DE112011100892B4 - Kerbfilter mit geschaltetem Kondensator mit schneller Ansprechzeit - Google Patents
Kerbfilter mit geschaltetem Kondensator mit schneller Ansprechzeit Download PDFInfo
- Publication number
- DE112011100892B4 DE112011100892B4 DE112011100892.9T DE112011100892T DE112011100892B4 DE 112011100892 B4 DE112011100892 B4 DE 112011100892B4 DE 112011100892 T DE112011100892 T DE 112011100892T DE 112011100892 B4 DE112011100892 B4 DE 112011100892B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- differential
- switch
- node
- clock signal
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 337
- 230000004044 response Effects 0.000 title description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 146
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 27
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 35
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H19/00—Networks using time-varying elements, e.g. N-path filters
- H03H19/004—Switched capacitor networks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
- H03H11/02—Multiple-port networks
- H03H11/04—Frequency selective two-port networks
- H03H2011/0488—Notch or bandstop filters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
- GEBIET DER ERFINDUNG
- Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf elektronische Filter und genauer auf elektronische Kerbfilter bzw. Sperrfilter (Notch-Filter), welche Abtast- und Mittelungs- bzw. Mittelwertbildungsfunktionen besitzen.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Kerbfilter werden oft verwendet, um ungewollte Signalbestandteile bzw. Signalkomponenten innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches für eine bestimmte Schaltung zu entfernen. Eine Anwendung für einen Kerbfilter ist in Chopper- bzw. Zerhacker- oder getaktet stabilisierten Hall-Effekt-Sensoren, in welchen ein Kerbfilter, auf welchen manchmal als ein idealer Tiefpass bzw. si-Filter (Sinc-Filter) Bezug genommen wird, verwendet werden kann, um ungewollte Bestandteile zu entfernen, wie beispielsweise einen modulierten Offset-Signal-Bestandteil, welcher als eine Welligkeit auftritt, welche aus dem Zerhackungsvorgang bzw. Taktungsvorgang resultiert, ohne eine Multipol-Filter-Herangehensweise zu benötigen, welche zu unakzeptablen Zeitverzögerungen für das Sensor-Ausgangssignal führen kann. Ein Offset in einem Sensor ist unerwünscht, da er das minimal erfassbare Signal des Sensors beschränken kann. Eine solche Anordnung ist im
U.S.-Patent mit der Nr. 7,425,821 beschrieben, welches den Titel „Chopped Hall Effekt Sensor” trägt, welches am 16. September 2008 für Allegro MicroSystems, Inc. of Worcester, MA, den Assignaten bzw. Abtretungsempfänger der vorliegenden Erfindung erteilt wurde. - Einige Kerbfilter tasten ein Eingangssignal ab und mitteln dieses. Eine typische Implementierung kann zwei Abtaststufen verwenden, um übermäßige residuelle harmonische Bestandteile zu vermeiden. Die erste Stufe führt zu manchen Zeiten eine Abtast- und eine Haltefunktion durch. Eine zweite Stufe tastet den Ausgang bzw. die Ausgabe der ersten Stufe unter einer 90°-Phasenverschiebung hinsichtlich der ersten Stufe ab, um das dV/dt, welches durch die nicht idealen Abtastpulse der ersten Stufe erzeugt wird, zu vermeiden. Der Ausgang der zweiten Abtaststufe wird der Mittelwertbildungsstufe zugeführt, welche ein resistives Mitteln anwenden mag, ein Multi-Gate/Base-Mitteln oder eine Ladungsrückverteilungs-Mittelungstechnik. Die ersten zwei Herangehensweisen sind zeitlich kontinuierliche Herangehensweisen und die Ladungs-Wiederverteilung ist eine zeitlich diskrete Herangehensweise. Die zeitlich kontinuierlichen Herangehensweisen benötigen im Allgemeinen zwei Abtaststufen, relativ große Abtast-Kondensatorgrößen, wie beispielsweise in der Größenordnung von 4 bis 10 Picofarad und einen Ausgangspuffer zum Isolieren der Abtaststufen von der Mittelwertbildungsstufe, welche einen signifikanten Raum bzw. ein signifikantes Gebiet verbrauchen können. Diese Pufferstufe – wie auch die Mittelwertbildungsstufe – können einen Offset für die Schaltung einbringen. Zusätzlich mag die Pufferstufe für ein dynamisches Auslöschen ihres Offset-Beitrags für die Schaltung nicht geeignet sein. Die zeitlich diskrete Herangehensweise der Ladungsverteilung verwendet die zweite Abtaststufe als die Ladungs-Wiederverteilungs-Mittelwertbildungsstufe und benötigt auch relativ große Abtast-Kondensatorgrößen, wie beispielsweise in der Größenordnung von 4 bis 10 Picofarad und einen Ausgangspuffer zum Isolieren der Kondensatoren, welche das gemittelte Signal halten, von dem Rest der Schaltung, wobei der Ausgangspuffer auch ein Gebiet benötigen kann und nicht geeignet sein mag zur Verwendung einer dynamischen Offset-Auslöschungstechnik zum Entfernen seines Offset-Beitrags zu der Schaltung.
- In der US-Patentanmeldung Nr. 12/487965 mit dem Titel „Switched Capacitor Notched Filter”, welche am 19. Juni 2009 eingereicht wurde und an Allegro MicroSystems, Inc. of Worcester, MA, den Abtretungsempfänger der vorliegenden Erfindung, abgetreten wurde, ist ein Abtast- und Mittelwertbildungs-Kerbfilter beschrieben, in welchem Ladung von den Abtast-Kondensatoren simultan gemittelt wird und zu dem Filterausgang übertragen bzw. transferiert wird, wodurch die Notwendigkeit für ein herkömmliches Puffer zwischen Abtast- und Mittelwertbildungsstufen und die damit verbundenen Nachteile beseitigt werden. Aufgrund der Verwendung eines festen Rückkoplungs-Kondensators jedoch können gewisse Ansprechzeitbeschränkungen existieren.
- Andere Kerbfilter tasten ein Eingangssignal, wie beispielsweise ein getaktetes Signal, welches mit dem Taktgeber in einer solchen Art und Weise synchronisiert ist, dass die ungewollte Welligkeit, welche aus dem Taktungsvorgang resultiert, über jede Taktgeber-Periode zu Null integriert wird, ab und integrieren dieses (eher als es zu mitteln). Die Genauigkeit dieser Herangehensweise hängt jedoch in höchstem Maße von den Integrationstaktphasen relativ zu dem Taktgeber ab und ist auch auf nicht ideale Abtast-Effekte empfindlich, wie Ladungsinjektion und Takt-Störsignale, wobei solche Effekte verringert werden, wenn an Stelle dessen eine Mittelwertbildung verwendet wird.
- Eine Nachfilterstufe kann benötigt werden, wenn ein Kerbfilter verwendet wird, um weiterhin verbleibende Hochfrequenzkomponenten, welche nicht entfernt (oder erzeugt) werden, durch den Kerbfilter zu entfernen. Als ein Beispiel kann die Nachfilterstufe mit einer Tiefpassfilter-Topologie implementiert werden, welche aus einem Widerstand parallel mit einem festen Kondensator in einem Operationsverstärker-Rückkoppelungsnetzwerk bestehen kann. Dieser Widerstand kann mit einer Topologie eines geschalteten Kondensators implementiert werden, um die Größe der Schaltung zu verringern.
- Die Erfindung stellt diesbezüglich Kerbfilter mit geschaltetem Kondensator gemäß Anspruch 1 und Anspruch 21 bereit. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsformen.
- KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
- Ein Kerbfilter bzw. Sperrfilter mit geschaltetem Kondensator gemäß der Erfindung weist einen ersten Abtast-Kondensator, einen zweiten Abtast-Kondensator, einen dritten Abtast-Kondensator, einen vierten Abtast-Kondensator und einen Operationsverstärker auf. Jeder Abtast-Kondensator ist mit einem jeweiligen Satz von Schaltern gekoppelt, welche derart gesteuert werden, dass der dritte und vierte Abtast-Kondensator während einer ersten Zeitperiode bzw. Zeitdauer parallel zwischen einem gemeinsamen Knoten und einem Ausgangsknoten des Verstärkers verbunden sind, und dass während einer zweiten, nicht überlappenden Zeitdauer der erste und zweite Abtast-Kondensator parallel zwischen dem gemeinsamen Knoten und dem Ausgangsknoten des Verstärkers verbunden sind. Die Schalter werden weiterhin derart gesteuert, dass während einer dritten Zeitdauer der erste Abtast-Kondensator durch den Eingang zu dem Filter geladen wird, während einer vierten Zeitdauer der zweite Abtast-Kondensator durch den Eingang zu dem Filter geladen wird, während einer fünften Zeitdauer der dritte Abtast-Kondensator durch durch den Eingang zu dem Filter geladen wird, und während einer sechsten Zeitdauer der vierte Abtast-Kondensator durch den Eingang zu dem Filter geladen wird.
- Genauer weist ein solcher Kerbfilter mit geschaltetem Kondensator einen Operationsverstärker, welcher einen ersten Eingangsknoten hat, welcher mit einem gemeinsamen Knoten gekoppelt ist, einen zweiten Eingangsknoten und einen Ausgangsknoten, an welchem ein Ausgangssignal des Filters vorgesehen ist; einen ersten Abtast-Kondensator, welcher einen ersten Anschluss hat, welcher wahlweise mit einem Eingangssignal durch einen ersten Schalter gekoppelt ist, und welcher einen zweiten Anschluss hat, welcher wahlweise mit dem gemeinsamen Knoten durch einen zweiten Schalter gekoppelt ist; einen zweiten Abtast-Kondensator, welcher einen ersten Anschluss hat, welcher wahlweise mit dem Eingangssignal durch einen dritten Schalter gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss hat, welcher wahlweise mit dem gemeinsamen Knoten durch einen vierten Schalter gekoppelt ist; einen ersten Referenzschalter, welcher zwischen dem zweiten Anschluss des ersten Abtast-Kondensators und einem Referenzknoten gekoppelt ist; einen zweiten Referenzschalter, welcher zwischen dem ersten Anschluss des ersten Abtast-Kondensators und dem Ausgangsknoten des Operationsverstärkers gekoppelt ist; einen dritten Referenzschalter, welcher zwischen dem zweiten Anschluss des zweiten Abtast-Kondensators und dem Referenzknoten gekoppelt ist; einen vierten Referenzschalter, welcher zwischen dem ersten Anschluss des zweiten Abtast-Kondensators und dem Ausgangsknoten des Operationsverstärkers gekoppelt ist; einen dritten Abtast-Kondensator, welcher einen ersten Anschluss hat, welcher wahlweise mit dem Eingangssignal durch einen fünften Schalter gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss hat, welcher wahlweise mit dem gemeinsamen Knoten durch einen sechsten Schalter gekoppelt ist,; einen vierten Abtast-Kondensator, welcher einen ersten Anschluss hat, welcher wahlweise mit dem Eingangssignal durch einen siebten Schalter gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss hat, welcher wahlweise mit dem gemeinsamen Knoten durch einen achten Schalter gekoppelt ist; einen fünften Referenzschalter, welcher zwischen dem zweiten Anschluss des dritten Abtast-Kondensators und dem Referenzknoten gekoppelt ist; einen sechsten Referenzschalter, welcher zwischen dem ersten Anschluss des dritten Abtast-Kondensators und dem Ausgangsknoten des Operationsverstärkers gekoppelt ist; einen siebten Referenzschalter, welcher zwischen dem zweiten Anschluss des vierten Abtast-Kondensators und dem Referenzknoten gekoppelt ist; und einen achten Referenzschalter auf, welcher zwischen dem ersten Anschluss des vierten Abtast-Kondensators und dem Ausgangsknoten des Operationsverstärkers gekoppelt ist. Der Filter kann weiterhin einen Taktsignalerzeuger aufweisen zum Vorsehen eines ersten Taktsignals zum Schließen des sechsten Schalters, des sechsten Referenzschalters, des achten Schalters und des achten Referenzschalters während eines ersten Abschnittes jedes Taktzyklus', und eines zweiten Taktsignals zum Schließen des zweiten Schalters, des zweiten Referenzschalters, des vierten Schalters und des vierten Referenzschalters während eines zweiten Abschnittes jedes Taktzyklus', und das erste und das zweite Taktsignal mögen nicht überlappend sein. Der Taktsignalerzeuger kann weiterhin ein drittes Taktsignal zum Schließen des ersten Schalters und des ersten Referenzschalters, ein viertes Taktsignal zum Schließen des dritten Schalters und des dritten Referenzschalters, ein fünftes Taktsignal zum Schließen des fünften Schalters und des fünften Referenzschalters und ein sechstes Taktsignal zum Schließen des siebten Schalters und des siebten Referenzschalters vorsehen, wobei das dritte und vierte Taktsignal mit dem ersten Taktsignal überlappen und das fünfte und sechste Taktsignal mit dem zweiten Taktsignal überlappen, und wobei das zweite Taktsignal das Inverse des ersten Taktsignals sein kann.
- Im Allgemeinen weist der Filter wenigstens zwei Abtast- und Mittelwertbildungsabschnitte auf, welche wenigstens zwei geschaltete Kondensator-Abtastnetzwerke aufweisen, wobei jedes solche Netzwerk einen jeweiligen Abtast-Kondensator und zugeordnete Schalter und einen Operationsverstärker aufweist. In einigen Ausführungsformen kann der Abtast- und Mittelwertbildungsabschnitt zwei geschaltete Kondensator-Abtastnetzwerke aufweisen, während in anderen Ausführungsformen der Abtast- und Mittelwertbildungsabschnitt mehr als zwei geschaltete Kondensator-Abtastnetzwerke aufweisen mag.
- Solch ein Kerbfilter mit geschaltetem Kondensator weist einen Operationsverstärker auf, welcher einen ersten Eingangsknoten, welcher mit einem gemeinsamen Knoten gekoppelt ist, einen zweiten Eingangsknoten und einen Ausgangsknoten hat, an welchem ein Ausgangssignal des Filters vorgesehen ist; einen ersten Satz von wenigstens zwei Abtast-Kondensatoren, welche wahlweise zwischen einem Eingangssignal und einem Referenzknoten während einer ersten Zeitdauer zum abwechselnden Abtasten des Eingangssignals während der ersten Zeitdauer gekoppelt sind, und welche während einer zweiten Zeitdauer zwischen dem gemeinsamen Knoten und dem Ausgangsknoten des Operationsverstärkers gekoppelt sind; und einen zweiten Satz von wenigstens zwei Abtast-Kondensatoren, welche wahlweise zwischen dem Eingangssignal und einem Referenzknoten während der zweiten Zeitdauer zum abwechselnden Abtasten des Eingangssignals während der zweiten Zeitdauer gekoppelt sind, und welche während der ersten Zeitdauer zwischen dem gemeinsamen Knoten und dem Ausgangsknoten des Operationsverstärkers gekoppelt sind. Das Eingangssignal zu dem Kerbfilter kann durch einen Magnetfeld-Transducer vorgesehen sein, und der Magnetfeld-Transducer kann Chopped-Hall-Sensor bzw. Hallsensor mit aktiver Fehlekorrektur sein. In einer Ausführungsform weist der Filter wenigstens acht Abtast-Kondensatoren auf.
- Mit dieser Anordnung wird die Ladung von einem ersten Satz von wenigstens zwei Abtast-Kondensatoren gleichzeitig gemittelt und während einer Zeitdauer zu dem Verstärkerausgang übertragen, während der Eingang durch einen zweiten Satz von wenigstens zwei Abtast-Kondensatoren in getrennten Zeitdauern abgetastet wird, welche mit der ersten Zeitdauer überlappen, und während einer zweiten Zeitdauer wird die Ladung von dem zweiten Satz von wenigstens zwei Abtast-Kondensatoren gleichzeitig gemittelt und zu dem Verstärkerausgang übertragen, während der Eingang durch den ersten Satz von wenigstens zwei Abtast-Kondensatoren in getrennten Zeitdauern abgetastet wird, welche mit der zweiten Zeitdauer überlappen, wodurch die Notwendigkeit für einen Mittelwertbildungs-Taktzyklus oder eine herkömmliche Pufferung zwischen Abtast- und Mittelwertbildungsstufen eines Kerbfilters und die verknüpften Nachteile beseitigt werden.
- In anderen Ausführungsformen werden ein fünfter und ein sechster Abtast-Kondensator und ein zugeordneter Satz von Steuerschaltern zu dem Filter hinzugefügt derart, dass der fünfte und der sechste Abtast-Kondensator parallel zwischen dem gemeinsamen Knoten und dem Ausgangsknoten des Verstärkers während einer dritten Zeitdauer verbunden sind, welche mit der ersten und zweiten Zeitdauer nicht überlappt. Die Schalter werden weiterhin derart gesteuert, dass während einer vierten Zeitdauer der dritte und der fünfte Abtast-Kondensator durch den Eingang zu dem Filter geladen werden, während einer fünften Zeitdauer der erste und sechste Abtast-Kondensator durch den Eingang zu dem Filter geladen werden, und während einer sechsten Zeitdauer der zweite und vierte Abtast-Kondensator durch den Filtereingang geladen werden.
- Genauer weist solch ein Filter mit einem fünften und sechsten Abtast-Kondensator weiterhin einen fünften Abtast-Kondensator und einen sechsten Abtast-Kondensator auf, welche parallel mit dem ersten und dem zweiten Abtast-Kondensator zwischen dem gemeinsamen Knoten und dem Ausgangsknoten des Operationsverstärkers während des zweiten Abschnittes jedes Taktzyklus gekoppelt sind, und er weist weiterhin einen siebten Abtast-Kondensator und einen achten Abtast-Kondensator auf, welche parallel mit dem dritten Abtast-Kondensator und dem vierten Abtast-Kondensator zwischen dem gemeinsamen Knoten und dem Ausgangsknoten des Operationsverstärkers während des ersten Abschnitts jedes Taktzyklus gekoppelt sind. Der Taktsignalerzeuger kann weiterhin ein siebtes Taktsignal vorsehen, um den fünften Abtast-Kondensator mit dem Eingangsanschluss zu koppeln, ein achtes Taktsignal, um den sechsten Abtast-Kondensator mit dem Eingangsanschluss zu koppeln, ein neuntes Taktsignal, um den siebten Abtast-Kondensator mit dem Eingangsanschluss zu koppeln, und ein zehntes Taktsignal, um den achten Abtast-Kondensator mit dem Eingangsanschluss zu koppeln, wobei das siebte und das achte Taktsignal mit dem ersten Taktsignal überlappen, und das neunte und das zehnte Taktsignal mit dem zweiten Taktsignal überlappen. Alternativ kann in einem solchen Filter mit einem fünften und sechsten Abtast-Kondensator der Taktsignalerzeuger weiterhin ein drittes Taktsignal vorsehen, um den fünften Abtast-Kondensator und den sechsten Abtast-Kondensator parallel zwischen dem gemeinsamen Knoten und dem Ausgangsknoten des Operationsverstärkers während eines dritten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu koppeln, und das erste, zweite und dritte Taktsignal können nicht-überlappend sein.
- Referenzschalter sind vorgesehen, um Anschlüsse jedes Abtast-Kondensators wahlweise mit Referenzknoten zu koppeln. In einigen Ausführungsformen ist eine gemeinsame Referenzspannung an den Referenzknoten vorgesehen.
- In Differential-Implementierungen weist der Kerbfilter mit geschaltetem Kondensator auch einen ersten Differential-Abtast-Kondensator, einen zweiten Differential-Abtast-Kondensator, einen dritten Differential-Abtast-Kondensator, einen vierten Differential-Abtast-Kondensator und einen Differential-Operationsverstärker auf. Jeder Abtast-Kondensator und Differential-Abtast-Kondensator ist mit einem jeweiligen Satz von Schaltern gekoppelt, welche derart gesteuert werden, dass der dritte und vierte Abtast-Kondensator während einer ersten Zeitdauer parallel zwischen dem gemeinsamen Knoten und einem ersten Ausgangsknoten des Differential-Verstärkers verbunden sind, und dass der dritte und vierte Differential-Abtast-Kondensator parallel zwischen einem gemeinsamen Differential-Knoten und einem zweiten Ausgangsknoten des Differential-Verstärkers gekoppelt sind, und dass während einer zweiten, nicht-überlappenden Zeitdauer der erste und der zweite Abtast-Kondensator parallel zwischen dem gemeinsamen Knoten und dem ersten Ausgangsknoten des Differential-Verstärkers gekoppelt sind, und der erste und zweite Differential-Abtast-Kondensator parallel zwischen dem gemeinsamen Differential-Knoten und dem zweiten Ausgangsknoten des Differential-Verstärkers gekoppelt sind. Die Schalter werden weiterhin derart gesteuert, dass während einer dritten Zeitdauer der erste Abtast-Kondensator und der erste Differential-Abtast-Kondensator jeweils durch den Eingang und den Differential-Eingang zu dem Filter geladen werden, dass während einer vierten Zeitdauer der zweite Abtast-Kondensator und der zweite Differential-Abtast-Kondensator jeweils durch den Eingang und den Differential-Eingang zu dem Filter geladen werden, dass während einer fünften Zeitdauer der dritte Abtast-Kondensator und der dritte Differential-Abtast-Kondensator jeweils durch den Filtereingang und den Differential-Eingang geladen werden, und dass während einer sechsten Zeitdauer der vierte Abtast-Kondensator und der vierte Differential-Abtast-Kondensator jeweils durch den Filtereingang und Differential-Eingang geladen werden.
- Genauer hat in einem solchen Differential-Kerbfilter mit geschaltetem Kondensator der Operationsverstärker einen zweiten Ausgangsknoten und einen Referenzknoten und der Filter weist weiterhin Folgendes auf: einen ersten Differential-Abtast-Kondensator, welcher einen ersten Anschluss hat, welcher wahlweise mit einem zweiten Eingangssignal durch einen ersten Differentialschalter gekoppelt ist, und welcher einen zweiten Anschluss hat, welcher wahlweise mit einem gemeinsamen Differentialknoten durch einen zweiten Differentialschalter gekoppelt ist; einen zweiten Differential-Abtast-Kondensator, welcher einen ersten Anschluss hat, welcher wahlweise mit dem zweiten Eingangssignal durch einen dritten Differentialschalter gekoppelt ist, und welcher einen zweiten Anschluss hat, welcher wahlweise mit dem gemeinsamen Differentialknoten durch einen vierten Differentialschalter gekoppelt ist; einen ersten Differentialreferenzschalter, welcher zwischen dem zweiten Anschluss des ersten Differential-Abtast-Kondensators und dem Referenzknoten gekoppelt ist; einen zweiten Differentialreferenzschalter, welcher zwischen dem ersten Anschluss des ersten Differential-Abtast-Kondensators und dem zweiten Ausgangsknoten des Operationsverstärkers gekoppelt ist; einen dritten Differentialreferenzschalter, welcher zwischen dem zweiten Anschluss des zweiten Differential-Abtast-Kondensators und dem Referenzknoten gekoppelt ist; einen vierten Differentialreferenzschalter, welcher zwischen dem ersten Anschluss des zweiten Differential-Abtast-Kondensators und dem zweiten Ausgangsknoten des Operationsverstärkers gekoppelt ist; einen dritten Differential-Abtast-Kondensator, welcher einen ersten Anschluss hat, welcher wahlweise mit dem zweiten Eingangssignal durch einen fünften Differentialschalter gekoppelt ist, und welcher einen zweiten Anschluss hat, welcher wahlweise mit dem gemeinsamen Differentialknoten durch einen sechsten Differentialschalter gekoppelt ist; einen vierten Differential-Abtast-Kondensator, welcher einen ersten Anschluss hat, welcher wahlweise mit dem zweiten Eingangssignal durch einen siebten Differentialschalter gekoppelt ist, und welcher einen zweiten Anschluss hat, welcher wahlweise mit dem gemeinsamen Differentialknoten durch einen achten Differentialschalter gekoppelt ist; einen fünften Differentialreferenzschalter, welcher zwischen dem zweiten Anschluss des dritten Differential-Abtast-Kondensators und dem Referenzknoten gekoppelt ist; einen sechsten Differentialreferenzschalter, welcher zwischen dem ersten Anschluss des dritten Differential-Abtast-Kondensators und dem zweiten Ausgangsknoten des Operationsverstärkers gekoppelt ist; einen siebten Differentialreferenzschalter, welcher zwischen dem zweiten Anschluss des vierten Differential-Abtast-Kondensators und dem Referenzknoten gekoppelt ist; und einen achten Differentialreferenzschalter, welcher zwischen dem ersten Anschluss des vierten Differential-Abtast-Kondensators und dem zweiten Ausgangsknoten des Operationsverstärkers gekoppelt ist. Ein Taktsignalerzeuger kann ein erstes Taktsignal, um den sechsten Differentialschalter, den sechsten Differentialreferenzschalter, den achten Differentialschalter und den achten Differentialreferenzschalter während eines ersten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen und ein zweites Taktsignal vorsehen, um den zweiten Differentialschalter, den zweiten Differentialreferenzschalter, den vierten Differentialschalter und den vierten Differentialreferenzschalter während eines zweiten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen, und das erste und das zweite Taktsignal können nicht-überlappend sein. Der Taktsignalerzeuger kann weiterhin ein drittes Taktsignal, um den ersten Differentialschalter und den ersten Differentialreferenzschalter zu schließen, ein viertes Taktsignal, um den dritten Differentialschalter und den dritten Differentialreferenzschalter zu schließen, ein fünftes Taktsignal, um den fünften Differentialschalter und den fünften Differentialreferenzschalter zu schließen und ein sechstes Taktsignal vorsehen, um den siebten Differentialschalter und den siebten Differentialreferenzschalter zu schließen, wobei das dritte und vierte Taktsignal mit dem ersten Taktsignal überlappen, und das fünfte und sechste Taktsignal mit dem zweiten Taktsignal überlappen, und das zweite Taktsignal das Inverse des ersten Taktsignals sein kann. Der Filter kann weiterhin einen fünften Differential-Abtast-Kondensator und einen sechsten Differential-Abtast-Kondensator aufweisen, welche parallel mit dem ersten und zweiten Differential-Abtast-Kondensator zwischen dem gemeinsamen Differentialknoten und dem zweiten Ausgangsknoten des Operationsverstärkers während des zweiten Abschnitts jedes Taktzyklus' gekoppelt sind, und kann weiterhin einen siebten Differential-Abtast-Kondensator und einen achten Differential-Abtast-Kondensator aufweisen, welcher parallel mit dem dritten Differential-Abtast-Kondensator und dem vierten Differential-Abtast-Kondensator zwischen dem gemeinsamen Differentialknoten und dem zweiten Ausgangsknoten des Operationsverstärkers während des ersten Abschnitts jedes Taktzyklus' gekoppelt sind. Der Taktsignalerzeuger kann weiterhin ein siebtes Taktsignal vorsehen, um den fünften Differential-Abtast-Kondensator mit dem zweiten Eingangsanschluss zu koppeln, ein achtes Taktsignal, um den sechsten Differential-Abtast-Kondensator mit dem zweiten Eingangsanschluss zu koppeln, ein neuntes Taktsignal, um den siebten Differential-Abtast-Kondensator mit dem zweiten Eingangsanschluss zu koppeln und ein zehntes Taktsignal, um den achten Abtast-Kondensator mit dem zweiten Eingangsanschluss zu koppeln, wobei das siebte und achte Taktsignal mit dem ersten Taktsignal überlappen, und das neunte und zehnte Taktsignal mit dem zweiten Taktsignal überlappen. Das erste und zweite Eingangssignal zu dem Kerbfilter kann durch eine Magnetfeld-Sensorschaltung vorgesehen sein und die Magnetfeld-Sensierschaltung kann eine geschaltete Hall-Schaltung aufweisen. Der Filter kann einen fünften Differential-Abtast-Kondensator und einen sechsten Differential-Abtast-Kondensator aufweisen, wobei der Taktsignalerzeuger weiterhin ein drittes Taktsignal vorsieht, um den fünften Differential-Abtast-Kondensator und den sechsten Differential-Abtast-Kondensator parallel zwischen dem gemeinsamen Differentialknoten und dem zweiten Ausgangsknoten des Operationsverstärkers während eines dritten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu koppeln, und das erste, zweite und dritte Taktsignal können nicht-überlappend sein.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die vorangehenden Merkmale der Erfindung, sowie die Erfindung selbst können aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Zeichnungen vollständiger verstanden werden, in welchen:
-
1 eine schematische Ansicht eines Kerbfilters mit geschaltetem Kondensator gemäß der Erfindung ist; -
1A veranschaulichende Taktsignale für den Filter der1 zeigt; -
1B eine schematische Ansicht des Kerbfilters mit geschaltetem Kondensator in1 während einem ersten Betriebszustand ist; -
1C eine schematische Ansicht des Kerbfilters mit geschaltetem Kondensator in1 während eines zweiten Betriebszustandes ist; -
1D ein Beispiel eines Eingangs- und Ausgangssignals zu dem Filter zeigt; -
1E einen alternativen Abtast- und Mittelwertbildungsabschnitt zeigt, welcher n Abtast-Kondensatoren für eine Verwendung in dem Filter der1 hat; -
1F veranschaulichende Taktsignale für das Abtastnetzwerk mit geschaltetem Kondensator der1E zeigt; -
1G ein Beispiel eines Eingangs- und Ausgangssignals zu dem Filter für den Fall von vier Eingangs-Abtast-Kondensatoren zeigt; -
1H ein Beispiel einer Ausführungsform mit gleitendem Mittelwert des Filters zeigt; -
1I veranschaulichende Taktsignale für die Schaltung der1H zeigt; -
2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Differential-Kerbfilters mit geschaltetem Kondensator ist; -
2A eine schematische Ansicht des Differential-Abtastnetzwerkes201 und202 , welches in2 gezeigt ist, ist; und -
3 eine schematische Ansicht eines Chopped-Hall Sensors bzw. Hallsensors mit aktiver Fehlerkorrektur ist, welcher einen Kerbfilter mit geschaltetem Kondensator aufweist. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Bezug nehmend auf
1 weist ein einen Ausgang aufweisender bzw. unsymmetrischer (single-ended) Kerbfilter100 mit geschaltetem Kondensator einen Eingangsknoten111 , welcher zum Empfangen eines Eingangssignals181 (1D ) angepasst ist, wenigstens zwei Abtast- und Mittelwertbildungsabschnitte101 ,102 , einen gemeinsamen Knoten113 und einen Verstärker105 , welcher einen Ausgangsknoten105c hat, welcher den Filterausgangsknoten vorsieht, einen negativen Eingangsknoten105a , welcher mit dem gemeinsamen Knoten113 gekoppelt ist, und einen positiven Eingangsknoten105b auf, welcher mit einer Referenzspannung beispielsweise Masse oder einem Spannungswert über der Masse basierend auf dem jeweiligen Schaltungsdesign verbunden ist. Jeder Abtast- und Mittelwertbildungsabschnitt101 und102 weist jeweils wenigstens zwei Abtastnetzwerke101a und101b und102a und102b mit geschaltetem Kondensator auf. Die Anzahl von Abtastnetzwerken in jedem Abschnitt101 ,102 entspricht der Anzahl von Eingangssignal-Abtastungen, welche verarbeitet (d. h. gemittelt) werden. Beispielsweise würde in dem Fall, in dem vier Abtastungen gemittelt werden, jeder Abtast-Abschnitt101 ,102 vier Abtastnetzwerke für eine Gesamtzahl von acht Abtast-Kondensatoren in dem Filter haben. Beispiele eines Kerbfilter-Abtast- und -Mittelwertbildungsabschnitts, welche mehr als zwei Abtastnetzwerke beinhalten, sind in der oben genannten U.S.-Patentanmeldung Nr. 12/487,965 und in Verbindung mit den1E und1F untenstehend beschrieben. - Jedes Abtastnetzwerk
101a ,101b ,102a ,102b mit geschaltetem Kondensator weist einen jeweiligen Abtast-Kondensator und zugeordnete Schalter auf. Genauer weist das erste Abtast-Netzwerk101a mit geschaltetem Kondensator einen ersten Abtast-Kondensator120a und zugeordnete Schalter122 ,122R ,124 und124R auf; das zweite Abtastnetzwerk101b mit geschaltetem Kondensator weist einen zweiten Abtast-Kondensator120b und zugeordnete Schalter126 ,126R ,128 und128R auf; das dritte Abtastnetzwerk102a mit geschaltetem Kondensator weist einen dritten Abtast-Kondensator140a und zugeordnete Schalter142 ,142R ,144 und144R auf; und das vierte Abtastnetzwerk102b mit geschaltetem Kondensator weist einen vierten Abtast-Kondensator140b und zugeordnete Schalter146 ,146R ,148 und148R auf. Der erste Abtast-Kondensator120a hat einen ersten Anschluss130a , welcher mit einem ersten Schalter122 gekoppelt ist, um wahlweise den ersten Abtast-Kondensator mit dem Eingangsknoten111 zu koppeln, und einen zweiten Anschluss132a , welcher mit einem zweiten Schalter124 gekoppelt ist, um wahlweise den ersten Abtast-Kondensator mit dem gemeinsamen Knoten113 zu koppeln. Der zweite Anschluss132a des ersten Abtast-Kondensators120a ist auch wahlweise mit einem Referenzknoten117 durch einen ersten Referenzschalter122R gekoppelt. Der erste Anschluss130a des ersten Abtast-Kondensators120a ist wahlweise mit dem Ausgangsknoten105c des Verstärkers105 durch einen zweiten Referenzschalter124R gekoppelt. - Der zweite Abtast-Kondensator
120b hat einen ersten Anschluss130b , welcher mit einem dritten Schalter126 gekoppelt ist, um wahlweise den zweiten Abtast-Kondensator120b mit dem Eingangsknoten111 zu koppeln, und einen zweiten Anschluss132b , welcher mit einem vierten Schalter128 gekoppelt ist, um wahlweise den zweiten Abtast-Kondensator120b mit dem gemeinsamen Knoten113 zu koppeln. Der zweite Anschluss132b des zweiten Abtast-Kondensators120b ist auch wahlweise mit dem Referenzknoten117 durch einen dritten Referenzschalter126R gekoppelt. Der erste Anschluss130b des zweiten Abtast-Kondensators120b ist wahlweise mit dem Ausgangsknoten105c des Verstärkers105 durch einen vierten Referenzschalter128R gekoppelt. - Der dritte Abtast-Kondensator
140a hat einen ersten Anschluss150a , welcher mit einem fünften Schalter142 gekoppelt ist, um wahlweise den dritten Abtast-Kondensator mit dem Eingangsknoten111 zu koppeln, und einen zweiten Anschluss152a , welcher mit einem sechsten Schalter144 gekoppelt ist, um wahlweise den dritten Abtast-Kondensator140a mit dem gemeinsamen Knoten113 zu koppeln. Der zweite Anschluss152a des dritten Abtast-Kondensators140a ist auch wahlweise mit dem Referenzknoten117 durch einen fünften Referenzschalter142R gekoppelt. Der erste Anschluss150a des dritten Abtast-Kondensators140a ist wahlweise mit dem Ausgangsknoten105c des Verstärkers105 durch einen sechsten Referenzschalter144R gekoppelt. - Der vierte Abtast-Kondensator
140b hat einen ersten Anschluss150b , welcher mit einem siebten Schalter146 gekoppelt ist, um wahlweise den vierten Abtast-Kondensator140b mit dem Eingangsknoten111 zu koppeln, und einen zweiten Anschluss152b , welcher mit einem achten Schalter148 gekoppelt ist, um wahlweise den vierten Abtast-Kondensator140b mit dem gemeinsamen Knoten113 zu koppeln. Der zweite Anschluss152b des vierten Abtast-Kondensators140b ist auch wahlweise mit dem Referenzknoten117 durch einen siebten Referenzschalter146R gekoppelt. Der erste Anschluss150b des zweiten Abtast-Kondensators140b ist wahlweise mit dem Ausgangsknoten105c des Verstärkers105 durch einen achten Referenzschalter148R gekoppelt. - Der Filter
100 weist weiterhin einen Taktsignalerzeuger107 auf, welcher angepasst ist, Taktsignale zum Steuern der verschiedenen Schalter vorzusehen. Insbesondere ist ein erstes Taktsignal171 vorgesehen, um den sechsten Schalter144 , den sechsten Referenzschalter144R , den achten Schalter148 und den achten Referenzschalter148R während eines ersten Abschnitts jedes Taktsignals zu schließen. - Der Taktsignalerzeuger
107 sieht weiterhin ein zweites Taktsignal172 vor, um den ersten Schalter122 und den ersten Referenzschalter122R während eines dritten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen, und ein drittes, nicht-überlappendes Taktsignal173 , um den dritten Schalter126 und den dritten Referenzschalter126R während eines vierten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen. Die Taktsignale172 und173 sind beide aktiv während das Taktgebersignal171 aktiv ist. - Der Taktsignalerzeuger sieht weiterhin ein viertes Taktsignal
176 vor, um den zweiten Schalter124 , den zweiten Referenzschalter124R , den vierten Schalter128 und den vierten Referenzschalter128R während eines zweiten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen. Ein fünftes Taktsignal177 ist vorgesehen, um den fünften Schalter142 und den fünften Referenzschalter142R während eines fünften Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen und ein sechstes, nicht-überlappendes Taktsignal178 , um den siebten Schalter146 und den siebten Referenzschalter146R während eines sechsten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen. Die Taktsignale177 und178 sind beide aktiv während das Taktgebersignal176 aktiv ist. - In Betrieb werden während eines ersten Abschnitts jedes Taktzyklus' die Abtast-Kondensatoren
120a ,120b wechselweise während nicht-überlappenden Zeitdauern geladen, während Kondensatoren140a ,140b gemittelt werden und ihre gemittelte Ladung zu dem Filterausgang übertragen wird. Ähnlich werden während eines zweiten Abschnitts jedes Taktzyklus' (welcher hinsichtlich des ersten Abschnitts nicht-überlappend ist) Abtast-Kondensatoren140a ,140b wechselweise während nicht-überlappender Zeitdauern geladen, während die Ladung in Kondensatoren120a ,120b gemittelt wird und ihre gemittelte Ladung zu dem Filterausgang übertragen wird. - Bezug nehmend auf die
1A und1D sind veranschaulichende Schaltersteuersignale zusammen mit einem veranschaulichenden Filtereingangssignal181 zum Koppeln an den Eingangsknoten111 , die Mittelwerte182 des Eingangssignals der gegenwärtigen Zeitdauer, welches während der nächsten Mittelwertbildungsphase des Taktyklus' zu dem Ausgang übertragen wird, und ein veranschaulichendes Filterausgangssignal187 , welches an dem Filterausgangsknoten105c vorgesehen ist, gezeigt. - Während eines ersten Abschnitts T1 jedes Taktzyklus' Tck (hierin die erste Zeitdauer) ist das erste Taktsignal
171 in einem Logik-Zustand, hier high bzw. hoch, um gesteuerte Schalter144 ,144R ,148 ,148R zu schließen. Es ist während der ersten Zeitdauer T1, dass die Ladung in dem dritten und vierten Abtast-Kondensator140a ,140b gemittelt wird, wenn die Ladung gleichzeitig von den Abtast-Kondensatoren zu dem Filterausgang115 übertragen wird. In anderen Worten werden während der ersten Zeitdauer die Abtast-Kondensatoren140a ,140b parallel von dem gemeinsamen Knoten113 zu dem Verstärkerausgang115 gekoppelt, so dass das Rückkoppelungsnetzwerk des Operationsverstärkers105 die Abtast-Kondensatoren140a ,140b , welche zwischen dem Verstärkereingangsknoten105 und dem Ausgangsknoten105c gekoppelt sind, einschließt, wie in1B gezeigt ist. - Während eines zweiten Abschnitts T2 jedes Taktzyklus' Tck (hierin die zweite Zeitdauer) ist das zweite Taktsignal
176 in einem Logik-Zustand, hier high bzw. hoch, um gesteuerte Schalter124 ,124R ,128 ,128R zu schließen. Es ist während der zweiten Zeitdauer T2, dass die Ladung in dem ersten und zweiten Abtast-Kondensator120a ,120b gemittelt wird, wenn die Ladung gleichzeitig von den Abtast-Kondensatoren zu dem Filterausgang115 übertragen wird. In anderen Worten werden während der zweiten Zeitdauer die Abtast-Kondensatoren120a ,120b parallel von dem gemeinsamen Knoten113 zu dem Verstärkerausgang115 gekoppelt, so dass das Rückkoppelungsnetzwerk des Operationsverstärkers105 die Abtast-Kondensatoren120a ,120b , welche zwischen dem Verstärkereingangsknoten105 und dem Ausgangsknoten105c gekoppelt sind, einschließt, wie in1C gezeigt ist. - Während einer dritten Zeitdauer T3 jedes Taktzyklus' (hierin die dritte Zeitdauer), welche während der ersten Zeitdauer T1 auftritt, schließt das Taktsignal
172 die Schalter122 und122R . Demnach ist während der dritten Zeitdauer T3 der erste Abtast-Kondensator120a zwischen dem Eingangsknoten111 und dem Referenzknoten117 gekoppelt. - Während eines vierten Abschnitts T4 jedes Taktzyklus' Tck (hierin die vierte Zeitdauer) ist das vierte Taktsignal
173 in einem Logik-Zustand, hier high bzw. hoch, um gesteuerte Schalter126 ,126R zu schließen. Demnach ist während der vierten Zeitdauer T4 der zweite Abtast-Kondensator120b mit dem Eingangsknoten111 und dem Referenzknoten117 gekoppelt. Demnach wird während der dritten Zeitdauer T3 der Abtast-Kondensator120a durch das Eingangssignal181 geladen, und während der vierten Zeitdauer T4 wird der Abtast-Kondensator120b durch das Eingangssignal181 geladen. - Während einer fünften Zeitdauer T5 jedes Taktzyklus' (hierin die fünfte Zeitdauer), welche während der zweiten Zeitdauer T2 auftritt, schließt das Taktsignal
177 die Schalter142 und142R . Demnach ist während der fünften Zeitdauer T5 der dritte Abtast-Kondensator140a zwischen dem Eingangsknoten111 und dem Referenzknoten117 gekoppelt. - Während eines sechsten Abschnitts T6 jedes Taktzyklus' Tck (hierin die sechste Zeitdauer) ist das sechste Taktsignal
178 in einem Logik-Zustand, hier high bzw. hoch, um gesteuerte Schalter146 ,146R zu schließen. Demnach ist während der sechsten Zeitdauer T6 der vierte Abtast-Kondensator140b mit dem Eingangsknoten111 und dem Referenzknoten117 gekoppelt. Demnach wird während der fünften Zeitdauer T5 der Abtast-Kondensator140a durch das Eingangssignal181 geladen, und während der sechsten Zeitdauer T6 wird der Abtast-Kondensator140b durch das Eingangssignal181 geladen. - Der oben beschriebene Kerbfilter
100 kann, zusätzlich zum Vorsehen eines Filters von Signalen, welche eine vorbestimmte Frequenz haben (d. h. der Kerbfunktionalität bzw. Sperrfunktionalität) eine Tiefpass-Charakteristik vorsehen, da die Abtast-Kondensatoren während der Zeitdauer T1 und T2 zwischen dem Ausgangsknoten und einer Referenzspannung verbunden sind. Die Tiefpassfilter-Charakteristik sollte so weit-bandig bzw. breitbandig wie möglich sein, um die Ansprechzeit des Filterausgangs115 auf Änderungen des Filtereingangs111 zu minimieren. - Typische Kondensatorwerte für Kondensatoren
120a ,120b ,140a und140b sind in der Größenordnung von 0,1 bis 1 pF. Die Abtast-Kondensatorwerte, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können kleiner gemacht werden verglichen zu früheren Kondensatoren, welche im Stand der Technik diskutiert sind, was zu einem Platzsparen führt, im Vergleich zu denjenigen einer typischen Zweistufen-Abtast- und -Mittelwertbildungsschaltung, da die Kondensatoren in der vorliegenden Erfindung floating sind, wie in der Streuverlust-insensitiven Anordnung, welche für geschaltete Kondensatoren verwendet wird. - Die Betriebsfrequenz, Mittelwertbildungsfrequenz oder Kerbfrequenz fck des Kerbfilters
100 wird durch die Frequenz der Zeitdauer T1 und T2 bestimmt, d. h. 1/T1 oder 1/T2. Die maximale Taktfrequenz wird durch die Anzahl von Abtast-Kondensatoren und die Einstellzeit der zugeordneten Schalter bestimmt werden, welche in einer bestimmten Filterausführungsform verwendet werden, so dass jeder Abtast-Kondensator den Eingang abtasten kann und sich dann einstellt, bevor er in die Rückkopplungsschleife des Verstärkers geschaltet wird. Demnach würde, wenn mehr Abtast-Kondensatoren hinzugefügt werden, die maximale Taktfrequenz verringert werden, gegeben dass die Einstellzeit der Schalter konstant verbleibt. Typische Betriebsfrequenzen oder Kerbfilter-Frequenzen oder in einigen Anwendungen die Modulationsfrequenz, können in dem Bereich von 2 kHz bis 2 MHz sein, obwohl diese Frequenzen größer oder geringer sein können, abhängig von der exakten Anwendung der Filterschaltung. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Betriebsfrequenz des Filters100 in der Größenordnung von 100 kHz bis 400 kHz sein. In dieser bestimmten Ausführungsform mit vier Abtastungen pro Taktzyklus, d. h. vier Abtast-Kondensatoren in Abtast- und Mittelwertbildungsabschnitten101 ,102 , wäre die effektive Abtast-Frequenz in der Größenordnung von 400 kHz bis 1.600 kHz. In Anwendungen, in welchen der Kerbfilter100 Frequenzkomponenten bei einer Modulationsfrequenz filtert, kann die minimale Kerbfrequenz durch die Modulationsfrequenz beschränkt sein. Die maximale Kerbfrequenz ist typischerweise durch das Verstärkungs-Bandbreitenprodukt (gain-bandwidth product) des Operationsverstärkers beschränkt, welches von der Herstellungstechnologie abhängig ist, welche verwendet wird, um die Schaltung aufzubauen. - Die Einstellzeit, welche mit den Schaltern und Kondensatoren verknüpft ist, welche zum Abtasten und Mitteln verwendet werden, bestimmt die benötigte Dauer der unterschiedlichen Pulsbreiten (d. h. die Zeitdauer T1 des Taktsignals
171 , die Zeitdauer T3 des Taktsignals172 , die Zeitdauer T4 des Taktsignals173 , die Zeitdauer T2 des Taktsignals176 , die Zeitdauer T5 des Taktsignals177 und die Zeitdauer T6 des Taktsignals178 ). Um die harmonische Verzerrung und den Verstärkungsverlust bzw. Verstärkungsgradverlust zu minimieren, sollte die Zeitkonstante des Widerstands der Schalter und der Abtast-Kondensatoren derart ausgelegt sein, dass das Signal sich auf 99,9% einstellt, oder welcher Prozentsatz auch immer für die zugelassene Fehlergrenze innerhalb der Taktpulsbreite eines bestimmten Filters erlaubt ist. Die Breite der Taktpulse kann angepasst werden, wenn die Abtast-Kondensatoren und Schalter in einem gegebenen Filterdesign ausgelegt worden sind. - In einigen Ausführungsformen können die Taktsignale
171 und176 das Inverse voneinander sein, beispielsweise kann das Taktsignal176 realisiert sein durch ein Hindurchpassieren das Taktsignals171 durch einen Inverter. Solch eine Ausführungsform würde benötigen, dass jede Verzögerungszeit von einem Inverter ausreichend gering ist, um einen Kondensator in der Rückkoppelungsschleife des Verstärkers zu platzieren, um zu verhindern, dass der Verstärker instabil wird. Wenn die Schalter den Rückkoppelungsweg bzw. Rückkopplungspfad offen ließen, oder ohne einen Abtast-Kondensator in dem Rückkopplungspfad, beispielsweise wenn sowohl171 als auch176 in dem Low bzw. Niedrig- oder „AUS”-Zustand in dem obigen Beispiel wären, oder wo beide Sätze von Schaltern für die Abtast-Kondensatoren für eine signifikante Zeitdauer des Taktzyklus Tck in einem Offen- oder „AUS”-Zustand wären, dann würde die Ausgabe unstabil werden. Dies kann vermieden werden, wie obenstehend beschrieben ist, wenn die Zeit, welche der Rückkopplungsweg offen ist, für eine gegebene Filterausführungsform ausreichend gering ist. In anderen Ausführungsformen kann der Verstärker instantan in einer Konfiguration mit einer offenen Schleife arbeiten, wenn beide Taktsignale171 und176 in demselben Zustand sind, beispielsweise in dem Low-Zustand. Dies ist akzeptabel, gegeben dass die Zeitdauer, in welcher die zwei Signale in demselben Zustand sind (beispielsweise sowohl171 als auch176 in dem Low-Zustand sind) ausreichend gering ist, wie beispielsweise eine Zeit von weniger als einigen Zehnteln von Millisekunden. - Der Referenzknoten
117 kann typischerweise mit Masse gekoppelt sein oder einer anderen Referenzspannung, wie sie für ein gegebenes Schaltungsdesign, welches den Kerbfilter der vorliegenden Erfindung verwendet, angemessen ist. - In anderen Ausführungsformen kann es mehr als zwei Abtast-Netzwerke mit geschaltenem Kondensator für jeden Abtast- und Mittelwertbildungsabschnitt
101 und102 geben. Die Abtast- und Mittelwertbildungsabschnitte101 und102 des Kerbfilters100 in1 können n Abtast-Kondensator-Netzwerke haben, beispielsweise kann der Abtast- und Mittelwertbildungsabschnitt101 durch einen Abtast- und Mittelwertbildungsabschnitt101' ersetzt werden, welcher Abtast-Kondensator-Netzwerke101'a ,101'b , ...101'(n-1) und101'n , wie in1E gezeigt, hat. Jedes Abtast- und Mittelwertbildungs-Netzwerk hat einen Schalter122a bis122n und122r bis122nR , um den Abtast-Kondensator120a bis120n zwischen dem Eingangsknoten111 und dem Referenzknoten117 während nicht-überlappender Zeitdauern T174a bis T174n zu verbinden, welche während der Zeit auftreten würden, zu der der Taktgeber T1 der1F high oder in einem „AN”-Zustand ist. Gleichermaßen hat jeder Abtast-Kondensator120a bis120n ein Paar von Schaltern124a bis124n und124aR bis124nR , welche die Abtast-Kondensatoren zwischen dem Ausgangsknoten105c und dem gemeinsamen Knoten113 während der Zeitdauer T2, welche durch das Signal176 in der1F repräsentiert wird, verbinden. Die Schaltung102 würde auch in einer ähnlichen Art und Weise modifiziert werden müssen, um die Anzahl von Abtast-Kondensatoren, welche in1E gezeigt ist, zu treffen, die Schaltung102' erzeugend. Die Signale179a bis179n in1F repräsentieren eine Zeitabstimmungsanordnung für die Schaltung102' , welche in einer ähnlichen Art und Weise arbeitet, wie dies für die Schaltung101' obenstehend beschrieben ist, jedoch während der Zeitdauer T2, wenn das Signal176 high ist.1G zeigt ein Beispiel des Eingangssignals181 , ein Beispiel der Mittelwerte182 der Eingänge und ein Ausgangssignal187 für den Fall von n = 4 geschalteten Abtast-Kondensator-Netzwerken. - Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Version mit gleitendem Mittelwert, wobei die Abtast-Kondensatoren in einem Abtast- und Mittelwertbildungsabschnitt
101 ,102 ,101' oder102' während verschiedenen Zeitdauern geladen und in verschiedenen Zeitdauern gemittelt werden. Ein Beispiel einer solchen Ausführungsform ist in1H vorgesehen mit einem zugeordneten Zeitabstimmungs- bzw. Zeitpunktsdiagramm in11 . Die Schaltungen101 und102 sind durch Schaltungen101'' ,102'' und103'' in dem Kerbfilter ersetzt. Die Schaltung101'' ist ähnlich im Betrieb zur Schaltung101 mit der Ausnahme, dass die Zeitabstimmung der Schalter geändert ist. Das Taktsignal193 steuert die Schalter, welche die Abtast-Kondensatoren120a und120b mit dem gemeinsamen Knoten113 und dem Ausgang des Verstärkers am Knoten115 während einer ersten Zeitdauer TA verbinden. Das Eingangssignal181 wird durch den Schaltungsabschnitt101'' über den Knoten111 zu zwei unterschiedlichen Abtast-Zeiten abgetastet; der Abtast-Kondensator120a ist mit dem Eingangsknoten111 während einer fünften Zeitdauer Te, welche durch das Signal197 repräsentiert wird, verbunden, und der Abtast-Kondensator120 ist mit dem Eingangsknoten während einer sechsten Zeitdauer Tf, welche durch das Signal198 repräsentiert wird, verbunden. - Die Abtast-Kondensatoren
140a und140b der Schaltung102'' sind mit dem gemeinsamen Knoten113 und dem Ausgangsknoten105c während einer zweiten Zeitdauer TB und ihrem Signal194 verbunden. Das Eingangssignal181 wird durch einen Schaltungsabschnitt102'' über den Knoten111 zu zwei unterschiedlichen Abtast-Zeiten abgetastet; der Abtast-Kondensator140a ist mit dem Eingangsknoten111 während einer vierten Zeitdauer Td verbunden, welche durch das Signal196 repräsentiert wird, und der Abtast-Kondensator140b ist mit dem Eingangsknoten während der sechsten Zeitdauer Tf verbunden, welche durch das Signal198 repräsentiert wird. - Die Abtast-Kondensatoren
160a und160b der Schaltung103'' sind mit dem gemeinsamen Knoten113 und dem Ausgangsknoten115 während einer dritten Zeitdauer TC und ihrem Signal195 verbunden. Das Eingangssignal181 wird durch eine Schaltung103'' über einen Knoten111 zu zwei unterschiedlichen Abtast-Zeiten abgetastet; der Abtast-Kondensator160a ist mit dem Eingangsknoten111 während einer vierten Zeitdauer Td, welche durch das Signal196 repräsentiert ist, verbunden, und der Abtast-Kondensator160b ist mit dem Eingangsknoten während der fünften Zeitdauer Tc, welche durch das Signal197 repräsentiert wird, verbunden. Schalter162 ,162R ,164 ,164R ,166 ,166R ,168 und168R arbeiten in einer ähnlichen Art und Weise zu den Schaltern, welche vorangehend für die Abtast-Kondensator-Netzwerke101 und102 beschrieben worden sind, jedoch mit verschiedenen Zeitabstimmungs-Eingängen195 bis197 , wie in1H gezeigt ist. - Demnach werden während irgendeinem Abtast-Abschnitt Td, Tc oder Tf zwei Abtast-Kondensatoren durch den Eingangsknoten
111 geladen. Während eines Mittelwertbildungsabschnittes TA, TB oder TC werden die Abtast-Kondensatoren, welche gemittelt werden von verschiedenen Eingangszeitdauern zu dem Ausgang des Kerbfilters am Knoten115 gemittelt. Die Ausführungsform mit dem gleitenden Mittelwert hat den Vorteil, dass die Ausgabe teilweise schneller als die Vollendung einer gesamten Zeitdauer Tck aktualisiert wird. In bestimmten Ausführungsformen wird die Ausgabe in einer Zeitdauer TA, TB oder TC, welche ungefähr ein Drittel der Zeitdauer Tck ist, geändert werden. - Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Differential-Implementierung eines Kerbfilters
200 in den2 und2A gezeigt, wo gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In den Differential-Ausführungsformen hat der Operationsverstärker105 eine Differential-Ausgabe an Knoten115 und215 . Knoten117 ist ein Referenzknoten, beispielsweise Masse oder eine Referenzspannung gleich zu VCC/2, wobei VCC die Versorgungsspannung für die Schaltung ist. Der Filter200 weist einen zweiten Eingangsknoten211 , welcher angepasst ist zum Empfangen eines Eingangssignals ähnlich zu dem Eingangssignal181 , welches in1B gezeigt ist, wenigstens zwei Differential-Abtast- und Mittelwertbildungsabschnitte201 ,202 und einen gemeinsamen Differentialknoten213 auf, welcher mit einem Eingang105b des Operationsverstärkers105 gekoppelt ist. Jeder Differential-Abtast- und Mittelwertbildungsabschnitt201 und202 weist jeweils wenigstens zwei Differential-Abtast-Netzwerke201a ,201b ,202a ,202b mit geschaltetem Kondensator auf. Die Anzahl von Abtast-Netzwerken in jedem Abschnitt201 ,202 entspricht der Anzahl von Eingangssignal-Abtastungen, welche verarbeitet werden (d. h. gemittelt werden). - Jedes Differential-Abtast-Netzwerk mit geschaltetem Kondensator
201a ,201b ,202a ,202b weist einen jeweiligen Differential-Abtast-Kondensator und zugeordnete Differentialschalter auf. Genauer weist das erste Differential-Abtast-Netzwerk201a mit geschaltetem Kondensator einen ersten Differential-Abtast-Kondensator220a und zugeordnete Differentialschalter222 ,222R ,224 und224R auf; das zweite Differential-Abtast-Netzwerk201b mit geschaltetem Kondensator weist einen zweiten Differential-Abtast-Kondensator220b und zugeordnete Differentialschalter226 ,226R ,228 und228R auf; das dritte Differential-Abtast-Netzwerk202a mit geschaltetem Kondensator weist einen dritten Differential-Abtast-Kondensator240a und zugeordnete Differentialschalter242 ,242R ,244 und244R auf; und das vierte Differential-Abtast-Netzwerk202a mit geschaltetem Kondensator weist einen vierten Differential-Abtast-Kondensator240b und zugeordnete Differentialschalter246 ,246R ,248 und248R auf. Der erste Differential-Abtast-Kondensator220a hat einen ersten Anschluss230a , welcher mit einem ersten Differentialschalter222 gekoppelt ist, um wahlweise den ersten Differential-Abtast-Kondensator mit dem zweiten Eingangsanschluss211 zu koppeln, und einen zweiten Anschluss232a , welcher mit einem zweiten Differentialschalter224 gekoppelt ist, um wahlweise den ersten Differential-Abtast-Kondensator mit dem gemeinsamen Differentialknoten213 zu koppeln. Der zweite Anschluss232a des ersten Differential-Abtast-Kondensators220a ist auch wahlweise mit einem Differential-Referenzknoten217 durch einen ersten Differential-Referenzschalter222R gekoppelt. Der erste Anschluss230a des ersten Differential-Abtast-Kondensators220a ist wahlweise mit dem zweiten Ausgangsknoten215 des Verstärkers105 durch einen zweiten Differential-Referenzschalter224R gekoppelt. In einigen Ausführungsformen sind der Differential-Referenzknoten217 und der Referenzknoten117 auf dem gleichen Potential. - Der zweite Differential-Abtast-Kondensator
220b hat einen ersten Anschluss230b , welcher mit einem dritten Differentialschalter226 gekoppelt ist, um wahlweise den zweiten Differential-Abtast-Kondensator220b mit dem zweiten Eingangsanschluss211 zu koppeln, und einen zweiten Anschluss232b , welcher mit einem vierten Differentialschalter228 gekoppelt ist, um wahlweise den zweiten Differential-Abtast-Kondensator220b mit dem gemeinsamen Differentialknoten213 zu koppeln. Der zweite Anschluss232b des zweiten Differential-Abtast-Kondensators220b ist auch wahlweise mit dem Differential-Referenzknoten217 durch einen dritten Differential-Referenzschalter226R gekoppelt. Der erste Anschluss230b des zweiten Differential-Abtast-Kondensators220b ist wahlweise mit dem zweiten Ausgangsknoten215 des Verstärkers105 durch einen vierten Differential-Referenzschalter228R gekoppelt. - Der dritte Differential-Abtast-Kondensator
240a hat einen ersten Anschluss250a , welcher mit einem fünften Differentialschalter242 gekoppelt ist, um wahlweise den dritten Differential-Abtast-Kondensator mit dem zweiten Eingangsanschluss211 zu koppeln, und einen zweiten Anschluss252a , welcher mit einem sechsten Differentialschalter244 gekoppelt ist, um wahlweise den dritten Differential-Abtast-Kondensator240a mit dem gemeinsamen Differentialknoten213 zu koppeln. Der zweite Anschluss252a des dritten Differential-Abtast-Kondensators240a ist auch wahlweise mit einem Differential-Referenzknoten217 durch einen fünften Differential-Referenzschalter242R gekoppelt. Der erste Anschluss250a des dritten Differential-Abtast-Kondensators240a ist wahlweise mit dem zweiten Ausgangsknoten215 des Verstärkers105 durch einen sechsten Differential-Referenzschalter244R gekoppelt. - Der vierte Differential-Abtast-Kondensator
240b hat einen ersten Anschluss250b , welcher mit einem siebten Differentialschalter246 gekoppelt ist, um wahlweise den vierten Differential-Abtast-Kondensator240b mit dem zweiten Eingangsanschluss211 zu koppeln, und einen zweiten Anschluss252b , welcher mit einem achten Differentialschalter248 gekoppelt ist, um wahlweise den vierten Differential-Abtast-Kondensator240b mit dem gemeinsamen Differentialknoten213 zu koppeln. Der zweite Anschluss252b des vierten Differential-Abtast-Kondensators240b ist auch wahlweise mit dem Differential-Referenzknoten217 durch einen siebten Differential-Referenzschalter246R gekoppelt. Der erste Anschluss250b des vierten Differential-Abtast-Kondensators240b ist wahlweise mit dem zweiten Ausgangsknoten215 des Verstärkers105 durch einen achten Differential-Referenzschalter248R gekoppelt. - Der Filter
200 weist weiterhin einen Takterzeuger107 auf, welcher angepasst ist, um Taktsignale zum Steuern der verschiedenen Schalter vorzusehen, wie beispielsweise die veranschaulichenden Signale, welche obenstehend in Verbindung mit1A gezeigt und beschrieben sind. Insbesondere ist ein erstes Taktsignal171 vorgesehen, um den sechsten Differentialschalter244 , den sechsten Differential-Referenzschalter244R , den achten Differentialschalter248 und den achten Differential-Referenzschalter248R während eines ersten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen. - Der Taktsignalerzeuger
107 sieht weiterhin ein zweites Taktsignal172 vor, um den ersten Differentialschalter222 und den ersten Differential-Referenzschalter222R während eines dritten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen, und ein drittes, nicht-überlappendes Taktsignal173 , um den dritten Differentialschalter226 und den dritten Differential-Referenzschalter226R während eines vierten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen. Die Taktsignale172 und173 sind beide aktiv, während das Taktgebersignal171 aktiv ist. - Der Taktsignalerzeuger sieht weiterhin ein viertes Taktsignal
176 vor, um den zweiten Differentialschalter224 , den zweiten Differential-Referenzschalter224R , den vierten Differentialschalter228 und den vierten Differential-Referenzschalter228R während eines zweiten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen. Ein fünftes Taktsignal177 ist vorgesehen, um den fünften Differentialschalter242 und den fünften Differential-Referenzschalter242R während eines fünften Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen und ein sechstes nicht-überlappendes Taktsignal178 , um den siebten Differentialschalter246 und den siebten Differential-Referenzschalter246R während eines sechsten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen. Die Taktsignale177 und178 sind beide aktiv, während das Taktgebersignal176 aktiv ist. - In Betrieb werden während eines ersten Abschnitts jedes Taktzyklus' die Differential-Abtast-Kondensatoren
220a ,220b wechselweise während nicht-überlappenden Zeitdauern geladen, während Differential-Kondensatoren240a ,240b gemittelt werden, und deren gemittelte Ladung zu dem Filterausgang übertragen wird. Ähnlich werden während eines zweiten Abschnitts jedes Taktzyklus' (welcher hinsichtlich des ersten Abschnitts nicht-überlappend ist) Differential-Abtast-Kondensatoren240a ,240b wechselweise während nicht-überlappenden Zeitdauern geladen, während die Ladung in Differential-Kondensatoren220a ,220b gemittelt wird und ihre gemittelte Ladung zu dem Filterausgang übertragen wird. - Genauer ist während eines ersten Abschnitts T1 jedes Taktzyklus' Tck (hierin die erste Zeitdauer) das erste Taktsignal
171 in einem Logikzustand, hier high, um gesteuerte Differentialschalter244 ,244R ,248 ,248R zu schließen. Es ist während der ersten Zeitdauer T1, dass die Ladung auf dem dritten und vierten Differential-Abtast-Kondensator240a ,240b gemittelt wird, wenn die Ladung gleichzeitig von den Differential-Abtast-Kondensatoren zu dem zweiten Filterausgang215 übertragen wird. In anderen Worten werden während der ersten Zeitdauer Differential-Abtast-Kondensatoren240a ,240b parallel von dem gemeinsamen Differentialknoten213 zu dem zweiten Verstärkerausgang215 gekoppelt, so dass das Rückkopplungsnetzwerk des Operationsverstärkers105 die Differential-Abtast-Kondensatoren240a ,240b einschließt, welche zwischen dem Verstärkereingangsknoten105b und dem zweiten Ausgangsknoten105d gekoppelt sind. - Während des zweiten Abschnitts T2 jedes Taktzyklus' Tck (hierin die zweite Zeitdauer) ist das zweite Taktsignal
176 in einem Logikzustand, hier high, um gesteuerte Differentialschalter224 ,224R ,228 ,228R zu schließen. Es ist während der zweiten Zeitdauer T2, dass die Ladung auf dem ersten und zweiten Differential-Abtast-Kondensator220a ,220b gemittelt wird, wenn die Ladung gleichzeitig von den Differential-Abtast-Kondensatoren zu dem zweiten Filterausgang215 übertragen wird. In anderen Worten werden während der zweiten Zeitdauer Differential-Abtast-Kondensatoren220a ,220b parallel von dem gemeinsamen Differentialknoten213 zu dem zweiten Verstärkerausgang215 gekoppelt, so dass das Rückkopplungsnetzwerk des Operationsverstärkers105 die Differential-Abtast-Kondensatoren220a ,220b einschließt, welche zwischen dem Verstärkereingangsknoten105b und dem zweiten Ausgangsknoten105d gekoppelt sind. - Während eines dritten Abschnitts jedes Taktzyklus' T3 (hierin die dritte Zeitdauer), welche während der ersten Zeitdauer T1 auftritt, schließt das Taktsignal
172 Differentialschalter222 und222R . Demnach ist während der dritten Zeitdauer T3 der erste Differential-Abtast-Kondensator220a zwischen dem Differential-Eingangsanschluss211 und dem Differential-Referenzknoten217 gekoppelt. - Während eines vierten Abschnitts T4 jedes Taktzyklus' Tck (hierin die vierte Zeitdauer) ist das vierte Taktsignal
173 in einem Logikzustand, hier high, um gesteuerte Differentialschalter226 ,226R zu schließen. Demnach ist während der vierten Zeitdauer T4 der zweite Differential-Abtast-Kondensator220b mit dem Differential-Eingangsanschluss211 und dem Differential-Referenzknoten217 gekoppelt. Demnach wird während der dritten Zeitdauer T3 der Differential-Abtast-Kondensator220a durch ein Differential-Eingangssignal am Anschluss211 geladen, welches ähnlich zu dem Eingangssignal181 der1D oder1G ist, und während der vierten Zeitdauer T4 wird der Differential-Abtast-Kondensator220b durch das Differential-Eingangssignal am Anschluss211 geladen. - Während eines fünften Abschnitts jedes Taktzyklus' T5 (hierin die fünfte Zeitdauer), welche während der zweiten Zeitdauer T2 auftritt, schließt das Taktsignal
177 Differentialschalter242 und242R . Demnach ist während der fünften Zeitdauer T5 der dritte Differential-Abtast-Kondensator240a zwischen dem zweiten Eingangsanschluss211 und dem Differential-Referenzknoten217 gekoppelt. - Während eines sechsten Abschnitts T6 jedes Taktzyklus' Tck (hierin die sechste Zeitdauer) ist das sechste Taktsignal
178 in einem Logikzustand, hier high, um gesteuerte Differentialschalter246 ,246R zu schließen. Demnach ist während der sechsten Zeitdauer T6 der vierte Differential-Abtast-Kondensator240b mit dem Differential-Eingangsanschluss211 und dem Differential-Referenzknoten217 gekoppelt. Demnach wird während der fünften Zeitdauer T5 der Differential-Abtast-Kondensator240a durch ein Differential-Eingangssignal am Anschluss211 geladen, und während der sechsten Zeitdauer T6 wird der Differential-Abtast-Kondensator240b durch das Differential-Eingangssignal am Anschluss211 geladen. - Es wird durch Fachleute anerkannt werden, dass, während die Differential-Kerbfilter-Ausführungsform mit zwei Abtast-Netzwerken mit geschaltetem Kondensator gezeigt ist, welche mit jedem Eingangsanschluss
111 ,211 gekoppelt sind, andere Anzahlen von Abtast-Netzwerken mit geschaltetem Kondensator verwendet werden können. Es wird weiterhin verstanden werden, dass, obwohl gezeigt ist, dass jedes Abtast-Netzwerk101a ,101b ,201a ,201b zwei Abtast-Kondensatoren aufweist, mehr Abtast-Kondensatoren in jedem Abtast-Netzwerk verwendet werden können. - Wie bekannt ist, gibt es eine Vielzahl von Typen von Magnetfeld-Sensierelementen einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Hall-Effekt-Elemente, einschließlich beispielsweise einem planaren Hall-Element und einem vertikalen Hall-Element. Hall-Effekt-Elemente erzeugen eine Ausgangsspannung proportional zu einem Magnetfeld. Das Material, welches für ein Hall-Element verwendet wird, kann Si, GaAs, InGaAsP, InSb, InAs, Ge, SiGe oder andere Halbleitermaterialien einschließen, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
- Magnetfeldsensoren, d. h. Schaltungen, welche Magnetfeld-Sensierelemente verwenden, werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf einen Stromsensor, welcher ein Magnetfeld sensiert bzw. erfasst, welches durch einen Strom erzeugt wird, welcher durch einen stromführenden Leiter geführt wird, einen linearen Magnetfeldsensor, welcher eine analoge oder eine digitale Ausgabe in Proportion zu der Stärke eines Magnetfeldes erzeugt, einen Magnetschalter, welcher die Nachbarschaft eines ferromagnetischen Objekts sensiert bzw. erfasst, einen Drehdetektor, welcher vorbeitretende ferromagnetische Partikel sensiert, beispielsweise magnetische Domänen eines Ringmagneten, und einen Magnetfeldsensor, welcher eine Magnetfelddichte eines Magnetfeldes sensiert.
- Viele Transducer, welche Hall-Effekt-Elemente aufweisen, tendieren dazu, durch eine Vielzahl von Faktoren in ihrer Genauigkeit beschränkt zu sein, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf einen DC-Offset des Ausgangssignals von dem Hall-Effekt-Element. Wenn es einen DC-Offset hat, erzeugt das Hall-Effekt-Element oder ein anderes Magnetfeld wie ein Magneto-Widerstandselement ein Ausgangssignal, welches ein Magnetfeld, welches nicht Null ist, repräsentiert, wenn ein Magnetfeld von Null anwesend ist. Besonders für kleine sensierte Magnetfelder kann der Offset zu einem wesentlichen Fehler führen.
- Eine Vielzahl von Techniken wird verwendet, um einen DC-Offset, welcher mit einem Magnetfeld-Sensierelement verknüpft ist, zu verringern, beispielsweise Techniken, welche im
US-Patent mit der Nr. 5 621 319 beschrieben sind, welches den Titel „Chopped Hall Sensor with Synchronuously Chopped Sample and Hold Circuit” trägt, welches am 15. April 1997 erteilt wurde; Techniken, welche imUS-Patent Nr. 7 425 821 mit dem Titel „Chopped Hall Effect Sensor” beschrieben werden, welches am 16. September 2008 erteilt wurde; Techniken, welche imUS-Patent 7 605 647 mit dem Titel „Chopper-stabilized Amplifier and Magnetic Field Sensor” beschrieben sind, welches am 20. Oktober 2009 erteilt wurde, welche jeweils dem Abtretungsempfänger der vorliegenden Erfindung abgetreten sind, und von welchen jedes durch Bezugnahme hierin in seiner Gesamtheit mit eingeschlossen ist. - Um die Leistungsfähigkeit eines Chopped-Hall-Effekt Sensors, eines Sinc bzw. si-Filters oder eines Kerbfilters zu verbessern, kann beispielsweise hilfreich sein, was im
US-Patent Nr. 7 425 821 beschrieben ist. Der Kerbfilter der vorliegenden Erfindung ist insbesondere wünschenswert, da er eine verringerte Größe haben kann, wenn er mit früheren solchen Filtern verglichen wird. Die Größenverringerung ist aufgrund der gleichzeitigen Mittelwertbildung und des Übertragens der Kondensatorladung (wodurch die Notwendigkeit für eine Pufferstufe beseitigt wird) und auch möglicherweise aufgrund der Beseitigung eines Glättungsfilters in Anwendungen, in welchen die Tiefpass-Filterung, welche durch den beschriebenen Kerbfilter vorgesehen wird, ausreicht. Zusätzlich haben die beschriebenen Kerbfilter eine schnellere Ansprechzeit als bisher erreichbar, da die Abtastung und Ladungsmittelung oder die Übertragung gleichzeitig stattfinden. Während der Zeit, während der die Abtast-Netzwerke201a und201b den Eingang abtasten, sind die Netzwerke101a ,101b in der Rückkopplung des Filters platziert, um Ladung zu übertragen, wodurch das Abtasten des Eingangs mit einem Satz von Abtast-Netzwerken auftritt, während die Ladungsübertragung und das Mitteln mit einem anderen Satz von Netzwerken stattfindet. - Bezug nehmend nunmehr auf
3 weist ein Chopped-Hall-Effekt Sensor300 einen Differential-Kerbfilter200 (2 ) und eine Hall-Plattenschaltung301 auf. Der Transducer303 , welcher hier als Hall-Element gezeigt ist, kann aufweisen, ist jedoch nicht beschränkt auf ein planares Hall-Element oder ein vertikales Hall-Element. Alternativ kann das Hall-Element durch ein Magneto-Widerstandselement (beispielsweise einschließend, jedoch nicht beschränkt auf ein anisotropes Magneto-Widerstands(AMR = Anisotropic Magneto Resistance)-Element ein Riesen-Magneto-Widerstands(GMR = Giant Magneto Resistance)-Element, ein Tunnelmagneto-Widerstandselement (TMR = Tunnelling Magneto Resistance) sein), oder einen allgemeiner Transducer (beispielsweise ein Beschleunigungsmesser, Flusssensor oder Drucksensor)). Das Hall-Element303 hat einen Ausgang bzw. eine Ausgabe313 , welche in Übereinstimmung mit einem sensierten Magnetfeld variiert, und eine Hall-Modulationsschaltung305 ist empfindlich auf die Ausgabe313 und sieht ein Modulationsschaltungsausgangssignal an einem Ausgang315 vor. Das Hall-Element303 und die Hall-Modulationsschaltung305 kombinieren, um eine geschaltene Hall-Platte306 zu bilden. Das Modulationsschaltungsausgangssignal315 ist mit dem Eingang der Verstärkerstufe307 gekoppelt, welche einen Chopped-Verstärker bzw. einen Zerhackungsverstärker aufweisen mag. In einigen Ausführungsformen kann ein Anti-Aliasing-Filter319 zwischen dem Verstärkerausgang317 und Eingänge111 und211 zu bzw. an dem Differential-Kerbfilter200 gekoppelt sein. Der Anti-Aliasing-Filter319 entfernt Frequenzkomponenten über der Modulationsfrequenz um sicherzustellen, dass der Kerbfilter das Nyquist-Kriterium für Rauschsignale erfüllt. Die Kerb- bzw. Sperr- oder Betriebsfrequenz des Kerbfilters200 wird ausgewählt, um die modulierte Offset-Signalkomponente (Welligkeit) zu entfernen und wird demnach auf die Modulationsfrequenz eingestellt, bei welcher die Offset-Signalkomponente moduliert wird, wenn sie den Kerbfilter erreicht. In einigen Ausführungsformen, wie beispielsweise in denjenigen, in welchen die Hall-Modulationsschaltung305 die Magnetsignalkomponente an Stelle der Offset-Signalkomponente moduliert, kann ein Satz von Demodulierschaltern (nicht gezeigt) zwischen dem Verstärker307 und dem Anti-Aliasing-Filter309 benötigt werden, wie imUS-Patent Nr. 7 425 821 beschrieben ist. - In einer anderen Ausführungsform kann eine Vier-Phasen Chopped-Hall-Effekt-Schaltung implementiert werden. In diesem Fall würde es vier Abtast-Netzwerke mit geschaltetem Kondensator in jedem Abtast-Netzwerk
101 und201 geben.
Claims (24)
- Kerbfilter (
100 ,200 ) mit geschaltetem Kondensator, der Folgendes aufweist: einen Operationsverstärker (105 ), welcher einen negativen Eingangsknoten (105a ), welcher mit einem gemeinsamen Knoten (113 ) gekoppelt ist, einen Eingangsknoten (105b ) und einen Ausgangsknoten (115 ) aufweist, an welchem ein Ausgangssignal des Filters vorgesehen ist; einen ersten Abtast-Kondensator (120a ), welcher einen ersten Anschluss (130a ) hat, welcher wahlweise durch einen ersten Schalter (122 ) mit einem Eingangssignal gekoppelt ist, und welcher einen zweiten Anschluss (132a ) hat, welcher wahlweise durch einen zweiten Schalter (124 ) mit dem gemeinsamen Knoten (113 ) gekoppelt ist; einen zweiten Abtast-Kondensator (120b ), welcher einen ersten Anschluss (130b ) hat, welcher wahlweise durch einen dritten Schalter (126 ) mit einem Eingangssignal gekoppelt ist, und welcher einen zweiten Anschluss (132b ) hat, welcher wahlweise durch einen vierten Schalter (128 ) mit dem gemeinsamen Knoten (113 ) gekoppelt ist; einen ersten Referenzschalter (122R ), welcher zwischen dem zweiten Anschluss (132a ) des ersten Abtast-Kondensators (120a ) und einem Referenzknoten (117 ) gekoppelt ist; einen zweiten Referenzschalter (124R ), welcher zwischen dem ersten Anschluss (130a ) des ersten Abtast-Kondensators (120a ) und dem Ausgangsknoten (105c ) des Operationsverstärkers (105 ) gekoppelt ist; einen dritten Referenzschalter (126R ), welcher zwischen dem zweiten Anschluss (132b ) des zweiten Abtast-Kondensators (120b ) und dem Referenzknoten (117 ) gekoppelt ist; einen vierten Referenzschalter (128R ), welcher zwischen dem ersten Anschluss (130b ) des zweiten Abtast-Kondensators (120b ) und dem Ausgangsknoten (105c ) des Operationsverstärkers (105 ) gekoppelt ist; einen dritten Abtast-Kondensator (140a ), welcher einen ersten Anschluss (150a ) hat, welcher wahlweise durch einen fünften Schalter (142 ) mit dem Eingangssignal gekoppelt ist, und welcher einen zweiten Anschluss (152a ) hat, welcher wahlweise durch einen sechsten Schalter (144 ) mit dem gemeinsamen Knoten (113 ) gekoppelt ist; einen vierten Abtast-Kondensator (140b ), welcher einen ersten Anschluss (150b ) hat, welcher wahlweise durch einen siebten Schalter (146 ) mit dem Eingangssignal gekoppelt ist, und welcher einen zweiten Anschluss (152b ) hat, welcher wahlweise durch einen achten Schalter (148 ) mit dem gemeinsamen Knoten (113 ) gekoppelt ist; einen fünften Referenzschalter (142R ), welcher zwischen dem zweiten Anschluss (152a ) des dritten Abtast-Kondensators (140a ) und dem Referenzknoten (117 ) gekoppelt ist; einen sechsten Referenzschalter (144R ), welcher zwischen dem ersten Anschluss (150a ) des dritten Abtast-Kondensators (140a ) und dem Ausgangsknoten (105c ) des Operationsverstärkers (105 ) gekoppelt ist; einen siebten Referenzschalter (146R ), welcher zwischen dem zweiten Anschluss (152b ) des vierten Abtast-Kondensators (140b ) und dem Referenzknoten (117 ) gekoppelt ist; einen achten Referenzschalter (148R ), welcher zwischen dem ersten Anschluss (150b ) des vierten Abtast-Kondensators (140b ) und dem Ausgangsknoten (105c ) des Operationsverstärkers (105 ) gekoppelt ist; - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend einen Taktsignalerzeuger (107 ) zum Vorsehen eines ersten Taktsignals (171 ), um den sechsten Schalter (144 ), den sechsten Referenzschalter (144R ), den achten Schalter (148 ) und den achten Referenzschalter (148R ) während eines ersten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen, und eines zweiten Taktsignals (176 ), um den zweiten Schalter (124 ), den zweiten Referenzschalter (124R ), den vierten Schalter (128 ) und den vierten Referenzschalter (128R ) während eines zweiten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 2, wobei das erste und zweite Taktsignal (171 ,176 ) nicht-überlappend sind. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 2, wobei der Taktsignalerzeuger (107 ) weiterhin ein drittes Taktsignal (172 ), um den ersten Schalter (122 ) und den ersten Referenzschalter (122R ) zu schließen, ein viertes Taktsignal (173 ), um den dritten Schalter (126 ) und den dritten Referenzschalter (126R ) zu schließen, ein fünftes Taktsignal (177 ), um den fünften Schalter (142 ) und den fünften Referenzschalter142R ) zu schließen und ein sechstes Taktsignal (178 ), um den siebten Schalter (146 ) und den siebten Referenzschalter (146R ) zu schließen, erzeugt, wobei das dritte und das vierte Taktsignal (172 ,173 ) mit dem ersten Taktsignal (171 ) überlappen und das fünfte und das sechste Taktsignal (177 ,178 ) mit dem zweiten Taktsignal (176 ) überlappen. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 3, wobei das zweite Taktsignal (176 ) das Inverse des ersten Taktsignals (171 ) ist. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 4, weiterhin aufweisend einen fünften Abtast-Kondensator und einen sechsten Abtast-Kondensator, welche parallel mit dem ersten und dem zweiten Abtast-Kondensator (120a ,120b ) zwischen dem gemeinsamen Knoten (113 ) und dem Ausgangsknoten (105c ) des Operationsverstärkers (105 ) während des zweiten Abschnitts jedes Taktzyklus' gekoppelt sind, und weiterhin aufweisend einen siebten Abtast-Kondensator und einen achten Abtast-Kondensator, welche parallel mit dem dritten Abtast-Kondensator (140a ) und dem vierten Abtast-Kondensator (140b ) zwischen dem gemeinsamen Knoten (113 ) und dem Ausgangsknoten (105c ) des Operationsverstärkers (105 ) während des ersten Abschnitts jedes Taktzyklus' gekoppelt sind. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 6, wobei der Taktsignalerzeuger (107 ) weiterhin ein siebtes Taktsignal, um den fünften Abtast-Kondensator mit dem Eingangsknoten (111 ) zu koppeln, ein achtes Taktsignal, um den sechsten Abtast-Kondensator mit dem Eingangsknoten (111 ) zu koppeln, ein neuntes Taktsignal, um den siebten Abtast-Kondensator mit dem Eingangsknoten (111 ) zu koppeln und ein zehntes Taktsignal, um den achten Abtast-Kondensator mit dem Eingangsknoten (111 ) zu koppeln, vorsieht, wobei das siebte und das achte Taktsignal mit dem ersten Taktsignal (171 ) überlappen und das neunte und das zehnte Taktsignal mit dem zweiten Taktsignal (176 ) überlappen. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend einen fünften Abtast-Kondensator und einen sechsten Abtast-Kondensator und wobei der Taktsignalerzeuger (107 ) weiterhin ein drittes Taktsignal vorsieht, um den fünften Abtast-Kondensator und den sechsten Abtast-Kondensator parallel zwischen dem gemeinsamen Knoten (113 ) und dem Ausgangsknoten (105c ) des Operationsverstärkers (105 ) während eines dritten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu koppeln. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 8, wobei das erste, das zweite und das dritte Taktsignal nicht-überlappend sind. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 1, wobei der Operationsverstärker (105 ) einen zweiten Ausgangsknoten (215 ) und einen Differential-Referenzknoten (217 ) hat, und wobei der Filter (100 ,200 ) weiterhin Folgendes aufweist: einen ersten Differential-Abtast-Kondensator (220a ), welcher einen ersten Anschluss (230a ) hat, welcher wahlweise mit einem zweiten Eingangssignal durch einen ersten Differentialschalter (222 ) gekoppelt ist, und welcher einen zweiten Anschluss (232a ) hat, welcher wahlweise mit einem gemeinsamen Differentialknoten (213 ) durch einen zweiten Differentialschalter (224 ) gekoppelt ist; einen zweiten Differential-Abtast-Kondensator (220b ), welcher einen ersten Anschluss (230b ) hat, welcher wahlweise mit dem zweiten Eingangssignal durch einen dritten Differentialschalter (226 ) gekoppelt ist, und welcher einen zweiten Anschluss (232b ) hat, welcher wahlweise mit dem gemeinsamen Differentialknoten (213 ) durch einen vierten Differentialschalter (228 ) gekoppelt ist; einen ersten Differential-Referenzschalter (222R ), welcher zwischen dem zweiten Anschluss (232a ) des ersten Differential-Abtast-Kondensators (220a ) und dem Differential-Referenzknoten (217 ) gekoppelt ist; einen zweiten Differential-Referenzschalter (224R ), welcher zwischen dem ersten Anschluss (230a ) des ersten Differential-Abtast-Kondensators (220a ) und dem zweiten Ausgangsknoten (215 ) des Operationsverstärkers (105 ) gekoppelt ist; einen dritten Differential-Referenzschalter (226R ), welcher zwischen dem zweiten Anschluss (232b ) des zweiten Differential-Abtast-Kondensators und dem Differential-Referenzknoten (217 ) gekoppelt ist; einen vierten Differential-Referenzschalter (228R ), welcher zwischen dem ersten Anschluss (230b ) des zweiten Differential-Abtast-Kondensators (220b ) und dem zweiten Ausgangsknoten (215 ) des Operationsverstärkers (105 ) gekoppelt ist; einen dritten Differential-Abtast-Kondensator (240a ), welcher einen ersten Anschluss (250a ) hat, welcher wahlweise mit dem zweiten Eingangssignal durch einen fünften Differentialschalter (242 ) gekoppelt ist, und welcher einen zweiten Anschluss (252a ) hat, welcher wahlweise mit dem gemeinsamen Differentialknoten (213 ) durch einen sechsten Differentialschalter (244 ) gekoppelt ist; einen vierten Differential-Abtast-Kondensator (240b ), welcher einen ersten Anschluss (250b ) hat, welcher wahlweise mit dem zweiten Eingangssignal durch einen siebten Differentialschalter (246 ) gekoppelt ist, und welcher einen zweiten Anschluss (252b ) hat, welcher wahlweise mit dem gemeinsamen Differentialknoten (213 ) durch einen achten Differentialschalter (248 ) gekoppelt ist; einen fünften Differential-Referenzschalter (242R ), welcher zwischen dem zweiten Anschluss (252a ) des dritten Differential-Abtast-Kondensators (240a ) und dem Differential-Referenzknoten (217 ) gekoppelt ist; einen sechsten Differential-Referenzschalter (244R ), welcher zwischen dem ersten Anschluss (250a ) des dritten Differential-Abtast-Kondensators (240a ) und dem zweiten Ausgangsknoten (215 ) des Operationsverstärkers (105 ) gekoppelt ist; einen siebten Differential-Referenzschalter (246R ), welcher zwischen dem zweiten Anschluss (252b ) des vierten Differential-Abtast-Kondensators (240b ) und dem Differential-Referenzknoten (217 ) gekoppelt ist; und einen achten Differential-Referenzschalter (248R ), welcher zwischen dem ersten Anschluss (250b ) des vierten Differential-Abtast-Kondensators (240b ) und dem zweiten Ausgangsknoten (215 ) des Operationsverstärkers (105 ) gekoppelt ist. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 10, weiterhin aufweisend einen Taktsignalerzeuger (107 ) zum Vorsehen eines ersten Taktsignals (171 ), um den sechsten Differentialschalter (244 ), den sechsten Differential-Referenzschalter (244R ), den achten Differentialschalter (248 ) und den achten Differential-Referenzschalter (248R ) während eines ersten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen, und eines zweiten Taktsignals (176 ), um den zweiten Differentialschalter (224 ), den zweiten Differential-Referenzschalter (224R ), den vierten Differentialschalter (228 ) und den vierten Differential-Referenzschalter (228R ) während eines zweiten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu schließen. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 11, wobei das erste und das zweite Taktsignal (171 ,176 ) nicht-überlappend sind. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 11, wobei der Taktsignalerzeuger (107 ) weiterhin ein drittes Taktsignal (172 ), um den ersten Differentialschalter (222 ) und den ersten Differential-Referenzschalter (222R ) zu schließen, ein viertes Taktsignal (173 ), um den dritten Differentialschalter (226 ) und den dritten Differential-Referenzschalter (226R ) zu schließen, ein fünftes Taktsignal (177 ), um den fünften Differentialschalter (242 ) und den fünften Differential-Referenzschalter (242R ) zu schließen, und ein sechstes Taktsignal (178 ), um den siebten Differentialschalter (246 ) und den siebten Differential-Referenzschalter (246R ) zu schließen, erzeugt, wobei das dritte und das vierte Taktsignal (172 ,173 ) mit dem ersten Taktsignal (171 ) überlappen, und das fünfte und das sechste (177 ,178 ) Taktsignal mit dem zweiten Taktsignal (176 ) überlappen. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 12, wobei das zweite Taktsignal (176 ) das Inverse des ersten Taktsignals (171 ) ist. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 13, weiterhin aufweisend einen fünften Differential-Abtast-Kondensator und einen sechsten Differential-Abtast-Kondensator, welche parallel mit dem ersten und dem zweiten Differential-Abtast-Kondensator (220a ,220b ) zwischen dem gemeinsamen Differentialknoten (213 ) und dem zweiten Ausgangsknoten (215 ) des Operationsverstärkers (105 ) während des zweiten Abschnitts jedes Taktzyklus' gekoppelt sind, und weiterhin aufweisend einen siebten Differential-Abtast-Kondensator und einen achten Differential-Abtast-Kondensator, welche parallel mit dem dritten Differential-Abtast-Kondensator (240a ) und dem vierten Differential-Abtast-Kondensator (240b ) zwischen dem gemeinsamen Differentialknoten (213 ) und dem zweiten Ausgangsknoten (215 ) des Operationsverstärkers (105 ) während des ersten Abschnitts jedes Taktzyklus' gekoppelt sind. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 15, wobei der Taktsignalerzeuger (107 ) weiterhin ein siebtes Taktsignal, um den fünften Differential-Abtast-Kondensator mit dem zweiten Eingangsanschluss zu koppeln, ein achtes Taktsignal, um den sechsten Differential-Abtast-Kondensator mit dem zweiten Eingangsanschluss zu koppeln, ein neuntes Taktsignal, um den siebten Differential-Abtast-Kondensator mit dem zweiten Eingangsanschluss zu koppeln und ein zehntes Taktsignal, um den achten Differential-Abtast-Kondensator mit dem zweiten Eingangsanschluss zu koppeln, vorsieht, wobei das siebte und das achte Taktsignal mit dem ersten Taktsignal (171 ) überlappen, und das neunte und das zehnte Taktsignal mit dem zweiten Taktsignal (176 ) überlappen. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 16, wobei das erste und das zweite Eingangssignal zu dem Kerbfilter (100 ,200 ) durch eine Magnetfeld-Sensorschaltung vorgesehen sind. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 17, wobei die Magnetfeld-Sensierschaltung eine geschaltete Hall-Schaltung aufweist. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 10, weiterhin aufweisend einen fünften Differential-Abtast-Kondensator und einen sechsten Differential-Abtast-Kondensator, und wobei der Taktsignalerzeuger (107 ) weiterhin ein drittes Taktsignal vorsieht, um den fünften Differential-Abtast-Kondensator und den sechsten Differential-Abtast-Kondensator parallel zwischen dem gemeinsamen Differentialknoten (213 ) und dem zweiten Ausgangsknoten (215 ) des Operationsverstärkers (105 ) während eines dritten Abschnitts jedes Taktzyklus' zu koppeln. - Filter (
100 ,200 ) nach Anspruch 19, wobei das erste, das zweite und das dritte Taktsignal nicht-überlappend sind. - Kerbfilter (
100 ,200 ) mit geschaltetem Kondensator, der Folgendes aufweist: einen Operationsverstärker (105 ), welcher einen negativen Eingangsknoten (105a ), welcher mit einem gemeinsamen Knoten (113 ) gekoppelt ist, einen Eingangsknoten (111 ) und einen Ausgangsknoten (105c ) hat, an welchem ein Ausgangssignal des Filters (100 ,200 ) vorgesehen ist; einen ersten Satz von wenigstens zwei Abtast-Kondensatoren (120a ,120b ), welche wahlweise zwischen einem Eingangssignal und einem Referenzknoten (117 ) während einer ersten Zeitdauer zum wechselweisen Abtasten des Eingangssignals während der ersten Zeitdauer gekoppelt sind, und zwischen dem gemeinsamen Knoten (113 ) und dem Ausgangsknoten (105c ) des Operationsverstärkers (105 ) während einer zweiten Zeitdauer gekoppelt sind; und einen zweiten Satz von wenigstens zwei Abtast-Kondensatoren (140a ,140b ), welche wahlweise zwischen dem Eingangssignal und dem Referenzknoten (117 ) während einer zweiten Zeitdauer zum wechselweisen Abtasten des Eingangssignals während der zweiten Zeitdauer gekoppelt sind, und zwischen dem gemeinsamen Knoten (113 ) und dem Ausgangsknoten (105c ) des Operationsverstärkers (105 ) während der ersten Zeitdauer gekoppelt sind - Kerbfilter (
100 ,200 ) nach Anspruch 21, wobei das Eingangssignal zu dem Kerbfilter (100 ,200 ) durch einen Magnetfeld-Transducer vorgesehen ist. - Kerbfilter (
100 ,200 ) nach Anspruch 22, wobei der Magnetfeld-Transducer ein Chopped-Hall Sensor ist. - Kerbfilter (
100 ,200 ) nach Anspruch 21, wobei der Filter (100 ,200 ) wenigstens acht Abtast-Kondensatoren aufweist.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/722,753 US8416014B2 (en) | 2010-03-12 | 2010-03-12 | Switched capacitor notch filter with fast response time |
US12/722,753 | 2010-03-12 | ||
PCT/US2011/022831 WO2011112290A1 (en) | 2010-03-12 | 2011-01-28 | Switched capacitor notch filter with fast response time |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE112011100892T5 DE112011100892T5 (de) | 2012-12-27 |
DE112011100892B4 true DE112011100892B4 (de) | 2015-12-31 |
Family
ID=43920386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE112011100892.9T Active DE112011100892B4 (de) | 2010-03-12 | 2011-01-28 | Kerbfilter mit geschaltetem Kondensator mit schneller Ansprechzeit |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8416014B2 (de) |
JP (1) | JP5624162B2 (de) |
DE (1) | DE112011100892B4 (de) |
WO (1) | WO2011112290A1 (de) |
Families Citing this family (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI457000B (zh) * | 2010-10-05 | 2014-10-11 | Aten Int Co Ltd | 訊號延伸器系統及其訊號延伸器以及其傳送與接收模組 |
CN102612279A (zh) * | 2011-01-19 | 2012-07-25 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 服务器机柜 |
US9363070B2 (en) * | 2011-12-21 | 2016-06-07 | Intel Corporation | Low power squelch circuit |
US8766669B1 (en) | 2012-09-10 | 2014-07-01 | Google Inc. | Sampling network |
US9389060B2 (en) | 2013-02-13 | 2016-07-12 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor and related techniques that provide an angle error correction module |
US9400164B2 (en) | 2013-07-22 | 2016-07-26 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor and related techniques that provide an angle correction module |
US9574867B2 (en) | 2013-12-23 | 2017-02-21 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor and related techniques that inject an error correction signal into a signal channel to result in reduced error |
US10120042B2 (en) | 2013-12-23 | 2018-11-06 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor and related techniques that inject a synthesized error correction signal into a signal channel to result in reduced error |
US9547048B2 (en) * | 2014-01-14 | 2017-01-17 | Allegro Micosystems, LLC | Circuit and method for reducing an offset component of a plurality of vertical hall elements arranged in a circle |
US9954497B2 (en) * | 2014-02-09 | 2018-04-24 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Circuits for low noise amplifiers with interferer reflecting loops |
US9762273B2 (en) | 2014-09-12 | 2017-09-12 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Circuits and methods for detecting interferers |
WO2016040958A1 (en) | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Kinget Peter R | Circuits and methods for detecting interferers |
CN104868867A (zh) * | 2015-06-12 | 2015-08-26 | 浙江大学 | 一种六路开关电容带通滤波器 |
US11163022B2 (en) | 2015-06-12 | 2021-11-02 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor for angle detection with a phase-locked loop |
US10008928B2 (en) * | 2015-08-14 | 2018-06-26 | Intersil Americas LLC | Enhanced switched capacitor filter (SCF) compensation in DC-DC converters |
WO2018076022A1 (en) | 2016-10-23 | 2018-04-26 | Tanbir Haque | Circuits for identifying interferers using compressed-sampling |
US10270428B1 (en) | 2018-01-22 | 2019-04-23 | Allegro Microsystems, Llc | Filter circuit with dynamic parameter generation |
RU180799U1 (ru) * | 2018-01-25 | 2018-06-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Режекторный фильтр |
US10866289B2 (en) | 2018-03-27 | 2020-12-15 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor and associated methods including differential chopping |
US11402458B2 (en) | 2018-05-22 | 2022-08-02 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Circuits and methods for using compressive sampling to detect direction of arrival of a signal of interest |
US10746814B2 (en) * | 2018-06-21 | 2020-08-18 | Allegro Microsystems, Llc | Diagnostic methods and apparatus for magnetic field sensors |
RU188003U1 (ru) * | 2018-12-24 | 2019-03-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Перестраиваемый активный rc-фильтр |
US11047933B2 (en) | 2019-04-02 | 2021-06-29 | Allegro Microsystems, Llc | Fast response magnetic field sensors and associated methods for removing undesirable spectral components |
US10873320B2 (en) | 2019-04-26 | 2020-12-22 | Allegro Microsystems, Llc | Methods and apparatus for reducing filter delay |
US10985720B2 (en) | 2019-06-10 | 2021-04-20 | Allegro Microsystems, Llc | Capacitive amplifier circuit with high input common mode voltage and method for using the same |
JP2021168433A (ja) * | 2020-04-09 | 2021-10-21 | ミネベアミツミ株式会社 | 信号処理回路 |
US11408945B2 (en) | 2020-11-18 | 2022-08-09 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor with stacked transducers and capacitive summing amplifier |
US11561257B2 (en) | 2020-12-22 | 2023-01-24 | Allegro Microsystems, Llc | Signal path monitor |
US11802922B2 (en) | 2021-01-13 | 2023-10-31 | Allegro Microsystems, Llc | Circuit for reducing an offset component of a plurality of vertical hall elements arranged in one or more circles |
US11256288B1 (en) | 2021-02-02 | 2022-02-22 | Allegro Microsystems, Llc | Clock monitoring using a switched capacitor |
US11473935B1 (en) | 2021-04-16 | 2022-10-18 | Allegro Microsystems, Llc | System and related techniques that provide an angle sensor for sensing an angle of rotation of a ferromagnetic screw |
US11463053B1 (en) | 2021-04-21 | 2022-10-04 | Allegro Microsystems, Llc | Ultra-low noise capacitively-coupled auto-zeroed and chopped amplifier with sensor offset compensation |
US11768259B1 (en) | 2022-09-08 | 2023-09-26 | Allegro Microsystems, Llc | Multichannel magnetic field sensor with multiplexed signal path |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5331218A (en) * | 1992-07-13 | 1994-07-19 | Allegro Microsystems, Inc. | Switched-capacitor notch filter with programmable notch width and depth |
US7292095B2 (en) * | 2006-01-26 | 2007-11-06 | Texas Instruments Incorporated | Notch filter for ripple reduction in chopper stabilized amplifiers |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0671194B2 (ja) | 1982-12-28 | 1994-09-07 | 株式会社東芝 | スイツチド・キヤパシタ・フイルタ |
JPH0793553B2 (ja) * | 1983-11-18 | 1995-10-09 | 株式会社日立製作所 | スイッチド・キャパシタ・フィルタ |
US4593250A (en) | 1985-08-26 | 1986-06-03 | Hughes Aircraft Company | Operational amplifier compensation technique for biquadratic notch active filters |
JPH04312014A (ja) | 1991-04-11 | 1992-11-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スイッチトキャパシタフィルタおよびその回路 |
US5514997A (en) * | 1993-04-14 | 1996-05-07 | U.S. Philips Corporation | Inverting delay circuit |
EP0799527B1 (de) * | 1995-10-20 | 2002-01-16 | Philips Electronics N.V. | Filter mit differenziell geschalteten kapazitäten |
US5621319A (en) | 1995-12-08 | 1997-04-15 | Allegro Microsystems, Inc. | Chopped hall sensor with synchronously chopped sample-and-hold circuit |
KR100256251B1 (ko) | 1997-06-30 | 2000-05-15 | 김영환 | 이중 샘플링 아날로그 저역 통과 필터 |
US6320459B2 (en) | 1997-11-24 | 2001-11-20 | Mccullough Rob | Notch filter implemented using analog sampling |
US6301965B1 (en) | 1999-12-14 | 2001-10-16 | Sandia Corporation | Microelectromechanical accelerometer with resonance-cancelling control circuit including an idle state |
US6559689B1 (en) | 2000-10-02 | 2003-05-06 | Allegro Microsystems, Inc. | Circuit providing a control voltage to a switch and including a capacitor |
US6995606B2 (en) | 2004-05-27 | 2006-02-07 | Allegro Microsystems, Inc. | High pass filter using insulated gate field effect transistors |
EP1637898A1 (de) | 2004-09-16 | 2006-03-22 | Liaisons Electroniques-Mecaniques Lem S.A. | Dauerhaft kalibrierter Magnetfeldsensor |
US7695647B2 (en) | 2005-06-09 | 2010-04-13 | University Of Maryland | Electrically conductive metal impregnated elastomer materials and methods of forming electrically conductive metal impregnated elastomer materials |
US7425821B2 (en) | 2006-10-19 | 2008-09-16 | Allegro Microsystems, Inc. | Chopped Hall effect sensor |
US7495508B2 (en) | 2007-03-12 | 2009-02-24 | Texas Instruments Incorporated | Switched capacitor notch filter circuits |
US7605647B1 (en) | 2008-04-29 | 2009-10-20 | Allegro Microsystems, Inc. | Chopper-stabilized amplifier and magnetic field sensor |
US7990209B2 (en) | 2009-06-19 | 2011-08-02 | Allegro Microsystems, Inc. | Switched capacitor notch filter |
-
2010
- 2010-03-12 US US12/722,753 patent/US8416014B2/en active Active
-
2011
- 2011-01-28 DE DE112011100892.9T patent/DE112011100892B4/de active Active
- 2011-01-28 WO PCT/US2011/022831 patent/WO2011112290A1/en active Application Filing
- 2011-01-28 JP JP2012557049A patent/JP5624162B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5331218A (en) * | 1992-07-13 | 1994-07-19 | Allegro Microsystems, Inc. | Switched-capacitor notch filter with programmable notch width and depth |
US7292095B2 (en) * | 2006-01-26 | 2007-11-06 | Texas Instruments Incorporated | Notch filter for ripple reduction in chopper stabilized amplifiers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011112290A1 (en) | 2011-09-15 |
DE112011100892T5 (de) | 2012-12-27 |
JP2013522959A (ja) | 2013-06-13 |
JP5624162B2 (ja) | 2014-11-12 |
US8416014B2 (en) | 2013-04-09 |
US20110221518A1 (en) | 2011-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112011100892B4 (de) | Kerbfilter mit geschaltetem Kondensator mit schneller Ansprechzeit | |
EP0701141B1 (de) | Magnetfeldsensor mit Hallelement | |
DE102013211557B4 (de) | System und verfahren für eine schaltung mit geschalteten kondensatoren | |
DE10032530C2 (de) | Verstärkerschaltung mit Offsetkompensation | |
EP2417702B1 (de) | Switched-capacitor-sperrfilter | |
EP1872144B1 (de) | Kapazitätsmessschaltung | |
DE102008023384B4 (de) | Strom-Rückkopplungs-Instrumentenverstärker mit selbsttätiger Nullpunkt-Einstellung | |
DE3632624C1 (de) | Stoerfeldunempfindlicher Naeherungsschalter | |
DE112009000449T5 (de) | Beseitigung des Hystereseversatzes bei magnetischen Sensoren | |
EP0793075B1 (de) | Monolithisch integrierte Sensorschaltung | |
EP3171188B1 (de) | Superleitende quanteninterferenzvorrichtung mit einem einzigen betriebsverstärkermagnetsensor | |
EP0483891A1 (de) | Auswerteschaltung für einen magnetoresistiven Drehzahlsensor o.dgl. | |
DE102018100248A1 (de) | Operationsverstärker | |
WO2021180642A1 (de) | Schaltung zum betreiben eines kapazitiven sensors sowie zugehörige sensorvorrichtung | |
DE102004022572B4 (de) | Integratorschaltung | |
DE19733904C2 (de) | Magnetische Erfassungsvorichtung | |
DE102016125778A1 (de) | Bewegungsdetektionseinheit | |
DE3019817C2 (de) | Sperrschaltung für einen Differenzverstärker | |
DE2508850A1 (de) | Spannungsdifferenzverstaerker | |
DE102009019882B4 (de) | Integrierte Schaltung mit Nachführlogik | |
DE102012208404A1 (de) | Magnetische Differenzfeldsensoranordnung | |
DE102020133668B3 (de) | Chopper-verstärkerschaltungen und verfahren zum betreiben von chopper-verstärkerschaltungen | |
DE102021108214B3 (de) | Verstärkerschaltungen und Verfahren zum Betreiben von Verstärkerschaltungen | |
DE102022129671B3 (de) | Magnetfeldsensorsystem mit einem temperaturgangskompensierten Ausgangssignal sowie Verfahren für die Temperaturgangskompensation eines Ausgangssignals eines Magnetfeldsensorsystems | |
EP2179299A1 (de) | Messvorrichtung mit spinning-current-hallsensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: KUHNEN & WACKER PATENT- UND RECHTSANWALTSBUERO, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ALLEGRO MICROSYSTEMS, LLC, WORCESTER, US Free format text: FORMER OWNER: ALLEGRO MICROSYSTEMS, LLC., WORCESTER, MASS., US Effective date: 20130701 Owner name: ALLEGRO MICROSYSTEMS, LLC, WORCESTER, US Free format text: FORMER OWNER: ALLEGRO MICROSYSTEMS, INC., WORCESTER, MASS., US Effective date: 20130617 Owner name: ALLEGRO MICROSYSTEMS, LLC, US Free format text: FORMER OWNER: ALLEGRO MICROSYSTEMS, INC., WORCESTER, US Effective date: 20130617 Owner name: ALLEGRO MICROSYSTEMS, LLC, US Free format text: FORMER OWNER: ALLEGRO MICROSYSTEMS, LLC., WORCESTER, US Effective date: 20130701 |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: KUHNEN & WACKER PATENT- UND RECHTSANWALTSBUERO, DE Effective date: 20130701 Representative=s name: KUHNEN & WACKER PATENT- UND RECHTSANWALTSBUERO, DE Effective date: 20130617 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |