leistung überschreitet.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Transimpedanzverstärker-(TIA)-Schaltung bereitgestellt, aufweisend: einen Transimpedanzverstärker, der konfiguriert ist, ein Differenzeingangssignal, das Außerbandsendesignale aufweist, zu filtern; und ein Gegenkopplungsnetzwerk, das sich von einem internen Knoten innerhalb des Transimpedanzverstärkers zu einem Eingangsanschluss des Transimpedanzverstärkers erstreckt und konfiguriert ist, ein Gegenkopplungssignal bereitzustellen, das eine Frequenz aufweist, die der Frequenz der Außerbandsendesignale entspricht, und eine Amplitude, die ein entgegengesetztes Potenzial zu den Außerbandsendesignalen aufweist.
In einer Ausgestaltung kann der Transimpedanzverstärker aufweisen: einen ersten mehrstufigen Operationsverstärker, der eine erste Operationsverstärkerstufe und eine zweite Operationsverstärkerstufe aufweist, die sich nachgeschaltet zur ersten Operationsverstärkerstufe befinden; und ein erstes RC-Rückkopplungsnetzwerk, das sich von einem Ausgangsanschluss der zweiten Operationsverstärkerstufe zu einem Eingangsanschluss der ersten Operationsverstärkerstufe erstreckt.
In noch einer Ausgestaltung kann eine ungerade Zahl von Operationsverstärkerstufen zwischen dem Eingang des ersten mehrstufigen Operationsverstärkers und dem Eingang des Transimpedanzverstärkers entlang dem Gegenkopplungsnetzwerk konfiguriert sein.
In noch einer Ausgestaltung kann das Gegenkopplungsnetzwerk ein Gegenkopplungsfilterelement aufweisen, das einen aktiven Bandpass- oder Hochpassfilter aufweist.
In noch einer Ausgestaltung kann das Gegenkopplungsfilterelement einen zweiten mehrstufigen Operationsverstärker aufweisen, der zu einem zweiten RC-Rückkopplungsnetzwerk parallelgeschaltet ist.
In noch einer Ausgestaltung kann die TIA-Schaltung ferner aufweisen: einen oder mehrere Schalter, die zwischen dem internen Knoten des ersten Operationsverstärkers und dem Gegenkopplungsfilterelement verbunden sind; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, ein Steuersignal zu generieren, das selektiv den einen oder die mehreren Schalter öffnet und schließt, um das Gegenkopplungsnetzwerk mit dem Transimpedanzverstärker zu verbinden oder es davon zu trennen.
In noch einer Ausgestaltung kann die Steuereinheit konfiguriert sein, selektiv den einen oder die mehreren Schalter zu öffnen, wenn ein Sendesignal, das die Quelle der Außerbandsendesignale ist, eine Leistung aufweist, die unter einem vorbestimmten Leistungsgrenzwert liegt; und die Steuereinheit kann konfiguriert sein, selektiv den einen oder die mehreren Schalter zu schließen, wenn das Sendesignal, das die Quelle der Außerbandsendesignale ist, eine Leistung aufweist, die den vorbestimmten Grenzwert der Leistung überschreitet.
In noch einer Ausgestaltung kann das Gegenkopplungsnetzwerk konfiguriert sein, Gegenkopplungssignale für die Gleichtakt- und Differenzialeingangssignale zu generieren.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zur Verbesserung der Linearität einer Transimpedanzverstärkerschaltung bereitgestellt, aufweisend: ein Bereitstellen eines Stromsignals an einen einpoligen Transimpedanzverstärker, der einen mehrstufigen Operationsverstärker aufweist, welcher eine erste Operationsverstärkerstufe und eine letzte Operationsverstärkerstufe aufweist; ein Bereitstellen eines ersten verstärkten Signals an ein Filter innerhalb einer Rückkopplungsschleife, die sich von einem Ausgangsanschluss der letzten Operationsverstärkerstufe zu einem Eingangsanschluss der ersten Operationsverstärkerstufe erstreckt; ein Bereitstellen eines zweiten verstärkten Signals von einem internen Knoten des mehrstufigen Operationsverstärkers an ein Gegenkopplungsnetzwerk, das konfiguriert ist, ein Gegenkopplungssignal bereitzustellen; und ein Bereitstellen des Gegenkopplungssignals an ein Eingangsanschluss des einpoligen Transimpedanzverstärkers, um bandextern gesendete Signale innerhalb der Transimpedanzverstärkerschaltung zu unterdrücken.
In einer Ausgestaltung kann das zweite verstärkte Signal von einem internen Knoten bereitgestellt werden, der einen Ausgang der ersten Operationsverstärkerstufe aufweist.
In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen das Gegenkopplungsnetzwerk mit dem internen Knoten des mehrstufigen Operationsverstärkers selektiv zu verbinden oder es davon zu trennen.
In noch einer Ausgestaltung kann das Gegenkopplungsnetzwerk selektiv vom internen Knoten des mehrstufigen Operationsverstärkers getrennt werden, wenn ein Sendesignal, das die Quelle der Außerbandsendesignale ist, eine Leistung aufweist, die unter einem vorbestimmten Leistungsgrenzwert liegt; und das Gegenkopplungsnetzwerk kann selektiv mit dem internen Knoten des mehrstufigen Operationsverstärkers verbunden werden, wenn ein Sendesignal, das die Quelle der Außerbandsendesignale ist, eine Leistung aufweist, die einen vorbestimmten Leistungsgrenzwert überschreitet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
1 veranschaulicht ein Prinzipschaltbild eines beispielhaften Demodulators, der einen Transimpedanzverstärker aufweist.
2 veranschaulicht ein Blockdiagramm von einigen Ausführungsformen eines Demodulators, welcher einen Transimpedanzverstärker aufweist, der ein Gegenkopplungsnetzwerk aufweist.
3 veranschaulicht beispielhafte Graphen, die die Frequenz eines Empfangssignals, eines Sendesignals und eines Gegenkopplungssignals entsprechend einer offenbarten Transimpedanzverstärkerschaltung zeigen.
4 veranschaulicht ein Prinzipschaltbild von einigen Ausführungsformen einer Transimpedanzverstärkerschaltung, die ein Gegenkopplungsnetzwerk aufweist.
5a veranschaulicht ein Prinzipschaltbild eines zweistufigen Operationsverstärkers, der eine Differenzsignal-Eingangsspannung aufweist.
5b veranschaulicht ein Prinzipschaltbild eines zweistufigen Operationsverstärkers, der eine Gleichtakteingangsspannung aufweist.
6 veranschaulicht ein Prinzipschaltbild von einigen Ausführungsformen einer Transimpedanzverstärkerschaltung, die ein Gegenkopplungsnetzwerk aufweist, das selektiv betrieben werden kann.
7 ist eine grafische Darstellung, die Vergleichsfilterkenngrößen eines konventionellen Transimpedanzverstärkers erster Ordnung im Vergleich mit der offenbarten Transimpedanzverstärkerschaltung zeigt.
8 veranschaulicht ein Prinzipschaltbild von einigen Ausführungsformen einer Transimpedanzverstärkerschaltung, die eine Gegenkopplungsschleife aufweist.
9 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Verbesserung der Linearität eines Transimpedanzverstärkers.
10 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines anderen beispielhaften Verfahrens zur Verbesserung der Linearität eines Transimpedanzverstärkers, der einen zweistufigen Operationsverstärker aufweist.
Der beanspruchte Gegenstand wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugsnummern generell verwendet werden, um sich durchgehend auf gleiche Elemente zu beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zum Zweck der Erklärung zahlreiche spezifische Details erläutert, um ein gründliches Verständnis des beanspruchten Gegenstandes zu ermöglichen. Es kann jedoch selbstverständlich sein, dass der beanspruchte Gegenstand ohne diese speziellen Details umgesetzt werden kann.
1 veranschaulicht einen Demodulator 100 der konfiguriert ist, ein empfangenes Differenzial-RF-Signal zu demodulieren. Der Demodulator 100 weist eine Eingangs-/Vorverstärkerstufe 102, einen Mischer 104 und einen Transimpedanzverstärker 106 auf. Die Eingangs-/Vorverstärkerstufe 102 ist konfiguriert, ein Funkfrequenz-(RF)-Signal als eine Eingangsspannung RF+/RF– (z. B. von einer Antenne, die in 1 nicht dargestellt ist) zu empfangen und das empfangene RF-Signal in ein Stromsignal umzuwandeln. Das Stromsignal wird dem Mischer 104 bereitgestellt, wo es mit einem Lokaloszillator-(LO)-Signal LO+/LO– multipliziert wird, um ein Zwischenfrequenz-(IF)-Stromsignal zu generieren. Das IF-Stromsignal fließt vom Mischer 104 zu einem Transimpedanzverstärker 106, der konfiguriert ist, das IF-Stromsignal während des Bereitstellens einer Filterung des IF-Stromsignals zurück in ein Spannungssignal umzuwandeln.
Während der Operation können Nichtlinearitäten im Demodulator 100 eine Verzerrung des empfangenen RF-Signals verursachen. Bei einem Vollduplexbetrieb, bei dem ein Transceiver gleichzeitig RF-Signale sendet und empfängt, kann das Hochleistungsübertragungssignal eine Außerbandstörung mit empfangenen Signalen innerhalb des Demodulators 100 verursachen. In den letzten Jahren ist dieses Problem schlimmer geworden, da steigende Bandbreiten, die für hohe Datenübertragungsraten verwendet werden, die Frequenzdifferenz zwischen dem empfangenen Signal und dem gesendeten Signal reduziert haben.
Dementsprechend wird eine Transimpedanzverstärkerschaltung, die ein Gegenkopplungsnetzwerk aufweist, welches konfiguriert ist, das zusätzliche Filtern eines Außerbandsendesignals bereitzustellen, hierin bereitgestellt. Bei einer Ausführungsform weiß die Transimpedanzverstärkerschaltung einen Transimpedanzverstärker auf, der einen mehrstufigen Operationsverstärker mit einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss aufweist. Ein RC-Rückkopplungsnetzwerk erstreckt sich vom Ausgangsanschluss zum Eingangsanschluss. Ein Gegenkopplungsnetzwerk, das sich von einem internen Knoten des mehrstufigen Operationsverstärkers zu einem Eingangsanschluss des einpoligen Transimpedanzverstärkers erstreckt, ist konfiguriert, ein Gegenkopplungssignal mit einer Amplitude bereitzustellen, die ein entgegengesetztes Potenzial zum Außerbandsendesignal aufweist. Das Gegenkopplungssignal unterdrückt die bandextern gesendeten Signale innerhalb der Demodulatorschaltung, wodurch die Linearität der Transimpedanzverstärkerschaltung verbessert wird.
2 veranschaulicht ein Blockdiagramm von einigen Ausführungsformen einer Demodulatorschaltung 200, welche einen Transimpedanzverstärker 204 aufweist, der ein Gegenkopplungsnetzwerk 214 aufweist.
Wie in 2 gezeigt, ist ein Mischer 202 konfiguriert, einen Eingangsstrom an einen Transimpedanzverstärker 204 bereitzustellen, der konfiguriert ist, den Eingangsstrom zu filtern. Bei einigen Ausführungsformen weist der Transimpedanzverstärker 204 einen einpoligen Transimpedanzverstärkers (TIA) auf, der einen Operationsverstärker 206 und ein RC-Rückkopplungsnetzwerk 212 aufweist. Der Operationsverstärker 206 weist häufig einen mehrstufigen Operationsverstärker auf. Der mehrstufige Operationsverstärker 206 kann eine erste Operationsverstärkerstufe 208 und eine zweite Operationsverstärkerstufe 210 aufweisen, die sich nachgeschaltet zur ersten Operationsverstärkerstufe 208 befindet. Die erste und die zweite Operationsverstärkerstufe 208, 210 führen kumulativ die Funktionalität eines einzelnen Operationsverstärkers durch. Das RC-Rückkopplungsnetzwerk 212 erstreckt sich vom Ausgang der Endstufe des mehrstufigen Operationsverstärkers 206 zum Eingang der ersten Stufe des mehrstufigen Operationsverstärkers 206.
Ein Gegenkopplungsnetzwerk 214 ist von innerhalb des Transimpedanzverstärkers 204 mit dem Eingang des Transimpedanzverstärkers 204 verbunden. Das Gegenkopplungsnetzwerk 214 ist konfiguriert, ein Gegenkopplungssignal an das Eingangsanschluss des Transimpedanzverstärkers bereitzustellen. Das Gegenkopplungssignal weist eine Frequenz auf, die der Frequenz eines Außerbandsendesignals und einer Amplitude entspricht, die ein entgegengesetztes Potenzial zum Außerbandsendesignal aufweist. Bei einigen Ausführungsformen weist das Gegenkopplungsnetzwerk 214 ein Gegenkopplungs-Filterelement 216 auf, das konfiguriert ist, den Frequenzbereich eines Rückkopplungssignals innerhalb des Gegenkopplungsnetzwerkes 214 zu filtern, um ein Gegenkopplungssignal zu generieren, das Außerbandsendesignale abschwächt, ohne das Empfängersignal zu stören. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Gegenkopplungsfilterelement 216 beispielsweise ein oder mehr aus einem aktiven Filter, einem Bandpassfilter und einem Hochpassfilter aufweisen.
Um eine gute Gleichtakt- und Differenzialstabilität innerhalb der Demodulatorschaltung 200 sicherzustellen, weist das Gegenkopplungsnetzwerk 214 eine Schaltungstopologie auf, die einen mehrstufigen Operationsverstärker aufweist, welcher eine bestimmte Anzahl von Operationsverstärkerstufen aufweist. Bei einigen Ausführungsformen sorgt der mehrstufige Operationsverstärker für eine ungerade Zahl an Operationsverstärkerstufen zwischen dem Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 206 und dem Eingangsanschluss des Transimpedanzverstärkers 204 (d. h., entlang des Pfades des Gegenkopplungsnetzwerkes 214). Die ungerade Zahl an Operationsverstärkerstufen stellt eine gute Stabilität im Gegensatz zu einer geraden Zahl an Operationsverstärkerstufen, die Stabilitätsprobleme speziell für Gleichtaktsignale verursachen, bereit.
Bei einigen Ausführungsformen ist das Gegenkopplungsnetzwerk 214 mit dem Transimpedanzverstärker 204 nach einer ungeraden Zahl an Operationsverstärkerstufen innerhalb des Operationsverstärkers 206 verbunden (z. B. erstreckt sich das Gegenkopplungsnetzwerk 214 von einem internen Knoten des Operationsverstärkers, der sich zwischen der ersten und der zweiten Operationsverstärkerstufe 208, 210 befindet, zum Eingang des Transimpedanzverstärkers 204). Bei solch einer Ausführungsform weist das Gegenkopplungsnetzwerk 214 eine gerade Zahl an Operationsverstärkerstufen auf, was in einer gesamten ungeraden Zahl an Operationsverstärkerstufen zwischen dem Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 206 und dem Eingangsanschluss des Transimpedanzverstärkers 204 resultiert. Die gerade Zahl von Operationsverstärkerstufen im Gegenkopplungsnetzwerk stellt eine positive Verstärkung bei der Sendefrequenz bereit. Wenn keine ungerade Zahl an Verstärkungsstufen zwischen dem Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 206 und dem Eingangsanschluss des Transimpedanzverstärkers 204 vorhanden ist, führt diese positive Verstärkung zu einer Gleichtaktinstabilität. Unter Verwendung einer ungeraden Zahl an Verstärkungsstufen kann die positive Verstärkung jedoch ein Gegenkopplungssignal bereitstellen, das vom Gegenkopplungsfilterelement 216 auszugeben ist.
Bei anderen Ausführungsformen ist das Gegenkopplungsnetzwerk 214 nach einer geraden Zahl an Operationsverstärkerstufen innerhalb des Operationsverstärkers 206 verbunden (z. B. erstreckt sich das Gegenkopplungsnetzwerk 214 vom Ausgang eines zweistufigen Operationsverstärkers zum Eingang des Transimpedanzverstärkers 204). Bei solchen Ausführungsformen weist das Gegenkopplungsnetzwerk 214 einen Operationsverstärker auf, der eine ungerade Zahl an Operationsverstärkerstufen aufweist, was in einer gesamten ungeraden Zahl an Operationsverstärkerstufen zwischen dem Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 206 und dem Eingangsanschluss des Transimpedanzverstärkers 204 resultiert. Die ungerade Zahl an Operationsverstärkern sorgt für ein Gegenkopplungssignal, das vom Gegenkopplungsfilterelement 216 auszugeben ist.
3 veranschaulicht die Graphen 300, 306, welche die Frequenz und Amplitude von Signalen innerhalb einer offenbarten Demodulatorschaltung zeigen, die einen Transimpedanzverstärker mit einem Gegenkopplungsnetzwerk aufweist (z. B. entsprechend der Demodulatorschaltung 200). Die Graphen 300, 306 zeigen die Frequenz (X-Achse) eines empfangenen Signals 302, ein Außerbandsendesignal 304 und ein Gegenkopplungssignal 308 als eine Funktion der Amplitude (Y-Achse).
Der Graph 300 veranschaulicht ein empfangenes Signal 302 und ein Außerbandsendesignal 304 innerhalb eines Demodulators. Wie gezeigt in Graph 300, weist das empfangene Signal 302 eine Lokaloszillatorfrequenz bei 0 Hz auf. Obwohl ein Transceiver ausgelegt ist, Signale bei einer unterschiedlichen Frequenz zu senden, als er Signale empfängt, können Sendesignale (gesendete Quellensignale) ein Außerbandsendesignal 304 im Empfängerfrequenzband erzeugen (z. B. Oberschwingungen des gesendeten Quellensignals). Die Frequenz des Außerbandsendesignals 304 und des empfangenen Signals 302 wird durch einen Duplexabstand f_duplex getrennt, der gleich der Entfernung zwischen dem empfangenen Signal 302 (d. h., der Downlink-Frequenz) und dem Außerbandsendesignal 304 (d. h., der Uplink-Frequenz) ist. Die relativ geringe Größe der Frequenz f_duplex resultiert darin, dass das Außerbandsendesignal 304 eine Störung beim Empfangssignal 302 verursacht.
Der Graph 306 veranschaulicht ein Gegenkopplungssignal 308, das vom hier offenbarten Gegenkopplungsnetzwerk bereitgestellt wird (z. B. entsprechend dem Gegenkopplungsnetzwerk 214). Im Allgemeinen weist das Gegenkopplungssignal 308 eine Frequenz zwischen den Eckfrequenzen f₁ und f₂ auf, welche der Frequenz des Außerbandsendesignals 304 entspricht. Das Gegenkopplungssignal 308 weist auch eine Amplitude auf, die ein entgegengesetztes Potenzial zum Außerbandsendesignal 304 aufweist. Das Gegenkopplungssignal 308 wird zum Eingang eines Transimpedanzverstärkers hinzugefügt, um die Amplitude des Außerbandsendesignals 304 zu reduzieren. Deshalb ist das Gegenkopplungsnetzwerk konfiguriert, das Außerbandsendesignal 304 innerhalb einer Demodulatorschaltung abzuschwächen, um Störungen zu reduzieren. Durch das Abschwächen des Sendesignals mit einem Gegenkopplungssignal stellt das Rückkopplungsnetzwerk eine zusätzliche Filterung des Außerbandsendesignals 304 bereit, ohne das empfangene Signal 302 zu verzerren.
Bei einigen Ausführungsformen, bei denen das Gegenkopplungsnetzwerk einen aktiven Filter aufweist, können die Eckfrequenzen f₁ und f₂ des Gegenkopplungssignals 308 zur Frequenz des Außerbandsendesignals 304 abgestimmt sein. Dies ermöglicht, dass das Außerbandsendesignal 304 selektiv vom Gegenkopplungssignal 308 gefiltert werden kann. Dies resultiert in einer signifikant verbesserten Linearität und entspannt die Anforderungen bezüglich der Aussteuerungsreserve im Transimpedanzverstärker.
4 veranschaulicht ein Prinzipschaltbild von einigen Ausführungsformen einer Differenzial-Transimpedanzverstärkerschaltung 400, die einen einpoligen Transimpedanzverstärkers 402 und ein Gegenkopplungsnetzwerk 412 aufweist. Wie in 4 gezeigt, weist die Transimpedanzverstärkerschaltung 400 ein Gegenkopplungsnetzwerk 412 auf, das konfiguriert ist, die komplementären Differenzial-N-P-Eingangssignale T_{mix_n}, I_{mix_p} des einpoligen Transimpedanzverstärkers 402 zu filtern, um Außerbandstörungen zu entfernen. Obwohl die hier gezeigten Demodulatorschaltungen (z. B. in den 4, 6, 8, etc.) als Differenzialschaltungen veranschaulicht sind, ist es offensichtlich, dass die bereitgestellte Vorrichtung hierin nicht auf Differenzialschaltungen beschränkt ist. Statt dessen können das hier bereitgestellte Verfahren und die Vorrichtung auch auf Eintaktendverstärker angewandt werden.
Der einpolige Transimpedanzverstärker 402 weist einen mehrstufigen Operationsverstärker 404 und einen RC-Filter 410 auf. Der mehrstufige Operationsverstärker 404 weist eine erste Operationsverstärkerstufe 406 und eine zweite Operationsverstärkerstufe 408 auf. Die erste Operationsverstärkerstufe 406 weist Eingangsanschlüsse des Operationsverstärkers 404 auf. Die zweite Operationsverstärkerstufe 408 weist Ausgangsanschlüsse des Operationsverstärkers 404 auf. Der Operationsverstärker 404 ist konfiguriert, ein verstärktes Signal zu erzeugen, das Rauschverstärkung aufweist, die vom Operationsverstärker 404 erzeugt wird. Der RC-Filter 410 weist eine oder mehrere Rückkopplungsschleifen auf, die zwischen den Ausgangsanschlüssen und den Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers 404 verbunden sind. Die jeweiligen Rückkopplungsschleifen weisen einen aktiven Hochspannungs-RC-Filter, der einen Kondensator C₁ oder C₂ und einen Widerstand R₁ oder R₂ aufweist, die parallel konfiguriert sind, auf. Die Kondensatoren C₁, C₂ und die Widerstände R₁, R₂ sind zwischen den Eingangsanschluss und Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 404 verbunden.
Die Widerstände R₁, R₂ und die Kondensatoren C₁, C₂ verhalten sich wie ein RC-Filter. Beispielsweise agieren die Rückkopplungskondensatoren C₁, C₂ bei niedrigen Frequenzen wie eine offene Schaltung, die Rückkopplungssignale blockiert, während die Rückkopplungswiderstände R₁, R₂ der Schaltung die Eigenschaften eines invertierenden Verstärkers geben. Bei hohen Frequenzen überbrücken die Kondensatoren C₁, C₂ die Rückkopplungswiderstände R₁, R₂ und agieren als ein Integrator.
Das Gegenkopplungsnetzwerk 412 ist zwischen dem Ausgang der ersten Operationsverstärkerstufe 406 und dem Eingang des einpoligen Transimpedanzverstärkers 402 verbunden. Das Gegenkopplungsnetzwerk 412 weist ein Gegenkopplungsfilterelement 414 auf, das die Transimpedanzverstärkerschaltung 400 mit einem zusätzlichen Filterelement versorgt und konfiguriert ist, die Filterung des Stromsignaleingangs zum einpoligen Transimpedanzverstärker 402 mittels eines Gegenkopplungssignals bereitzustellen, das eine entgegengesetzte Amplitude zu Außerbandstörungen aufweist.
Das Gegenkopplungsfilterelement 414 weist einen aktiven Bandpassfilter auf, der ein mehrstufiges Verstärkerelement 416 und einen RC-Bandpassfilter 422 aufweist. Wie in 4 gezeigt, weist das mehrstufige Verstärkerelement 416 eine erste Operationsverstärkerstufe 418 und eine zweite Operationsverstärkerstufe 420 auf. Der RC-Bandpassfilter 422 weist eine oder mehrere zwischen dem Ausgang und dem Eingang des mehrstufigen Verstärkerelements 416 verbundene Rückkopplungsschleifen auf. Die jeweiligen Rückkopplungsschleifen weisen einen Hochspannungs-RC-Filter auf, der einen Kondensator C₃ oder C₄ und einen Widerstand R₃ oder R₄ aufweist, die parallel konfiguriert sind.
Wie in 4 gezeigt, weist die Transimpedanzverstärkerschaltung 400 drei Operationsverstärkerstufen (406, 418 und 420) zwischen dem Eingangsanschluss des mehrstufigen Operationsverstärkers 404 und dem Eingangsanschluss des einpoligen Transimpedanzverstärkers 402 auf. Die ungerade Zahl an Operationsverstärkerstufen zwischen dem Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 404 und dem Eingangsanschluss des einpoligen Transimpedanzverstärkers 402 stellt eine gute Stabilität innerhalb der Transimpedanzverstärkerschaltung 400 sicher.
Bei einigen Ausführungsformen weist das Gegenkopplungsnetzwerk 412 ein AC-Kopplungselement 424 auf, das zwischen Differenzialrückkopplungspfaden positioniert ist. Das AC-Kopplungselement 424 stellt eine AC-Kopplung der Differenzialsignale anhand der Kondensatoren C₄ und C₅ bereit. Dies sorgt bei kleinen Frequenzen für eine große Impedanz am Eingang und Ausgang der Operationsverstärkerstufe 406, so dass das In-Band-Rauschmaß nicht verschlechtert wird.
Es ist offensichtlich, dass eine Differenzial-Transimpedanzverstärkerschaltung als Eingänge Gleichtakt- oder Differenzialsignale empfangen kann. Das offenbarte Gegenkopplungsnetzwerk kann eine Gegenkopplung sowohl für Gleichtaktsignale als auch für Differenzeingangssignale bereitzustellen. Zum Beispiel veranschaulichen die 5a bis 5b beispielhafte zweistufige Miller-Operationsverstärker 500 und 512. Die Operationsverstärker weisen eine erste Operationsverstärkerstufe 502, welche die Transistoren N1, N2, P1 und P2 aufweist und eine zweite Operationsverstärkerstufe 504, welche die Transistoren N3, N4, P3 und P4 aufweist, auf. Durch Verbinden eines offenbarten Gegenkopplungsnetzwerkes, das eine gerade Zahl an Operationsverstärkerstufen aufweist, mit dem Ausgang der ersten Operationsverstärkerstufe 502 des zweistufigen Miller-Operationsverstärkers wird eine Gegenkopplung sowohl für Gleichtakt- als auch für Gegentaktbetrieb-Eingangsspannungen bereitgestellt. Es ist offensichtlich, dass die Verwendung eines Miller-Operationsverstärkers eine nicht begrenzende Ausführungsform eines zweistufigen Operationsverstärkers ist, der hierin für beispielhafte Zwecke veranschaulicht ist.
5a veranschaulicht den Operationsverstärker 500, der eine Gegentaktbetrieb-Eingangsspannung aufweist. Die Gegentaktbetrieb-Eingangsspannung wird an den Eingangsanschlüssen In_n, In_p von der ersten Operationsverstärkerstufe 502 bereitgestellt. Wie in 5a gezeigt, ist das Eingangssignal 506n am ersten Eingangsanschluss In_n ergänzend zu Eingangssignal 506p am zweiten Eingangsanschluss In_p.
Innerhalb der ersten Operationsverstärkerstufe 502 bilden die Transistoren P1 und P2 einen Stromspiegel, da die Gates von P₁ und P₂ an V₂ gebunden sind. Die PMOS-Transistoren P₁ und P₂ des Stromspiegels generieren die Ströme I₄ und I₅, wobei I₄ = I₅. Transistor Ns bildet eine Stromsenke. Die Ströme I₁ und I₂ werden an die Stromsenke bereitgestellt, sodass I₁ + I₂ = I₃. Wenn die Spannung des ersten Eingangssignals In_n positiv ist und die Spannung des zweiten Eingangssignals In_p negativ ist, In_n > In_p. Da I₁ > I₂ und I₄ = I₅, ist dann I₁ > I₄ und der Ausgang der ersten Operationsverstärkerstufe 502 ist in Bezug auf das Eingangssignal In_n negativ. Beispielsweise ist das Eingangssignal 506n am ersten Eingangsanschluss In_n komplementär zu Ausgangssignal 508n am ersten Ausgangsanschluss der ersten Operationsverstärkerstufe Out¹ _n. Ähnlich ist, da I₁ > I₂ und I₄ = I₅, dann I₁ > I₅, und der Ausgang der ersten Operationsverstärkerstufe 502 ist in Bezug auf das Eingangssignal In_p negativ. Beispielsweise ist das Eingangssignal 506p am zweiten Eingangsanschluss In_p komplementär zum Ausgangssignal 508p am zweiten Ausgangsanschluss der ersten Operationsverstärkerstufe Out¹ _p.
Die zweite Operationsverstärkerstufe 504 operiert in einer ähnlichen Art und Weise wie die erste Operationsverstärkerstufe 502. Die zweite Operationsverstärkerstufe 504 generiert ein Ausgangssignal, das positiv in Bezug auf die Eingangssignale 506n und 506p ist. Beispielsweise weist das Eingangssignal 506n am ersten Eingangsanschluss In_n die gleiche Polarität wie das Ausgangssignal 510n am ersten Ausgangsanschluss der zweiten Operationsverstärkerstufe Out² _n auf, und das Eingangssignal 506p am zweiten Eingangsanschluss In_s weist die gleiche Polarität wie das Ausgangssignal 510p am ersten Ausgangsanschluss der zweiten Operationsverstärkerstufe Out² _p auf. Deshalb kann der Ausgang der zweiten Operationsverstärkerstufe 504 nicht zusammen mit einer Gegenkopplungschleife verwendet werden, die eine gerade Zahl an Operationsverstärkerstufen aufweist, um ein Gegenkopplungssignal bereitzustellen, das Außerbandstörung blockiert. Eher verstärkt die Verwendung des Ausgangs der zweiten Stufe als ein Rückkopplungssignal ein Gleichtakteingangssignal, was zu Gleichtaktoszillationen oder mit anderen Worten zu Gleichtaktinstabilität im Demodulator aufgrund der Bandbreite der Gleichtaktrückkopplungsschaltungen von Operationsverstärkern führt.
5b veranschaulicht den Operationsverstärker 512, der eine Gleichtakteingangsspannung aufweist. Die Gleichtakteingangsspannung wird an den Eingängen In_n, In_p von der ersten Operationsverstärkerstufe 502 bereitgestellt. Wie in 5b gezeigt, weist das Eingangssignal 514n am ersten Eingangsanschluss In_n das gleiche Potenzial wie das Eingangssignal 514p am zweiten Eingangsanschluss In_p auf. Aus dem gleichen Grund wie oben ist der Ausgang der ersten Operationsverstärkerstufe 502 in Bezug auf das Eingangssignal In_n negativ. Deshalb ist das Eingangssignal 514n am ersten Eingangsanschluss In_n komplementär zum Ausgangssignal 516n am ersten Ausgangsanschluss der ersten Operationsverstärkerstufe Out¹ _n, und das Eingangssignal 514p am zweiten Eingangsanschluss In_p ist komplementär zum Ausgangssignal 516p am zweiten Ausgangsanschluss der ersten Operationsverstärkerstufe Out¹ _p.
Im Gegensatz ist das Ausgangssignal der zweiten Operationsverstärkerstufe 504 kein negativer Ausgang, sondern eher ein positiver Ausgang. Beispielsweise weist das Eingangssignal 514n am ersten Eingangsanschluss In_n das gleiche Potenzial wie das Ausgangssignal 518n am ersten Ausgangsanschluss der zweiten Operationsverstärkerstufe Out² _n auf, und das Eingangssignal 514p am zweiten Eingangsanschluss In_p weist das gleiche Potenzial wie das Ausgangssignal 518p am zweiten Ausgangsanschluss der zweiten Operationsverstärkerstufe Out² _p auf. Deshalb kann der Ausgang der zweiten Operationsverstärkerstufe 504 nicht für ein Gegenkopplungssignal verwendet werden.
Dementsprechend wird durch das Implementieren eines Gegenkopplungsnetzwerkes zwischen der ersten Stufe und zweiten Stufe eines mehrstufigen Operationsverstärkers der Demodulator gegen Außerbandstörung weniger empfindlich gemacht, da er ein Gegenkopplungssignal sowohl für Gleichtakt- als auch für Differenzialsignale, wie gezeigt in den Beispielen der 5a–5b bereitstellt.
6 veranschaulicht ein Prinzipschaltbild von einigen Ausführungsformen einer Transimpedanzverstärkerschaltung 600, die ein Gegenkopplungsnetzwerk aufweist, das selektiv betrieben werden kann. Wie in 6 gezeigt, weist die Transimpedanzverstärkerschaltung 600 ein Gegenkopplungsnetzwerk 604 auf, das konfiguriert ist, die Differenzeingangssignale I_{mix_n}, r_{mix_p} vom einpoligen Transimpedanzverstärkers 602 zu filtern, um Außerbandstörung zu entfernen.
Gewöhnlich ist die Leistung eines Sendesignals einem Transceiver bekannt. Beispielsweise kann die Leistung des Sendesignals von der Qualität der Kommunikation zwischen einem Mobiltelefon und der Basisstation abhängen. Bei einer Ausführungsform kann ein Demodulator eine Steuereinheit 606 aufweisen, die konfiguriert ist, selektiv das Gegenkopplungsnetzwerk 604 mit dem einpoligen Transimpedanzverstärkers 602 basierend auf der Leistung eines gesendeten Quellensignals S_trans zu verbinden (d. h., einem Sendesignal in einem Transceiver, der die Quelle des Außerbandsendesignals innerhalb eines Demodulators ist).
Beispielsweise kann die Steuereinheit 606 konfiguriert sein, das Gegenkopplungsnetzwerk 604 mit dem einpoligen Transimpedanzverstärker 602 zu verbinden, wenn die Leistung des gesendeten Quellensignals einen vorbestimmten Leistungsgrenzwert P_THRES überschreitet, was Nichtlinearitäten im Transimpedanzverstärker 602 verursachen kann. Die Steuereinheit 606 verbindet das Gegenkopplungsnetzwerk 604 mit dem einpoligen Transimpedanzverstärker 602 durch das Generieren eines Steuersignals CTRL, das die Schalter S1, S2, S3 und S4 schließt und den Operationsverstärker 608 einschaltet, um eine zusätzliche Filterung bereitzustellen. Wenn die übertragene Leistung nicht den vorbestimmten Leistungsgrenzwert P_THRES überschreitet, ist die Steuereinheit 606 konfiguriert, das Gegenkopplungsnetzwerk 604 vom einpoligen Transimpedanzverstärker 602 zu trennen. Die Steuereinheit trennt das Gegenkopplungsnetzwerk 604 vom einpoligen Transimpedanzverstärker 602 durch Generieren eines Steuersignals CTRL, das die Schalter S1, S2, S3 und S4 öffnet und den Operationsverstärker 608 ausschaltet, um Leistung zu sparen.
7 veranschaulicht eine grafische Darstellung 700 der Größenordnungsantwort der hier offenbarten Transimpedanzverstärkerschaltung. Die grafische Darstellung 700 veranschaulicht die Größenordnung eines Sendesignals (Y-Achse) als eine Funktion der Frequenz (X-Achse). Die Größenordnungsantwort eines traditionellen Transimpedanzverstärkers wird als Trendlinie 704 gezeigt, während die Größenordnungsantwort des offenbarten Transimpedanzverstärkers mit einem Gegenkopplungsnetzwerk als Trendlinie 702 gezeigt wird.
Wie gezeigt in der grafischen Darstellung 700, ist für beide Trendlinien 702 und 704 die 3dB-Bandbreite 706 gleich (ungefähr 7,4 MHz). Jedoch stellt der Transimpedanzverstärker mit einem Gegenkopplungsnetzwerk eine erfolgreiche Abschwächung für Außerbandsendesignale über einen Bereich von unterschiedlichen Frequenzen bereit. Beispielsweise sorgt die offenbarte Transimpedanzverstärkerschaltung bei 30 MHz für eine Signaldämpfung mit einer ungefähr 10 dB größeren Abschwächung des Sendesignals verglichen mit dem konventionellen Transimpedanzverstärker erster Ordnung, wie veranschaulicht durch die 10-dB-Abschwächung zwischen den Trendlinien 702 und 704. Bei 45 MHz sorgt die offenbarte Transimpedanzverstärkerschaltung für eine Signaldämpfung mit einer ungefähr 12 dB größeren Abschwächung des Sendesignals verglichen mit dem konventionellen Transimpedanzverstärker erster Ordnung, wie veranschaulicht durch die 10-dB-Abschwächung zwischen den Trendlinien 702 und 704.
8 veranschaulicht ein Prinzipschaltbild von einigen Ausführungsformen einer Transimpedanzverstärkerschaltung 800, die einen einpoligen Transimpedanzverstärker 802 und ein Gegenkopplungsnetzwerk aufweist. Wie in 8 gezeigt, weist der erste einpolige Transimpedanzverstärker 802 eine Mehrzahl von Rückkopplungsschleifen 804 und 806 auf. Jede Rückkopplungsschleife 804, 806 enthält einen Widerstand R₁, R₁', der zu einer Mehrzahl von kapazitiven Pfaden parallelgeschaltet ist. Jeder kapazitive Pfad weist einen Schalter und einen Kondensator auf, die unterschiedliche Werte aufweisen. Beispielsweise enthält innerhalb einer ersten Rückkopplungsschleife 804 ein erster kapazitiver Pfad einen Schalter SW₁ und einen Kondensator mit einer Kapazität C₁, ein zweiter kapazitiver Pfad enthält einen Schalter SW₂ und einen Kondensator mit einer Kapazität C₂ > C₁, ein dritter kapazitiver Pfad enthält einen Schalter SW₃ und einen Kondensator mit einer Kapazität C₃ > C₂, usw. Durch das selektive Bedienen von Schaltern innerhalb der Rückkopplungsschleifen 804, 806 kann ein Kondensatorwert ausgewählt werden, der das empfangene Signal korrekt filtert.
9 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 900 zur Verbesserung der Linearität eines Transimpedanzverstärkers innerhalb eines Demodulators.
Obwohl Verfahren 900 nachstehend veranschaulicht und als eine Reihe von Vorgängen oder Ereignissen beschrieben wird, ist es selbstverständlich, dass die veranschaulichte Reihenfolge solcher Vorgänge oder Ereignisse nicht einschränkend ausgelegt werden soll. Beispielsweise können einige Vorgänge in unterschiedlicher Reihenfolge und/oder gleichzeitig mit anderen Vorgängen oder Ereignissen außer den hierin veranschaulichten und/oder beschriebenen stattfinden. Zusätzlich können nicht alle veranschaulichten Vorgänge zur Umsetzung eines oder mehr Aspekte oder Ausführungsformen der Offenbarung hierin erforderlich sein. Ebenfalls können ein oder mehr der hierin dargestellten Vorgänge in einem oder mehr getrennten Vorgängen und/oder Phasen durchgeführt werden.
Bei 902 wird ein Stromsignal an einen Transimpedanzverstärker bereitgestellt, der einen mehrstufigen Operationsverstärker aufweist. Der mehrstufige Operationsverstärker weist eine erste Operationsverstärkerstufe und eine letzte Operationsverstärkerstufe auf, die sich nachgeschaltet zur ersten Operationsverstärkerstufe befindet. Bei einigen Ausführungsformen weist der mehrstufige Operationsverstärker einen zweistufigen Operationsverstärker auf.
Bei 904 wird ein erstes verstärktes Signal an einen Filter innerhalb einer Rückkopplungsschleife bereitgestellt, die sich von einem Ausgangsanschluss einer letzten Operationsverstärkerstufe zu einem Eingangsanschluss einer ersten Operationsverstärkerstufe erstreckt.
Bei 906 wird ein zweiter verstärkter Signalausgang von einem internen Knoten des mehrstufigen Operationsverstärkers an ein Gegenkopplungsnetzwerk bereitgestellt, das konfiguriert ist, ein Gegenkopplungssignal sowohl für Gleichtakt- als auch für Differenzialsignale bereitzustellen. Das Gegenkopplungssignal weist eine Frequenz auf, die der Frequenz eines Außerbandsendesignals entspricht. Das Gegenkopplungssignal weist auch eine Amplitude auf, die ein entgegengesetztes Potenzial zum Außerbandsendesignal aufweist.
Bei 908 wird das Gegenkopplungssignal an einen Eingangsanschluss des Transimpedanzverstärkers bereitgestellt. Das Gegenkopplungssignal wird zum Eingang eines Transimpedanzverstärkers hinzugefügt, um die Amplitude des Außerbandsendesignals zu reduzieren. Deshalb schwächt das Gegenkopplungssignal das Außerbandsendesignal ab.
10 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines anderen beispielhaften Verfahrens 1000 zur Verbesserung der Linearität eines Transimpedanzverstärkers, der einen zweistufigen Operationsverstärker aufweist.
Bei 1002 wird ein Stromsignal an einen einpoligen Transimpedanzverstärker bereitgestellt, der einen mehrstufigen Operationsverstärker aufweist.
Bei 1004 wird ein Signalausgang von der ersten Operationsverstärkerstufe gefiltert, um ein Gegenkopplungssignal bereitzustellen.
Bei 1006 wird das Gegenkopplungssignal zurück an den Eingangsanschluss des einpoligen Transimpedanzverstärkers gegeben.
Bei 1008 wird ein Signalausgang von der zweiten Operationsverstärkerstufe gefiltert und an den Eingangsanschluss des Operationsverstärkers zurückgegeben.
Obwohl die Offenbarung in Bezug auf eine oder mehr Implementierungen gezeigt und beschrieben wurde, treten gleichwertige Änderungen und Modifikationen für andere Fachleute basierend auf dem Lesen und Verstehen dieser Spezifikation und den angefügten Zeichnungen auf. Die Offenbarung umfasst alle diese Modifikationen und Änderungen und ist nur durch den Umfang der folgenden Ansprüche begrenzt. Insbesondere bei den verschiedenen Funktionen, die durch die vorstehend beschriebenen Komponenten (z. B. Elemente und/oder Ressourcen) ausgeführt werden, sollen die Begriffe, die verwendet werden, um solche Komponenten zu beschreiben, jeder Komponente, die die angegebene Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (die z. B. funktionell äquivalent ist), entsprechen (es sei denn, dass es anderweitig angezeigt ist), wenn sie auch nicht strukturell zur offenbarten Struktur, welche die Funktion in den hierin veranschaulichten beispielhaften Implementierungen der Erfindung ausführt, äquivalent ist. Obwohl zusätzlich ein bestimmtes erfindungsgemäßes Merkmal vielleicht lediglich in Bezug auf eine von mehreren Implementierungen offenbart wurde, kann solch ein Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie es für jegliche vorgegebene oder bestimmte Anwendung gewünscht oder vorteilhaft sein kann. Zusätzlich ist der Artikel „ein”, wie er in dieser Anwendung und den angefügten Ansprüchen verwendet wird, in der Bedeutung „ein oder mehr” auszulegen.
Des Weiteren sind die Begriffe „einschließlich”, „beinhaltet”, „aufweisen”, „mit” oder Varianten davon, soweit sie entweder in der ausführlichen Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, dazu beabsichtigt, ähnlich dem Begriff „umfassend” einschließend zu sein.

Claims

Demodulatorschaltung (200), aufweisend: einen Transimpedanzverstärker (204), der konfiguriert ist, ein Eingangssignal zu empfangen, das Außerbandsendesignale aufweist, aufweisend: • einen ersten Operationsverstärker (206), der ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss aufweist; • ein erstes RC-Rückkopplungsnetzwerk (212), das sich vom Ausgangsanschluss zum Eingangsanschluss erstreckt; und ein Gegenkopplungsnetzwerk (214), das sich vom Transimpedanzverstärker (204) zu einem Eingangsanschluss des Transimpedanzverstärkers (204) erstreckt, wobei das Gegenkopplungsnetzwerk (214) konfiguriert ist, ein Gegenkopplungssignal für Gleichtakt- und Differenzeingangssignale bereitzustellen, das bandextern gesendete Signale innerhalb des Eingangssignals unterdrückt.
Demodulatorschaltung (200) gemäß Anspruch 1, wobei der erste Operationsverstärker (206) eine erste Operationsverstärkerstufe (208) und eine zweite Operationsverstärkerstufe (210) aufweist, die sich nachgeschaltet zur ersten Operationsverstärkerstufe (208) befindet.
Demodulatorschaltung (200) gemäß Anspruch 2, wobei sich das Gegenkopplungsnetzwerk (214) von einem internen Knoten des ersten Operationsverstärkers (206) zum Eingangsanschluss des Transimpedanzverstärkers (204) erstreckt.
Demodulatorschaltung (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Gegenkopplungsnetzwerk (214) ein Gegenkopplungsfilterelement aufweist, welches konfiguriert ist, das Gegenkopplungssignal bereitzustellen, das eine Frequenz aufweist, die einer Frequenz der Außerbandsendesignale entspricht.
Demodulatorschaltung (200) gemäß Anspruch 4, wobei das Gegenkopplungsfilterelement einen zweiten Operationsverstärker aufweist, der zu einem zweiten RC-Rückkopplungsnetzwerk parallelgeschaltet ist.
Demodulatorschaltung (200) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei eine Zahl von Operationsverstärkerstufen (208, 210) zwischen dem Eingangsanschluss des ersten Operationsverstärkers (206) und dem Eingangsanschluss des Transimpedanzverstärkers (204) entlang dem Gegenkopplungsnetzwerk (214) eine ungerade Zahl ist.
Demodulatorschaltung (200) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, ferner aufweisend: • einen oder mehrere Schalter, die zwischen dem internen Knoten des ersten Operationsverstärkers (206) und dem Gegenkopplungsfilterelement verbunden sind; und • eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, ein Steuersignal zu generieren, das selektiv den einen oder die mehreren Schalter öffnet und schließt, um das Gegenkopplungsnetzwerk (214) mit dem Transimpedanzverstärker (204) zu verbinden oder es davon zu trennen.
Demodulatorschaltung (200) gemäß Anspruch 7, • wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, selektiv den einen oder die mehreren Schalter zu öffnen, wenn ein Sendesignal, das die Quelle der Außerbandsendesignale ist, eine Leistung aufweist, die unter einem vorbestimmten Leistungsgrenzwert liegt; und • wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, selektiv den einen oder die mehreren Schalter zu schließen, wenn das Sendesignal, das die Quelle der Außerbandsendesignale ist, eine Leistung aufweist, die den vorbestimmten Grenzwert der Leistung überschreitet.
Transimpedanzverstärker-(TIA)-Schaltung (200), aufweisend: • einen Transimpedanzverstärker (204), der konfiguriert ist, ein Differenzeingangssignal, das Außerbandsendesignale aufweist, zu filtern; und • ein Gegenkopplungsnetzwerk (214), das sich von einem internen Knoten innerhalb des Transimpedanzverstärkers (204) zu einem Eingangsanschluss des Transimpedanzverstärkers (204) erstreckt und konfiguriert ist, ein Gegenkopplungssignal bereitzustellen, das eine Frequenz aufweist, die der Frequenz der Außerbandsendesignale entspricht, und eine Amplitude, die ein entgegengesetztes Potenzial zu den Außerbandsendesignalen aufweist.
TIA-Schaltung (200) gemäß Anspruch 9, wobei der Transimpedanzverstärker (204) aufweist: • einen ersten mehrstufigen Operationsverstärker (206), der eine erste Operationsverstärkerstufe (208) und eine zweite Operationsverstärkerstufe (210) aufweist, die sich nachgeschaltet zur ersten Operationsverstärkerstufe (208) befinden; und • ein erstes RC-Rückkopplungsnetzwerk (212), das sich von einem Ausgangsanschluss der zweiten Operationsverstärkerstufe (210) zu einem Eingangsanschluss der ersten Operationsverstärkerstufe (208) erstreckt.
TIA-Schaltung (200) gemäß Anspruch 10, wobei eine ungerade Zahl von Operationsverstärkerstufen (208, 210) zwischen dem Eingang des ersten mehrstufigen Operationsverstärkers (206) und dem Eingang des Transimpedanzverstärkers (204) entlang dem Gegenkopplungsnetzwerk (214) konfiguriert ist.
TIA-Schaltung (200) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das Gegenkopplungsnetzwerk (214) ein Gegenkopplungsfilterelement aufweist, das einen aktiven Bandpass- oder Hochpassfilter aufweist.
TIA-Schaltung (200) gemäß Anspruch 12, wobei das Gegenkopplungsfilterelement einen zweiten mehrstufigen Operationsverstärker aufweist, der zu einem zweiten RC-Rückkopplungsnetzwerk parallelgeschaltet ist.
TIA-Schaltung (200) gemäß Anspruch 12 oder 13, ferner aufweisend: • einen oder mehrere Schalter, die zwischen dem internen Knoten des ersten Operationsverstärkers (206) und dem Gegenkopplungsfilterelement verbunden sind; und • eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, ein Steuersignal zu generieren, das selektiv den einen oder die mehreren Schalter öffnet und schließt, um das Gegenkopplungsnetzwerk (214) mit dem Transimpedanzverstärker (204) zu verbinden oder es davon zu trennen.
TIA-Schaltung (200) gemäß Anspruch 14, • wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, selektiv den einen oder die mehreren Schalter zu öffnen, wenn ein Sendesignal, das die Quelle der Außerbandsendesignale ist, eine Leistung aufweist, die unter einem vorbestimmten Leistungsgrenzwert liegt; und • wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, selektiv den einen oder die mehreren Schalter zu schließen, wenn das Sendesignal, das die Quelle der Außerbandsendesignale ist, eine Leistung aufweist, die den vorbestimmten Grenzwert der Leistung überschreitet.
TIA-Schaltung (200) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei das Gegenkopplungsnetzwerk (214) konfiguriert ist, Gegenkopplungssignale für die Gleichtakt- und Differenzialeingangssignale zu generieren.
Verfahren zur Verbesserung der Linearität einer Transimpedanzverstärkerschaltung (200), aufweisend: • Bereitstellen eines Stromsignals an einen einpoligen Transimpedanzverstärker (204), der einen mehrstufigen Operationsverstärker (206) aufweist, welcher eine erste Operationsverstärkerstufe (208) und eine letzte Operationsverstärkerstufe (210) aufweist; • Bereitstellen eines ersten verstärkten Signals an ein Filter innerhalb einer Rückkopplungsschleife (212), die sich von einem Ausgangsanschluss der letzten Operationsverstärkerstufe (210) zu einem Eingangsanschluss der ersten Operationsverstärkerstufe (208) erstreckt; • Bereitstellen eines zweiten verstärkten Signals von einem internen Knoten des mehrstufigen Operationsverstärkers (206) an ein Gegenkopplungsnetzwerk (214), das konfiguriert ist, ein Gegenkopplungssignal bereitzustellen; und • Bereitstellen des Gegenkopplungssignals an ein Eingangsanschluss des einpoligen Transimpedanzverstärkers (204), um bandextern gesendete Signale innerhalb der Transimpedanzverstärkerschaltung (200) zu unterdrücken.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das zweite verstärkte Signal von einem internen Knoten bereitgestellt wird, der einen Ausgang der ersten Operationsverstärkerstufe (208) aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 17 oder 18, ferner aufweisend: das Gegenkopplungsnetzwerk (214) mit dem internen Knoten des mehrstufigen Operationsverstärkers (206) selektiv zu verbinden oder es davon zu trennen.
Verfahren gemäß Anspruch 19, • wobei das Gegenkopplungsnetzwerk (214) selektiv vom internen Knoten des mehrstufigen Operationsverstärkers (206) getrennt wird, wenn ein Sendesignal, das die Quelle der Außerbandsendesignale ist, eine Leistung aufweist, die unter einem vorbestimmten Leistungsgrenzwert liegt; und • wobei das Gegenkopplungsnetzwerk (214) selektiv mit dem internen Knoten des mehrstufigen Operationsverstärkers (206) verbunden wird, wenn ein Sendesignal, das die Quelle der Außerbandsendesignale ist, eine Leistung aufweist, die einen vorbestimmten Leistungsgrenzwert überschreitet.