KR20180089430A - 채널 선택 필터를 갖는 고 선형 WiGig 기저대역 증폭기 - Google Patents

채널 선택 필터를 갖는 고 선형 WiGig 기저대역 증폭기 Download PDF

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Abstract

회로는 단위-이득 증폭기를 구현하는 소스 팔로워를 포함하는 셀런-키 필터; 및, 셀런-키 필터에 커플링된 프로그래밍가능-이득 증폭기를 포함한다. 회로는 프로그래밍가능-이득 증폭기에서의 전류 미러 복제 비율에 대한 조정을 통해 프로그래밍가능한 이득을 가능하게 하고, 이는 그것의 이득 설정들로부터 회로의 대역폭을 디커플링한다. 프로그래밍가능-이득 증폭기는 차동 전압-대-전류 컨버터, 전류 미러 쌍, 및 프로그래밍가능한 출력 이득 스테이지들을 포함할 수 있다. 셀런-키 필터, 및 프로그래밍가능-이득 증폭기에서의 적어도 하나의 브랜치는 동일한 회로 구성들로 배열된 트랜지스터들을 포함할 수 있다.

Description

채널 선택 필터를 갖는 고 선형 WiGig 기저대역 증폭기
관련 출원들에 대한 상호 참조
이 출원은 2015년 11월 17일 출원된 미국 가 출원 제 62/256,460 호에 대해 우선권의 이익을 주장한다. 본원에 참조된 이것 및 모든 다른 외부 참조들은 그 전체가 참조에 의해 본원에 통합된다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 필터들 및 프로그래밍가능-이득 증폭기들을 포함하는 회로들에 관한 것이고, 구체적으로는, 독립적인 필터 대역폭 제어 및 이득을 제공하는 회로들에 관한 것이다.
배경 설명은 본 발명을 이해하는데 유용할 수도 있는 정보를 포함한다. 그것은, 본 명세서에서 제공된 정보의 어느 것이 종래 기술이라거나 본 청구된 발명에 관련된다는 것, 또는 구체적으로 또는 암시적으로 참조된 임의의 발행물이 종래 기술이라는 것에 대한 인정이 아니다.
WiGig 기저대역 신호-프로세싱 시스템의 성능 요건들은 3 중이다. 입력 신호 레벨들에 기초하여, 기저대역 출력에서 최대 신호-대-잡음 (signal-to-noise; SNR) 비를 위한 충분한 이득을 생성하는 것이 바람직하다. 특정 거절 레벨에 대해 대역 외 신호들을 약화시키고, 고 선형성 (linearity) 을 유지하면서 고 동적 범위 (high dynamic range) 를 갖는 입력 신호들을 수용할 수 있는 것이 또한 바람직하다.
도 1 은 프로그래밍가능한 이득을 제공하도록 구성된 제 2 전용 증폭기에 커플링된 폐쇄-루프 구성에서의 제 1 전용 증폭기로 필터 기능이 실현되는 기저대역 시스템의 도이다. 제 1 스테이지는 큰 입력 임피던스 및 작은 출력 임피던스를 갖는 셀런-키 필터이다. 필터에 대한 입력은 저항기 (R1) 를 경유하고, 저항기 (R1) 의 출력은 저항기 (R2) 및 커패시터 (C3) 에 커플링되며, 커패시터 (C3) 는 출력 (Vout) 에 커플링된다. 저항기 (R2) 는 (접지된) 커패시터 (C4) 및 연산 증폭기의 포지티브 (positive) 입력에 커플링된다. 출력 (Vout) 은 단위-이득 (unity-gain) 버퍼로서 기능하도록 연산 증폭기의 네거티브 (negative) 입력에 직접 커플링된다. 연산 증폭기는 높은 이득을 제공하고, 인덕터들의 사용 없이 2-차 필터의 구성을 허용한다. 이 경우에, 이 셀런-키 필터에서 묘사된 임피던스들은 저역 통과 필터를 제공한다. 이들 필터들은 저역 통과, 고역 통과, 또는 대역 통과 필터들로서 정의될 수 있다. 제 2 스테이지는 도 1 에서 묘사된 조정가능한 임피던스들 Radj(1) 및 Radj(2) 을 통해 조정가능한 이득을 제공한다.
이하의 설명은 본 발명을 이해하는데 유용할 수도 있는 정보를 포함한다. 그것은, 본 명세서에서 제공된 정보의 어느 것이 종래 기술이라거나 본 청구된 발명에 관련된다는 것, 또는 구체적으로 또는 암시적으로 참조된 임의의 발행물이 종래 기술이라는 것에 대한 인정이 아니다.
본 개시의 하나의 양태에서, 회로는 셀런-키 필터 (Sallen-Key filter) 및 거기에 커플링된 프로그래밍가능-이득 증폭기 (programmable-gain amplifier) 를 포함한다. 셀런-키 필터는 단위-이득 증폭기를 구현하는 소스 팔로워 (source follower) 를 포함한다. 프로그래밍가능-이득 증폭기는 회로의 대역폭을 그것의 이득 설정들로부터 디커플링하기 위해 프로그래밍가능-이득 증폭기에서의 전류 미러 복제 비율에 대한 조정을 통해 프로그래밍가능한 이득을 제공하도록 구성된다. 프로그래밍가능-이득 증폭기는 차동 전압-대-전류 컨버터, 전류 미러 쌍, 및 프로그래밍가능한 출력 이득 스테이지들을 포함할 수 있다. 일부 양태들에서, 회로는 저역-통과 필터, 고역-통과 필터, 또는 대역-통과 필터로서 기능하도록 구성된다.
다른 양태에서, 회로는 프로그래밍가능-이득 증폭기에 커플링된 셀런-키 필터를 포함하고, 여기서, 회로는, 제 1 회로 구성으로 배열된 제 1 복수의 트랜지스터들; 및, 적어도 제 2 회로 구성으로 배열된 적어도 제 2 복수의 트랜지스터들을 포함하는 프로그래밍가능-이득 증폭기 내의 적어도 하나의 브랜치를 포함하는, 셀런-키 필터 내부의 소스 팔로워를 포함하고, 상기 적어도 제 2 회로 구성은 상기 제 1 회로 구성과 동일하다. 일부 양태들에서, 제 1 및 적어도 제 2 복수의 트랜지스터들은 동일한 유닛 디바이스 사이즈들 및 전류 밀도들을 갖는다. 회로는 유닛 디바이스들의 균일한 어레이를 포함하는 제조 레이아웃 (fabrication layout) 을 가질 수도 있다. 이 회로 및 다른 회로들을 만들기 위한 방법들이 본원에 개시된다.
다른 양태는 셀런-키 필터에서 증폭기에서의 트랜지스터들의 동작 구역 (operating region) 에 대한 선형성 종속성 (linearity dependence) 을 회피하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은, 단위 이득을 제공하기 위해 셀런-키 필터에서 소스 팔로워를 채용하는 단계로서, 소스 팔로워는 능동 디바이스 (active device) 및 부하 디바이스 (load device) 를 포함하는, 상기 셀런-키 필터에서 소스 팔로워를 채용하는 단계; 및, 프로그래밍가능 증폭기로서 채용된 전류-미러 쌍에서의 부하 디바이스 및 디바이스들 중 적어도 하나의 부하 디바이스의 적당한 헤드룸 (headroom) 을 보장하기 위해 셀런-키 필터에 대한 입력 신호의 직류 (Direct Current; DC) 레벨을 선택하는 단계를 포함한다.
본원의 설명에서 그리고 첨부되는 청구항들 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 부정관사 "a", "an", 및 정관사 "the" 의 의미는 문맥에서 다르게 명확하게 나타내지 않는 한 복수의 언급을 포함한다. 또한, 본원의 설명에서 사용된 바와 같이, "in (에서)" 의 의미는 문맥상 달리 명확하게 나타내지 않는 한 "in (에서)" 및 "on (상에서)" 을 포함한다.
본 명세서에서의 값들의 범위들의 기재는 단지 그 범위 내에 속하는 각각의 별개의 값에 대해 개별적으로 지칭하는 것의 약기 방법으로서 기능하도록 의도된다. 본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 각각의 개별 값은 그것이 본 명세서에서 개별적으로 기재된 것처럼 본 명세서 내로 통합된다. 본 명세서에서 설명된 모든 방법들은 본 명세서에서 달리 표시되거나 문맥에 의해 달리 명확하게 부정되지 않는 한 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본원의 특정 양태들과 관련하여 제공된 임의의 및 모든 예들, 또는 예시적인 언어 (예컨대, "such as (~ 와 같은)") 의 사용은 단지 본 발명을 더 잘 명확하게 하도록 하기 위해 의도되고, 달리 청구되는 본 발명의 범위에 대해 제한을 부과하지 않는다. 명세서에서의 어느 언어도 본 발명의 실시에 필수적인 임의의 비-청구된 엘리먼트를 나타내는 것으로서 해석되어서는 아니된다.
본원에 개시된 본 발명의 대안적인 엘리먼트들 또는 양태들의 그룹핑들은 한정들로서 해석되어서는 아니된다. 각 그룹 멤버는 개별적으로 또는 본원에서 발견된 그룹 또는 다른 엘리먼트들의 다른 부재들과의 임의의 결합으로 지칭되고 청구될 수 있다. 그룹의 하나 이상의 멤버들은 편의성 및/또는 특허성의 이유들로 인해 그룹의 하나 이상의 멤버들이 편의성 및 특허성의 이유들로 인해 그룹에 포함되거나 그룹으로부터 삭제될 수 있다. 임의의 이러한 포함 또는 삭제가 발생할 때, 명세서는 본원에서, 수정된 그룹을 포함하고 따라서 첨부된 청구항들에서 사용된 모든 마쿠쉬 그룹들의 쓰여진 설명을 충족하는 것으로 간주된다.
개시된 방법들을 나타내는 플로우차트들은 "프로세싱 블록들" 을 포함하고, 또는, "단계들" 은 컴퓨터 소프트웨어 명령들 또는 명령들의 그룹들을 나타낼 수도 있다. 대안적으로, 프로세싱 블록들 또는 단계들은 디지털 신호 프로세서 또는 애플리케이션 특정적 집적 회로 (ASIC) 와 같은 기능적으로 균등의 회로들에 의해 수행되는 단계들을 나타낼 수도 있다. 흐름도들은 임의의 특정 프로그래밍 언어의 신택스를 나타내지 않는다. 그보다는, 흐름도들은, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자 (이하, '통상의 기술자' 라 함) 가 본 개시에 따라 필요한 프로세싱을 수행하기 위해 컴퓨터 소프트웨어를 생성하기 위해 또는 회로들을 제조하기 위해 필요로 하는 기능적 정보를 나타낸다. 루프들 및 변수들의 초기화 및 임시 변수들의 사용과 같은 많은 루틴 프로그램 엘리먼트들은 도시되지 않음에 유의하여야 한다. 본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 설명된 단계들의 특정 시퀀스는 오직 예시적인 것이고 변화될 수 있음이 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 달리 진술되지 않는 한, 이하에서 설명된 단계들은 순서화되지 않고, 이는 단계들이 임의의 편리한 또는 바람직한 순서로 수행될 수 있음을 의미한다.
도 1 은 프로그래밍가능한 이득을 제공하도록 구성된 제 2 전용 증폭기에 커플링된 폐쇄-루프 구성에서의 제 1 전용 증폭기로 필터 기능이 실현되는 회로의 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 하나의 양태에 따라 구성된 필터 및 증폭기를 나타내는 회로도이다.
도 3 은 본 발명의 일 양태에 따라 수행되는 방법의 단계들을 나타내는 플로우차트이다.
도 4 는 본 발명의 일 양태에 따라 수행되는 방법의 단계들을 나타내는 플로우차트이다.
첨부된 도면들과 함께 이하 전개되는 상세한 설명은 본 발명의 다양한 양태들의 설명으로서 의도되고, 본 발명이 실시될 수도 있는 유일의 양태들을 나타내도록 의도되지 아니한다. 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공할 목적을 위한 특정 상세들을 포함한다. 하지만, 본 발명은 이들 특정 상세들 없이 실시될 수도 있음은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 일부 경우들에서, 잘 알려진 구조들 및 컴포넌트들은 본 발명의 개념들을 모호하게 하는 것을 회피하기 위해 블록도로 나타낸다.
본 개시의 각 양태가 본 발명의 엘리먼트들의 단일 조합을 나타내는 경우에, 본 발명은 개시된 엘리먼트들의 모든 가능한 조합들을 포함하는 것으로 고려된다. 따라서, 하나의 양태가 A, B, 및 C 를 포함하고, 제 2 양태가 엘리먼트들 B 및 D 를 포함하는 경우에, 본 발명은 명시적으로 개시되지 않는 경우에도 A, B, C, 또는 D 의 다른 나머지 조합들을 포함하는 것으로 또한 고려된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 그리고 문맥에서 달리 나타내지 않는 한, 용어 "~ 에 커플링된 (coupled to)" 은 직접적 커플링 (coupling) (서로 커플링된 2 개의 엘리먼트들이 서로 접촉) 및 간접적 커플링 (적어도 하나의 추가적인 엘리먼트가 그 2 개의 엘리먼트들 사이에 위치됨) 양자 모두를 포함하는 것으로 의도된다. 따라서, 용어들 "~ 에 커플링된" 및 "~ 와 커플링된" 은 동의어로 사용된다.
도 2 는 본 발명의 하나의 양태에 따라 구성된 필터 및 증폭기를 나타내는 회로도이다. 신호 입력 노드들 (inp) 의 쌍 및 신호 출력 노드들 (outn) 의 쌍이 제공된다. (전계 효과 트랜지스터들과 같은) 트랜지스터들은 M1-M8 및 M1b-M8b 에 의해 표시된다. 저항기들은 R0, R1-R3, 및 R1b-R3b 에 의해 표시된다. 커패시터들은 C1, C2, C1b, 및 C2b 에 의해 표시된다. C2 및 C2b 의 커패시턴스들은 조정가능 (예컨대, 프로그래밍가능) 할 수 있다. 전력 공급기 전압들, 트랜지스터 베이스 전압들, 및 그라운드는 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 심볼들을 통해 표시된다.
도 2 에서 나타낸 회로 구성에서, M2, M2b, M5, 및 M5b 는 소스-팔로워 기능성을 제공한다. 소스-팔로워 증폭기는 공급 전압 VDD 와 그라운드 사이에 커플링된 2 개의 직렬 적층된 디바이스들을 포함하고, 여기서, 제 1 디바이스 (즉, 능동 디바이스) 는 입력 신호를 옮기는 한편, 제 2 디바이스 (즉, 부하 디바이스) 는 부하를 제공한다. 부하 디바이스는 DC 바이어스 전압에 의해 바이어싱된다. 소스-팔로워의 출력 신호는 입력 신호와 동위상이고, 전압 이득은 대략 0dB 이고 선형적으로 거동한다.
집적 회로에서 채용된 저 전력-공급 전압들은 전압 헤드룸 (즉, 이용가능한 출력 신호 스윙) 을 제한한다. 헤드룸 문제를 경감시키기 위해서, 능동 전류 소스 부하가 사용될 수 있다. 예를 들어, 부하 디바이스는 입력에 의해 구동되는 능동 디바이스에 제어된 전류 부하를 제공할 수 있다. 따라서, 부하 디바이스는 소스 팔로워를 동작시키도록 DC 바이어스를 제공한다.
컴포넌트들 (R1, R2, C1, C2, 및 M5) 은 셀런-키 필터로서 기능한다. 따라서, 본 개시의 하나의 양태에 따라, 소스 팔로워는 셀런-키 필터의 설계 내로 통합된다. 도 1 에서의 종래의 셀런-키 필터에서의 연산 증폭기는 필터의 고 주파수 거동을 제한하고, 보통 고 전력 소모를 초래한다. 소스 팔로워는 저 전력 소모를 달성하면서 이 필터의 고 주파수 거동의 범위를 크게 확장할 수 있다. 이 소스 팔로워는 연산 증폭기의 것과 유사한 입력/출력 특성들을 갖는다. 연산 증폭기는 그것의 입력 및 출력 단자들에서 무한한 입력 임피던스, 양호한 전류 드라이브 및 작은 출력 임피던스를 나타낸다. 유사하게, 소스 팔로워는 그것의 입력 및 출력 단자들에서 높은 입력 임피던스, 양호한 전류 드라이브 및 낮은 출력 임피던스를 갖는 것을 포함하는 속성들을 갖는다.
컴포넌트들 (M2, M2b, 및 R0) 은 회로도에서 나타낸 전압들 Vx 및 Vxb 사이의 차동 전압을 트랜지스터들 (M1 및 M1b) 을 통과하는 차동 전류로 변환한다. 트랜지스터 쌍들 (M1, M7 및 M1b, M7b) 은 M7 과 M1 사이의 디바이스 비율과 동일한 이득을 갖는 전류 미러 쌍들을 제공한다. 컴포넌트들 (M7 및 R3) 은 제 1 출력 이득 스테이지를 형성하고, 컴포넌트들 (M7b 및 R3b) 은 제 2 출력 이득 스테이지를 형성하며, 여기서, 제 1 및 제 2 출력 이득 스테이지들은 입력 차동 전류를 출력 차동 전압들로 변환한다.
입력 신호의 전체 차동 이득은:
Figure pct00001
이다. 필터 전달 함수는:
Figure pct00002
이고, 여기서,
Figure pct00003
이다.
본 개시의 일부 양태들에 따르면, 본 명세서에 개시된 회로들은 WiGig 표준에서 사용되는 것들과 같이, 광-대역폭 신호들의 기저대역 프로세싱에서 채용될 수 있다. 이러한 양태들은 종래의 회로들에 비해 전력 소모를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 종래의 셀런-키 필터에서의 증폭기의 폐쇄 루프 대역폭은 필터 대역폭과 부합할 필요성이 있다. 이는 통상적으로, 특히 WiGig 신호들의 경우에, 높은 전력 소모를 요구한다. 하지만, 본 명세서에서 개시된 양태들에서, 소스 팔로워에 의해 단위 이득이 달성된다.
본 개시의 일부 양태들에서, 향상된 선형성이 달성될 수 있다. 종래의 셀런-키 필터 설계들에서, 선형성은 필터의 증폭기에서의 트랜지스터들의 동작 구역에 의존한다. 그들 트랜지스터들의 이상적인 동작 구역은 충분한 드레인-대-소스 전압이 존재하는 포화이다. 크고 큰 입력 신호들에 대해, 트랜지스터 헤드룸은 감소된다. 따라서, 증폭기 개방 루프 이득이 감소되고, 증폭기 폐쇄 루프 이득은 단일이라는 가정이 깨어지고, 이는 선형성이 열화되게 한다.
본 개시의 일부 양태들에서, 셀런-키 필터에서의 소스 팔로워 (M5 및 M5b) 가 단위 이득을 제공하기 때문에, 오직 헤드룸 관심사들만이 트랜지스터들 (M4 및 M4b) 에 대해 제한되고, 이는 입력을 보다 높은 DC 레벨로 설정함으로써 쉽게 해결될 수 있다. 유사하게, 프로그래밍가능-이득 증폭기에 대해, 입력이 충분히 높은 DC 레벨로 설정될 때, 트랜지스터들 (M1 및 M7) 에 대해 충분한 헤드룸이 보장될 수 있고, 이는 M1 으로부터 M7 으로의 전류 복제를 입력 신호 레벨에 영향을 받지 않게 만든다. 출력부에서, 케스케이드 디바이스로서 작용하는 트랜지스터 (M8) 로, 헤드룸은 전류 복제 (그리고 따라서, 선형성) 에 영향을 미치지 않고 부드럽게 짜내질 수 있다.
도 2 에서 도시된 회로는 독립적인 필터 대역폭 및 이득 제어를 제공할 수 있다. 종래의 필터-증폭기 회로들에서, 프로그래밍가능-이득 증폭기의 대역폭은 또한 이득 설정들의 함수이다. 독립적인 대역폭 및 이득 제어들을 갖도록 (즉, 이득이 오직 프로그래밍가능-이득 증폭기를 통해서만 제어되는 한편 대역폭은 오직 셀런-키 필터를 통해서만 제어되도록) 하기 위해, 프로그래밍가능-이득 증폭기의 대역폭은 전체 대역폭에 영향을 미치는 것을 회피하기 위해 최악의 경우의 이득 설정들에 대해 충분히 커야 하고, 이는 고 전력 소모를 초래하는 차선의 설계로 이끈다. 반면에, 도 2 에서 도시된 회로에서는, 프로그래밍가능한 이득이 전류 미러 복제 비율 (W7/W1) 및 저항기 비율 (R3/R0) 에 의해 달성될 수 있다. 이것은 심각한 전력 소모 없이 고 대역폭을 가능하게 한다. 따라서, 본 개시의 특정 양태들에 따르면, 독립적인 필터 대역폭 및 이득 제어가 전력-소모 버짓을 증가시키지 않고 달성될 수 있다.
본 개시의 특정 양태들에 따른 회로 설계들은 프로그래밍가능한 이득 증폭기와 커플링된 셀런-키 필터를 포함하는 회로들의 제조를 용이하게 할 수 있다. 셀런-키 필터 내부의 증폭기와 프로그래밍가능한 이득 증폭기 사이의 회로 구조의 유사성 (브랜치 (M6, M5, M4), 브랜치 (M3b, M2, M1), 및 브랜치 (M8, M7)) 은 레이아웃을 용이하게 하고, 설계를 단순화하며, 제조 비용을 감소시키고, 및/또는 칩 기능을 향상시키기 위해 이용될 수 있다. 공통 유닛 디바이스 사이즈 및 전류 밀도를 제공하기 위해 트랜지스터들의 사이즈를 정함으로써, 레이아웃은 고도로 콤팩트하게 만들어질 수 있고, 소정의 레이아웃-의존적 효과들을 완화시킬 수 있는 유닛 디바이스들의 균일한 어레이들을 제공할 수 있다. 따라서, 본 개시의 양태들은, 본원에 개시된 설계 양태들에 따라 집적 회로들을 제조하도록 구성된 방법들, 장치들, 및 프로그래밍가능한 제어 시스템들을 포함할 수 있는, 집적 회로들의 설계 및 제조를 포함한다.
도 2 는 회로의 저역-통과 구현을 나타내는 한편, 본원에 개시된 신규한 양태들은 대안적인 회로 구성들에서 채용될 수 있고, 기저대역, 중간-주파수, 및/또는 라디오 주파수 프로세싱을 위해 바람직할 수도 있는 다양한 유형들의 필터 특성들 중 임의의 것에 대해 적응될 수 있다.
예시적으로, 고역-통과 필터는 R1, R2, R1b, 및 R2b 를 커패시터들로 대체하고, C1, C2, C1b, 및 C2b 를 저항기들로 대체함으로써 제공될 수 있다. 결과적인 고역-통과 대역폭은
Figure pct00004
이다.
다른 양태에서, 대역-통과 애플리케이션은 고역-통과 필터를 저역-통과 필터와 케스케이딩함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, AC 커플링 커패시터 다음에 묘사된 저역-통과 필터 구현이 이어질 수 있다. 이들 및 관련 회로들의 대안적인 필터 설계들 및 애플리케이션들이 본원에 개시된 교시들에 따라 제공될 수 있음은 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
M6, M6b, M3 및 M3b 로부터의 바이어싱 전류는 회로 성능에 영향을 미칠 것이다. 큰 바이어스 전류는 디바이스들 (M5 및 M2) 이 큰 트랜스컨덕턴스 gm 을 갖도록 허용할 것이고, 이는 단위 이득에 대한 소스 팔로워 스테이지의 출력 임피던스를 감소시킨다. 하지만, 과도하게 큰 바이어스 전류는 보통 주어진 전류 밀도에 대해 큰 디바이스 사이즈를 초래한다. 이것은 셀런-키 필터 출력부, 및 소스 팔로워의 출력부 (M2) 에서의 큰 용량성 부하를 야기하여, 감소된 대역폭을 초래한다. 따라서, 본원에 개시된 양태들에 따라 설계된 회로들은, 전술한 파라미터들에 관한 최선의 설계를 갖는 회로를 생성하는 것 등을 위해, 이러한 트레이트오프들을 고려할 수 있다.
도 3 은 본 개시의 양태들에 따라 수행될 수 있는 단계들을 나타내는 흐름도이다. 이들 단계들은 셀런-키 필터에서의 증폭기에서 트랜지스터들의 동작 구역에 대한 선형성 의존성을 회피하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 제 1 단계 (301) 는 셀런-키 필터에서 소스 팔로워를 채용하는 것을 포함한다. 소스 팔로워는 능동 디바이스 및 부하 디바이스를 포함하고, 단위 이득을 제공할 수 있다. 제 2 단계 (302) 는, 프로그래밍가능한 증폭기로서 채용된 전류-미러 쌍에서의 부하 디바이스 및 디바이스들과 같이, 필터-증폭기 회로의 트랜지스터들 중 적어도 하나에서의 필요한 헤드룸을 결정하는 것을 포함한다. 제 3 단계 (303) 는, 적어도 하나의 트랜지스터에서 적당한 헤드룸을 보장하기 위해 셀런-키 필터에 대한 입력 신호의 DC 레벨을 선택하는 것을 포함한다.
도 4 는 본 개시의 일 양태에 따라 구성된 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 2 에 관해 상기 언급된 바와 같이, 셀런-키 필터 내부의 증폭기와 프로그래밍가능한 이득 증폭기 사이의 회로 구조에서의 유사성 (브랜치 (M6, M5, M4), 브랜치 (M3b, M2, M1), 및 브랜치 (M8, M7)) 은 레이아웃을 용이하게 하고, 설계를 단순화하며, 제조 비용을 감소시키고, 및/또는 칩 기능을 향상시키기 위해 이용될 수 있다.
집적 회로의 제조를 위한 방법에서의 제 1 단계 (401) 는 셀런-키 필터 및 적어도 프로그래밍가능-이득 증폭기에 대해 공통이 될 트랜지스터 레이아웃을 채용하는 것을 포함한다. 제 2 단계 (402) 는 셀런-키 필터 및 프로그래밍가능-이득 증폭기 (그리고, 선택적으로, 다른 회로들 및/또는 회로 부분들) 를 설계하는 것을 포함한다. 이것은 셀런-키 필터 및 프로그래밍가능-이득 증폭기에 대한 회로 설계를 생성하는 것을 제공할 수 있다. 선택적으로 단계 (402) 에 선행할 수 있는 제 3 단계 (403) 는 공통 유닛 디바이스 사이즈 및 전류 밀도를 제공하기 위해 레이아웃에서 트랜지스터들의 사이즈를 결정하는 것을 포함한다. 단계들 (402 및/또는 403) 은 고도로 콤팩트 (compact) 하게 만들어지도록 그리고 레이아웃-의존적 효과들을 완화시킬 수 있는 유닛 디바이스들의 균일한 어레이들을 제공하도록 레이아웃을 설계하는 것을 더 포함할 수 있다. 생성된 회로 설계에 기초하여, 셀런-키 필터 및 프로그래밍가능-이득 증폭기가 제조된다 (404).
본 개시의 일부 양태들에 따라 구성된 방법들은 본원에 개시된 회로 구성들에 따른 집적 회로들의 설계를 제공할 수 있다. 일부 양태들에서, 방법들은 본원에 개시된 설계들에 따른 집적 회로들의 제조를 제공하도록 구성된다. 본원에 개시된 방법들은 전술된 설계 양태들에 따라 집적 회로들을 설계 및/또는 제조하도록 구성된 프로그래밍가능한 시스템들을 포함할 수 있다.
방법에 지향된 임의의 언어는, 서버들, 인터페이스들, 시스템들, 데이터베이스들, 에이전트들, 피어들, 엔진들, 모듈들, 제어기들, 또는 개별적으로 또는 집합적으로 동작하는 다른 유형들의 컴퓨팅 디바이스들을 포함하는, 컴퓨팅 디바이스들의 임의의 적합한 조합에 의해 수행될 수 있을 것이다. 컴퓨팅 디바이스들은, 유형의, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 저장 매체 (예컨대, 하드 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브, RAM, 플래시, ROM 등) 상에 저장된 소프트웨어 명령들을 실행하도록 구성된 프로세서를 포함함을 이해하여야 한다. 소프트웨어 명령들은 바람직하게는, 개시된 회로들 및 방법들에 관해 본원에 개시된 바와 같은 역할들, 책임들, 또는 다른 기능성을 제공하도록 컴퓨팅 디바이스를 구성한다.
이미 설명된 것들 외에도 많은 보다 많은 변형들이 본원에서의 발명적 개념들로부터 벗어남이 없이 가능함은 통상의 기술자에게 자명하다. 본 발명의 주제는 따라서, 첨부된 청구항들의 사상에서를 제외하고는 제한되어서는 아니된다. 더욱이, 명세서 및 청구항들 양자를 해석함에 있어서, 모든 용어들은 문맥과 일치하는 가장 넓은 가능한 방식으로 해석되어져야 한다. 특히, 용어들 "포함하다" 및 "포함하는" 은, 언급된 엘리먼트들, 컴포넌트들, 또는 단계들이 명시적으로 언급되지 않은 다른 엘리먼트들, 컴포넌트들, 또는 단계들과 결합, 또는 이용, 또는 존재할 수도 있음을 나타내는, 비-배타적인 방식으로 엘리먼트들, 컴포넌트들, 또는 단계들을 지칭하는 것으로서 해석되어져야 한다. 명세서 청구항들이 A, B, C ... 및 N 으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 무엇 중 적어도 하나를 지칭하는 경우에, 텍스트는 A 플러스 N, 또는 B 플러스 N 등이 아니라 그룹으로부터의 오직 하나의 엘리먼트만을 필요로 하는 것으로서 해석되어져야 한다.

Claims (16)

  1. 회로로서,
    단위-이득 증폭기를 구현하는 소스 팔로워를 포함하는 셀런-키 필터; 및
    상기 셀런-키 필터에 커플링된 프로그래밍가능-이득 증폭기를 포함하고,
    상기 회로는 그것의 이득 설정들로부터 상기 회로의 대역폭을 디커플링하기 위해 상기 프로그래밍가능-이득 증폭기에서의 전류 미러 복제 비율에 대한 조정을 통해 프로그래밍가능한 이득을 제공하도록 구성되는, 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로그래밍가능-이득 증폭기는 차동 전압-대-전류 컨버터, 전류 미러 쌍, 및 프로그래밍가능한 출력 이득 스테이지들을 포함하는, 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    저역-통과 필터, 고역-통과 필터, 및 대역-통과 필터 중 적어도 하나로서 기능하도록 구성되는, 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 팔로워는 제 1 회로 구성으로 배열된 제 1 복수의 트랜지스터들을 포함하고, 상기 프로그래밍가능-이득 증폭기 내의 적어도 하나의 브랜치는 적어도 제 2 회로 구성으로 배열된 적어도 제 2 복수의 트랜지스터들을 포함하며, 상기 적어도 제 2 회로 구성은 상기 제 1 회로 구성과 동일한, 회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 트랜지스터들 및 상기 적어도 제 2 복수의 트랜지스터들은 동일한 유닛 디바이스 사이즈들 및 전류 밀도들을 갖는, 회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    유닛 디바이스들의 균일한 어레이를 포함하는 제조 레이아웃을 포함하는, 회로.
  7. 셀런-키 필터에서의 증폭기에서의 트랜지스터들의 동작 구역에 대한 선형성 종속성을 회피하기 위한 방법으로서,
    단위 이득을 제공하기 위해 상기 셀런-키 필터에서 소스 팔로워를 채용하는 단계로서, 상기 소스 팔로워는 능동 디바이스 및 부하 디바이스를 포함하는, 상기 셀런-키 필터에서 소스 팔로워를 채용하는 단계; 및
    프로그래밍가능-이득 증폭기로서 채용된 전류-미러 쌍에서의 부하 디바이스 및 디바이스들 중 적어도 하나의 부하 디바이스의 충분한 헤드룸을 보장하기 위해 상기 셀런-키 필터에 대한 입력 신호의 DC 레벨을 선택하는 단계를 포함하는, 셀런-키 필터에서의 증폭기에서의 트랜지스터들의 동작 구역에 대한 선형성 종속성을 회피하기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로그래밍가능-이득 증폭기는 차동 전압-대-전류 컨버터 및 프로그래밍가능한 출력 이득 스테이지들을 포함하는, 셀런-키 필터에서의 증폭기에서의 트랜지스터들의 동작 구역에 대한 선형성 종속성을 회피하기 위한 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 셀런-키 필터는 저역-통과 필터, 고역-통과 필터, 및 대역-통과 필터 중 적어도 하나로서 기능하도록 구성되는, 셀런-키 필터에서의 증폭기에서의 트랜지스터들의 동작 구역에 대한 선형성 종속성을 회피하기 위한 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 소스 팔로워는 제 1 회로 구성으로 배열된 제 1 복수의 트랜지스터들을 포함하고, 상기 프로그래밍가능-이득 증폭기 내의 적어도 하나의 브랜치는 적어도 제 2 회로 구성으로 배열된 적어도 제 2 복수의 트랜지스터들을 포함하며, 상기 적어도 제 2 회로 구성은 상기 제 1 회로 구성과 동일한, 셀런-키 필터에서의 증폭기에서의 트랜지스터들의 동작 구역에 대한 선형성 종속성을 회피하기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 트랜지스터들 및 상기 적어도 제 2 복수의 트랜지스터들은 동일한 유닛 디바이스 사이즈들 및 전류 밀도들을 갖는, 셀런-키 필터에서의 증폭기에서의 트랜지스터들의 동작 구역에 대한 선형성 종속성을 회피하기 위한 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 소스 팔로워 및 상기 프로그래밍가능-이득 증폭기의 각각은 유닛 디바이스들의 균일한 어레이를 포함하는 제조 레이아웃을 포함하는, 셀런-키 필터에서의 증폭기에서의 트랜지스터들의 동작 구역에 대한 선형성 종속성을 회피하기 위한 방법.
  13. 집적 회로를 제조하기 위한 방법으로서,
    유닛 디바이스들의 어레이를 포함하는 트랜지스터 레이아웃을 설계하는 단계로서, 상기 트랜지스터 레이아웃은 셀런-키 필터 및 적어도 프로그래밍가능-이득 증폭기에 대해 공통이 되는, 상기 트랜지스터 레이아웃을 설계하는 단계;
    공통 유닛 디바이스 사이즈 및 전류 밀도를 제공하기 위해 상기 트랜지스터 레이아웃에서의 트랜지스터들의 사이즈를 부여하는 단계;
    상기 셀런-키 필터 및 상기 프로그래밍가능-이득 증폭기가 각각 상기 트랜지스터 레이아웃을 포함하도록 상기 셀런-키 필터 및 상기 프로그래밍가능-이득 증폭기의 설계를 생성하는 단계; 및
    상기 설계에 기초하여 상기 셀런-키 필터 및 상기 프로그래밍가능-이득 증폭기를 제조하는 단계를 포함하는, 집적 회로를 제조하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    유닛 디바이스들의 균일한 어레이들을 제공하고 콤팩트성을 달성하도록 상기 트랜지스터 레이아웃을 설계하는 단계를 포함하는, 집적 회로를 제조하기 위한 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 프로그래밍가능-이득 증폭기는 차동 전압-대-전류 컨버터, 전류 미러 쌍, 및 프로그래밍가능한 출력 이득 스테이지들을 포함하는, 집적 회로를 제조하기 위한 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 집적 회로는 저역-통과 필터, 고역-통과 필터, 및 대역-통과 필터 중 적어도 하나로서 기능하도록 구성되는, 집적 회로를 제조하기 위한 방법.
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