TW201513565A - 濾波器電路、積體電路、通訊模組及通訊裝置 - Google Patents

Abstract

提供濾波器電路，包含：一或更多第一電容器，以預定時序累積及發射電荷；一或更多第一放大器，從輸入端側設置至一或更多第一電容器，以及輸出與輸入電壓成比例的電流至輸入端；以及，一或更多第二放大器，從輸出端側設置至一或更多第一電容器以及從輸出端輸出與輸出電壓成比例的電流。一或更多第一放大器中的各第一放大器與一或更多第二放大器中的各第二放大器之比例係數是任意設定的。

Description

濾波器電路、積體電路、通訊模組及通訊裝置

本發明係關於濾波器電路、積體電路、通訊模組及通訊裝置。

以智慧型電話為例的高性能無線通訊終端的普及以及經由例如LTE(長程演進)-先進高速無線通訊系統之行動通訊寬頻的達成已有進步。然後，期望由可應用至寬廣頻率範圍之各式各樣的無線通訊系統之知道的無線技術有效使用頻率資源。舉例而言，在2013年2月19日M.Tohidian,I.Madadi及R.B.Staszewski於Proc.of IEEE Solid-State Circuits Conf.,sec.10.2發表之"A 2 mW 800 MS/s 7th-order discrete-time IIR filter with 400 kHz-30 MHz BW and 100 dB stop-band rejection in 65nm CMOS,"文獻中(非專利文獻1)，揭示應用至此無線通訊系統的離散時間電荷域濾波器。

慮及上述情形，需要能衰減鄰近頻率的干擾波而不會影響通訊終端的電路面積以及不衰減通訊終端所需區域的訊號之濾波器電路。

根據本揭示，提供濾波器電路、積體電路、及通訊裝置，它們是新穎及改良的，能夠衰減相鄰頻率的干擾波而不會影響電路面積及不會衰減所需區域的訊號。

根據本揭示的實施例，提供濾波器電路，其包含一或更多第一電容器、一或更多第一放大器、以及一或更多第二放大器，一或更多第一電容器以預定時序累積及發射電荷，一或更多第一放大器從輸入端側設置至一或更多第一電容器，以及輸出與輸入電壓成比例的電流至輸入端，一或更多第二放大器從輸出端側設置至一或更多第一電容器以及從輸出端輸出與輸出電壓成比例的電流。一或更多第一放大器中的各第一放大器與一或更多第二放大器中的各第二放大器之比例係數是任意設定的。

根據本揭示的實施例，提供包含濾波器電路的積體電路。

根據本揭示的實施例，提供包含積體電路及雙工器的通訊模組。

根據本揭示的實施例，提供包含通訊模組、及天線的通訊裝置，天線傳送及接收無線電波以及與通訊模組交換無線電波。

如上所述，根據本揭示，提供濾波器電路、積體電 路、通訊模組、及通訊裝置，它們是新穎及改良的，能夠衰減相鄰頻率的干擾波而不會影響電路面積及不會衰減所需區域的訊號。

10‧‧‧無線通訊終端

11‧‧‧天線

20‧‧‧接收部

22‧‧‧雙工器

23‧‧‧低雜訊放大器

24a‧‧‧混合器

24b‧‧‧混合器

25a‧‧‧低通濾波器

25b‧‧‧低通濾波器

26a‧‧‧A/D轉換器

26b‧‧‧A/D轉換器

30‧‧‧基頻帶處理部

40‧‧‧傳輸部

41‧‧‧傳輸模組

42‧‧‧雙工器

50‧‧‧離散時間電荷域濾波器

51‧‧‧離散時間電荷域濾波器

60‧‧‧離散時間電荷域濾波器

100‧‧‧離散時間電荷域濾波器

圖1是說明圖，顯示能夠採用高速無線通訊系統之無線通訊終端的功能配置的實例；圖2是說明圖，顯示離散時間電荷域濾波器的配置實例；圖3是說明圖，顯示用於圖2中所示的開啟/關閉開關之脈衝的波形；圖4是說明圖，顯示離散時間電荷域濾波器的配置實例；圖5是說明圖，顯示非專利文獻1中所示的離散時間電荷域60；圖6是說明圖，顯示應用至圖5中所示的離散時間電荷域60的脈衝波形；圖7是說明圖，顯示應用至圖5中所示的離散時間電荷域60的頻率特徵實例；圖8是說明圖，顯示根據本揭示的一實施例之離散時間電荷域濾波器100的電路配置實例；圖9是說明圖，顯示圖形中離散時間電荷域濾波器100的頻率特徵；以及圖10是說明圖，顯示圖形中離散時間電荷域濾波器 100的頻率特徵。

於下將參考附圖，詳述本揭示的較佳實施例。注意，在本說明書及附圖中，具有實質相同的功能及結構的結構元件是以相同代號表示，並省略這些結構元件的重複說明。

依下述次序作說明；1.本揭示的一實施例；概要；電路配置實例；以及2.結論。

1.本揭示的一實施例 概要

首先，在詳述本揭示的一實施例之前，說明概要直到達成本揭示的一實施例為止。

如上所述，以智慧型電話為例的高性能無線通訊終端的普及以及經由例如LTE(長程演進)-先進高速無線通訊系統之行動通訊寬頻的達成已有進步。可用於行動通訊的頻帶受限。因此，隨著高性能無線通訊終端的普及以及行動通訊寬頻達成的此進步，無線通訊交通及頻率資源的消耗之增加已產生問題。

由於指派給現存的無線通訊系統的頻帶已經廣泛地存在於適用於行動通訊的頻率範圍中，所以，非常難以確保寬頻帶中新的無線通訊系統的頻帶。因此，期望由可應用至各式各樣的無線通訊系統之已知的無線技術有效使用頻率資源。

圖1是說明圖，顯示能夠使用例如LTE-先進等高速無線通訊系統之無線通訊終端的功能配置的實例。圖1中所示的無線通訊終端10包含天線11、接收部20、基頻帶處理部30、及傳輸部40。

接收部20處理從另一裝置(舉例而言，基地台、無線LAN的基地電話、等等)傳送而來及由天線11接收的無線電波，然後，將經過處理的無線電波傳送至基頻帶處理部30。接收部20包含雙工器22、LNA(低雜訊放大器)23、混合器24a及24b、低通濾波器25a及25b、以及A/D轉換器(ADC)26a和26b。

防止天線11接收的無線電波與要從天線11傳送的傳輸波因通過雙工器22而混合，然後，由低雜訊放大器(LNA)23放大。由LNA 23放大的無線電波分別藉由混合器24a及24b而與餘弦波及正弦波相混，然後，被允許通過LPF 25a和25b中的預定頻率成分。通過LPF 25a和25b的訊號分別由AD轉換器26a和26b轉換成數位訊號，然後，傳送至基頻帶處理部30。

傳輸部40執行訊號處理，以將來自基頻帶處理部30的訊號從天線11傳送。傳輸部40包含傳輸模組41及雙 工器42，傳輸模組41執行數位訊號至類比訊號的轉換或是執行濾波器處理，雙工器42防止與天線11收到的無線電波混合。

LPF 25a及25b是用於通道選取的低通濾波器。要作為用於通道選取的低通濾波器之LPF 25a及25b被要求具有可調諧的截止頻率、具有陡峭的截止特徵及高線性，以降低來自相鄰頻率的干擾、以及取得低雜訊和低功率消耗，以致於LPF 25a及25b可應用至各式各樣的無線通訊系統。

要求以低成本的CMOS(互補金屬氧化物半導體)製程來實現用於通道選取之此高性能低通濾波器。關於CMOS製程，由於微小化根據莫爾定律進行以及電源電壓降低，所以，逐漸地難以繼續實現採用以往的類比電路設計技術之濾波器電路。

另一方面，由於CMOS製程的微小化，電晶體的轉換器電導係數變高，數位電路及開關電路以高速操作，以及，電容器的電容密度也增加。因此，切換電容器濾波器以GHz等級的高速時脈操作，這在此之前是無法想像的，以及，能執行離散時間類比訊號處理。未採用運算放大器的離散時間電荷域濾波器取得低雜訊及優良線性且接受根據莫爾定律的比例化，並因而被大力地研究及發展。

圖2是說明圖，顯示離散時間電荷域濾波器的配置實例。圖2中所示的離散時間電荷域濾波器50包含跨導放大器Gm、歷史電容器Ch1及Ch2、旋轉電容器Cr、及開 關S1、S2和S3。

跨導放大器Gm是將輸入電壓轉換成電流、然後輸出電流之放大器。歷史電容器Ch1及Ch2是以預定時序累積及發射電荷的電容器。歷史電容器Ch1及Ch2用以累積及發射電荷的時序是由開關S1、S2、及S3的開/關時序決定。旋轉電容器Cr是接收及累積歷史電容器Ch1中累積的電荷、或是將累積的電荷以預定時序供應至歷史電容器Ch2。在圖2中所示的離散時間電荷域濾波器50中的V1代表第一輸出電壓。

圖3是說明圖，顯示用於開啟/關閉圖2中所示的離散時間電荷域濾波器50的開關S1、S2、及S3之脈衝的波形。

跨導放大器Gm輸出與施加至離散時間電荷域濾波器50的輸入端Vin之電壓成比例的電流。來自跨導放大器Gm輸出的電流輸出累積成歷史電容器Ch1中的電荷。

說明圖2中所示的離散時間電荷域濾波器50的操作。開關S1、S2、及S3是當圖3中所示的脈衝p1、p2、及p3高時進入開啟(ON)狀態，以及當這些脈衝低時進入關閉(OFF)狀態。如圖3所示，脈衝p1、p2、及p3之變成高時的時序會偏移對應於取樣時脈CLK的一週期(Ts)，以及，脈衝p1、p2、及p3不會彼此重疊。

當僅有脈衝p1變高時，開關S1進入開啟狀態以及開關S2及S3進入關閉狀態。當僅有開關S1進入開啟狀態時，累積在歷史電容器Ch1中的電荷分散至旋轉電容器 Cr。

當僅有脈衝p2變高時，開關S2進入開啟狀態以及開關S1及S3進入關閉狀態。當僅有開關S2進入開啟狀態時，旋轉電容器Cr連接至歷史電容器Ch2。當旋轉電容器Cr連接到歷史電容器Ch2時，累積在旋轉電容器Cr中的電荷分散至歷史電容器Ch2。累積在歷史電容器Ch2中的電荷從離散時間電荷域濾波器50的輸出Vout輸出。

當僅有脈衝p3變高時，開關S3進入開啟狀態以及開關S1及S2進入關閉狀態。當僅有開關S3進入開啟狀態時，旋轉電容器Cr接地。因此，累積在旋轉電容器Cr中的電荷放電。電荷累積在圖2中所示之離散時間電荷域濾波器50的各歷史電容器Ch1及Ch2中，因此，離散時間電荷域濾波器50作為積分器。

藉由這些脈衝p1、p2及p3的各階段之離散時間電荷域濾波器50的系列操作會重覆，而對應取樣時脈CLK的三週期Ts。然後，藉由將圖2中的離散時間電荷域濾波器50設置成平行的，可以對取樣時脈CLK的各週期Ts連接地執行操作。

圖4是說明圖，顯示離散時間電荷域濾波器的配置實例。圖4中所示的離散時間電荷域濾波器51是三件圖2中所示的離散時間電荷域濾波器50平行設置。

圖4中所示的離散時間電荷域濾波器51包含跨導放大器Gm、歷史電容器Ch1及Ch2、旋轉電容器Cr1、Cr2、及Cr3、以及開關S11、S12、S13、S21、S22、 S23、S31、S32、及S33。附接至開關S11、S12、S13、S21、S22、S23、S31、S32、及S33附近之p1、p2、及p3表示圖3中所示的脈衝p1、p2、及p3被施加到對應開關。更精確而言，開關S11、S12、S13、S21、S22、S23、S31、S32及S33是當顯示於圖3中的脈衝p1、p2、及p3是高的且當脈衝低時進入關閉狀態的開關。

圖4中所示的離散時間電荷域濾波器51配置成歷史電容器Ch1及Ch2具有相同的電容及旋轉電容器Cr1、Cr2、及Cr3具有相同電容。在圖4中所示的離散時間電荷域濾波器51中的V1表示第一輸出電壓。

圖4中所示的離散時間電荷域濾波器51的離散時間轉換函數以表示式1表示。在表示式1中，Gm代表跨導放大器Gm的跨導係數，Ts代表取樣時脈的週期，Cr代表旋轉電容器Cr1、Cr2、及Cr3的電容，Ch代表歷史電容器Ch1及Ch2的電容。

如上所述，施加至無線通訊系統及未採用操作放大器的離散時間電荷域濾波器的研究已經進步。舉例而言，非專利文獻1揭示具有未採用運算放大器之離散時間電荷域濾波器的第7階IIR低通濾波器的實現。

圖5是說明圖，顯示非專利文獻1中說明的離散時間電荷域濾波器60。圖6是說明圖，顯示要施加至離散時間電荷域濾波器60的脈衝的波形。

圖5中所示的離散時間電荷域濾波器60包含跨導放大器Gm、歷史電容器Ch1至Ch7、旋轉電容器Cr1至Cr8、以及開關Snm(1n8,1m8)。附加至開關Snm附近的p1至p8表示圖6中所示的脈衝p1至p8中的各脈衝施加至對應的開關。

跨導放大器Gm是從輸入端Vin至離散時間電荷域濾波器60而至歷史電容器Ch1。

歷史電容器Ch1至Ch7均為以預定時序累積及射出電荷之電容器。歷史電容器Ch1至Ch7用以累積及射出電荷之時序是由開關Snm的開/關時序所決定。旋轉電容器Cr1至Cr8均接收及累積歷史電容器Ch1至Ch7中累積的電荷或以預定時序供應累積的電荷給歷史電容器Ch1至Ch7。

圖5中所示的離散時間電荷域濾波器60配置成累積在歷史電容器Ch7中的電荷從輸出Vout輸出。圖5中所示的離散時間電荷域濾波器60中的V1至V6分別代表第1至第6輸出電壓。

說明圖5中所示的離散時間電荷域濾波器60的操作。當僅有脈衝p1變高時，開關S11、S21、...S81進入開啟狀態。然後，電荷以對應方式分散至旋轉電容器Cr1及歷史電容器Ch1、旋轉電容器Cr3及歷史電容器Ch7、旋轉電容器Cr4及歷史電容器Ch6、旋轉電容器Cr5及歷史電容器Ch5、旋轉電容器Cr6及歷史電容器Ch4、旋轉電容器Cr7及歷史電容器Ch3、以及旋轉電容器Cr8及歷 史電容器Ch2。由於旋轉電容器Cr2接地，所以，目前累積在旋轉電容器Cr2中的電荷放電。

然後，當僅有脈衝p2變高時，開關S12、S22、...S82進入開啟狀態。然後，電荷以對應方式分散至旋轉電容器Cr1及歷史電容器Ch2、旋轉電容器Cr2及歷史電容器Ch1、旋轉電容器Cr4及歷史電容器Ch7、旋轉電容器Cr5及歷史電容器Ch6、旋轉電容器Cr6及歷史電容器Ch5、旋轉電容器Cr7及歷史電容器Ch4、以及旋轉電容器Cr8及歷史電容器Ch3。由於旋轉電容器Cr3接地，所以，累積在旋轉電容器Cr3中的電荷放電。

因此，藉由在脈衝p3時及之後的脈衝之高狀態和低狀態之類似重複，連續地切換開關Snm的開啟狀態及關閉狀態，以及，重複累積在各電容器中的電荷之分散及放電。如上所述，藉由脈衝p1至p8之高狀態及低狀態的重複，重複電荷的分散及放電。由於濾波器具有七個歷史電容器Ch1至Ch7，所以，圖5中所示的離散時間電荷域濾波器60操作成為第7階IIR低通濾波器。

圖5中所示的離散時間電荷域濾波器60配置成歷史電容器Ch1至Ch7具有相同的電容及旋轉電容器Cr1至Cr8具有相同的電容。

圖5中所示的離散時間電荷域濾波器60的轉換函數以表示式2顯示。在表示式2中，Gm代表跨導放大器Gm的跨導係數，Ts代表取樣時脈的週期，Cr代表旋轉電容器Cr1至Cr8的電容，以及，Ch代表歷史電容器Ch1 至Ch7的電容。

從圖4中所示的離散時間電荷域濾波器51及圖5中所示的離散時間電荷域濾波器60，發現未採用運算放大器的離散時間電荷域濾波器的電路規模以(n+1)的平方成比例地增加，其中，1加至度n。也發現離散時間電荷域濾波器中使用的開關的數目給定為(n+1)²。

圖7是說明圖，顯示圖5中所示的離散時間電荷域濾波器60的頻率特徵之實例。圖7顯示當圖5中所示的離散時間電荷域濾波器60配置成歷史電容器Ch1至Ch7的電容是20[pF]、旋轉電容器Cr1至Cr8的電容Cr是0.5[pF]、跨導放大器Gm的跨導係數Gm是0.5[mS]、及取樣時脈的週期Ts是1.0[ns]時的頻率特徵。

圖5中所示的離散時間電荷域濾波器60具有如圖7所示的頻率特徵。如圖7所示，離散時間電荷域濾波器60具有緩和的截止特徵。因此，圖5中所示的離散時間電荷域濾波器60不會充份地衰減相鄰頻率的干擾波，也衰減所需的訊號區。當度增加以增加相鄰頻率的衰減量時，電流規模與(n+1)的平方成比例地增加，其中，如上所述，1加至度n。因此，隨著開關及電容器的數目增加，耗電增加或是晶片面積增加。

然後，下述說明描述能夠衰減相鄰頻率的干擾波而不影響電路規模以及能夠抑制所需區域的衰減之離散時間電 荷域濾波器。

電路配置實例

圖8是說明圖，顯示根據本揭示的一實施例之離散時間電荷域濾波器100的電路配置實例。於下，說明根據使用圖8之本揭示的一實施例之離散時間電荷域濾波器100的電路配置實例。

圖8中所示的離散時間電荷域濾波器100包含跨導放大器GmFF1至GmFF6以及GmFB1至GmFB6、歷史電容器Ch1至Ch7、旋轉電容器Cr1至Cr8、以及開關Snm(1n8,1m8)。附加至開關Snm附近的p1至p8表示圖6中所示的脈衝p1至p8中的各脈衝施加至對應的開關。

跨導放大器GmFF1至GmFF6是從輸入端Vin至離散時間電荷域濾波器100而至歷史電容器Ch1至Ch6之前饋跨導放大器。

跨導放大器GmFB1至GmFB6是從來自離散時間電荷域濾波器100的輸出Vout至歷史電容器Ch1至Ch6之回饋跨導放大器。

歷史電容器Ch1至Ch7均為根據本揭示的實施例之第一電容器的實例以及以預定時序累積或射出電荷之電容器。歷史電容器Ch1至Ch7用以累積及射出電荷之時序是由開關Snm的開/關時序所決定。旋轉電容器Cr1至Cr8均為根據本揭示的實施例之第二電容器的實例以及接 收及累積歷史電容器Ch1至Ch7中累積的電荷或以預定時序供應累積的電荷給歷史電容器Ch1至Ch7。

圖8中所示的離散時間電荷域濾波器100配置成累積在歷史電容器Ch7中的電荷從輸出Vout輸出。圖8中所示的離散時間電荷域濾波器100中的V1至V6分別代表第1至第6輸出電壓。

在根據本揭示的一實施例之離散時間電荷域濾波器100中，跨導放大器GmFF1至GmFF6以及GmFB1至GmFB6中各跨導放大器的跨導係數是可編程的。舉例而言，跨導放大器GmFF1至GmFF6以及GmFB1至GmFB6中的各跨導放大器的跨導係數可以設定於負、0、及正的任何值。

根據圖8中所示的跨導放大器GmFB1至GmFB6，與輸出電壓Vout成比例的電流從離散時間電荷域濾波器100流至歷史電容器Ch1至Ch6。因此，藉由從跨導放大器GmFF1至GmFF6的電流以及從跨導放大器GmFB1至GmFB6的電流，電荷累積於歷史電容器Ch1至Ch6中。

說明圖8中所示的離散時間電荷域濾波器100的操作。當僅有脈衝p1變高時，開關S11、S21、...S81進入開啟狀態。然後，電荷以對應方式分散至旋轉電容器Cr1及歷史電容器Ch1、旋轉電容器Cr3及歷史電容器Ch7、旋轉電容器Cr4及歷史電容器Ch6、旋轉電容器Cr5及歷史電容器Ch5、旋轉電容器Cr6及歷史電容器Ch4、旋轉電容器Cr7及歷史電容器Ch3、以及旋轉電容器Cr8及歷 史電容器Ch2。由於旋轉電容器Cr2接地，所以累積在旋轉電容器Cr2中的電荷放電。

然後，當僅有脈衝p2變高時，開關S12、S22、...S82進入開啟狀態。然後，電荷以對應方式分散至旋轉電容器Cr1及歷史電容器Ch2、旋轉電容器Cr2及歷史電容器Ch1、旋轉電容器Cr4及歷史電容器Ch7、旋轉電容器Cr5及歷史電容器Ch6、旋轉電容器Cr6及歷史電容器Ch5、旋轉電容器Cr7及歷史電容器Ch4、以及旋轉電容器Cr8及歷史電容器Ch3。由於旋轉電容器Cr3接地，所以，累積在旋轉電容器Cr3中的電荷放電。

因此，藉由在脈衝p3時及之後的脈衝之高狀態和低狀態之類似重複，連續地切換開關Snm的開啟狀態及關閉狀態，以及，重複累積在各電容器中的電荷之分散及放電。累積在旋轉電容器Cr1、...、Cr8中的電荷當開關S18、...、S87進入開啟狀態時以對應方式放電。

因此，如上所述，藉由脈衝p1至p8的高狀態及低狀態的重複，重複電荷的分散及放電。由於濾波器具有七個歷史電容器Ch1至Ch7，所以，圖8中所示的離散時間電荷域濾波器100操作成為第7階IIR低通濾波器。

圖8中所示的離散時間電荷域濾波器100配置成歷史電容器Ch1至Ch7具有相同的電容及旋轉電容器Cr1至Cr8具有相同的電容。

圖8中所示的根據本揭示之一實施例的離散時間電荷域濾波器100的轉換函數以表示式3顯示。在表示式3 中，n是度。在圖8中所示的根據本揭示之一實施例的離散時間電荷域濾波器100中，度n是7。

說明離散時間電荷域濾波器100的頻率特徵之實例。首先，說明當歷史電容器Ch1至Ch7的電容Ch是20[pF]、旋轉電容器Cr1至Cr8的電容Cr是0.5[pF]、取樣時脈的週期Ts是1.0[ns]、以及跨導放大器GmFF1至GmFF6及GmFB1至GmFB6中各跨導放大器的跨導係數設定成如下表1所示時的頻率特徵。

在上述表1中，跨導放大器GmFB3及GmFB4中各跨導放大器的跨導係數設定於負值。更具體而言，在跨導放大器GmFB3及GmFB4中，電流以相反方向流動(流至輸出Vout)。

圖9是說明圖，顯示當電路常數如上所述地設定時在圖形中離散時間電荷域濾波器100的頻率特徵。在圖9中所示的圖形中，實線代表當電路常數如表1中所示地設定時的頻率特徵，虛線代表圖7中所示的頻率特徵。

當電路常數如上所述地設定時，關於離散時間電荷域濾波器100的頻率特徵，相較於圖7中所示的頻率特徵，在截止頻率附近的頻率特徵平坦地上升以及-3dB頻寬從1.25MHz延伸至1.9MHz。

如表1所示，跨導放大器GmFF1至GmFF6以及GmFB1至GmFB6的總跨導係數是0.5[mS]。此值與圖5中所示的離散時間電荷域濾波器60的跨導放大器Gm的跨導係數Gm的值相同。藉由將跨導放大器GmFF1至GmFF6以及GmFB1至GmFB6的總跨導係數設定為與離散時間電荷域濾波器60的跨導放大器Gm的跨導係數Gm相同，則可取得與離散時間電荷域濾波器60相同的DC增益。

換言之，離散時間電荷域濾波器100的DC增益由跨導放大器GmFF1至GmFF6以及GmFB1至GmFB6的總跨導係數決定。

此外，如表1所示，從離散時間電荷域濾波器100的輸出Vout至歷史電容器Ch1至Ch6之跨導放大器GmFB1至GmFB6的總跨導係數設定為零。藉由如上所述地將跨導放大器GmFB1至GmFB6的總跨導係數設定為零，離散時間電荷域濾波器100的DC增益設定為與離散時間電荷域濾波器60的DC增益相同。

說明離散時間電荷域濾波器100的頻率特徵之另一實例。首先，說明當歷史電容器Ch1至Ch7的電容Ch是20[pF]、旋轉電容器Cr1至Cr8的電容Cr是0.5[pF]、取 樣時脈的週期Ts是1.0[ns]、以及跨導放大器GmFF1至GmFF6及GmFB1至GmFB6中各跨導放大器的跨導係數設定成如下表2所示時的頻率特徵。

圖10是說明圖，顯示當電路常數如上所述地設定時在圖形中離散時間電荷域濾波器100的頻率特徵。在圖10中所示的圖形中，實線代表當電路常數如表2中所示地設定時的頻率特徵，虛線代表圖7中所示的頻率特徵。

如表2所示，跨導放大器GmFF1至GmFF6以及GmFB1至GmFB6的總跨導係數是0.5[mS]。此值與圖5中所示的離散時間電荷域濾波器60的跨導放大器Gm的跨導係數Gm的值相同。藉由將跨導放大器GmFF1至GmFF6以及GmFB1至GmFB6的總跨導係數設定為與離散時間電荷域濾波器60的跨導放大器Gm的跨導係數Gm相同，則可取得與離散時間電荷域濾波器60相同的DC增益。

當電路常數如表2所示地設定時，關於離散時間電荷域濾波器100的頻率特徵，相較於圖7中所示的頻率特徵，在截止頻率附近的頻率特徵平坦地上升以及-3dB頻寬從1.25MHz延伸至1.9MHz。當電路常數如上所述地 設定時，關於離散時間電荷域濾波器100的頻率特徵，衰減極設定在6.5MHz附近，因此，附近的頻率之衰減量增加。

要設定成產生衰減極的GmFF4至GmFF1的比例是根據如下述表示式4所示之歷史電容器的電容Ch對旋轉電容器的電容Cr的比例N而決定的值。表示式4中所示的GmFF4對GmFF1的比例等於當值授予表示式3中的GmFF4及GmFF1時分子為0之條件。

在表示式4中的X由下述表示式5決定。

當N=40代入式5中時，表示式4中GmFF4對GmFF1的比例是0.139。因此，當GmFF1設定於0.5[ms]時，GmFF4是0.07[ms]。

如同從表示式4及表示式5中所知般，根據歷史電容器Ch1至Ch7的電容Ch對旋轉電容器Cr1至Cr8的電容Cr之比例N，決定GmFF4對GmFF1的比例。因此，此比例具有的特點在於比例難以隨CMOS製程的變化而改變。

為了將離散時間電荷域濾波器100的DC增益設定為與具有圖5中所示的配置之離散時間電荷域濾波器60的DC增益相同，藉由降低GmFB6值而調整總跨導係數，總 跨導係數由於跨導係數如表2中所示地設定於GmFF4而增加。因此，根據跨導放大器GmFF1至GmFF6及GmFB1至GbFB6的總跨導係數，決定離散時間電荷域濾波器100的DC增益。

在圖10中所示的頻率特徵中，如下述表示式6所示般，根據歷史電容器Ch1至Ch7的電容Ch對旋轉電容器Cr1至Cr8的電容Cr的比例N以及取樣時脈CLK的週期Ts，決定會有衰減極產生之頻率f_notch。因此，會有衰減極產生之頻率具有的特點在於頻率難以隨著CMOS製程的變化而改變。

當N=40及Ts=1.0[ns]分別代入式5及式6時，會有衰減極產生的頻率是f_notch=6.496[MHz]。

在圖10中所示的頻率特徵中，會有衰減極產生的頻率是f_notch可以根據授予跨導放大器GmFF1至GmFF6的值而改變。舉例而言，在圖8中所示的離散時間電荷域濾波器100的電路配置的實例中，當值授予接近跨導放大器GmFF1的側上(以時間觀點而言，電荷會更快移至旋轉電容器的側)之跨導放大器GmFF2及GmFF3時，衰減極產生在更高頻率處。

另一方面，在圖8中所示的離散時間電荷域濾波器100的電路配置的實例中，當值設定於離開跨導放大器GmFF1的側上(以時間觀點而言，電荷會更緩慢地移至 旋轉電容器的側)之跨導放大器GmFF5及GmFF6時，衰減極產生在更低頻率處。

藉由將跨導放大器GmFF1至GmFF6以及GmFB1至GmFB6中的各跨導放大器設定於適當值，圖8中所示的離散時間電荷域濾波器100可以充份地衰減相鄰頻率的干擾波以及抑制所需訊號區的衰減而不會影響電路規模。因此，圖8中所示的離散時間電荷域濾波器100是適當地應用至圖1中所示的無線通訊終端10的LPF 25a及25b之IIR濾波器。

將離散時間電荷域濾波器100使用於LPF 25a及25b，則LNA 23、混合器24a和24b、LPF 25a和25b、以及A/D轉換器26a和26b構成根據本揭示的實施例之積體電路的實例，藉由將雙工器22加至積體電路而取得的又一實例構成根據本揭示的實施例之通訊模式的實例。藉由將天線11加至通訊模組而取得的一實例構成根據本揭示的實施例之通訊裝置的實例。

2.結論

根據本揭示的實施例，提供設有前饋跨導放大器GmFF1至GmFF6及回饋跨導放大器GmFB1至GmFB6的離散時間電荷域濾波器100。

藉由將跨導放大器GmFF1至GmFF6及回饋跨導放大器GmFB1至GmFB6中的各跨導放大器的跨導係數設定於適當值，則根據本揭示的一實施例之離散時間電荷域濾波 器100取得陡峭的截止特以及-3-dB頻寬的延伸。此外，根據本揭示的一實施例之離散時間電荷域濾波器100能設定衰減極以及增加附近頻率的衰減量。

更具體而言，根據本揭示的一實施例之離散時間電荷域濾波器100能充份地衰減相鄰頻率的干擾波，也能抑制所需訊號區的衰減而不影響電路規模。

上述說明描述的實例係離散時間電荷域濾波器100應用至LPF 25a和25b，但是，本揭示不侷限於實例。離散時間電荷域濾波器100也可以應用至含於傳輸模組41中的濾波器。

此外，上述說明描述的實例係離散時間電荷域濾波器100具有單相配置，但是，本揭示不侷限於實例。離散時間電荷域濾波器100可以具有不同的配置。由於離散時間電荷域濾波器100具有不同的配置，所以，便於極性改變。

此外，上述說明描述含於離散時間電荷域濾波器100中的歷史電容器Ch1至Ch6以及旋轉電容器Cr1至Cr7中的各電容器的電容值是固定值，但是，本實例不限於實例。歷史電容器Ch1至Ch6以及旋轉電容器Cr1至Cr7中的各電容器的電容值是可變的。因歷史電容器Ch1至Ch6以及旋轉電容器Cr1至Cr7中的各電容器的電容值是可變，所以藉由改變電容值，可以改變頻率值。

習於此技藝者應瞭解，在後附申請專利範圍及其均等範圍之內，可以視設計需求及其它因素而產生各式各樣的 修改、結合、次結合及替代。

因此，本技術也可以如下所述地配置：(1)一種濾波器電路，包含：一或更多第一電容器，以預定時序累積及發射電荷；一或更多第一放大器從輸入端側設置至一或更多第一電容器，以及輸出與輸入電壓成比例的電流至該輸入端；以及，一或更多第二放大器，從輸出端側設置至一或更多第一電容器以及從該輸出端輸出與輸出電壓成比例的電流，其中，一或更多第一放大器中的各第一放大器與一或更多第二放大器中的各第二放大器之比例係數是任意設定的。

(2)如(1)之濾波器電路，其中，該一或更多第一放大器中的各第一放大器與該一或更多第二放大器中的各第二放大器之比例係數設定為負的、零、或正的。

(3)如(1)或(2)之濾波器電路，其中，該一或更多第一放大器中的各第一放大器的比例係數與該一或更多第二放大器中的各第二放大器之比例係數的總數是固定的。

(4)如(1)至(3)之濾波器電路，又包含：一或更多第二電容器，設置成對應該一或更多第一電容器以及以預定時序累積及發射電荷，其中，根據該一或更多第一電容器對該一或更多第二電容器的電容比例，決定該一或更多第一放大器中的各第一放大器的比例係數的比例。

(5)一種積體電路，包含：根據(1)至(4)中任一的濾波器電路。

(6)一種通訊模組，包含：根據(5)之積體電路；以及雙工器。

(7)一種通訊裝置，包含：根據(6)之通訊模組；以及天線，傳送及接收無線電波以及與該通訊模組交換無線電波。

100‧‧‧離散時間電荷域濾波器

Claims (7)

1. 一種濾波器電路，包括：一或更多第一電容器，以預定時序累積及發射電荷；一或更多第一放大器，從輸入端側設置至該一或更多第一電容器，以及輸出與輸入電壓成比例的電流至該輸入端；以及，一或更多第二放大器，從輸出端側設置至該一或更多第一電容器以及從該輸出端輸出與輸出電壓成比例的電流，其中，該一或更多第一放大器中的各第一放大器與該一或更多第二放大器中的各第二放大器之比例係數是任意設定。
2. 如申請專利範圍第1項之濾波器電路，其中，該一或更多第一放大器中的各第一放大器與該一或更多第二放大器中的各第二放大器之比例係數設定為負的、零、或正的。
3. 如申請專利範圍第1項之濾波器電路，其中，該一或更多第一放大器中的各第一放大器的比例係數與該一或更多第二放大器中的各第二放大器之比例係數的總數是固定的。
4. 如申請專利範圍第1項之濾波器電路，又包括：一或更多第二電容器，設置成對應該一或更多第一電容器以及以預定時序累積及發射電荷，其中，根據該一或更多第一電容器對該一或更多第二 電容器的電容比例，決定該一或更多第一放大器中的各第一放大器的比例係數的比例。
5. 一種積體電路，包括：根據申請專利範圍第1項的濾波器電路。
6. 一種通訊模組，包含：根據申請專利範圍第5項之積體電路；以及雙工器。
7. 一種通訊裝置，包括：根據申請專利範圍第6項之通訊模組；以及天線，傳送及接收無線電波以及與該通訊模組交換無線電波。