TWI548210B - 電荷域濾波裝置及其操作方法 - Google Patents

電荷域濾波裝置及其操作方法 Download PDF

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TWI548210B
TWI548210B TW103101163A TW103101163A TWI548210B TW I548210 B TWI548210 B TW I548210B TW 103101163 A TW103101163 A TW 103101163A TW 103101163 A TW103101163 A TW 103101163A TW I548210 B TWI548210 B TW I548210B
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Description

電荷域濾波裝置及其操作方法
本揭露是有關於一種濾波器，且特別是有關於一種電荷域濾波器(charge-domain filter,CDF)裝置及其操作方法。
電荷域濾波器使用開關電容網路(switched-capacitor network)之濾波技術。開關電容網路為離散時間信號處理(discrete time signal processing)中常見的一種電路，其中包括多個開關與多個電容。藉由導通、不導通該些開關，電荷域濾波器可控制該些電容儲存電荷的狀況，以對輸入信號進行濾波處理。相較於電容電阻式類比濾波電路，開關電容網路的濾波效果主要由其中各電容之間的尺寸比例來決定。縱使因更改製程而改變了各電容的面積，由於各電容之間的尺寸比例關係不會隨著製程的更動而改變，所以開關電容網路的濾波效果依然不變。因此，開關電容網路適合製作於晶片中。
然而，一般的電荷域濾波器會對信號降頻並取樣，因而 可能會產生折疊雜訊(folding noise)以使得系統效能降低。此外，一般的電荷域濾波器大多沒有採用頻帶寬度補償電路，而可能導致其頻寬較窄，並造成辛格函數失真(Sinc-function distortion)。
本揭露提供一種電荷域濾波裝置及其操作方法，藉以補償頻寬並去除辛格函數失真。
本揭露的實施例提出一種電荷域濾波裝置，包括輸入信號組合網路、開關電容網路模組、輸出信號組合網路及頻寬補償網路。輸入信號組合網路的至少一輸入端接收至少一輸入信號。開關電容網路模組的至少一輸入端分別連接至輸入信號組合網路的至少一輸出端。輸出信號組合網路的至少一輸入端分別連接至開關電容網路模組的至少一輸出端，且輸出信號組合網路輸出至少一輸出信號。頻寬補償網路耦接至開關電容網路模組，其中頻寬補償網路感測開關電容網路模組的信號、感測輸出信號組合網路的信號、或感測開關電容網路模組與輸出信號組合網路的信號，以及依據感測結果對應產生至少一前授信號或至少一回授信號以提供給輸入信號組合網路或輸出信號組合網路進行頻寬補償。
本揭露的實施例提出一種電荷域濾波裝置的操作方法。所述操作方法包括：配置輸入信號組合網路，其中該輸入信號組合網路的至少一輸入端接收至少一輸入信號；配置開關電容網路 模組，其中該開關電容網路模組的至少一輸入端分別連接至該輸入信號組合網路的至少一輸出端；配置輸出信號組合網路，其中該輸出信號組合網路的至少一輸入端分別連接至該開關電容網路模組的至少一輸出端，且該輸出信號組合網路輸出至少一輸出信號；感測該開關電容網路模組的信號、或感測該輸出信號組合網路的信號、或感測該開關電容網路模組與該輸出信號組合網路的信號，以獲得感測結果；以及依據該感測結果對應產生至少一回授信號或至少一前授信號，以提供給該輸入信號組合網路或該輸出信號組合網路進行頻寬補償。
為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、1500、1900‧‧‧電荷域濾波裝置
110‧‧‧輸入信號組合網路
111‧‧‧輸入信號電路
120‧‧‧開關電容網路模組
130‧‧‧輸出信號組合網路
130_1~130_N‧‧‧輸出信號電路
140‧‧‧頻寬補償網路
150‧‧‧時脈產生器
210、230~250、1010~1050、1910、2010‧‧‧運算放大器
220、510、TA‧‧‧轉導放大器
321~329‧‧‧開關電容網路組
321_1~321_K、1*1、2*1、K*1、1*2、2*2、K*2、1*M、2*M、K*M‧‧‧開關電容網路子組
323_1_1~323_1_X‧‧‧開關電容網路
331~337‧‧‧路由電路
510‧‧‧放大器
610_1~610_N、1510_1~1510_(P-2)‧‧‧取樣單元
620‧‧‧加總單元
935‧‧‧直接式交錯器
936‧‧‧電流加法器
1110、1110_1~1110_L‧‧‧回授單元
1111、1111_1_1~1111_K_1、1111_1_2~1111_K_2、1111_1_M~1111_K_M、1111_1_(M+1)~1111_K_(M+1)、1121、1121_1_1~1121_K_1、1121_1_2~1121_K_2、1121_1_M~1121_K_M、1121_1_(M+1)~1121_K_(M+1)‧‧‧可組態功率參考胞
1113、1113_1_1~1113_K_1、1113_1_2~1113_K_2、1113_1_M ~1113_K_M、1113_1_(M+1)~1113_K_(M+1)、1123、1123_1_1~1123_K_1、1123_1_2~1123_K_2、1123_1_M~1123_K_M、1123_1_(M+1)~1123_K_(M+1)‧‧‧可程設延遲胞
1115、1125‧‧‧信號選擇器
1120‧‧‧前授單元
1210‧‧‧上分壓電阻
1220‧‧‧下分壓電阻單元
1310‧‧‧等效參考電阻
1320‧‧‧延遲單元
1321‧‧‧延遲電容
1322‧‧‧延遲開關
2310~2350、2410~2440‧‧‧頻率響應曲線
Φ1~Φ8、PS1、ENS1、RSN+1、SDelay1、SDelay2、1222‧‧‧開關
C1~CN、Cs1~CsP-2‧‧‧取樣電容
Ca、Cb、Cc、Cd、Cd1、Cd2‧‧‧電容
CIIR‧‧‧開關電容
clk1~clkN+1、Re1‧‧‧時脈輸入端
clka1~clkaM、CK1~CKN+2、clkb1~clkbP‧‧‧時脈信號
CO‧‧‧加總電容
COUT‧‧‧輸出電容
EN‧‧‧致能信號
FB‧‧‧回授信號
fs、fs1‧‧‧取樣頻率
FW‧‧‧前授信號
IN、In11、In21~In2J、IIN、VIN1~VINK‧‧‧輸入信號
ISOUT、ISOUT1、OUT、OUT11、SCOUT、VO、VOUT1~VOUT11‧‧‧輸出信號
Iin‧‧‧開關電容網路的輸入端
Iout‧‧‧開關電容網路的輸出端
R1~R39、Rc11、Rc21、Rc2J、Rd11、Rc21、Rd2J、Rref1、Rref2、Rg11、Rg12、Rg21、Rg22、1221‧‧‧電阻
RS1、RS2、RS3、RSN‧‧‧重置開關
S1、S2、S3、SN‧‧‧取樣開關
S11~SK(M+1)、Sin11~Sin1L、Sin21~Sin2Q‧‧‧感測信號
SS1、SS2、SS3、SSN‧‧‧輸出開關
VIIR‧‧‧控制信號
VIN‧‧‧輸入端
圖1是依照本揭露的實施例說明一種電荷域濾波裝置的功能方塊示意圖。
圖2A~2D是依照本揭露的不同實施例說明圖1所示輸入信號組合網路的電路示意圖。
圖3是依照本揭露的實施例說明圖1所示開關電容網路模組的方塊示意圖。
圖4是依照本揭露的一實施例說明圖2所示開關電容網路模組的部份耦接關係的方塊示意圖。
圖5是依照本揭露一實施例說明圖4所示開關電容網路子組的功能方塊示意圖。
圖6是依照本揭露一實施例說明圖5所示開關電容網路的電路示意圖。
圖7是依照本揭露的實施例說明圖6中時脈輸入端的信號與致能信號的時序示意圖。
圖8A~8F是依照本揭露的實施例說明依據圖4所示開關開關電容網路子組的耦接關係的實施範例。
圖9A與9B是依照本揭露的另一實施例說明圖2所示開關電容網路模組的部份耦接關係的方塊示意圖。
圖10A~10C是依照本揭露的不同實施例說明圖1所示輸出信號組合網路的實施範例。
圖11是依照本揭露的實施例說明圖1所示的頻寬補償網路的方塊示意圖。
圖12是依照本揭露實施例說明圖11所示可組態功率參考胞1111_1_1的電路示意圖。
圖13是依照本揭露實施例說明圖11所示可程設延遲胞1113_1_1的電路示意圖。
圖14是依照本揭露的實施例說明電荷域濾波裝置的實施範例。
圖15是依照本揭露的實施例說明另一種電荷域濾波裝置的方塊示意圖。
圖16A~16F是依照本揭露的實施例說明圖15所示的電荷域濾波裝置的實施範例。
圖17是依照本揭露的實施例說明回授單元的實施範例。
圖18是依照本揭露的實施例說明圖15中時脈輸入端信號的時序示意圖。
圖19是依照本揭露的實施例說明另一種電荷域濾波裝置的方塊示意圖。
圖20A~20F是依照本揭露的實施例說明圖19所示的電荷域濾波裝置的實施範例。
圖21是依照本揭露的實施例說明圖1的輸入信號組合網路與頻寬補償網路的實施範例。
圖22是依照本揭露的實施例說明圖1的輸出信號組合網路與頻寬補償網路的實施範例。
圖23是依照本揭露的實施例說明伴隨回授信號的頻寬補償的模擬圖。
圖24是依照本揭露的實施例說明伴隨回授信號與前授信號的頻寬補償的模擬圖。
圖1是依照本揭露的實施例說明一種電荷域濾波裝置100的功能方塊示意圖。請參照圖1，電荷域濾波裝置100包括輸入信號組合網路(input-signal combination network)110、開關電 容網路(switch-capacitor network)模組120、輸出信號組合網路(output-signal combination network)130、頻寬補償網路(bandwidth-compensation network)140以及時脈產生器(clock generator)150。輸入信號組合網路110的至少一輸入端接收至少一輸入信號IN。輸入信號組合網路110可以包括運算放大器(operational amplifier)、電流加法器(current adder)、轉導放大器(Transconductance amplifier；TA或gm amplifier)或是其他可以組合輸入信號IN與/或回授信號FB之任何電路/裝置。
時脈產生器150耦接至開關電容網路模組120以提供M組時脈信號clka1、clka2、…、clkaM，其中M為正整數。時脈產生器150可以依據控制信號調整時脈信號clka1、clka2、…、clkaM的相位差，以及/或是依據控制信號調整時脈信號clka1、clka2、…、clkaM的脈衝寬度。開關電容網路模組120的至少一輸入端分別連接至輸入信號組合網路110的至少一輸出端。開關電容網路模組120內包含一組或多組開關電容網路，其中每一組開關電容網路各自具有多個開關與多個電容。例如，開關電容網路模組120可能包含M組或M*N組開關電容網路。時脈產生器150所提供的時脈信號可以控制開關電容網路內的這些開關。藉由導通、不導通這些開關，開關電容網路模組120可控制這些電容儲存電荷的狀況，以實現離散時間信號處理(discrete time signal processing)，例如對輸入信號組合網路110的輸出信號ISOUT進行濾波處理。
輸出信號組合網路130的至少一輸入端分別連接至開關電容網路模組120的至少一輸出端。輸出信號組合網路130可以包括運算放大器、電流加法器、轉導放大器或是其他可以組合開關電容網路模組120的輸出信號SCOUT與/或前授信號FW之任何電路/裝置。
頻寬補償網路140耦接至開關電容網路模組120。在一些實施例中，頻寬補償網路140可以感測開關電容網路模組120的信號。在另一些實施例中，頻寬補償網路140可以感測輸出信號組合網路130的信號。在其他實施例中，頻寬補償網路140可以感測開關電容網路模組120的信號與輸出信號組合網路130的信號。頻寬補償網路140可以依據感測結果而對應產生至少一前授信號FW以提供給輸出信號組合網路130進行頻寬補償，及/或依據感測結果而對應產生至少一回授信號FB以提供給輸入信號組合網路110進行頻寬補償。
基於上述，圖1所示實施例中的電荷域濾波裝置100具有彈性架構的頻寬補償網路。頻寬補償網路140可以依據設計需求而選擇感測開關電容網路模組120的信號與/或輸出信號組合網路130的信號。頻寬補償網路140可以依據設計需求而調整頻寬補償網路140的信號延遲時間及/或增益值。頻寬補償網路140可以依據設計需求而輸出回授信號FB給輸入信號組合網路110，以及/或者輸出前授信號FW給輸出信號組合網路130。因此，電荷域濾波裝置100可以依據設計需求而滿足所要求頻帶寬度，並且 改善辛格函數失真，進而實現於頻率響應的頻率補償及/或功率或增益補償。依據本實施例的說明，輸入信號組合網路110、開關電容網路模組120、輸出信號組合網路130、頻寬補償網路140以及/或是時脈產生器150可以用不同手段實現之。
例如，圖2A~2D是依照本揭露的不同實施例說明圖1所示輸入信號組合網路110的電路示意圖。請參照圖1與圖2A，在此假設圖1所示回授信號FB包含圖2A所示輸入信號VIN1與VIN2，而圖1所示輸入信號IN包含圖2A所示輸入信號VIN3。電阻R1與R2的第一端分別接收輸入信號VIN1與VIN2，電阻R1與R2的第二端耦接至運算放大器210的反相輸入端。電阻R3的第一端接收輸入信號VIN3，電阻R3的第二端耦接至運算放大器210的非反相輸入端。電阻R4的第一端耦接至電阻R3的第二端，電阻R4的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。電阻R5的第一端耦接至運算放大器210的反相輸入端，電阻R5的第二端耦接至運算放大器210的輸出端。上述電阻R1、R2、R3、R4及/或R5可以是可變電阻器。因此，運算放大器210的輸出端可以依據輸入信號VIN1、VIN2與VIN3的組合結果而對應提供輸出信號VOUT1至圖1所示開關電容網路模組120的輸入端。圖2A所示之輸入信號組合網路110內的輸入信號、電性元件與電性耦接關係僅為示例，在其他實施例中可能具有不同數量或類型的電性元件、不同數量的輸入信號與不同的電性耦接關係，本揭露實施例之輸入信號組合網路110的電路結構不受限於此。
請參照圖1與圖2B，在此假設圖1所示輸入信號IN包含圖2B所示輸入信號VIN4，而圖1所示回授信號FB包含圖2B所示輸入信號VIN5、VIN6與VIN7。輸入信號VIN4輸入於轉導放大器220的非反相輸入端，而輸入信號VIN5、VIN6與VIN7分別輸入於轉導放大器220的反相輸入端。因此，轉導放大器220的輸出端可以依據輸入信號VIN4~VIN7的組合結果而對應提供輸出信號VOUT2至圖1所示開關電容網路模組120的輸入端。圖2B所示之輸入信號組合網路110內的輸入信號、電性元件與電性耦接關係僅為示例，在其他實施例中可能具有不同數量或類型的電性元件、不同數量的輸入信號與不同的電性耦接關係，本揭露實施例之輸入信號組合網路110的電路結構不受限於此。
請參照圖1與圖2C，在此假設圖1所示回授信號FB包含圖2C所示輸入信號VIN8、VIN9與VIN11，而圖1所示輸入信號IN包含圖2C所示輸入信號VIN10、VIN12與VIN13。電阻R6與R7的第一端分別接收輸入信號VIN8與VIN9，電阻R6與R7的第二端耦接至運算放大器210的反相輸入端。電阻R8的第一端接收輸入信號VIN10，電阻R8的第二端耦接至運算放大器230的非反相輸入端。電阻R9的第一端耦接至電阻R8的第二端，電阻R9的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。電阻R10的第一端耦接至運算放大器230的反相輸入端，電阻R10的第二端耦接至運算放大器230的輸出端。上述電阻R6、R7、R8、R9及/或R10可以是可變電阻器。因此，運算放大器230的輸出 端可以依據輸入信號VIN8~VIN10的組合結果而對應提供輸出信號VOUT3至圖1所示開關電容網路模組120的輸入端。
電阻R11的第一端接收輸入信號VIN11，電阻R11的第二端耦接至運算放大器240的反相輸入端，電阻R12與R13的第一端分別接收輸入信號VIN12與VIN13，電阻R12與R13的第二端耦接至運算放大器240的非反相輸入端。電阻R14的第一端耦接至電阻R12的第二端，電阻R14的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。電阻R15的第一端耦接至運算放大器240的反相輸入端，電阻R15的第二端耦接至運算放大器240的輸出端。上述電阻R11、R12、R13、R14及/或R15可以是可變電阻器。因此，運算放大器240的輸出端可以依據輸入信號VIN11~VIN13的組合結果而對應提供輸出信號VOUT4至圖1所示開關電容網路模組120的另一個輸入端。圖2C所示之輸入信號組合網路110內的輸入信號、電性元件與電性耦接關係僅為示例，在其他實施例中可能具有不同數量或類型的電性元件、不同數量的輸入信號與不同的電性耦接關係，本揭露實施例之輸入信號組合網路110的電路結構不受限於此。
請參照圖1與圖2D，在此假設圖1所示回授信號FB包含圖2D所示輸入信號VIN14，而圖1所示輸入信號IN包含圖2D所示輸入信號VIN15。開關Φ1的第一端接收輸入信號VIN14，開關Φ2的第二端耦接至運算放大器250的反相輸入端。電容Ca的第一端耦接至開關Φ1的第二端與開關Φ2的第一端，電容Ca的第 二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。開關Φ3的第一端耦接至運算放大器250的反相輸入端，開關Φ4的第二端耦接至運算放大器250的輸出端。電容Cb的第一端耦接至開關Φ3的第二端與開關Φ4的第一端，電容Cb的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。在輸入信號組合網路110的取樣期間，開關Φ1與開關Φ4導通，而開關Φ2與開關Φ3截止，因此電容Ca可以對輸入信號VIN14進行取樣，而電容Cb則可以對輸出信號VOUT5進行取樣。在輸入信號組合網路110的回授期間，開關Φ1與開關Φ4截止，而開關Φ2與開關Φ3導通，因此電容Ca與電容Cb可以彼此分享電荷。
電阻R16的第一端接收輸入信號VIN15，電阻R16的第二端耦接至運算放大器250的非反相輸入端。電阻R17的第一端耦接至電阻R16的第二端，電阻R17的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。上述電容Ca及/或Cb可以是可變電容器，且電阻R16及/或R17可以是可變電阻器。因此，運算放大器250的輸出端可以依據輸入信號VIN14~VIN15的組合結果而對應提供輸出信號VOUT5至圖1所示開關電容網路模組120的一個輸入端。圖2D所示之輸入信號組合網路110內的輸入信號、電性元件與電性耦接關係僅為示例，在其他實施例中可能具有不同數量或類型的電性元件、不同數量的輸入信號與不同的電性耦接關係，本揭露實施例之輸入信號組合網路110的電路結構不受限於此。藉此，悉知本領域技術之人員可藉由本揭露實施例之輸入信 號組合網路110調整輸入信號的數量與電性耦接關係，以調整成所需的輸入信號。
圖3是依照本揭露的實施例說明圖1所示開關電容網路模組120的電路方塊示意圖。請參照圖3，開關電容網路模組120包括M組開關電容網路組以及M個路由電路，其中M為正整數。M個開關電容網路組中的第一開關電容網路組321的至少一輸入端分別連接至輸入信號組合網路110的至少一輸出端。例如，第一開關電容網路組321的兩個輸入端分別連接至輸入信號組合網路110的兩個輸出端。
於本實施例中，M個路由電路中的第i路由電路335耦接於M個開關電容網路組中的第i開關電容網路組323的至少一輸出端與M個開關電容網路組中的第i+1開關電容網路組325的至少一輸入端之間，其中i介於1至M之間。第i路由電路335可以配置第i開關電容網路組323的輸出端與第i+1開關電容網路組325的輸入端之間的耦接狀況。在一些實施例中，第i開關電容網路組323的輸出端的數量不同於第i+1開關電容網路組325的輸入端的數量。在另一些實施例中，第i開關電容網路組323的輸出端的數量可以相同於第i+1開關電容網路組325的輸入端的數量。
例如，圖4是依照本揭露的一實施例說明圖2所示開關電容網路模組120的部份耦接關係的方塊示意圖。請參照圖4，於本實施例中，第i開關電容網路組323包括K組開關電容網路子 組323_1、323_2、…及323_K，第i+1開關電容網路組325包括K組開關電容網路子組325_1、325_2、…及325_K。第i路由電路335將開關電容網路子組323_1的輸出端耦接至開關電容網路子組325_1的輸入端，以及將開關電容網路子組323_2的輸出端耦接至開關電容網路子組325_2的輸入端。其他開關電容網路子組的耦接關係依此類推，例如第i路由電路335可以將開關電容網路子組323_K的輸出端耦接至開關電容網路子組325_K的輸入端。且開關電容網路子組323_1、323_2、…及323_K與開關電容網路子組325_1、325_2、…及325_K為一對一的耦接方式。
任何開關電容網路或是任何電荷域濾波器皆可用來實現上述開關電容網路子組325_1、325_2、…及325_K。例如，圖5是依照本揭露一實施例說明圖4所示開關電容網路子組323_1的功能方塊示意圖。其他開關電容網路子組325_2~325_K的實現方式可以參照開關電容網路子組325_1的相關說明而類推之。在此假設時脈產生器150所提供的時脈信號clka1~clkaM中的第i時脈信號clkai包含N+2個時脈信號CK1、CK2、…、CKN、CKN+1、CKN+2，其中N為正整數。
請參照圖5，開關電容網路子組323_1包括放大器510以及開關電容網路323_1_1、323_1_2、…、323_1_(X-1)及323_1_X，其中X為正整數。放大器510可以是轉導放大器或運算放大器或其他放大器。放大器510的輸入端VIN作為開關電容網路子組323_1的輸入端。放大器510的輸出端連接至開關電容網 路323_1_1、323_1_2、…、323_1_(X-1)、323_1_X的輸入端。開關電容網路323_1_1、323_1_2、…、323_1_(X-1)、323_1_X無須全由同一型式之電路實現。例如，開關電容網路323_1_1、323_1_2、…、323_1_(X_1)、323_1_X可以是時脈效率電荷域濾波器(clock-efficient charge-domain filter；CECDF)。藉由設計電荷域濾波裝置100內各個開關電容網路323_1_1、323_1_2、…、323_1_(X-1)、323_1_X之結構，可產生不同的濾波效果。
時脈產生器150可以調整上述時脈信號CK1~CKN+2的相位差，以及/或是調整上述時脈信號CK1~CKN+2的脈衝寬度。藉由調整該些時脈信號CK1~CKN+2的相位差，該些時脈信號CK1~CKN+2的脈衝於時間上彼此不重疊。開關電容網路323_1_1~323_1_X的階數長度(tap-length)為N+2。也就是說，開關電容網路323_1_1~323_1_X各自具有N+2個時脈輸入端clk1、clk2、…、clkN、clkN+1、Re1，以各自接收時脈信號CK1~CKN+2。時脈產生器150提供時脈信號CK1~CKN+2給開關電容網路323_1_1~323_1_X，其中前述時脈信號CK1~CKN+2具有不同相位。每一個開關電容網路323_1_1~323_1_X接收上述時脈信號CK1~CKN+2的順序互不相同。
例如，開關電容網路323_1_1的時脈輸入端clk1、clk2、…、clkN、clkN+1、Re1分別接收時脈信號CK1、CK2、…、CKN、CKN+1、CKN+2，開關電容網路323_1_2的時脈輸入端clk1、clk2、…、clkN、clkN+1、Re1分別接收時脈信號CKN+2、CK1、CK2、…、 CKN+1。以此類推，開關電容網路323_1_(X-1)的時脈輸入端clk1、clk2、…、clkN、clkN+1、Re1分別接收時脈信號CK3、CK4、…、CKN+2、CK1、CK2，開關電容網路323_1_X的時脈輸入端clk1、clk2、…、clkN、clkN+1、Re1分別接收時脈信號CK2、CK3、…、CKN+2、CK1。
本揭露實施時可以用任何方式實現開關電容網路323_1_1~323_1_X，不限於此。例如，圖6是依照本揭露一實施例說明圖5所示開關電容網路323_1_1的電路示意圖。其他開關電容網路323_1_2~323_1_X的實現方式可以參照開關電容網路323_1_1的相關說明。開關電容網路323_1_1包括多個取樣單元610_1、610_2、…、610N以及加總單元620，其中N為正整數。取樣單元610_1~610_N的取樣端連接至開關電容網路323_1_1的輸入端Iin。上述取樣單元610_1~610_N各自以不同相位對開關電容網路323_1_1的輸入端Iin進行取樣。加總單元620的輸入端連接至上述多個取樣單元610_1~610_N的輸出端，以加總取樣單元610_1~610_N的取樣結果，並將加總結果輸出至開關電容網路323_1_1的輸出端Iout。
在此說明取樣單元610_1的實施範例，其他取樣單元610_2~610_N可以參照取樣單元610_1的相關說明以及參照圖6的揭露內容。取樣單元610_1包括取樣開關S1、取樣電容C1、重置開關RS1以及輸出開關SS1。取樣開關S1之控制端連接至開關電容網路323_1_1的時脈輸入端clk1以接收時脈信號CK1。取樣 開關S1的第一端做為取樣單元610_1的輸入端，以連接至開關電容網路323_1_1的輸入端Iin。取樣電容C1的第一端連接至取樣開關S1的第二端。重置開關RS1的第一端連接至取樣電容C1的第一端。重置開關RS1的第二端與取樣電容C1的第二端連接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。重置開關RS1的控制端連接至開關電容網路323_1_1的時脈輸入端Re1以接收時脈信號CKN+2。輸出開關SS1的控制端連接至開關電容網路323_1_1的時脈輸入端clkN+1以接收時脈信號CKN+1。輸出開關SS1的第一端連接至取樣電容C1的第一端，輸出開關SS1的第二端做為取樣單元610_1的輸出端，以連接至加總單元620的輸入端。
上述取樣單元610_2~610_N的取樣開關S1、S2、S3、…、SN之控制端分別連接至開關電容網路323_1_1的時脈輸入端clk2、clk3、…、clkN。圖7是依照本揭露的實施例說明圖6中時脈輸入端clk1、clk2、…、clkN、clkN+1、Re1的信號與致能信號EN的時序示意圖。請參照圖6與圖7。取樣單元610_1~610_N依序輪流對開關電容網路323_1_1的輸入端Iin進行取樣，並將取樣結果存放在取樣電容C1、C2、…、CN。當取樣單元610_1~610_N都完成取樣後，時脈輸入端clkN+1的時脈信號會觸發取樣單元610_1~610_N的輸出開關SS1、SS2、SS3、…、SSN，以便將各自的取樣結果輸出給加總單元620。在取樣單元610_1~610_N將各自的取樣結果輸出給加總單元620之後，時脈輸入端Re1的信號會觸發取樣單元610_1~610_N的重置開關RS1、RS2、RS3、…、 RSN，以便將各自的取樣結果重置(reset)為某一初始值(例如0伏特)。
如圖6所繪示，加總單元620包括加總電容CO、開關PS1、電容CIIR、開關ENS1以及開關RSN+1。加總電容CO的第一端連接至取樣單元610_1~610_N的輸出端。當取樣單元610_1~610_N的輸出開關SS1~SSN導通(turn on)時，加總電容CO可以將取樣單元610_1~610_N的取樣結果加總。
開關PS1的第一端連接至取樣單元610_1~610_N的輸出端，而開關PS1的控制端受控於控制信號VIIR。電容CIIR的第一端連接至開關PS1的第二端，而電容CIIR的第二端連接至參考電壓(例如接地電壓)。藉由控制信號VIIR可以控制開關PS1導通與否，進而等效地改變加總電容CO的電容值。由於改變加總電容CO的等效電容值，故可以改變所需頻寬。因此，開關PS1與電容CIIR又可稱為頻寬程設電路(bandwidth programming circuit)。
開關RSN+1的第一端連接至加總電容CO的第一端，而開關RSN+1的控制端連接至開關電容網路323_1_1的時脈輸入端Re1。開關ENS1的第一端連接至開關RSN+1的第二端。開關ENS1的第二端連接至參考電壓(例如接地電壓)。開關ENS1的控制端受控於致能信號EN。
藉由致能信號EN的操作，開關電容網路323_1_1可以被程設為無限脈衝響應(Infinite Impulse Response；IIR)濾波器或有限脈衝響應(Finite Impulse Response；FIR)濾波器。若針對窄 頻帶(narrow band)而使致能信號EN為低準位，則開關RSN+1對加總電容CO的重置操作會被禁能(disable)，使得在下一個加總期間(summation period)前，電荷被保持在電容CO及/或CIIR。也就是說，在致能信號EN為低準位時，開關電容網路323_1_1可以視為IIR濾波器。此IIR濾波器於z域(z domain)的轉移函數(transfer function)如下：
若針對寬頻帶(wide band)而使致能信號EN為高準位，則開關RSN+1對加總電容CO的重置操作會被致能(enable)，而在下一個加總期間之前丟棄電容CO及/或CIIR的電荷。也就是說，在致能信號EN為高準位時，開關電容網路323_1_1可以視為FIR濾波器。此FIR濾波器於z域的轉移函數如下：
所以，上述開關RSN+1與開關ENS1可以稱為FIR/IIR濾波器選擇電路。此外，依照函數(1)，控制信號VIIR控制開關PS1的電阻以改變電容CIIR所儲存的電荷，有效地改變加總電容CO的等效電容值，進而調變IIR濾波器的頻率響應。依照函數(1)與函 數(2)，信號頻寬是可程設的。應用本實施例者可以依據設計需求而省略上述FIR/IIR濾波器選擇電路(即開關RSN+1與ENS1)與/或上述頻寬程設電路(即開關PS1與電容CIIR)。已過濾的輸出信號(開關電容網路323_1_1的輸出端Iout信號)被下轉換(down-converted)至基頻帶(baseband)。
依據設計需求，在一些實施例中，圖6所示開關電容網路323_1_1內的開關PS1與電容CIIR可能會被省略，以及/或者開關電容網路323_1_1內的開關RSN+1與ENS1可能會被省略。若開關電容網路323_1_1內的開關RSN+1與ENS1被省略，則開關電容網路323_1_1固定操作在IIR濾波器模式。
此外，圖5顯示了開關電容網路子組323_1採用N+2個時脈(CK1、CK2、…、CKN+2)以及X個開關電容網路323_1_1~323_1_X。開關電容網路323_1_1~323_1_X取樣頻率fs下轉換(decimation)至取樣頻率fs/(N+2)。由於每一個開關電容網路323_1_1~323_1_X接收上述時脈信號CK1、CK2、…、CKN+2的順序互不相同，使得開關電容網路323_1_1~323_1_X的輸出相位互不相同。
然而，圖4所示開關電容網路子組323_1的實現方式不應受限於圖5所示實施例。例如，在其他實施例中，圖5所示開關電容網路323_1_1~323_1_X的輸出端不會相互連接，而是將開關電容網路323_1_1~323_1_X的輸出端以一對一方式分別連接至電流加法器(current adder，未繪示)或運算放大器(未繪示) 的不同輸入端。所述電流加法器(或運算放大器)的輸出端可以作為開關電容網路子組323_1的輸出端。電流加法器可以將此x個不同相位的輸出信號相加總，相當於將取樣頻率fs/(N+2)倍增至頻率fs。當N+2等於X時，圖1的電荷域濾波裝置100實現了非降頻電荷域濾波器(non-decimation charge-domain filter,NDCDF)架構。應用上述實施例者可以視其設計需求而決定開關電容網路的數量，例如使開關電容網路323_1_1~323_1_X的數量X少於時脈CK1、CK2、…、CKN+2的數量N+2，而使圖1的電荷域濾波裝置100實現了降頻電荷域濾波器架構。
請參照圖3，M個路由電路中的第M路由電路337耦接於M個開關電容網路組中的第M開關電容網路組327的至少一輸出端與輸出信號組合網路130的至少一輸入端之間。第M路由電路337可以配置第M開關電容網路組327的輸出端與輸出信號組合網路130的輸入端之間的耦接狀況。上述路由電路與開關電容網路組的數量M，以及/或者上述開關電容網路組內的開關電容網路子組的數量K，其可以視設計需求來決定。
例如，圖8A~8F是依照本揭露的其他不同實施例說明圖1所示開關電容網路模組120的實施範例示意圖。其中，第M開關電容網路組327的輸出端以一對一方式耦接至輸出信號組合網路130的輸入端。圖8A實施例可以參照圖3、圖4與圖5的相關說明而類推之。請參照圖8A，本實施例中開關電容網路模組120包含M組開關電容網路組，例如第一開關電容網路組321、第二 開關電容網路組329與第M開關電容網路組327。這些開關電容網路組分別有K組開關電容網路子組，其中K為正整數。即，第一開關電容網路組321具有K組開關電容網路子組1*1、2*1、…、K*1，第二開關電容網路組329具有K組開關電容網路子組1*2、2*2、…、K*2。依此類推，第M開關電容網路組327具有K組開關電容網路子組1*M、2*M、…、K*M。來自輸入信號組合網路110的多個信號ISOUT分別輸入於第一開關電容網路組321中的K組開關電容網路子組1*1~K*1。第M開關電容網路組327分別輸出信號SCOUT至輸出信號組合網路130。圖8A所示開關電容網路子組可以參照圖5的相關說明而類推之。
請參照圖8B，圖8B實施例可以參照圖8A的相關說明而類推之。在本實施例中，K等於二。也就是說，第一開關電容網路組321具有二組開關電容網路子組1*1與2*1，第二開關電容網路組329具有二組開關電容網路子組1*2與2*2。依此類推，第M開關電容網路組327具有二組開關電容網路子組1*M與2*M。開關電容網路子組1*1的輸入端耦接至輸入信號組合網路110的一個輸出端，而開關電容網路子組2*1的輸入端耦接至輸入信號組合網路110的另一個輸出端。開關電容網路子組1*2的輸入端耦接至開關電容網路子組1*1的輸出端，而開關電容網路子組2*2的輸入端耦接至開關電容網路子組2*1的輸出端。以此類推，開關電容網路子組1*M的輸入端耦接至開關電容網路子組1*(M-1)的輸出端，而開關電容網路子組2*M的輸入端耦接至開關電容網 路子組2*(M-1)的輸出端。開關電容網路子組1*M的輸出端耦接至輸出信號組合網路130的一個輸入端，而開關電容網路子組2*M的輸出端耦接至輸出信號組合網路130的另一個輸入端。
請參照圖8C，圖8C實施例可以參照圖8A的相關說明而類推之。在本實施例中，K等於一。也就是說，第一開關電容網路組321具有一組開關電容網路子組1*1，第二開關電容網路組329具有一組開關電容網路子組1*2。依此類推，第M開關電容網路組327具有一組開關電容網路子組1*M。開關電容網路子組1*1的輸入端耦接至輸入信號組合網路110的一個輸出端。開關電容網路子組1*2的輸入端耦接至開關電容網路子組1*1的輸出端。以此類推，開關電容網路子組1*M的輸入端耦接至開關電容網路子組1*(M-1)的輸出端。開關電容網路子組1*M的輸出端耦接至輸出信號組合網路130的一個輸入端。
請參照圖8D，圖8D實施例可以參照圖8A的相關說明而類推之。在本實施例中，M等於一。也就是說，開關電容網路模組120包含單一組開關電容網路組321，而開關電容網路組321具有K組開關電容網路子組1*1、2*1、…、K*1。開關電容網路子組1*1的輸入端耦接至輸入信號組合網路110的一個輸出端，而開關電容網路子組2*1的輸入端耦接至輸入信號組合網路110的另一個輸出端。以此類推，開關電容網路子組K*1的輸入端耦接至輸入信號組合網路110的又一個輸出端。開關電容網路子組1*1的輸出端耦接至輸出信號組合網路130的一個輸入端，而開關 電容網路子組2*1的輸出端耦接至輸出信號組合網路130的另一個輸入端。以此類推，開關電容網路子組K*1的輸出端耦接至輸出信號組合網路130的又一個輸入端。
請參照圖8E，圖8E實施例可以參照圖8A與圖8D的相關說明而類推之。在本實施例中，M等於一且K等於二。也就是說，開關電容網路模組120包含單一組開關電容網路組321，而開關電容網路組321具有二組開關電容網路子組1*1與2*1。
請參照圖8F，圖8F實施例可以參照圖8A與圖8D的相關說明而類推之。在本實施例中，M等於一且K等於一。也就是說，開關電容網路模組120包含單一組開關電容網路組321，而開關電容網路組321具有單一組開關電容網路子組1*1。
於上述圖3所示實施例中，第i路由電路335可以配置第i開關電容網路組323的輸出端與第i+1開關電容網路組325的輸入端之間的耦接關係。例如，第i路由電路335可以依據一對一的耦接方式來將第i開關電容網路組323的輸出端耦接至第i+1開關電容網路組325的輸入端。在其他實施例中，路由電路可能包括交錯器，而交錯器可以是直接式交錯器(direct interleaver)、混合式交錯器(hybird interleaver)等交錯器，其中混合式交錯器可以是運算放大器、轉導放大器及電流加法器其中之一。舉例來說，第i路由電路335的交錯器可以配置第i開關電容網路組323的輸出端與第i+1開關電容網路組325的輸入端之間的耦接狀況。
例如，圖9A與9B是依照本揭露的不同實施例說明圖3 所示開關電容網路模組120的部份路由電路示意圖。於本實施例中，第i開關電容網路組323包括y組開關電容網路子組，第i+1開關電容網路組325包括z組開關電容網路子組，其中y與z為正整數且y不等於z。舉例來說，請參照圖9A，第i開關電容網路組323與第i+1開關電容網路組325可以參照圖3至圖7的相關說明而類推之。圖9A所示的第i開關電容網路組323包括四個開關電容網路子組323_1、323_2、323_3與323_4，而第i+1開關電容網路組325包括一個開關電容網路子組325_1。第i路由電路335包括直接式交錯器935。直接式交錯器935可以選擇性地將開關電容網路子組323_1~323_4的輸出端共同連接至第i+1開關電容網路組325的同一個輸入端。
請參照圖9B，圖9B所示的第i開關電容網路組323與第i+1開關電容網路組325可以參照圖3至圖7的相關說明而類推之。圖9B所示的第i開關電容網路組323包括三個開關電容網路子組323_1、323_2與323_3，而第i+1開關電容網路組325包括一個開關電容網路子組325_1。第i路由電路335包括電流加法器936。電流加法器936可以將開關電容網路子組323_1~323_3的輸出信號進行加總，然後將加總結果輸出至開關電容網路子組325_1。
圖9A與9B所示之第i開關電容網路組323與第i+1開關電容網路組325的耦接電路的輸入信號、電性元件與電性耦接關係僅為示例，在其他實施例中可能具有不同數量或類型的電性 元件、不同數量的輸入信號與不同的電性耦接關係。本揭露實施例之第i開關電容網路組323與第i+1開關電容網路組325的耦接電路不受限於此。
藉此，依據設計需求，第i路由電路335可以是具有固定連接組態的導線組合，也可以將第i路由電路335實現為可組態連接線路(configurable connector)。可組態連接線路可以依照外部數位控制器的控制，而動態地配置第i開關電容網路組323的輸出端與第i+1開關電容網路組325的輸入端的耦接狀況。第i路由電路335可包括多個電子元件、電路、或導線，以間接或者直接連接第i開關電容網路組323的輸出端與第i+1開關電容網路組325的輸入端，其中，不同的連接狀態將產生不同的濾波效果。
請參照圖1，輸出信號組合網路130的至少一輸入端分別連接至開關電容網路模組120的至少一輸出端，且輸出信號組合網路130輸出至少一輸出信號。輸出信號組合網路130可以是包括運算放大器、電流加法器、轉導放大器或其他電路/裝置。
例如，圖10A~10C是依照本揭露的不同實施例說明圖1所示輸出信號組合網路130的電路示意圖。請參照圖1與圖10A，在此假設圖1所示前授信號FW包含圖10A所示輸入信號VIN16、VIN17、VIN19與VIN20，而圖1所示輸出信號SCOUT包含圖10A所示輸入信號VIN18與VIN21。電阻R18與R19的第一端分別接收輸入信號VIN16與VIN17，電阻R18與R19的第二端耦接至運算放大器1010的反相輸入端。電阻R21的第一端接收輸入信號VIN18， 電阻R21的第二端耦接至運算放大器1010的非反相輸入端。電阻R22的第一端耦接至電阻R21的第二端，電阻R22的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。電阻R20的第一端耦接至運算放大器1010的反相輸入端，電阻R20的第二端耦接至運算放大器1010的輸出端。上述電阻R18、R19、R20、R21及/或R22可以是可變電阻器。因此，運算放大器1010的輸出端可以依據輸入信號VIN16~VIN18的組合結果而對應提供輸出信號VOUT7至圖1所示輸出信號組合網路130的輸出端。
電阻R23與R24的第一端分別接收輸入信號VIN19與VIN20，電阻R23與R24的第二端耦接至運算放大器1020的反相輸入端。電阻R25的第一端接收輸入信號VIN21，電阻R25的第二端耦接至運算放大器1020的非反相輸入端。電阻R26的第一端耦接至電阻R25的第二端，電阻R26的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。電阻R27的第一端耦接至運算放大器1020的反相輸入端，電阻R27的第二端耦接至運算放大器1020的輸出端。上述電阻R23、R24、R25、R26及/或R27可以是可變電阻器。因此，運算放大器1020的輸出端可以依據輸入信號VIN19~VIN21的組合結果而對應提供輸出信號VOUT8至圖1所示輸出信號組合網路130的輸出端。圖10A所示之輸出信號組合網路130內的輸入信號、電性元件與電性耦接關係僅為示例，在其他實施例中可能具有不同數量或類型的電性元件、不同數量的輸入信號與不同的電性耦接關係，本揭露實施例之輸出信號組合網路130 的電路結構不受限於此。
圖1013是依照本揭露的另一實施例說明圖1所示輸出信號組合網路130的電路示意圖。請參照圖1與圖10B，在此假設圖1所示前授信號FW包含圖10B所示輸入信號VIN22、VIN23與VIN24，而圖1所示輸出信號SCOUT包含圖10B所示輸入信號VIN25與VIN26。電阻R28、R29與R30的第一端分別接收輸入信號VIN22、VIN23與VIN24，電阻R28、R29與R30的第二端耦接至運算放大器1030的反相輸入端。電阻R31的第一端接收輸入信號VIN25，電阻R31的第二端耦接至運算放大器1030的非反相輸入端。電阻R32的第一端耦接至電阻R31的第二端，電阻R32的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。電阻R33的第一端耦接至運算放大器1030的反相輸入端，電阻R33的第二端耦接至運算放大器1030的輸出端。上述電阻R28、R29、R30、R31、R32及/或R33可以是可變電阻器。
電阻R34的第一端接收運算放大器1030的輸出信號，電阻R34的第二端耦接至運算放大器1040的反相輸入端。電阻R35的第一端接收輸入信號VIN26，電阻R35的第二端耦接至運算放大器1040的非反相輸入端。電阻R36的第一端耦接至電阻R35的第二端，電阻R36的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。電阻R37的第一端耦接至運算放大器1040的反相輸入端，電阻R37的第二端耦接至運算放大器1040的輸出端。上述電阻R34、R35、R36及/或R37可以是可變電阻器。因此，運 算放大器1040的輸出端可以依據輸入信號VIN22~VIN26的組合結果而對應提供輸出信號VOUT9至圖1所示輸出信號組合網路130的輸出端。圖10B所示之輸出信號組合網路130內的輸入信號、電性元件與電性耦接關係僅為示例，在其他實施例中可能具有不同數量或類型的電性元件、不同數量的輸入信號與不同的電性耦接關係，本揭露實施例之輸出信號組合網路130的電路結構不受限於此。
圖10C是依照本揭露的又一實施例說明圖1所示輸出信號組合網路130的電路示意圖。請參照圖1與圖10C，在此假設圖1所示前授信號FW包含圖10C所示輸入信號VIN27，而圖1所示輸出信號SCOUT包含圖10C所示輸入信號VIN28。開關Φ5的第一端接收輸入信號VIN27，開關Φ6的第二端耦接至運算放大器1050的反相輸入端。電容Cc的第一端耦接至開關Φ5的第二端與開關Φ6的第一端，電容Cc的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。開關Φ7的第一端耦接至運算放大器1050的反相輸入端，開關Φ8的第二端耦接至運算放大器1050的輸出端。電容Cd的第一端耦接至開關Φ7的第二端與開關Φ8的第一端，電容Cd的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。在輸出信號組合網路130的取樣期間，開關Φ5與開關Φ8導通，而開關Φ6與開關Φ7截止，因此電容Cc可以對輸入信號VIN27進行取樣，而電容Cd則可以對運算放大器1050的輸出信號VOUT10進行取樣。在輸出信號組合網路130的回授期間，開關Φ5 與開關Φ8截止，而開關Φ6與開關Φ7導通，因此電容Cc與電容Cd可以彼此分享電荷。
電阻R38的第一端接收輸入信號VIN28，電阻R38的第二端耦接至運算放大器1050的非反相輸入端。電阻R39的第一端耦接至電阻R38的第二端，電阻R39的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。上述電阻Cc及/或Cd可以是可變電容器，且電阻R38及/或R39可以是可變電阻器。因此，運算放大器1050的輸出端可以依據輸入信號VIN27~VIN28的組合結果而對應提供輸出信號VOUT10至圖1所示輸出信號組合網路130的輸出端。圖10C所示之輸出信號組合網路130內的輸入信號、電性元件與電性耦接關係僅為示例，在其他實施例中可能具有不同數量或類型的電性元件、不同數量的輸入信號與不同的電性耦接關係，本揭露實施例之輸出信號組合網路130的電路結構不受限於此。
圖10A~10C所示之輸出信號組合網路130的輸入信號、電性元件與電性耦接關係僅為示例。於其他實施例中，輸出信號組合網路130亦可將開關電容網路模組120的輸出端輸出的信號直接輸出以作為電荷域濾波裝置100的輸出信號OUT。
藉此，悉知本領域技術之人員可藉由本揭露實施例之輸出信號組合網路130調整輸出信號的數量與電性耦接關係，以調整成所需的輸出信號。
請參照圖1，頻寬補償網路140耦接至開關電容網路模組 120，其中頻寬補償網路140感測開關電容網路模組120的信號，或感測輸出信號組合網路130的信號，或感測開關電容網路模組120與輸出信號組合網路130的信號，以及依據感測結果對應產生至少一前授信號或至少一回授信號以提供給輸入信號組合網路110或輸出信號組合網路130進行頻寬補償。
圖11是依照本揭露的實施例說明圖1所示的頻寬補償網路140的方塊示意圖。請參照圖8A與圖11，感測信號S11~SK1分別為圖8A中第一開關電容網路組321的開關電容網路子組1*1、2*1、…、K*1所輸出的信號。感測信號S12~SK2分別為圖8A中第二開關電容網路組329的開關電容網路子組1*2、2*2、…、K*2所輸出的信號。以此類推，感測信號S1M~SKM分別為圖8A中第M開關電容網路組327的開關電容網路子組1*M、2*M、…、K*M所輸出的信號。S1(M+1)~SK(M+1)表示輸出信號組合網路130的K個輸出信號。
於本實施例中，頻寬補償網路140包括回授單元1110及前授單元1120，其中，回授單元1110的輸入端耦接至開關電容網路模組120與輸出信號組合網路130，以及回授單元1110的至少一輸出端耦接至輸入信號組合網路110以提供至少一回授信號FB給輸入信號組合網路110進行頻寬補償。前授單元1120的輸入端耦接至開關電容網路模組120與輸出信號組合網路130，以及前授單元1120的至少一輸出端耦接至輸出信號組合網路130以提供至少一前授信號FW給輸出信號組合網路130進行頻寬補償。
回授單元1110包括可組態功率參考胞(configurable power-reference cell，簡稱CPC，例如圖11所示1111_1_1~1111_K_1、1111_1_2~1111_K_2、1111_1_M~1111_K_M與1111_1_(M+1)~1111_K_(M+1))、可程設延遲胞(programmable-delay cell，簡稱PDC，例如圖11所示1113_1_1~1113_K_1、1113_1_2~1113_K_2、1113_1_M~1113_K_M與1113_1_(M+1)~1113_K_(M+1))及信號選擇器1115。可組態功率參考胞1111_1_1~1111_K_(M+1)將開關電容網路模組120的信號與輸出信號組合網路130的信號的部份或所有者進行調整而做為至少一第一感測功率。可組態功率參考胞1111_1_1~1111_K_(M+1)可以控制/調整源功率(source power)以達成頻率響應的功率或增益補償。因此可組態功率參考胞1111_1_1~1111_K_(M+1)可以稱之為功率等化器(power equalizer)。
圖12是依照本揭露實施例說明圖11所示可組態功率參考胞1111_1_1的電路示意圖。圖11所示其他可組態功率參考胞可以參照圖12的相關說明而類推之。請參照圖12，可組態功率參考胞1111_1_1包括上分壓電阻1210以及多個下分壓電阻單元1220。上分壓電阻1210的第一端做為可組態功率參考胞1111_1_1的輸入端。上分壓電阻1210的第二端做為可組態功率參考胞1111_1_1的輸出端。每一個下分壓電阻單元1220各自包括下分壓電阻1221以及開關1222。下分壓電阻1221的第一端連接至上分壓電阻1210的第二端。開關1222的第一端連接至下分壓電阻1221 的第二端。開關1222的第二端連接至參考電壓(例如接地電壓)。藉由控制每一個開關1222的導通狀態，可以決定上、下分壓電阻的阻值比例，進而調變參考源的功率而獲得至少一感測功率，並將此感測功率傳送給可程設延遲胞1113_1_1。因此，可組態功率參考胞1111_1_1可以控制/調整感測功率(回授信號)以達成頻率響應的功率或增益補償。
可程設延遲胞1113_1_1~1113_K_1(M+1)將可組態功率參考胞1111_1_1~1111_K_(M+1)所輸出的第一感測功率進行延遲。可程設延遲胞1113_1_1~1113_K_(M+1)可以各自選擇適當的延遲時間，以各自將可組態功率參考胞1111_1_1~1111_K_(M+1)所輸出的第一感測功率進行延遲後輸出給信號選擇器1115。信號選擇器1115選擇延遲後的第一感測功率的部份或所有者做為所述回授信號FB，以及輸出回授信號FB至輸入信號組合網路110。因此，電荷域濾波裝置100可以達成頻率響應的頻率補償。可程設延遲胞1113_1_1~1113_K_(M+1)可以稱之為頻率等化器(frequency equalizer)。因此，頻寬補償網路140具有二維(2-D)補償方案。
圖13是依照本揭露實施例說明圖11所示可程設延遲胞1113_1_1的電路示意圖。圖11所示其他可程設延遲胞可以參照圖13的相關說明而類推之。請參照圖13，可程設延遲胞1113_1_1包括一個等效參考電阻1310與多個延遲單元1320。等效參考電阻1310的第一端連接至可程設延遲胞1113_1_1的輸入端。等效參考電阻1310的第二端連接至可程設延遲胞1113_1_1的輸出端與多 個延遲單元1320。每一個延遲單元1320各自包括延遲電容1321以及延遲開關1322。延遲電容1321的第一端連接至等效參考電阻1310第二端與可程設延遲胞1113_1_1的輸出端。延遲開關1322的第一端連接至延遲電容1321的第二端。延遲開關1322的第二端連接至參考電壓(例如接地電壓)。藉由控制每一個延遲開關1322的導通狀態與等效參考電阻1310，可以決定可程設延遲胞1113_1_1的總時間常數，進而決定可程設延遲胞1113_1_1的延遲時間。因此，可程設延遲胞1113_1_1使已調變的感測功率(回授信號)選擇適當的延遲後輸出給信號選擇器1115，以達成頻率響應的頻率補償。
圖11所示實施例中回授單元1110具有K*(M+1)個信號感測通道，例如可組態功率參考胞1111_1_1與可程設延遲胞1113_1_1可以提供一個信號感測通道以便感測圖8A中第一開關電容網路組321的開關電容網路子組1*1的輸出信號。然而在其他實施例中，回授單元1110中的信號感測通道的數量可以視設計需求來決定。再者，圖11所示實施例中回授單元1110的每一個信號感測通道各自配置了可組態功率參考胞與可程設延遲胞。然而在其他實施例中，視設計需求，每一個信號感測通道可以選擇性配置可組態功率參考胞或可程設延遲胞。甚至於在一些實施例中，在回授單元1110中的某一個信號感測通道省略了可組態功率參考胞與可程設延遲胞，而讓開關電容網路模組120的信號(或輸出信號組合網路130的信號)直接傳輸至信號選擇器1115。
請參照圖11，前授單元1120包括可組態功率參考胞(例如圖11所示1121_1_1~1121_K_1、1121_1_2~1121_K_2、1121_1_M~1121_K_M與1121_1_(M+1)~1121_K_(M+1))、可程設延遲胞1123_1_1~1123_K_1、1123_1_2~1123_K_2、1123_1_M~1123_K_M與1123_1_(M+1)~1123_K_(M+1))以及信號選擇器1125。可組態功率參考胞1121_1_1~1121_K_(M+1)將開關電容網路模組120的信號與輸出信號組合網路130的信號的部份或所有者進行調整而做為至少一第二感測功率。可組態功率參考胞1121_1_1~1121_K_(M+1)可以控制/調整源功率，以達成頻率響應的功率或增益補償。可程設延遲胞1123_1_1~1123_K_(M+1)將可組態功率參考胞1121_1_1~1121_K_(M+1)所輸出的第二感測功率進行延遲。可程設延遲胞1123_1_1~1123_K_(M+1)可以各自選擇適當的延遲時間，以各自將可組態功率參考胞1121_1_1~1121_K_(M+1)所輸出的第二感測功率進行延遲後輸出給信號選擇器1125。依據設計需求，信號選擇器1125選擇延遲後的第二感測功率的部份或所有者做為所述前授信號FW，以及輸出前授信號FW至輸出信號組合網路130。因此，電荷域濾波裝置100可以達成頻率響應的頻率補償。藉此，可以更彈性地調整頻率響應的功率與延遲時間，以使得調整至所需的頻率響應。
圖11所示實施例中前授單元1120具有K*(M+1)個信號感測通道，例如可組態功率參考胞1121_1_1與可程設延遲胞1123_1_1可以提供一個信號感測通道以便感測圖8A中第一開關 電容網路組321的開關電容網路子組1*1的輸出信號。然而在其他實施例中，前授單元1120中的信號感測通道的數量可以視設計需求來決定。再者，圖11所示實施例中前授單元1120的每一個信號感測通道各自配置了一個可組態功率參考胞與一個可程設延遲胞。然而在其他實施例中，視設計需求，每一個信號感測通道可以選擇性配置可組態功率參考胞或可程設延遲胞。甚至於在一些實施例中，在前授單元1120中的某一個信號感測通道可以省略可組態功率參考胞與可程設延遲胞，而讓開關電容網路模組120的信號(或輸出信號組合網路130的信號)直接傳輸至信號選擇器1125。
例如，圖14是依照本揭露的實施例說明電荷域濾波裝置的實施範例。請參照圖14，圖14實施例可以參照前述圖1至圖13所示實施例的相關說明而類推之。請參照圖1與圖14，在此假設圖1所示的輸入信號IN包含圖14所示的輸入信號VIN29與VIN30。圖14所示的輸入信號組合網路110可以參照圖2D的詳細說明，其中回授信號FB為圖2D中的VIN14，回授信號FB輸入於圖2D中運算放大器250的反相輸入端。於圖14所示實施例中，開關電容網路模組120具有單一個開關電容網路組，而此開關電容網路組具有單一個開關電容網路子組。此開關電容網路子組可以參照圖5的相關說明，故不再贅述。此開關電容網路子組接收輸入信號組合網路110的輸出信號以進行濾波操作，並將濾波結果輸出至輸出信號組合網路130。圖14所示的輸出信號組合網路 130可參照圖10C的詳細說明，其中前授信號FW為圖10C中的VIN27，前授信號FW輸入於圖10C中運算放大器1050的反相輸入端。
在圖14所示實施例中，頻寬補償網路140的回授單元1110的一輸入端接收開關電容網路模組120的輸出信號，而回授單元1110的另一輸入端接收輸出信號組合網路130的輸出信號。由圖11的相關說明可以知道，回授單元1110可以達成頻率響應的功率或增益補償以及/或是頻率補償。並且，前授單元1120的一輸入端接收開關電容網路模組120的輸出信號，而前授單元1120的另一輸入端接收輸出信號組合網路130的輸出信號。由圖11的相關說明可以知道，前授單元1120可以達成頻率響應的功率或增益補償以及/或是頻率補償。
上述諸實施例中，頻寬補償電路140輸出回授信號FB至輸入信號組合網路110，且輸出前授信號FW至輸出信號組合網路130。在其他實施例中，可依據設計需求，頻寬補償電路140可能選擇僅輸出回授信號FB至輸入信號組合網路110，或是僅輸出前授信號FW至輸出信號組合網路130。
例如，圖15是依照本揭露的實施例說明另一種電荷域濾波裝置1500的電路方塊示意圖。電荷域濾波裝置1500包括輸入信號組合網路110、開關電容網路模組120、輸出信號組合網路130、頻寬補償網路140以及時脈產生器150。圖15所示之輸入信號組合網路110、開關電容網路模組120、輸出信號組合網路130、 頻寬補償網路140以及時脈產生器150可以參照圖1的相關說明而類推之。請參照圖15，頻寬補償網路140感測開關電容網路模組120的信號，或感測輸出信號組合網路130的信號，或感測開關電容網路模組120與輸出信號組合網路130的信號，以及依據感測結果對應產生至少一回授信號FB給輸入信號組合網路110進行頻寬補償。
於本實施例中，頻寬補償網路140可視設計需求實現之。例如，圖16A~16F是依照本揭露的不同實施例說明圖15的頻寬補償網路140的實施範例。請參照圖16A，圖16A實施例可以參照圖11實施例中回授單元1110的相關說明而類推之。與前述圖11所示實施例不同的是，在本實施例中，頻寬補償網路140省略了前授單元1120。在其他實施例中，回授單元1110可以選擇性配置可組態功率參考胞或可程設延遲胞。甚至於在一些實施例中，在回授單元1110中可能省略可組態功率參考胞與可程設延遲胞，而讓開關電容網路模組120的信號(或輸出信號組合網路130的信號)直接傳輸至信號選擇器1115。
例如，請參照圖16B，圖16B實施例可以參照圖11與圖16A中回授單元1110的相關說明而類推之。與前述圖16A所示實施例不同的是，在本實施例中，回授單元1110省略了可組態功率參考胞與可程設延遲胞。信號選擇器1115可以選擇開關電容網路模組120的信號與輸出信號組合網路130的信號的部份或所有者做為至少一回授信號FB，以及輸出回授信號FB至輸入信號組合 網路110。
再例如，請參照圖16C，圖16C實施例可以參照圖11與圖16A的相關說明而類推之。與前述圖16A所示實施例不同的是，圖16C所示回授單元1110省略了可組態功率參考胞。在本實施例中，回授單元1110包括可程設延遲胞1113_1_1~1113_K_(M+1)及信號選擇器1115。可程設延遲胞1113_1_1~1113_K_(M+1)將開關電容網路模組120的信號與輸出信號組合網路130的信號的部份或所有者進行延遲而作為至少一第一感測功率。信號選擇器1115選擇至少一第一感測功率的部份或所有者做為所述至少一回授信號FB，以及輸出回授信號FB至輸入信號組合網路110。
請參照圖16D，圖16D實施例可以參照圖11與圖16A的相關說明而類推之。與前述圖16A所示實施例不同的是，圖16D所示回授單元1110省略了可程設延遲胞。在本實施例中，回授單元1110包括可組態功率參考胞1111_1_1~1111_K_(M+1)及信號選擇器1115。可組態功率參考胞1111_1_1~1111_K_(M+1)將開關電容網路模組120的信號與輸出信號組合網路130的信號的部份或所有者進行調整而做為至少一第一感測功率。信號選擇器1115選擇至少一第一感測功率的部份或所有者做為至少一回授信號FB，以及輸出回授信號FB至該輸入信號組合網路110。
請參照圖16E，圖16E實施例可以參照圖11與圖16A的相關說明而類推之。與前述圖16A所示實施例不同的是，圖16E 所示回授單元1110省略了可程設延遲胞與信號選擇器。在本實施例中，回授單元1110包括可組態功率參考胞1111_1_1~1111_K_(M+1)。可組態功率參考胞1111_1_1~1111_K_(M+1)將開關電容網路模組120的信號與輸出信號組合網路130的信號的部份或所有者進行調整而作為回授信號FB，且將回授信號FB輸出至輸入信號組合網路110。
請參照圖16F，圖16F實施例可以參照圖11與圖16A的相關說明而類推之。與前述圖16A所示實施例不同的是，圖16F所示回授單元1110省略了信號選擇器。在本實施例中，回授單元1110包括可組態功率參考胞1111_1_1~1111_K_(M+1)及可程設延遲胞1113_1_1~1113_K_(M+1)。可組態功率參考胞1111_1_1~1111_K_(M+1)將開關電容網路模組120的信號與輸出信號組合網路130的信號的部份或所有者進行調整而做為至少一第一感測功率。可程設延遲胞1113_1_1~1113_K_(M+1)將所述至少一第一感測功率進行延遲，且將延遲後的至少一第一感測功率做為回授信號FB，以及輸出回授信號FB至輸入信號組合網路110。
於其他實施例中，回授單元1110可以藉由多個開關電容網路實現。例如，圖17是依照本揭露的實施例說明頻寬補償網路140中回授單元1110的電路示意圖。在一些實施例中，回授單元1110可以僅配置單一組圖17所示電路來感測開關電容網路模組120的信號與輸出信號組合網路130的信號其中之一信號。在其他實施例中，回授單元1110可以配置多組圖17所示電路，以分別 感測開關電容網路模組120的信號與輸出信號組合網路130的信號的部份或所有者。請參照圖15，回授單元1110包括取樣單元1510_1、1510_2、1510_3、…、1510_(P-2)，其中P為正整數。上述取樣單元1510_1~1510_(P-2)各自以不同相位對開關電容網路模組120的信號(或輸出信號組合網路130的信號)進行取樣。
上述取樣單元1510_1~1510_(P-2)的取樣開關之控制端分別接收時脈信號clkb1、clkb2、…、clkbP-2。圖18是依照本揭露的實施例說明圖17中時脈信號clkb1、clkb2、…、clkbP的信號的時序示意圖。請參照圖17與圖18。開關電容網路階數長度為P，取樣頻率為fs1。取樣單元1510_1~1510_(P-2)依序輪流對開關電容網路模組120的信號或輸出信號組合網路130的信號進行取樣，並將取樣結果存放在取樣電容Cs1、Cs2、Cs3、…、CsP-2。當取樣單元1510_1~1510_(P-2)都完成取樣後，時脈信號clkbP-1會觸發取樣單元1510_1~1510_(P-2)的輸出開關，以便將各自的取樣結果輸出給輸出電容COUT。在取樣單元1510_1~1510_(P-2)將各自的取樣結果輸出給輸出電容COUT之後，時脈信號clkbP會觸發取樣單元1510_1~1510_(P-2)的重置開關，以便將各自的取樣結果重置(reset)為某一初始值(例如0伏特)。藉由改變輸出電容COUT的等效電容值，可以改變/補償所需頻寬。
在另一實施例中，於取樣單元1510_1~1510_(P-2)中時脈信號clkbP-1所控制的重置開關可依據設計需求而予以省略。
在其他實施例中，回授單元1110的至少一輸入端耦接至 開關電容網路模組120或耦接至輸出信號組合網路130。依據設計需求，選擇開關電容網路模組120或耦接至輸出信號組合網路130的部分或所有者的輸出端連接至回授單元1110的不同輸入端。
圖19是依照本揭露的又一實施例說明另一種電荷域濾波裝置1900的電路方塊示意圖。電荷域濾波裝置1900包括輸入信號組合網路110、開關電容網路模組120、輸出信號組合網路130、頻寬補償網路140以及時脈產生器150。請參照圖19，圖19實施例所示輸入信號組合網路110、開關電容網路模組120、輸出信號組合網路130、頻寬補償網路140以及時脈產生器150可以參照圖1實施例的相關說明而類推之。與前述圖1所示實施例不同的是，在本實施例中，頻寬補償網路140省略了回授信號FB。其中，頻寬補償網路140的至少一輸入端耦接至開關電容網路模組120與/或輸出信號組合網路130。頻寬補償網路140可視設計需求實現之。
例如，圖20A~20F是依照本揭露的不同實施例說明圖19所示頻寬補償網路140的實施範例。請參照圖20A，與前述圖11所示實施例不同的是，圖20A所示頻寬補償網路140省略了回授單元1110。在圖20A所示實施例中，頻寬補償網路140包括前授單元1120。圖20A實施例中前授單元1120的實施方式可以參照圖11實施例所示回授單元1110的相關說明而類推之，或是參照圖16A至圖16F與圖17實施例的相關說明而類推之。信號選擇器1125選擇延遲後的第二感測功率的部份或所有者做為所述前授信 號FW，以及輸出前授信號FW至輸出信號組合網路130。
在其他實施例中，前授單元1120可以選擇性配置可組態功率參考胞或可程設延遲胞。甚至於在一些實施例中，在前授單元1120中可能省略可組態功率參考胞與可程設延遲胞，而讓開關電容網路模組120的信號(或輸出信號組合網路130的信號)直接傳輸至信號選擇器1125。例如，請參照圖20B，圖20B實施例可以參照圖11與圖20A的相關說明而類推之。與前述圖20A所述實施例不同的是，在本實施例中，前授單元1120省略了可組態功率參考胞與可程設延遲胞。信號選擇器1125選擇開關電容網路模組120的信號與輸出信號組合網路130的信號的部份或所有者做為至少一前授信號FW，以及輸出前授信號FW至輸出信號組合網路130。
再例如，請參照圖20C，圖20C實施例可以參照圖11與圖20A的相關說明而類推之。與前述圖20A所述實施例不同的是，圖20C所示前授單元1120省略了可組態功率參考胞。在本實施例中，前授單元1120包括可程設延遲胞1123_1_1~1123_K_(M+1)及信號選擇器1125。可程設延遲胞1123_1_1~1123_K_(M+1)將開關電容網路模組120的信號與輸出信號組合網路130的信號的部份或所有者進行延遲而作為至少一第二感測功率。信號選擇器1125選擇所述第二感測功率的部份或所有者做為所述前授信號FW，以及輸出前授信號FW至輸出信號組合網路130。
請參照圖20D，圖20D實施例可以參照圖11與圖20A的相關說明而類推之。與前述圖20A所述實施例不同的是，圖20D所示前授單元1120省略了可程設延遲胞。在本實施例中，前授單元1120包括可組態功率參考胞1121_1_1~1121_K_(M+1)及信號選擇器1125。可組態功率參考胞1121_1_1~1121_K_(M+1)將開關電容網路模組120的信號與輸出信號組合網路130的信號的部份或所有者進行調整而做為至少一第二感測功率。信號選擇器1125選擇所述第二感測功率的部份或所有者做為前授信號FW，以及輸出前授信號FW至輸出信號組合網路130。
請參照圖201E，圖20E實施例可以參照圖11與圖20A的相關說明而類推之。與前述圖20A所述實施例不同的是，圖20E所示前授單元1120省略了可程設延遲胞與信號選擇器。在本實施例中，前授單元1120包括可組態功率參考胞1121_1_1~1121_K_(M+1)。可組態功率參考胞1121_1_1~1121_K_(M+1)將開關電容網路模組120的信號與輸出信號組合網路130的信號的部份或所有者進行調整而作為前授信號FW，以及輸出前授信號FW至輸出信號組合網路130。
請參照圖20F，圖20F實施例可以參照圖11與圖20A的相關說明而類推之。與前述圖20A所述實施例不同的是，圖20F所示前授單元1120省略了信號選擇器。在本實施例中，前授單元1120包括可組態功率參考胞1121_1_1~1121_K_(M+1)及可程設延遲胞1123_1_1~1123_K_(M+1)。可組態功率參考胞1121_1_1~ 1121_K_(M+1)將開關電容網路模組120的信號與輸出信號組合網路130的信號的部份或所有者進行調整而做為至少一第二感測功率。可程設延遲胞1123_1_1~1123_K_(M+1)將所述第二感測功率進行延遲，且將延遲後的所述第二感測功率做為前授信號FW，以及輸出前授信號FW至輸出信號組合網路130。
圖21是依照本揭露的再一實施例說明圖1的輸入信號組合網路110與頻寬補償網路140的實施範例。輸入信號組合網路110包括輸入信號電路111、運算放大器1910與電阻Rref1。圖21中繪示一組輸入信號電路111以接收輸入信號IN的其中一個信號In11。於其他實施例中，輸入信號組合網路110可能具有不同數量、元件與耦接關係的輸入信號電路。
輸入信號電路111包括電組Rc11、Rd11。電組Rc11及/或電組Rd11可以是可變電阻。電組Rc11的第一端接收輸入信號In11，電組Rc11的第二端耦接至運算放大器1910的非反相輸入端。電組Rd11的第一端耦接至電組Rc11的第二端，電組Rd11的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。電阻Rref1的第一端耦接至運算放大器1910的反相輸入端，電阻Rref1的第二端耦接至運算放大器1910的輸出端。運算放大器1910的輸出端輸出信號ISOUT的其中一個信號ISOUT1給開關電容網路模組120。
請參照圖8A與圖21，圖21中感測信號Sin11、Sin12、…、Sin1L可以是圖8A中各個開關電容網路子組1*1~K*1、1*2~ K*2、…、1*M~K*M所輸出的信號以及輸出信號組合網路130的輸出信號的全部或部份，其中L為正整數。圖21繪示了頻寬補償網路140的另一個實施範例。在圖21所示實施例中，頻寬補償網路140包括L個回授單元1110_1、1110_2、…、1110_L。回授單元1110_1~1110_L的輸入端接收感測信號Sin11、Sin12、…、Sin1L。回授單元1110_1~1110_L的輸出端共同耦接至輸入信號組合網路110中運算放大器1910的反相輸入端。圖21所示頻寬補償網路140可以參照圖11的相關說明而類推之。例如，圖21所示感測信號Sin11~Sin1L可以是圖11所示多個感測信號S11~SK(M+1)中的部份或全部。以下將說明回授單元1110_1的實現方式，其餘回授單元1110_2~1110_L可以參照回授單元1110_1的相關說明。
請參照圖21，回授單元1110_1包括可組態功率參考胞1111、可程設延遲胞1113與信號選擇器1115。可組態功率參考胞1111包括電阻Rg11與Rg12。可程設延遲胞1113包括電阻Rg11、電容Cd1與開關SDelay1。電阻Rg11的第一端接收信號Sin11。電阻Rg11的第二端耦接至電阻Rg12的第一端與電容Cd1的第一端。開關SDelay1的第一端耦接至電容Cd1的第二端。開關SDelay1的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。信號選擇器1115的第一端耦接至電阻Rg12的第二端。信號選擇器1115的第二端耦接至輸入信號組合網路110中運算放大器1910的反相輸入端。
藉由利用與調整電阻Rg11、Rg12與Rref1的阻值，感測信號Sin11可以產生負的增益變化(反相放大)。藉由利用與調整電組Rc11、Rd11與Rref1的阻值，輸入信號In11可產生等效正的增益變化(同相放大)。藉此，控制/決定電組Rc11、Rd11、Rg11、Rg12與Rref1的阻值可改變增益值。因此，回授單元1110_1可以達成頻率響應的功率或增益補償。
電容Cd1與電阻Rg11、Rg12可形成等效的延遲電路，並利用開關SDelay1決定是否啟動此延遲電路。當開關SDelay1導通時，藉由利用與調整電容Cd1的電容值與/或電阻Rg11、Rg12的電阻值，感測信號Sin11可以具有延遲時間。信號選擇器1115可選擇/決定是否將回授單元1110_1的輸出信號(經增益及/或延遲的感測信號Sin11)回授至算放大器1910的反相輸入端。因此，回授單元1110_1可以達成頻率響應的頻率補償。
圖22是依照本揭露的另一實施例說明圖1的輸出信號組合網路130與頻寬補償網路140的實施範例。輸出信號組合網路130包括輸入信號電路(例如圖22所示130_1、…、130_J，其中J為正整數)、運算放大器2010與電阻Rref2。電阻Rref2的第一端耦接至運算放大器2010的反相輸入端，電阻Rref2的第二端耦接至運算放大器2010的輸出端。運算放大器2010的輸出端提供輸出信號組合網路130的輸出信號OUT的其中一個信號OUT11。
在此假設圖1所示輸出信號SCOUT包括圖22所示輸入信號In21、…、In2J。輸入信號電路130_1包括電組Rc21、Rd21。 電組Rc21及/或電組Rd21可以是可變電阻。電組Rc21的第一端接收輸入信號In21，電組Rc21的第二端耦接至運算放大器2010的非反相輸入端。電組Rd21的第一端耦接至電組Rc21的第二端，電組Rd21的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。輸出信號組合網路130中的其餘輸入信號電路可以參照輸入信號電路130_1的相關說明而類推之。例如，輸入信號電路130_J包括電組Rc2J、Rd2J。電組Rc2J的第一端接收輸入信號In2J，電組Rc2J的第二端耦接至運算放大器2010的非反相輸入端。電組Rd2J的第一端耦接至電組Rc2J的第二端，電組Rd2J的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。
請參照圖8A與圖22，圖22中Q個感測信號Sin21、Sin22、…、Sin2Q可以是圖8A中各個開關電容網路子組1*1~K*1、1*2~K*2、…、1*M~K*M所輸出的信號以及輸出信號組合網路130的輸出信號的全部或部份，其中Q為正整數。圖22繪示了頻寬補償網路140的另一個實施範例。在圖22所示實施例中，頻寬補償網路140包括Q個前授單元1120_1、1120_2、…、1120_Q。前授單元1120_1~1120_Q的輸入端接收感測信號Sin21、Sin22、…、Sin2Q。前授單元1120_1~1120_Q的輸出端共同耦接至輸出信號組合網路130中運算放大器2010的反相輸入端。圖22所示頻寬補償網路140可以參照圖11的相關說明而類推之。例如，圖22所示感測信號Sin21~Sin2Q可以是圖11所示多個感測信號S11~SK(M+1)中的部份或全部。以下將說明前授單 元1120_1的實現方式，其餘前授單元1120_2~1120_Q可以參照前授單元1120_1的相關說明。
請參照圖1與圖22，前授單元1120_1包括可組態功率參考胞1121、可程設延遲胞1123與信號選擇器1125。可組態功率參考胞1121包括電阻Rg21與Rg22。可程設延遲胞1123包括電阻Rg21、電容Cd2與開關SDelay2。電阻Rg21的第一端接收信號Sin21。電阻Rg21的第二端耦接至電阻Rg22的第一端與電容Cd2的第一端。開關SDelay2的第一端耦接至電容Cd2的第二端。開關SDelay2的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。信號選擇器1125的第一端耦接至電阻Rg22的第二端。信號選擇器1125的第二端耦接至輸出信號組合網路130中運算放大器2010的反相輸入端。
藉由利用與調整電阻Rg21、Rg22與Rref2的阻值，感測信號Sin21可以產生負的增益變化(反相放大)。藉由利用與調整電組Rc21、Rd21與Rref2的阻值，輸入信號In21可產生等效正的增益變化(同相放大)。控制/決定電組Rc21、Rd21、Rc2J、Rd2J、Rg21、Rg22與Rref2的阻值可改變增益值。因此，前授單元1120_1可以達成頻率響應的功率或增益補償。
電容Cd2與電阻Rg21、Rg22可形成等效的延遲電路，並利用開關SDelay2決定是否啟動此延遲電路。當開關SDelay2導通時，藉由利用與調整電容Cd2的電容值與/或電阻Rg21、Rg22的電阻值，感測信號Sin21可以具有延遲時間。信號選擇器1125可 選擇/決定是否將前授單元1120_1的輸出信號(經增益及/或延遲的感測信號Sin21)回授至算放大器2010的反相輸入端。因此，前授單元1120_1可以達成頻率響應的頻率補償。
藉此，電荷域濾波裝置100可以彈性地利用頻寬補償網路140，依據所需頻率響應選擇前授或回授信號對輸入信號組合網路110或輸出信號組合網路130補償，以達成所需頻寬、減少摺疊頻率(folding frequency)、濾除來自各個開關電容網路子組的時脈饋通(clock feed-through)，改善了阻絕帶衰減(stop-band attenuation)，以及免除了辛格函數失真。此外，即使各開關電容網路子組中開關電容網路的數量不等於時脈信號的數量，藉由進行時間交錯(time-interleaving)以增加輸出的取樣頻率並配合降頻，圖3所示的M組開關電容網路組可改善阻絕帶衰減。每當開關電容網路表現為z域處理時，可組態頻寬可藉由可變的時脈頻率及自開關電容網路的IIR處理而達成。
圖23是依照本揭露的實施例說明電荷域濾波裝置伴隨回授信號FB進行頻寬補償的頻率響應模擬圖。圖23所示為取樣頻率等於640MS/s並依據圖15的架構的頻率響應模擬圖。圖23所示縱軸表示正規化輸出功率(Normalized Output Power，其單位為dB)，而橫軸表示輸入頻率(Input Frequencty，其單位為MHz)。對於頻帶內(in-band)補償，本揭露實施例配置信號選擇器以允許選擇零至四個信號感測通道的回授信號。當未有任何信號感測通道的回授信號被選擇時，圖15所示電荷域濾波裝置的頻率響應 如圖23的頻率響應曲線2310所示。由頻率響應曲線2310可以知道，辛格函數的影響非常嚴重且通道頻寬很窄。
當頻寬補償網路140的信號選擇器選擇將一個或多個信號感測通道的回授信號輸出給輸入信號組合網路110時，頻率響應曲線會發生增益上升(gain-peaking)的現象。例如，於信號選擇器選擇將一個信號感測通道的回授信號輸出給輸入信號組合網路110的條件下，圖15所示電荷域濾波裝置的頻率響應如圖23的頻率響應曲線2320所示。由頻率響應曲線2320可以知道，於50MHz附近發生明顯的增益提昇。頻率響應曲線2330、2340與2350分別說明信號選擇器選擇將二個、三個與四個信號感測通道的回授信號輸出給輸入信號組合網路110的頻率響應。此外，於信號選擇器選擇將四個信號感測通道的回授信號輸出給輸入信號組合網路110的條件下，如頻率響應曲線2350所示，增益提昇不僅出現於50MHz附近，接近直流(DC)的頻率響應亦發生增益衰減。
圖24是依照本揭露的實施例說明電荷域濾波裝置伴隨回授信號FB與前授信號FW進行頻寬補償的頻率響應模擬圖。圖24所示為取樣頻率等於640MS/s並依據圖1的架構的頻率響應模擬圖。圖24所示縱軸表示正規化輸出功率(其單位為dB)，而橫軸表示輸入頻率(其單位為MHz)。請參照圖24，當回授單元1110未有任何信號感測通道的回授信號被選擇，而前授單元1120未有任何信號感測通道的前授信號被選擇時，圖1所示電荷域濾波裝 置的頻率響應如圖24的頻率響應曲線2410所示。由頻率響應曲線2410可以知道，辛格函數的影響非常嚴重且通道頻寬很窄。
對於阻隔帶控制，本揭露實施例在回授單元1110配置信號選擇器以允許選擇一個回授信號，且在前授單元1120配置信號選擇器以允許選擇一個或多個前授信號。當頻寬補償網路140的回授單元1110的信號選擇器選擇將一個信號感測通道的回授信號輸出給輸入信號組合網路110，且頻寬補償網路140的前授單元1120的信號選擇器選擇一個前授信號輸出給輸出信號組合網路130時，圖1所示電荷域濾波裝置的頻率響應如圖24的頻率響應曲線2420所示。由圖24可以知道頻率響應曲線2420發生增益上升。此外，頻率響應曲線2430與2440分別說明頻寬補償網路140的前授單元1120的信號選擇器選擇將二個與三個信號感測通道的前授信號輸出給輸出信號組合網路130的頻率響應。藉由妥善地控制頻寬補償網路140中可組態功率參考胞與可程設延遲胞，頻寬補償網路140可以增加阻隔帶衰減。因此，本揭露實施例所揭露的用於電荷域濾波裝置的頻寬補償架構可免除來自辛格函數失真與IIR低通濾波器(low pass filter，LPF)失真的影響。
在此說明上述諸實施例中電荷域濾波裝置的操作方法。首先，配置輸入信號組合網路、開關電容網路模組與輸出信號組合網路於電荷域濾波裝置中。其中，輸入信號組合網路的至少一輸入端接收至少一輸入信號；開關電容網路模組的至少一輸入端分別連接至該輸入信號組合網路的至少一輸出端；該輸出信號組 合網路的至少一輸入端分別連接至該開關電容網路模組的至少一輸出端，且該輸出信號組合網路輸出至少一輸出信號。接下來，感測開關電容網路模組的信號、或感測輸出信號組合網路的信號、或感測開關電容網路模組與輸出信號組合網路的信號，以獲得感測結果。接下來，依據該感測結果對應產生至少一回授信號或至少一前授信號，以提供給輸入信號組合網路或輸出信號組合網路進行頻寬補償。
在一些實施例中，所述操作方法更包括：配置M組開關電容網路組於開關電容網路模組中，其中M為正整數；以及配置M個路由電路於該開關電容網路模組中。其中，這些開關電容網路組中的第一開關電容網路組的至少一輸入端分別連接至該輸入信號組合網路的所述至少一輸出端；這些路由電路中的第i路由電路耦接於這些開關電容網路組中的第i開關電容網路組的至少一輸出端與這些開關電容網路組中的第i+1開關電容網路組的至少一輸入端之間，以配置所述第i開關電容網路組的所述至少一輸出端與該第i+1開關電容網路組的所述至少一輸入端之間的耦接狀況；以及這些路由電路中的第M路由電路耦接於這些開關電容網路組中的第M開關電容網路組的至少一輸出端與該輸出信號組合網路的所述至少一輸入端之間，以配置該第M開關電容網路組的所述至少一輸出端與該輸出信號組合網路的所述至少一輸入端之間的耦接狀況，其中i介於1至M之間。在一些實施例中，所述開關電容網路組的部份或全部輸出端提供所述開關電容網路模組 的所述信號給頻寬補償網路。
在一些實施例中，所述電荷域濾波裝置的操作方法更包括：配置回授單元於頻寬補償網路中，以及/或是配置前授單元於頻寬補償網路中。其中，回授單元的至少一輸入端耦接至開關電容網路模組、或耦接至輸出信號組合網路、或耦接至開關電容網路模組與輸出信號組合網路。回授單元的至少一輸出端耦接至輸入信號組合網路，以提供所述至少一回授信號給該輸入信號組合網路進行頻寬補償。其中，前授單元的至少一輸入端耦接至開關電容網路模組、或耦接至輸出信號組合網路、或耦接至開關電容網路模組與輸出信號組合網路。前授單元的至少一輸出端耦接至輸出信號組合網路以提供所述至少一前授信號給該輸出信號組合網路進行頻寬補償。
在一些實施例中，所述電荷域濾波裝置的操作方法更包括：由所述回授單元的至少一可組態功率參考胞調整該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者而做為至少一第一感測功率；由所述回授單元的至少一可程設延遲胞延遲所述至少一第一感測功率；以及由所述回授單元的信號選擇器選擇延遲後的所述至少一第一感測功率的部份或所有者做為所述至少一回授信號，以及輸出所述至少一回授信號至該輸入信號組合網路。
在另一些實施例中，所述電荷域濾波裝置的操作方法更包括：由所述回授單元的至少一可組態功率參考胞調整開關電容 網路模組的信號與輸出信號組合網路的信號的部份或所有者，而做為至少一第一感測功率；以及由所述回授單元的信號選擇器選擇所述至少一第一感測功率的部份或所有者做為所述至少一回授信號，以及輸出所述至少一回授信號至該輸入信號組合網路。
在另一些實施例中，所述電荷域濾波裝置的操作方法更包括：由所述回授單元的至少一可程設延遲胞延遲該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者，而作為至少一第一感測功率；以及由所述回授單元的信號選擇器選擇所述至少一第一感測功率的部份或所有者做為所述至少一回授信號，以及輸出所述至少一回授信號至該輸入信號組合網路。
在另一些實施例中，所述電荷域濾波裝置的操作方法更包括：由所述回授單元的至少一可組態功率參考胞調整該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者，而作為所述至少一回授信號，且將所述至少一回授信號輸出至該輸入信號組合網路。
在另一些實施例中，所述電荷域濾波裝置的操作方法更包括：由所述回授單元的信號選擇器選擇該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者做為所述至少一回授信號，以及輸出該至少一回授信號至該輸入信號組合網路。
在另一些實施例中，所述電荷域濾波裝置的操作方法更包括：由所述回授單元的至少一可組態功率參考胞調整該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有 者，而做為至少一第一感測功率；以及由所述回授單元的至少一可程設延遲胞延遲所述至少一第一感測功率，且將延遲後的所述至少一第一感測功率做為所述至少一回授信號，以及輸出該至少一回授信號至該輸入信號組合網路。
在一些實施例中，所述電荷域濾波裝置的操作方法更包括：由所述前授單元的至少一可組態功率參考胞調整該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者，而做為至少一第一感測功率；由所述前授單元的至少一可程設延遲胞延遲所述至少一第一感測功率；以及由所述前授單元的信號選擇器選擇延遲後的所述至少一第一感測功率的部份或所有者做為所述至少一前授信號，以及輸出所述至少一前授信號至該輸出信號組合網路。
在另一些實施例中，所述電荷域濾波裝置的操作方法更包括：由所述前授單元的至少一可組態功率參考胞調整該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者，而做為至少一第一感測功率；以及由所述前授單元的信號選擇器選擇所述至少一第一感測功率的部份或所有者做為所述至少一前授信號，以及輸出所述至少一前授信號至該輸出信號組合網路。
在另一些實施例中，所述電荷域濾波裝置的操作方法更包括：由所述前授單元的至少一可程設延遲胞延遲該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者，而 作為至少一第一感測功率；以及由所述前授單元的信號選擇器選擇延遲後的所述至少一第一感測功率的部份或所有者做為所述至少一前授信號，以及輸出所述至少一前授信號至該輸出信號組合網路。
在另一些實施例中，所述電荷域濾波裝置的操作方法，更包括：由所述前授單元的至少一可組態功率參考胞調整該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者，而作為所述至少一前授信號，且將所述至少一前授信號輸出至該輸出信號組合網路。
在另一些實施例中，所述電荷域濾波裝置的操作方法更包括：由所述前授單元的信號選擇器選擇該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者做為所述至少一前授信號，以及輸出所述至少一前授信號至該輸出信號組合網路。
在另一些實施例中，所述電荷域濾波裝置的操作方法更包括：由所述前授單元的至少一可組態功率參考胞調整該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者，而做為至少一第一感測功率；以及由所述前授單元的至少一可程設延遲胞延遲所述至少一第一感測功率，且將延遲後的所述至少一第一感測功率做為所述至少一前授信號，以及輸出所述至少一前授信號至該輸出信號組合網路。
在另一些實施例中，所述電荷域濾波裝置的操作方法更 包括：依據第一控制信號調整多個時脈信號的相位差，或依據第二控制信號調整該些時脈信號的脈衝寬度；以及提供該些時脈信號至該開關電容網路模組。
綜上所述，本揭露的實施例提出具有彈性架構的頻寬補償網路，以便依據設計需求而實現於頻率響應的頻率補償及/或功率或增益補償。在某些實施例中，輸入信號組合網路選擇所需要的輸入信號，經由開關電容網路模組對信號進行取樣、濾波與降頻，以大幅地衰減部分頻率之摺疊雜訊的功率。頻寬補償網路可提供頻寬的二維(2-D)補償給電荷域濾波裝置。並依據設計需求，選擇回授或前授信號以調整至所需的頻率響應的頻寬與增益，且改善辛格函數失真。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧電荷域濾波裝置
110‧‧‧輸入信號組合網路
120‧‧‧開關電容網路模組
130‧‧‧輸出信號組合網路
140‧‧‧頻寬補償網路
150‧‧‧時脈產生器
clka1~clkaM‧‧‧時脈信號
FB‧‧‧回授信號
FW‧‧‧前授信號
IN‧‧‧輸入信號
ISOUT、OUT、SCOUT‧‧‧輸出信號

Claims (35)

  1. 一種電荷域濾波裝置，包括：一輸入信號組合網路，該輸入信號組合網路的至少一輸入端接收至少一輸入信號；一開關電容網路模組，該開關電容網路模組的至少一輸入端分別連接至該輸入信號組合網路的至少一輸出端；一輸出信號組合網路，該輸出信號組合網路的至少一輸入端分別連接至該開關電容網路模組的至少一輸出端，且該輸出信號組合網路輸出至少一輸出信號；以及一頻寬補償網路，耦接至該開關電容網路模組，其中該頻寬補償網路感測該開關電容網路模組的信號、感測該輸出信號組合網路的信號、或感測該開關電容網路模組與該輸出信號組合網路的信號，以及依據感測結果對應產生至少一回授信號或至少一前授信號以提供給該輸入信號組合網路或該輸出信號組合網路進行頻寬補償，其中該頻寬補償網路包括：一前授單元，其中該前授單元的至少一輸入端耦接至該開關電容網路模組、或耦接至該輸出信號組合網路、或耦接至該開關電容網路模組與該輸出信號組合網路，以及該前授單元的至少一輸出端耦接至該輸出信號組合網路以提供所述至少一前授信號給該輸出信號組合網路進行頻寬補償，其中該前授單元包括：至少一可組態功率參考胞，將該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者進行調整而做為 至少一第一感測功率；至少一可程設延遲胞，將該至少一第一感測功率進行延遲；以及一信號選擇器，該信號選擇器選擇延遲後的該至少一第一感測功率的部份或所有者做為所述至少一前授信號，以及輸出該至少一前授信號至該輸出信號組合網路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電荷域濾波裝置，其中該開關電容網路模組包括：M組開關電容網路組，其中M為正整數，以及該些開關電容網路組中的第一開關電容網路組的至少一輸入端分別連接至該輸入信號組合網路的所述至少一輸出端；以及M個路由電路，其中該些路由電路中的第i路由電路耦接於該些開關電容網路組中的第i開關電容網路組的至少一輸出端與該些開關電容網路組中的第i+1開關電容網路組的至少一輸入端之間，以配置所述第i開關電容網路組的所述至少一輸出端與該第i+1開關電容網路組的所述至少一輸入端之間的耦接狀況；以及該些路由電路中的第M路由電路耦接於該些開關電容網路組中的第M開關電容網路組的至少一輸出端與該輸出信號組合網路的所述至少一輸入端之間，以配置該第M開關電容網路組的所述至少一輸出端與該輸出信號組合網路的所述至少一輸入端之間的耦接狀況，其中i介於1至M之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的電荷域濾波裝置，其中該些 開關電容網路組的輸出端部份或全部耦接至該頻寬補償網路以提供該開關電容網路模組的所述信號。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的電荷域濾波裝置，其中該些路由電路各自包括一交錯器，其中該第i路由電路的該交錯器配置所述第i開關電容網路組的所述至少一輸出端與該第i+1開關電容網路組的所述至少一輸入端之間的耦接狀況。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的電荷域濾波裝置，其中該些開關電容網路組各自包括至少一組開關電容網路子組。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的電荷域濾波裝置，其中所述第i開關電容網路組包括y組開關電容網路子組，所述第i+1開關電容網路組包括z組開關電容網路子組，其中y與z為正整數且y不等於z。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之電荷域濾波裝置，其中該開關電容網路子組的其中一個開關電容網路包括：多個取樣單元，該些取樣單元的取樣端連接至該開關電容網路的輸入端，該些取樣單元各自以不同相位對該開關電容網路的輸入端進行取樣；以及一加總單元，該加總單元的輸入端連接至該些取樣單元的輸出端，該加總單元加總該些取樣單元的取樣結果。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電荷域濾波裝置，其中該些取樣單元的其中一個取樣單元包括：一取樣開關，其第一端連接至該開關電容網路的輸入端； 一取樣電容，連接至該取樣開關的第二端；一重置開關，該重置開關的第一端連接至該取樣電容，該重置開關的第二端連接至一參考電壓；以及一輸出開關，該輸出開關的第一端連接至該取樣電容，該輸出開關的第二端連接至該加總單元的輸入端。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之電荷域濾波裝置，其中該加總單元包括：一加總電容，連接至該些取樣單元的輸出端。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電荷域濾波裝置，其中該加總單元還包括：一第一開關，該第一開關的第一端連接至該些取樣單元的輸出端；以及一第一電容，連接至該第一開關的第二端。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之電荷域濾波裝置，其中該加總單元還包括：一第二開關，該第二開關的第一端連接至該加總電容；以及一第三開關，該第三開關的第一端連接至該第二開關的第二端，該第三開關的第二端連接至一參考電壓。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之電荷域濾波裝置，其中該頻寬補償網路包括：一回授單元，其中該回授單元的至少一輸入端耦接至該開關電容網路模組、或耦接至該輸出信號組合網路、或耦接至該開關 電容網路模組與該輸出信號組合網路，以及該回授單元的至少一輸出端耦接至該輸入信號組合網路以提供所述至少一回授信號給該輸入信號組合網路進行頻寬補償。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電荷域濾波裝置，其中該回授單元包括：至少一可組態功率參考胞，將該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者進行調整而做為至少一第一感測功率；至少一可程設延遲胞，將該至少一第一感測功率進行延遲；以及一信號選擇器，該信號選擇器選擇延遲後的該至少一第一感測功率的部份或所有者做為所述至少一回授信號，以及輸出該至少一回授信號至該輸入信號組合網路。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之電荷域濾波裝置，其中該回授單元包括：至少一可組態功率參考胞，將該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者進行調整而做為至少一第一感測功率；以及一信號選擇器，該信號選擇器選擇該至少一第一感測功率的部份或所有者做為所述至少一回授信號，以及輸出該至少一回授信號至該輸入信號組合網路。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之電荷域濾波裝置，其中該 回授單元包括：至少一可程設延遲胞，將該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者進行延遲而作為至少一第一感測功率；以及一信號選擇器，該信號選擇器選擇該至少一第一感測功率的部份或所有者做為所述至少一回授信號，以及輸出該至少一回授信號至該輸入信號組合網路。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之電荷域濾波裝置，其中該回授單元包括：至少一可組態功率參考胞，將該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者進行調整而作為所述至少一回授信號，且將所述至少一回授信號輸出至該輸入信號組合網路。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之電荷域濾波裝置，其中該回授單元包括：一信號選擇器，該信號選擇器選擇該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者做為所述至少一回授信號，以及輸出該至少一回授信號至該輸入信號組合網路。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之電荷域濾波裝置，其中該回授單元包括：至少一可組態功率參考胞，將該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者進行調整而做為至少 一第一感測功率；以及至少一可程設延遲胞，將該至少一第一感測功率進行延遲，且將延遲後的該至少一第一感測功率做為所述至少一回授信號，以及輸出該至少一回授信號至該輸入信號組合網路。
  19. 如申請專利範圍第12項所述之電荷域濾波裝置，其中該回授單元包括：一第一電阻，其第一端耦接至該開關電容網路模組或該輸出信號組合網路；一第一電容，其第一端耦接至該第一電阻的第二端；一第一開關，其第一端耦接至該第一電容的第二端，該第一開關的第二端耦接至一參考電壓；一第二電阻，其第一端耦接至該第一電阻的第二端；以及一第二開關，其第一端耦接至該第二電阻的第二端，該第二開關的第二端耦接至該輸出信號組合網路。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之電荷域濾波裝置，其中該輸入信號組合網路包括：一第三電阻，其第一端作為該輸入信號組合網路的一輸入端；一第四電阻，其第一端耦接至該第三電阻的第二端，該第四電阻的第二端耦接至該參考電壓；一放大器，其非反相輸入端耦接至該第三電阻的第二端，該放大器的反相輸入端耦接至該第二開關的第二端，該放大器的輸出端作為該輸入信號組合網路的一輸出端；以及 一第五電阻，其第一端與第二端分別耦接至該放大器的非反相輸入端與輸出端。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之電荷域濾波裝置，其中該輸入信號組合網路包括運算放大器、電流加法器、轉導放大器其中至少一個。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之電荷域濾波裝置，其中該、輸出信號組合網路包括運算放大器、電流加法器、轉導放大器其中至少一個。
  23. 如申請專利範圍第1項所述之電荷域濾波裝置，更包括一時脈產生器，該時脈產生器耦接至該開關電容網路模組以提供多個時脈信號，其中該時脈產生器依據一第一控制信號調整該些時脈信號的相位差，或依據一第二控制信號調整該些時脈信號的脈衝寬度。
  24. 一種電荷域濾波裝置的操作方法，包括：配置一輸入信號組合網路，其中該輸入信號組合網路的至少一輸入端接收至少一輸入信號；配置一開關電容網路模組，其中該開關電容網路模組的至少一輸入端分別連接至該輸入信號組合網路的至少一輸出端；配置一輸出信號組合網路，其中該輸出信號組合網路的至少一輸入端分別連接至該開關電容網路模組的至少一輸出端，且該輸出信號組合網路輸出至少一輸出信號；感測該開關電容網路模組的信號、或感測該輸出信號組合網 路的信號、或感測該開關電容網路模組與該輸出信號組合網路的信號，以獲得一感測結果；依據該感測結果對應產生至少一回授信號或至少一前授信號，以提供給該輸入信號組合網路或該輸出信號組合網路進行頻寬補償；配置一前授單元於一頻寬補償網路中，其中該前授單元的至少一輸入端耦接至該開關電容網路模組、或耦接至該輸出信號組合網路、或耦接至該開關電容網路模組與該輸出信號組合網路，以及該前授單元的至少一輸出端耦接至該輸出信號組合網路以提供所述至少一前授信號給該輸出信號組合網路進行頻寬補償；由所述前授單元的至少一可組態功率參考胞調整該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者，而做為至少一第一感測功率；由所述前授單元的至少一可程設延遲胞延遲所述至少一第一感測功率；以及由所述前授單元的一信號選擇器選擇延遲後的所述至少一第一感測功率的部份或所有者做為所述至少一前授信號，以及輸出所述至少一前授信號至該輸出信號組合網路。
  25. 如申請專利範圍第24項所述電荷域濾波裝置的操作方法，更包括：配置M組開關電容網路組於該開關電容網路模組中，其中M為正整數，以及該些開關電容網路組中的第一開關電容網路組的 至少一輸入端分別連接至該輸入信號組合網路的所述至少一輸出端；以及配置M個路由電路於該開關電容網路模組中，其中該些路由電路中的第i路由電路耦接於該些開關電容網路組中的第i開關電容網路組的至少一輸出端與該些開關電容網路組中的第i+1開關電容網路組的至少一輸入端之間，以配置所述第i開關電容網路組的所述至少一輸出端與該第i+1開關電容網路組的所述至少一輸入端之間的耦接狀況；以及該些路由電路中的第M路由電路耦接於該些開關電容網路組中的第M開關電容網路組的至少一輸出端與該輸出信號組合網路的所述至少一輸入端之間，以配置該第M開關電容網路組的所述至少一輸出端與該輸出信號組合網路的所述至少一輸入端之間的耦接狀況，其中i介於1至M之間。
  26. 如申請專利範圍第25項所述電荷域濾波裝置的操作方法，其中該些開關電容網路組的部份或全部輸出端提供該開關電容網路模組的所述信號給該頻寬補償網路。
  27. 如申請專利範圍第24項所述電荷域濾波裝置的操作方法，更包括：配置一回授單元於該頻寬補償網路中，其中該回授單元的至少一輸入端耦接至該開關電容網路模組、或耦接至該輸出信號組合網路、或耦接至該開關電容網路模組與該輸出信號組合網路，以及該回授單元的至少一輸出端耦接至該輸入信號組合網路以提供所述至少一回授信號給該輸入信號組合網路進行頻寬補償。
  28. 如申請專利範圍第27項所述電荷域濾波裝置的操作方法，更包括：由所述回授單元的至少一可組態功率參考胞調整該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者而做為至少一第一感測功率；由所述回授單元的至少一可程設延遲胞延遲所述至少一第一感測功率；以及由所述回授單元的一信號選擇器選擇延遲後的所述至少一第一感測功率的部份或所有者做為所述至少一回授信號，以及輸出所述至少一回授信號至該輸入信號組合網路。
  29. 如申請專利範圍第27項所述電荷域濾波裝置的操作方法，更包括：由所述回授單元的至少一可組態功率參考胞調整該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者，而做為至少一第一感測功率；以及由所述回授單元的一信號選擇器選擇所述至少一第一感測功率的部份或所有者做為所述至少一回授信號，以及輸出所述至少一回授信號至該輸入信號組合網路。
  30. 如申請專利範圍第27項所述電荷域濾波裝置的操作方法，更包括：由所述回授單元的至少一可程設延遲胞延遲該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者，而作 為至少一第一感測功率；以及由所述回授單元的一信號選擇器選擇所述至少一第一感測功率的部份或所有者做為所述至少一回授信號，以及輸出所述至少一回授信號至該輸入信號組合網路。
  31. 如申請專利範圍第27項所述電荷域濾波裝置的操作方法，更包括：由所述回授單元的至少一可組態功率參考胞調整該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者，而作為所述至少一回授信號，且將所述至少一回授信號輸出至該輸入信號組合網路。
  32. 如申請專利範圍第27項所述電荷域濾波裝置的操作方法，更包括：由所述回授單元的一信號選擇器選擇該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者做為所述至少一回授信號，以及輸出該至少一回授信號至該輸入信號組合網路。
  33. 如申請專利範圍第27項所述電荷域濾波裝置的操作方法，更包括：由所述回授單元的至少一可組態功率參考胞調整該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者，而做為至少一第一感測功率；以及由所述回授單元的至少一可程設延遲胞延遲所述至少一第一感測功率，且將延遲後的所述至少一第一感測功率做為所述至少 一回授信號，以及輸出該至少一回授信號至該輸入信號組合網路。
  34. 如申請專利範圍第24項所述電荷域濾波裝置的操作方法，更包括：依據一第一控制信號調整多個時脈信號的相位差，或依據一第二控制信號調整該些時脈信號的脈衝寬度；以及提供該些時脈信號至該開關電容網路模組。
  35. 一種電荷域濾波裝置的操作方法，包括：配置一輸入信號組合網路，其中該輸入信號組合網路的至少一輸入端接收至少一輸入信號；配置一開關電容網路模組，其中該開關電容網路模組的至少一輸入端分別連接至該輸入信號組合網路的至少一輸出端；配置一輸出信號組合網路，其中該輸出信號組合網路的至少一輸入端分別連接至該開關電容網路模組的至少一輸出端，且該輸出信號組合網路輸出至少一輸出信號；感測該開關電容網路模組的信號、或感測該輸出信號組合網路的信號、或感測該開關電容網路模組與該輸出信號組合網路的信號，以獲得一感測結果；依據該感測結果對應產生至少一回授信號或至少一前授信號，以提供給該輸入信號組合網路或該輸出信號組合網路進行頻寬補償；配置一前授單元於一頻寬補償網路中，其中該前授單元的至少一輸入端耦接至該開關電容網路模組、或耦接至該輸出信號組 合網路、或耦接至該開關電容網路模組與該輸出信號組合網路，以及該前授單元的至少一輸出端耦接至該輸出信號組合網路以提供所述至少一前授信號給該輸出信號組合網路進行頻寬補償；由所述前授單元的至少一可組態功率參考胞調整該開關電容網路模組的信號與該輸出信號組合網路的信號的部份或所有者，而做為至少一第一感測功率；以及由所述前授單元的至少一可程設延遲胞延遲所述至少一第一感測功率，且將延遲後的所述至少一第一感測功率做為所述至少一前授信號，以及輸出所述至少一前授信號至該輸出信號組合網路。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3036902B1 (fr) * 2015-05-26 2018-11-16 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Architecture de recepteur radio versatile

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090134938A1 (en) * 2007-11-26 2009-05-28 Sachio Iida Charge Domain Filter Circuit
US20090134916A1 (en) * 2007-11-26 2009-05-28 Sachio Iida Charge Domain Filter Circuit
TW201119222A (en) * 2009-11-20 2011-06-01 Ind Tech Res Inst Charge domain filters
TW201136175A (en) * 2010-04-11 2011-10-16 Ind Tech Res Inst Charge domain filter and methods of determining transfer function
US20110291750A1 (en) * 2010-05-31 2011-12-01 Industrial Technology Research Institute Charge domain filter and bandwidth compensation circuit thereof
TW201322625A (zh) * 2011-11-16 2013-06-01 Ind Tech Res Inst 電荷域濾波器及其方法
TW201325079A (zh) * 2011-12-14 2013-06-16 Ind Tech Res Inst 電荷域濾波器及其方法
WO2013135118A1 (en) * 2012-03-12 2013-09-19 Huawei Technologies Co., Ltd. Apparatus and method for feedforward controlled charge pumps

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0139176B1 (ko) 1992-06-30 1998-06-15 김광호 다해상도 선형왜곡 보상방법 및 그 장치
US7006813B2 (en) 2001-08-15 2006-02-28 Texas Instruments Incorporated Efficient charge transfer using a switched capacitor resistor
US6856925B2 (en) 2001-10-26 2005-02-15 Texas Instruments Incorporated Active removal of aliasing frequencies in a decimating structure by changing a decimation ratio in time and space
JP2006295343A (ja) 2005-04-06 2006-10-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd スイッチトキャパシタフィルタ及びフィードバックシステム
JP2007324659A (ja) 2006-05-30 2007-12-13 Sony Corp チャージドメインフィルタ回路
JP2008017220A (ja) 2006-07-06 2008-01-24 Sony Corp チャージドメインフィルタ回路
US7941475B2 (en) 2006-08-09 2011-05-10 Wilinx Corporation Programmable filter circuits and methods
TW200827755A (en) 2006-09-11 2008-07-01 Sony Corp Charge sampling filter circuit and charge sampling method
JP2009021870A (ja) 2007-07-12 2009-01-29 Sony Corp 信号生成装置、フィルタ装置、信号生成方法およびフィルタ方法
JP2009027389A (ja) 2007-07-18 2009-02-05 Sony Corp 信号処理装置、フィルタ装置、信号処理方法、およびフィルタ方法
TWI358911B (en) 2007-12-24 2012-02-21 Ind Tech Res Inst Receiver with discrete-time down-conversion and fi
TWI347097B (en) 2007-12-31 2011-08-11 Ind Tech Res Inst Circuit with programmable signal bandwidth and method thereof
US8589470B2 (en) 2008-09-18 2013-11-19 Industrial Technology Research Institute Down conversion filter
TWI376888B (en) 2008-11-26 2012-11-11 Ind Tech Res Inst Down-conversion filter and communication receiving apparatus
US8135102B2 (en) 2009-01-27 2012-03-13 Adc Telecommunications, Inc. Method and apparatus for digitally equalizing a signal in a distributed antenna system
US8319549B2 (en) 2009-12-09 2012-11-27 California Institute Of Technology Self-healing power amplifier: methods and apparatus
US9148328B2 (en) 2010-10-29 2015-09-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Digital I/Q imbalance compensation in a quadrature receiver

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090134938A1 (en) * 2007-11-26 2009-05-28 Sachio Iida Charge Domain Filter Circuit
US20090134916A1 (en) * 2007-11-26 2009-05-28 Sachio Iida Charge Domain Filter Circuit
TW201119222A (en) * 2009-11-20 2011-06-01 Ind Tech Res Inst Charge domain filters
TW201136175A (en) * 2010-04-11 2011-10-16 Ind Tech Res Inst Charge domain filter and methods of determining transfer function
US20110291750A1 (en) * 2010-05-31 2011-12-01 Industrial Technology Research Institute Charge domain filter and bandwidth compensation circuit thereof
TW201322625A (zh) * 2011-11-16 2013-06-01 Ind Tech Res Inst 電荷域濾波器及其方法
TW201325079A (zh) * 2011-12-14 2013-06-16 Ind Tech Res Inst 電荷域濾波器及其方法
WO2013135118A1 (en) * 2012-03-12 2013-09-19 Huawei Technologies Co., Ltd. Apparatus and method for feedforward controlled charge pumps

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