濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種濾波器。濾波器包括：積分器、第一信號饋入路徑、第一運算放大器和第二電容器。積分器具有第一輸入端和第一輸出端。第一信號饋入路徑包括：第一電阻器，具有第一端和第二端，其第一端耦接于第一輸出端；第一電容器，具有第一端和第二端，其第一端耦接于第一電阻器的第二端；第二電阻器，具有第一端和第二端，其第一端耦接于積分器，其第二端耦接于第一電容器的第二端。第一運算放大器具有第二輸入端和第二輸出端，第二輸入端耦接于第一電阻器的第二端和第一電容器的第一端。第二電容器具有第一端和第二端，第二電容器的第一端耦接于第一電容器的第二端，第二電容器的第二端耦接于第二輸出端。本發(fā)明公開的濾波器可改善功耗和性能。
【專利說明】濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明有關(guān)于一種濾波器，尤其有關(guān)于一種包括積分器和共振器的濾波器。

【背景技術(shù)】
[0002] 連續(xù)時間三角積分（delta-sigma)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)總是包括具有單一運算放大 器（operationalamplifier,op-amp)的共振器（resonator)。共振器用于決定可以抑制噪 聲的陷波點（notchpoint)。然而，陷波點由包括在共振器中的運算放大器的增益值確定， 很難通過單一運算放大器實現(xiàn)高增益。由于有限的運算放大器的增益導(dǎo)致的性能損失不能 再被高動態(tài)范圍的裝置（highdynamicrangedevice)忽視。
[0003] 圖1為相關(guān)技術(shù)中具有單一運算放大器的共振器的電路圖。如圖1所示，輸入信號 Vin進入共振器103之前，先由積分器101進行處理。共振器103包括一個運算放大器0P 和多個電阻器RC2-Rra和電容器Cc2-Cra。如上所述，僅有一個運算放大器不能提供高增益，因 此共振器103具有如上所述的缺點。相關(guān)技術(shù)中還提供了具有多個運算放大器的共振器， 然而這種共振器卻占據(jù)了較大的電路區(qū)域。
[0004] 因此，需要提出一種使用較少運算放大器就能提供高增益的濾波器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種濾波器。
[0006] 依據(jù)本發(fā)明一實施方式，提供一種濾波器，包括：積分器、第一信號饋入路徑、第一 運算放大器和第二電容器。積分器具有第一輸入端和第一輸出端。第一信號饋入路徑包括： 第一電阻器，具有第一端和第二端，所述第一電阻器的第一端稱接于所述第一輸出端；第一 電容器，具有第一端和第二端，所述第一電容器的第一端耦接于所述第一電阻器的第二端； 以及第二電阻器，具有第一端和第二端，所述第二電阻器的第一端耦接于所述積分器，所述 第二電阻器的第二端耦接于所述第一電容器的第二端。第一運算放大器，具有第二輸入端 和第二輸出端，所述第二輸入端耦接于所述第一電阻器的第二端和所述第一電容器的第一 端。第二電容器，具有第一端和第二端，所述第二電容器的第一端耦接于所述第一電容器的 第二端，所述第二電容器的第二端耦接于所述第二輸出端。
[0007] 依據(jù)本發(fā)明另一實施方式，提供一種濾波器，包括：第一運算放大器、第一電阻器、 第一電容器、第一信號饋入路徑和積分器。第一運算放大器，具有第一運算放大器輸入端和 第一運算放大器輸出端。第一電阻器，具有第一端和第二端，所述第一電阻器的第一端耦接 于第一輸入端，所述第一電阻器的第二端稱接于所述第一運算放大器輸入端。第一電容器， 具有第一端和第二端，所述第一電容器的第一端稱接于所述第一電阻器的第二端。第一信 號饋入路徑，包括：第二電容器，具有第一端和第二端，所述第二電容器的第一端耦接于所 述第一電容器的第二端，所述第二電容器的第二端耦接于所述第一運算放大器輸出端；以 及第二電阻器，具有第一端和第二端，所述第二電阻器的第一端耦接于所述第一電容器的 第二端，所述第二電阻器的第二端耦接于積分器。所述積分器，具有第二輸入端和第一輸出 端，所述第二輸入端耦接于所述第一運算放大器輸出端。
[0008]依據(jù)本發(fā)明另一實施方式，提供一種濾波器，包括：第一積分器，包括第一運算放 大器和第一交叉網(wǎng)絡(luò)，所述第一交叉網(wǎng)絡(luò)耦接于所述第一運算放大器；第二積分器，包括第 二運算放大器和第二交叉網(wǎng)絡(luò)，所述第二交叉網(wǎng)絡(luò)耦接于所述第二運算放大器；以及阻抗 元件，具有第一端和第二端，所述阻抗元件的第一端耦接于所述第一交叉網(wǎng)絡(luò)的一端，所述 阻抗元件的第二端耦接于所述第二交叉網(wǎng)絡(luò)的中間點。
[0009] 依據(jù)本發(fā)明又一實施方式，提供一種濾波器，包括：共振器，包括第一運算放大器、 第二運算放大器以及包括多個阻抗元件的負(fù)反饋路徑，以提供陷波點，其中所述負(fù)反饋路 徑包括第一電阻器和第一電容器；以及積分器，包括所述第二運算放大器、所述第一電阻 器、所述第一電容器和第二電容器，其中所述第一電阻器、所述第一電容器和所述第二電容 器形成所述積分器的RC網(wǎng)絡(luò)的至少一部分。
[0010] 本發(fā)明所提供的濾波器，使用較少的運算放大器，就可以提供高增益，因此可改善 功耗和性能。
[0011] 對于已經(jīng)閱讀后續(xù)由各附圖及內(nèi)容所顯示的較佳實施方式的本領(lǐng)域的技術(shù)人員 來說，本發(fā)明的各目的是明顯的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為相關(guān)技術(shù)中具有單一運算放大器的共振器的電路圖。
[0013] 圖2為根據(jù)本發(fā)明一實施例的具有單端輸入和輸出（single-endedinputand output)的濾波器的電路圖。
[0014] 圖3為圖2所示實施例的詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)圖。
[0015] 圖4為根據(jù)本發(fā)明一實施例的具有差分輸入和輸出（differentialinputand output)的濾波器的電路圖。
[0016] 圖5為圖4所示實施例的詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)圖。
[0017] 圖6為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的具有單端輸入和輸出的濾波器的電路圖。
[0018]圖7為圖6所示實施例的詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)圖。
[0019] 圖8為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的具有差分輸入和輸出的濾波器的電路圖。
[0020] 圖9為圖8所示實施例的詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0021] 在權(quán)利要求書及說明書中使用了某些詞匯來指稱特定的組件。所屬領(lǐng)域中的技術(shù) 人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的組件。本權(quán)利要求書及說明 書并不以名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn) 貝U。在權(quán)利要求書及說明書中所提及的「包括」為開放式的用語，故應(yīng)解釋成「包括但不限 定于」。另外，「耦接」一詞在此包括任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第 一裝置耦接于第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電連接于所述第二裝置，或通過其他 裝置或連接手段間接地電連接至所述第二裝置。
[0022] 本發(fā)明公開的濾波器將在下文進行詳細(xì)地描述，但請注意，本發(fā)明所公開的濾波 器除了用來提供連續(xù)時間三角積分調(diào)制器的功能，還可以提供其他功能。圖2為根據(jù)本發(fā) 明一實施例的具有單端輸入和輸出的濾波器的電路圖。如圖2所示，濾波器200包括積分 器201、RC信號饋入路徑、運算放大器OPi和電容器(：2，其中RC信號饋入路徑包括電阻器札、 電容器Q和電阻器r2。
[0023] 更具體地，積分器201具有輸入端I%和輸出端Out。電阻器&具有第一端和第 二端，其中電阻器&的第一端耦接到積分器201的輸出端Out。電容器Q具有第一端和第 二端，其中電容器Q的第一端耦接到電阻器&的第二端。電阻器R2具有第一端和第二端， 其中電阻器R2的第一端耦接到積分器201，電阻器R2的第二端耦接到電容器Q的第二端。 運算放大器OPi具有輸入端IN2和輸出端0ut2，其中輸入端IN2耦接到電阻器&的第二端和 電容器Ci的第一端。電容器c2具有第一端和第二端，其中電容器c2的第一端稱接到電容 器Ci的第二端，電容器C2的第二端耦接到輸出端0ut2。請注意，為了簡潔起見，圖2以及后 續(xù)附圖中的一些端點并沒有用符號標(biāo)示出來，例如，電阻器&、電阻器R2、電容器q的第一 端和第二端都沒有標(biāo)示出來。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過附圖和說明書中的描述，應(yīng)能容易地 理解本發(fā)明的精神。
[0024] 如果信號被傳輸?shù)捷斎攵薎%，該信號由積分器201處理，接著由運算放大器OP:、 電阻器&、電容器(^和電容器(：2形成的另一個積分級（integratorstage)處理。此外，從 輸出端Ouh輸出的信號也會通過RC信號饋入路徑（RCsignalfeedingpath)傳輸回到 積分器201，其中RC信號饋入路徑包括電阻器&、電容器q和電阻器R2。積分器201、RC信 號饋入路徑和運算放大器OPi-起提供了共振器的功能。因此，輸出端〇ut2處的信號的產(chǎn) 生不僅基于傳輸?shù)捷斎攵薎K的信號，還基于通過RC信號饋入路徑反饋的信號。在該電路 結(jié)構(gòu)下，可以獲得高增益，并且還可以抑制功耗。
[0025] 圖3為圖2所示實施例的詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，積分器201包括運算放 大器〇P2、電容器C3和電阻器R3。運算放大器0P2具有運算放大器輸出端0_和運算放大器 輸入端INm，其中運算放大器0P2的輸出端0_作為輸出端Ouh。電容器C3具有第一端和 第二端，其中電容器C3的第一端耦接到運算放大器輸入端IN^，電容器C3的第二端耦接到 輸出端Out。電阻器R3具有第一端和第二端，其中電阻器R3的第一端耦接到輸入端I%，電 阻器R3的第二端耦接到運算放大器輸入端IN^。
[0026] 在本實施例中，運算放大器輸入端INm和輸出端Out的極性相反。輸入端IN2接 收的信號與輸出端Ouh輸出的信號的極性相同。因此，在此實施例中，濾波器300還包括 反相器INV。反相器INV位于電阻器R2和運算放大器輸入端INQP1之間，以反轉(zhuǎn)從電阻器R2 的第一端至運算放大器輸入端INm的輸出。然而，如果積分器201具有不同的結(jié)構(gòu)（如后 續(xù)給出的例子），反相器INV則可以省略。

【權(quán)利要求】
1. 一種濾波器，其特征在于，包括： 積分器，具有第一輸入端和第一輸出端； 第一信號饋入路徑，包括： 第一電阻器，具有第一端和第二端，所述第一電阻器的第一端稱接于所述第一輸出 端； 第一電容器，具有第一端和第二端，所述第一電容器的第一端稱接于所述第一電阻器 的第二端；以及 第二電阻器，具有第一端和第二端，所述第二電阻器的第一端耦接于所述積分器，所述 第二電阻器的第二端耦接于所述第一電容器的第二端； 第一運算放大器，具有第二輸入端和第二輸出端，所述第二輸入端耦接于所述第一電 阻器的第二端和所述第一電容器的第一端；以及 第二電容器，具有第一端和第二端，所述第二電容器的第一端耦接于所述第一電容器 的第二端，所述第二電容器的第二端耦接于所述第二輸出端。
2. 如權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征在于，還包括反相器，所述積分器包括： 第二運算放大器，具有運算放大器輸出端和運算放大器輸入端，所述運算放大器輸出 端作為所述第一輸出端； 第三電容器，具有第一端和第二端，所述第三電容器的第一端耦接于所述運算放大器 輸入端，所述第三電容器的第二端耦接于所述第一輸出端；以及 第三電阻器，具有第一端和第二端，所述第三電阻器的第一端耦接于所述第一輸入端， 所述第三電阻器的第二端耦接于所述運算放大器輸入端； 其中，所述反相器耦接于所述第二電阻器和所述運算放大器輸入端之間，以反轉(zhuǎn)從所 述第二電阻器的第一端至所述運算放大器輸入端的輸出。
3. 如權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征在于，所述積分器包括第二運算放大器，所述第 二運算放大器具有與所述第一輸出端極性相反的運算放大器輸入端，所述第二輸入端接收 的信號與所述第一輸出端輸出的信號的極性相同。
4. 如權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征在于，所述第一電阻器、所述第一電容器、所述 第二電阻器和所述積分器的電容器的阻抗值決定所述濾波器的陷波點。
5. 如權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征在于，所述積分器還具有第三輸入端和第三輸 出端，所述第一運算放大器還具有第四輸入端和第四輸出端，其中所述濾波器還包括： 第二信號饋入路徑，包括： 第三電阻器，具有第一端和第二端，所述第三電阻器的第一端耦接于所述第三輸出端， 所述第三電阻器的第二端耦接于所述第四輸入端； 第三電容器，具有第一端和第二端，所述第三電容器的第一端耦接于所述第三電阻器 的第二端；以及 第四電阻器，具有第一端和第二端，所述第四電阻器的第一端耦接于所述積分器，所述 第四電阻器的第二端耦接于所述第三電容器的第二端；以及 第四電容器，具有第一端和第二端，所述第四電容器的第一端耦接于所述第三電容器 的第二端，所述第四電容器的第二端耦接于所述第四輸出端。
6. 如權(quán)利要求5所述的濾波器，其特征在于，所述積分器進一步包括： 第二運算放大器，具有第一運算放大器輸入端、第二運算放大器輸入端、第一運算放大 器輸出端和第二運算放大器輸出端，所述第一運算放大器輸出端作為所述第一輸出端，所 述第二運算放大器輸出端作為所述第三輸出端； 第五電容器，具有第一端和第二端，所述第五電容器的第一端耦接于所述第一運算放 大器輸入端和所述第四電阻器的第一端，所述第五電容器的第二端耦接于所述第一輸出 端； 第五電阻器，具有第一端和第二端，所述第五電阻器的第一端耦接于所述第一輸入端， 所述第五電阻器的第二端耦接于所述第一運算放大器輸入端； 第六電容器，具有第一端和第二端，所述第六電容器的第一端耦接于所述第二運算放 大器輸入端和所述第二電阻器的第一端，所述第六電容器的第二端耦接于所述第三輸出 端； 第六電阻器，具有第一端和第二端，所述第六電阻器的第一端耦接于所述第三輸入端， 所述第六電阻器的第二端耦接于所述第二運算放大器輸入端。
7. 如權(quán)利要求6所述的濾波器，其特征在于，所述第一運算放大器輸入端與所述第一 輸出端的極性相反，所述第二運算放大器輸入端與所述第三輸出端的極性相反，所述第二 輸入端接收的信號與所述第一輸出端輸出的信號的極性相同，所述第四輸入端接收的信號 與所述第三輸出端輸出的信號的極性相同。
8. 如權(quán)利要求5所述的濾波器，其特征在于，所述第一電阻器、所述第二電阻器、所述 第三電阻器、所述第四電阻器、所述第一電容器、所述第三電容器、和所述積分器的電容器 的阻抗值決定所述濾波器的陷波點。
9. 如權(quán)利要求5所述的濾波器，其特征在于，所述第一電阻器和所述第三電阻器具有 大致上相同的電阻值，所述第一電容器和所述第三電容器具有大致上相同的電容值，所述 第二電阻器和所述第四電阻器具有大致上相同的電阻值，所示第二電容器和所述第四電容 器具有大致上相同的電容值。
10. -種濾波器，其特征在于，包括： 第一運算放大器，具有第一運算放大器輸入端和第一運算放大器輸出端； 第一電阻器，具有第一端和第二端，所述第一電阻器的第一端耦接于第一輸入端，所述 第一電阻器的第二端耦接于所述第一運算放大器輸入端； 第一電容器，具有第一端和第二端，所述第一電容器的第一端稱接于所述第一電阻器 的第二端； 第一信號饋入路徑，包括： 第二電容器，具有第一端和第二端，所述第二電容器的第一端耦接于所述第一電容器 的第二端，所述第二電容器的第二端耦接于所述第一運算放大器輸出端；以及 第二電阻器，具有第一端和第二端，所述第二電阻器的第一端耦接于所述第一電容器 的第二端，所述第二電阻器的第二端耦接于積分器；以及所述積分器，具有第二輸入端和第 一輸出端，所述第二輸入端耦接于所述第一運算放大器輸出端。
11. 如權(quán)利要求10所述的濾波器，其特征在于，所述濾波器還包括反相器，所述積分器 包括： 第二運算放大器，具有第二運算放大器輸入端和第二運算放大器輸出端，所述第二運 算放大器輸出端作為所述第一輸出端； 第三電容器，具有第一端和第二端，所述第三電容器的第一端耦接于所述第二運算放 大器輸入端，所述第三電容器的第二端耦接于所述第一輸出端；以及 第三電阻器，具有第一端和第二端，所述第三電阻器的第一端耦接于所述第二輸入端， 所述第三電阻器的第二端耦接于所述第二運算放大器輸入端； 其中所述反相器耦接于所述第二電阻器和所述第二運算放大器輸入端之間，以反轉(zhuǎn)從 所述第二電阻器的第二端至所述第二運算放大器輸入端的輸出。
12. 如權(quán)利要求10所述的濾波器，其特征在于，所述第二電阻器、所述第二電容器、和 所述積分器的阻抗值決定所述濾波器的陷波點。
13. 如權(quán)利要求10所述的濾波器，其特征在于，所述第一運算放大器還具有第二運算 放大器輸入端和第二運算放大器輸出端； 所述濾波器還包括： 第三電阻器，具有第一端和第二端，所述第三電阻器的第一端耦接于第三輸入端，所述 第三電阻器的第二端耦接于所述第二運算放大器輸入端； 第三電容器，具有第一端和第二端，所述第三電容器的第一端耦接于所述第三電阻器 的第二端；以及 第二信號饋入路徑，包括： 第四電容器，具有第一端和第二端，所述第四電容器的第一端耦接于所述第三電容器 的第二端，所述第四電容器的第二端耦接于所述第二運算放大器輸出端；以及 第四電阻器，具有第一端和第二端，所述第四電阻器的第一端耦接于所述第三電容器 的第二端，所述第四電阻器的第二端耦接于所述積分器；所述積分器還具有耦接于所述第 二運算放大器輸出端的第四輸入端。
14. 如權(quán)利要求13所述的濾波器，其特征在于，所述積分器包括： 第二運算放大器，具有第三運算放大器輸入端、第四運算放大器輸入端、第三運算放 大器輸出端和第四運算放大器輸出端，其中所述第三運算放大器輸出端作為所述第一輸出 端，所述第四運算放大器輸出端作為所述第二輸出端； 第五電容器，具有第一端和第二端，所述第五電容器的第一端耦接于所述第三運算放 大器輸入端，所述第五電容器的第二端耦接于所述第三運算放大器輸出端； 第五電阻器，具有第一端和第二端，所述第五電阻器的第一端耦接于所述第二輸入端， 所述第五電阻器的第二端耦接于所述第三運算放大器輸入端，所述第三運算放大器輸入端 耦接于所述第四電阻器的第二端； 第六電容器，具有第一端和第二端，所述第六電容器的第一端耦接于所述第四運算放 大器輸入端，所述第六電容器的第二端耦接于所述第四運算放大器輸出端； 第六電阻器，具有第一端和第二端，所述第六電阻器的第一端耦接于所述第四輸入端， 所述第六電阻器的第二端耦接于所述第四運算放大器輸入端，所述第四運算放大器輸入端 耦接于所述第二電阻器的第二端。
15. 如權(quán)利要求13所述的濾波器，其特征在于，所述第二電阻器、所述第四電阻器、所 述第二電容器、所述第四電容器和所述積分器的阻抗值決定所述濾波器的陷波點。
16. 如權(quán)利要求13所述的濾波器，其特征在于，所述第一電阻器和所述第三電阻器具 有大致上相同的電阻值，所述第一電容器和所述第三電容器具有大致上相同的電容值，所 述第二電阻器和所述第四電阻器具有大致上相同的電阻值，所示第二電容器和所述第四電 容器具有大致上相同的電容值。
17. -種濾波器，其特征在于，包括： 第一積分器，包括第一運算放大器和第一交叉網(wǎng)絡(luò)，所述第一交叉網(wǎng)絡(luò)跨接于所述第 一運算放大器； 第二積分器，包括第二運算放大器和第二交叉網(wǎng)絡(luò)，所述第二交叉網(wǎng)絡(luò)跨接于所述第 二運算放大器；以及 阻抗元件，具有第一端和第二端，所述阻抗元件的第一端耦接于所述第一交叉網(wǎng)絡(luò)的 一端，所述阻抗元件的第二端耦接于所述第二交叉網(wǎng)絡(luò)的中間點。
18. 如權(quán)利要求17所述的濾波器，其特征在于，所述第二交叉網(wǎng)絡(luò)包括第一阻抗網(wǎng)絡(luò) 和第二阻抗網(wǎng)絡(luò)，所述第一阻抗網(wǎng)絡(luò)耦接于所述第二運算放大器的輸入和所述中間點之 間，所述第二阻抗網(wǎng)絡(luò)耦接于所述中間點與所述第二運算放大器的輸出之間。
19. 一種濾波器，其特征在于，包括： 共振器，包括第一運算放大器、第二運算放大器以及包括多個阻抗元件的負(fù)反饋路徑， 以提供至少一個陷波點，其中所述負(fù)反饋路徑包括第一電阻器和第一電容器；以及 積分器，包括所述第二運算放大器、所述第一電阻器、所述第一電容器和第二電容器， 其中所述第一電阻器、所述第一電容器和所述第二電容器形成所述積分器的RC網(wǎng)絡(luò)的至 少一部分。
【文檔編號】H03H11/04GK104518752SQ201410489407
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】蔡鴻杰, 何丞諺, 林育信 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司