本公開一般涉及濾波器電路，更具體地，涉及具有射極跟隨器晶體管和電流緩沖伺服環(huán)路的濾波器電路。

背景技術(shù)：

當(dāng)構(gòu)建用于電子應(yīng)用的濾波器時，電路設(shè)計者通常從常規(guī)濾波電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中選擇。這種拓?fù)涞囊粋€示例是sallen-key濾波器，其理想地在通帶中提供平坦的增益響應(yīng)，并且可以級聯(lián)以增加阻帶中的抑制水平。

附圖說明

將通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將容易理解實(shí)施例。為了便于描述，相同的附圖標(biāo)記表示相同的結(jié)構(gòu)元件。在附圖的圖中，通過示例而非限制的方式示出了實(shí)施例。

圖1和圖2示出了常規(guī)sallen-key低通濾波器。

圖3示出根據(jù)各種實(shí)施例的具有射極跟隨器晶體管和電流緩沖伺服環(huán)路電路的低通濾波器電路。

圖4-12示出了圖3的濾波器電路的各種實(shí)施例。

圖13是根據(jù)各種實(shí)施例，可包括圖3的濾波器電路的多級濾波器的框圖。

圖14是根據(jù)各種實(shí)施例，提高具有sallen-key拓?fù)涞臑V波器的性能的方法的流程圖。

圖15和16分別示出根據(jù)各種實(shí)施例的具有射極跟隨器晶體管和伺服環(huán)路電路的高通和帶通濾波器電路。

具體實(shí)施方式

本文公開了具有射極跟隨器晶體管和伺服環(huán)的濾波器電路，以及相關(guān)聯(lián)的方法和裝置。在一些實(shí)施例中，濾波器電路可以包括：電容器網(wǎng)絡(luò)，其具有接收輸入信號的輸入；射極跟隨器晶體管，耦合到所述電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)，其中所述濾波器電路具有輸出端，以提供來自所述射極跟隨器晶體管的發(fā)射極的輸出信號；電流源，用于提供恒定的參考電流；以及電流緩沖伺服環(huán)路電路，耦合到所述射極跟隨器晶體管和所述電流源，包括電流緩沖器和受控電流吸收器，以保持所述射極跟隨器晶體管的集電極電流和發(fā)射極電流等于所述恒定參考電流。

幾乎所有的電子應(yīng)用包括模擬濾波電路。盡管全無源濾波器(使用電阻器，電容器和電感器)通?？商峁┯稍肼暫褪д娑攘勘硎镜摹白罴选毙盘杽討B(tài)范圍，并且可能不主動消耗功率，但全無源濾波器在現(xiàn)代集成電路(ic)設(shè)備，并且對于接近1ghz的頻率而言，在ic設(shè)備中太“笨重”。另外，完全無源濾波器的屬性是“固定的”，因此不容易通過交換具有不同值的電容器和/或電阻器來進(jìn)行編程。

對于需要可編程濾波器的應(yīng)用，常規(guī)地使用常規(guī)有源濾波器(例如，運(yùn)算放大器和跨導(dǎo)放大器)。例如，如上所述的sallen-key拓?fù)浔硎疽活惓Ｒ?guī)有源濾波器。然而，這種常規(guī)有源濾波器通常在動態(tài)范圍和可處理的頻率范圍內(nèi)受到限制。此外，這些常規(guī)有源濾波器中的有源元件所需的速度限制和功率消耗已將這些濾波器限制于較低頻率操作(例如，具有100-200mhz的有用帶寬的1-2ghz的增益帶寬乘積)。

例如，圖1示出了包括電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)8和單位增益運(yùn)算放大器作為有源部件3的常規(guī)低通sallen-key雙二次(雙二階)濾波器5。常規(guī)的濾波器5可以常規(guī)地限于小于該運(yùn)算放大器的增益帶寬乘積的10％，其可受到電路寄生效應(yīng)和用于避免有源元件3(運(yùn)算放大器)和電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)8之間的振蕩的補(bǔ)償方案的限制。例如，晶體管，電容器，電阻器和金屬互連可以限制sallen-key雙二階濾波器5的增益帶寬積，同時保持穩(wěn)定性，這又可以限制濾波器的有用頻率范圍。當(dāng)圖1的sallen-key雙二階濾波器5被重新配置為高通濾波器(例如，如下文參考圖16所討論的)，濾波器的“高通”性質(zhì)受單位增益運(yùn)算放大器(有源組件3)的頻率限制的限制，限制濾波器的通帶。

圖2示出了包括電阻器電容器網(wǎng)絡(luò)8和射極跟隨器晶體管作為有源組件3的常規(guī)低通sallen-key雙二階濾波器7。然而，常規(guī)濾波器7通常展示拐角頻率和阻帶的失真，因?yàn)橛邢掭敵鲎杩购洼斎氲捷敵鲭娙?。特別地，射極跟隨器晶體管(有源組件3)的有限輸出阻抗和連接射極跟隨器晶體管的輸入和輸出連接的不想要的電容可能導(dǎo)致拐角頻率和阻帶不能按照期望的方式工作，甚至可能降低通帶中的增益以衰減輸入信號。

本文所公開的濾波器電路中的各種濾波器電路可通過展現(xiàn)較低的噪聲和功率消耗，同時實(shí)現(xiàn)良好的線性和阻帶性能來改進(jìn)常規(guī)sallen-key濾波器。相比于傳統(tǒng)的濾波器電路，本文公開的濾波器電路可以更有效地選擇性地發(fā)送和拒絕信號，而不引入誤差。這種改進(jìn)的濾波性能可以降低后續(xù)信號處理塊(諸如模數(shù)轉(zhuǎn)換器)的性能要求，使得能夠在不增加成本和復(fù)雜性的情況下實(shí)現(xiàn)信號鏈的整體改進(jìn)。

在下面的詳細(xì)描述中，參考形成其一部分的附圖，其中相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的部件，并且其中通過示例的方式示出了可以實(shí)施的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本公開的范圍的情況下，可以利用其他實(shí)施例，并且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)或邏輯改變。因此，以下詳細(xì)描述不應(yīng)被視為具有限制意義。

以最有助于理解所要求保護(hù)的主題的方式，各種操作可以依次被描述為多個離散動作或操作。然而，描述的順序不應(yīng)被解釋為暗示這些操作必須是順序相關(guān)的。具體地，這些操作可以不按照呈現(xiàn)的順序執(zhí)行。所描述的操作可以以與所描述的實(shí)施例不同的順序來執(zhí)行。在附加實(shí)施例中可以執(zhí)行各種附加操作和/或可以省略所描述的操作。出于本公開的目的，短語“a和/或b”是指(a)，(b)或(a和b)。

為了本公開的目的，短語“a，b和/或c”是指(a)，(b)，(c)，(a和b)，(a和c)，(b和c)，或(a，b和c)。該描述使用短語“在實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”，其可以各自指代相同或不同實(shí)施例中的一個或多個。此外，關(guān)于本公開的實(shí)施例使用的術(shù)語“包括”，“包含”，“具有”等是同義的。

盡管在附圖中示出并且在本文中討論的晶體管是特定的雙極結(jié)型晶體管(bjt)，但是這僅僅是為了便于說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易地應(yīng)用本公開的教導(dǎo)使用pnp晶體管代替npn晶體管(反之亦然)以及使用金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(mosfet)(例如，使用nmos晶體管代替npn晶體管，或使用pmos晶體管代替npn晶體管pnp晶體管)。

圖3示出根據(jù)各種實(shí)施例的具有射極跟隨器晶體管16和電流緩沖伺服環(huán)路電路12的濾波器電路10。具體地，射極跟隨器晶體管16可以耦合到包括電阻器r1和r2，電容器c1和c2的電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)8，并且具有輸入端vin以接收輸入信號。電阻器電容器網(wǎng)絡(luò)8的節(jié)點(diǎn)n1可以耦合到射極跟隨器晶體管16的基極，并且電容器c1可以耦合到射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極，如圖3所示。

電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)8可以具有sallen-key拓?fù)洌鐖D所示并且是本領(lǐng)域已知的。特別地，圖3中所示的電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)8是二階，有源，雙二階，低通拓?fù)涞氖纠?。濾波器電路10的阻帶的特征在于其相對于通帶的抑制電平；對于二階濾波器，對于阻帶中的頻率的每一次加倍，丟棄理想地加倍。高階濾波器可以提供比低階濾波器更陡峭的滾降，并且因此在一些實(shí)施例中，可以級聯(lián)多級二階濾波器(例如，圖3所示的二階濾波器)以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的阻帶抑制(例如，如下面參考圖13所討論的)。用于濾波器電路10的特定滾降和整體濾波器轉(zhuǎn)角可以取決于濾波器電路10的轉(zhuǎn)角頻率ω0和品質(zhì)因數(shù)q，并且轉(zhuǎn)角頻率ω0和品質(zhì)因數(shù)q可以通過適當(dāng)選擇電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)8的電阻器和電容器的值，如本領(lǐng)域中已知的。

射極跟隨器晶體管16的集電極可以具有集電極電流，并且射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極可以具有發(fā)射極電流。濾波器電路10可以具有輸出vout以提供來自射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極的輸出信號。濾波器電路10還可以包括電流源20以提供恒定的參考電流i1。如圖所示，如圖3所示，電流源20可以耦合到射極跟隨器晶體管16的集電極。

電流緩沖伺服環(huán)路電路12可以耦合到射極跟隨器晶體管16和電流源20。如圖3所示，伺服環(huán)路電路12可以耦合到電流源20和射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極。伺服環(huán)路電路12可以包括電流緩沖器22和受控電流阱23。電流緩沖器22可以耦合在電流源20和受控電流阱23之間，并且受控電流阱23可以耦合到射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極。

電流緩沖伺服環(huán)路電路12可以被配置為保持集電極電流并且射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極電流等于由電流源20(圖3的i1)提供的恒定參考電流。特別地，當(dāng)負(fù)載耦合到輸出vout時，電流緩沖伺服環(huán)路電路12可以保持射極跟隨器晶體管16的集電極電流和發(fā)射極電流等于由電流源20提供的恒定參考電流，并從濾波器電路10汲取(可能可變的)負(fù)載電流。伺服環(huán)路電路12可以通過感測射極跟隨器晶體管16的集電極處的電壓(表示射極跟隨器晶體管16的集電極電流和發(fā)射極電流)來執(zhí)行該控制)，并且動態(tài)地調(diào)整由受控電流阱23汲取的電流以保持射極跟隨器晶體管16的集電極電流和發(fā)射極電流等于由電流源20提供的恒定參考電流。

保持射極跟隨器晶體管16的操作條件可以保持射極跟隨器晶體管16的操作特性，使得射極跟隨器晶體管16的操作更緊密地遵守“理想跟隨器”性能，并且使得輸出vout處的電壓能夠一致且精確地跟蹤節(jié)點(diǎn)n1的電壓。在沒有電流緩沖伺服環(huán)路電路12提供控制的情況下，射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極和/或集電極電流可以隨著負(fù)載電流變化而改變，從而改變射極跟隨器晶體管16的操作特性，射極跟隨器晶體管16的基極處的電壓與輸出vout處的電壓之間的關(guān)系。電流緩沖伺服環(huán)路電路12還可以使濾波器電路的有效阻抗比上面參照圖1和2討論的常規(guī)濾波器低10個數(shù)量級。這也可以減少雜散電容對濾波器電路10的性能的影響。本文進(jìn)一步詳細(xì)討論電流緩沖伺服環(huán)路電路12的特定實(shí)施例及其操作。

圖4-12示出了圖1的濾波器電路10的各種實(shí)施例。例如，圖4示出了圖3的濾波器電路10的實(shí)施例，其中電流緩沖伺服環(huán)路電路12的受控電流阱23包括共發(fā)射極晶體管24。如圖4所示，公共發(fā)射極晶體管24的集電極可以耦合到射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極，并且公共發(fā)射極晶體管24的基極可以耦合到電流緩沖器22.在其他實(shí)施例中，受控電流阱23伺服環(huán)路電路12的結(jié)構(gòu)可以不采取圖4所示的形式，但是可以替代地包括耦合在公共發(fā)射極晶體管24的發(fā)射極和地之間的降級電阻，級聯(lián)電流阱(如本領(lǐng)域已知的)或任何其它合適的形式。

圖5示出了圖3的濾波器電路10的實(shí)施例，其中電流緩沖伺服環(huán)路電路12的電流緩沖器22是射極跟隨器緩沖器。圖5中所示的射極跟隨器緩沖器22包括射極跟隨器晶體管30和電流阱32；射極跟隨器晶體管30可以耦合在電流源20和電流阱32之間，并且電流阱32可以耦合到受控電流阱23。電流阱32可以采取任何合適的形式；例如，在一些實(shí)施例中，電流阱32可以由耦合到地的電阻器來實(shí)現(xiàn)。圖5中所示的射極跟隨器緩沖器22是說明性的，并且可以使用其它射極跟隨器緩沖器布置(例如，使多個射極跟隨器緩沖器22串聯(lián)以提供更多的電流增益和減輕電流源20的任何負(fù)載)。

圖6示出了圖5的濾波器電路10的實(shí)施例，在圖5中，電流緩沖伺服環(huán)路電路12的受控電流阱23包括共發(fā)射極晶體管24。如圖6所示，公共發(fā)射極晶體管24的集電極可以耦合到射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極，并且公共發(fā)射極晶體管24的基極可以耦合到射極跟隨器緩沖器22.特別地，公共發(fā)射極晶體管24可以耦合到射極跟隨器晶體管30的電流阱32/發(fā)射極，如圖所示。在其他實(shí)施例中，伺服環(huán)路電路12的受控電流阱23可以不采取圖6所示的形式，但是可以替代地包括耦合在公共發(fā)射極晶體管24的發(fā)射極和地之間的簡并電阻器，級聯(lián)電流阱(如本領(lǐng)域中已知的)或任何其它合適的形式(如上面參照圖4所討論的)。

圖7示出了圖5的濾波器電路10的實(shí)施例，其中受控電流阱23和電流阱32是電流鏡31的一部分。特別地，受控電流阱23可以包括公共發(fā)射極晶體管24，并且電流阱32可以包括晶體管36；在電流鏡31中，公共發(fā)射極晶體管24和晶體管36的基極可以耦合在一起，并且晶體管36的集電極可以耦合到晶體管36的基極，如圖所示。如本領(lǐng)域中已知的，電流鏡配置中的共發(fā)射極晶體管24和晶體管36的集電極電流將取決于共發(fā)射極晶體管24和晶體管36的相對尺寸。例如，如果共發(fā)射極晶體管24和晶體管36具有近似相同的物理特性，所以共發(fā)射極晶體管24和晶體管36的集電極電流將近似相同。在另一個示例中，如果公共發(fā)射極晶體管24是晶體管36的n倍，則公共發(fā)射極晶體管24的集電極電流將是晶體管36的集電極電流的大約n倍。如圖7所示，晶體管36的集電極電流也將與射極跟隨器晶體管30的發(fā)射極電流相同。

圖8示出了圖7的濾波器電路10的變型，在圖7中，電流鏡31還包括耦合在晶體管36的集電極和基極之間的附加“輔助”晶體管34。如圖8所示，晶體管34的基極可以耦合到晶體管36的集電極，并且晶體管34的發(fā)射極可以耦合到晶體管36的基極(以及公共發(fā)射極晶體管24的基極)。晶體管34可以以相對于圖1的實(shí)施例的復(fù)雜性增加為代價來提高電流鏡31的驅(qū)動能力。具體地，晶體管34可以提供用于公共發(fā)射極晶體管24和晶體管36的所有基極電流，從而減小反射回射極跟隨器晶體管30的基極的電流損耗。射極跟隨器晶體管30可能導(dǎo)致射極跟隨器晶體管16的集電極電流的不期望的變化；晶體管34可以幫助限制這種不期望的行為。

圖9示出了圖3的濾波器電路10的實(shí)施例，在圖3中，其中電流緩沖伺服環(huán)路電路12包括耦合在電流源20和射極跟隨器晶體管16之間的共源共柵晶體管42。共源共柵晶體管42可以以本領(lǐng)域已知的任何合適的方式偏置。共源共柵晶體管42可以被包括在上面參考圖4-7或以下參考圖10-12討論的濾波器電路10的伺服環(huán)路電路12的任何實(shí)施例中。共源共柵晶體管42可以有利地增加電流源20所見的輸出阻抗，這又可以使射極跟隨器晶體管16周圍的環(huán)路增益更大，并使射極跟隨器晶體管16的行為更接近“理想”。另外，共源共柵晶體管42可以最小化電容的米勒乘法基極連接到射極跟隨器晶體管16的集電極，從而改善濾波器電路10的帶寬。共源共柵晶體管42可施加附加電源余量的“成本”以適應(yīng)共源共柵晶體管42兩端的電壓降，共源共柵晶體管42的基極。

圖10示出了圖5的濾波器電路10的變型，其中電流緩沖伺服環(huán)路電路12的電流緩沖器22還包括電壓緩沖器。在一些實(shí)施例中，如圖10所示，采用共基極晶體管80的形式。如圖10所示，射極跟隨器晶體管30可以耦合在電流源20和共基極晶體管80之間。特別地，射極跟隨器晶體管30的基極可以耦合到電流源20，射極跟隨器晶體管30的發(fā)射極可以耦合到公共基極晶體管80的發(fā)射極。圖10的公共基極晶體管80可以向電流緩沖伺服環(huán)路電路12提供電壓緩沖，這可以提高電流緩沖伺服環(huán)路電路12可以通過調(diào)節(jié)受控電流槽23吸收的電流來響應(yīng)集電極電壓變化的速度。圖10的實(shí)施例的電流源32和受控電流阱23可以采用上面參考圖6和8討論的任何實(shí)施例的形式(例如，用于受控電流阱23的公共發(fā)射極晶體管，用于受控電流阱23和電流阱32的電流鏡等)。

圖11示出了圖10的濾波器電路10的變型，其中“前饋”電容器86(在圖11中標(biāo)記為cff)耦合在電流源20和電流吸收器32之間。電容器86可以通過提供“在共用基極晶體管80周圍”的信號路徑來減輕與高增益電流緩沖伺服環(huán)路電路12相關(guān)聯(lián)的減小的帶寬(例如，可以由于使用共基極晶體管80)高頻信號。圖11的實(shí)施例的電流阱32和受控電流阱23，圖11的實(shí)施例可以采用上面參考圖6和8討論的任何實(shí)施例的形式(例如，用于受控電流阱23的公共發(fā)射極晶體管，用于受控電流阱23和電流阱32的電流鏡等)。

在一些實(shí)施例中，濾波器電路10可包括在差分配置中。例如，圖3的濾波器電路10的輸入vin可以接收差分輸入，圖3的濾波器電路10的輸出vout可以提供差分輸出。在一些這樣的配置中，濾波器電路10可以包括圖3所示的電路的兩個“副本”，一個“復(fù)制”過濾正輸入信號并提供正輸出信號，以及另一“復(fù)制”濾波負(fù)輸入信號并提供負(fù)輸出信號。

圖12示出濾波器電路10的差分實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例。濾波器電路10可以包括第一射極跟隨器晶體管16和第一電流緩沖伺服環(huán)路電路12，以及第二射極跟隨器晶體管76和第二電流第一射極跟隨器晶體管16可以用正輸入端vin+耦合到第一電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)8以接收正差分輸入信號；圖12的第一電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)8可以采用本文所公開的任何電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)8的形式。具體地，第一電阻器電容器網(wǎng)絡(luò)8的節(jié)點(diǎn)n1+可以耦合到第一射極跟隨器晶體管16的基極。濾波器電路10可以具有正輸出vout+，以提供來自第一射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極的正差分輸出信號。

圖12的濾波器電路10還可以包括提供恒定參考電流i1的第一電流源20。如圖12所示，第一電流源20可以耦合到第一射極跟隨器晶體管16的集電極。第一伺服環(huán)路電路12可以耦合到第一射極跟隨器晶體管16和第一電流源20；如圖12所示，第一電流緩沖伺服環(huán)路12可以耦合到第一電流源20和第一射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極。第一電流緩沖伺服環(huán)路12可以包括第一電流緩沖器22和第一受控電流阱23。第一電流緩沖器22可以耦合在第一電流源20和第一受控電流阱23之間，并且第一受控電流阱23可以耦合到第一射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極。第一電流緩沖器22和第一受控電流阱23可以采用本文參照圖4-11討論的任何形式。。

第二射極跟隨器晶體管76可以耦合到具有負(fù)輸入vin-的第二電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)15以接收負(fù)差分輸入信號；圖12的第二電阻器電容器網(wǎng)絡(luò)15可以采用本文所公開的任何電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)8的形式。具體地，第二電阻器電容器網(wǎng)絡(luò)15的節(jié)點(diǎn)n1-可以耦合到第二射極跟隨器晶體管76的基極。濾波器電路10可以具有負(fù)輸出端vout-以提供來自發(fā)射極的負(fù)差分輸出信號第二射極跟隨器晶體管76。

圖12的濾波器電路10還可以包括第二電流源60以提供恒定的參考電流i2。如圖13所示，第二電流源60可以耦合到第二射極跟隨器晶體管76的集電極。第二電流緩沖伺服環(huán)路電路17可以耦合到第二射極跟隨器晶體管76和第二電流源60；如圖13所示，第二電流緩沖伺服環(huán)路17可以耦合到第二電流源60和第二射極跟隨器晶體管76的發(fā)射極。第二電流緩沖伺服環(huán)路17可以包括第二電流緩沖器62和第二受控電流阱63。第二緩沖器62可以耦合在第二電流源60和第二受控電流宿63之間，并且第二受控電流阱63可以耦合到第二射極跟隨器晶體管76的發(fā)射極。第二電流緩沖器62和第二受控電流阱63可以采用本文參考圖4-11討論的任何形式。在一些實(shí)施例中，第一電流緩沖器22可以具有與第二電流緩沖器62相同的配置，并且第一受控電流阱23可以具有與第二受控電流阱63相同的配置。

如圖3所示，第一電流緩沖伺服環(huán)路電路12可以被配置為將第一射極跟隨器晶體管16的集電極電流和發(fā)射極電流維持為等于由第一電流源20提供的恒定參考電流，并且第二電流緩沖伺服環(huán)路電路17可以被配置為保持第二射極跟隨器晶體管76的集電極電流和發(fā)射極電流等于由第二電流源60提供的恒定參考電流。特別地，電流緩沖伺服環(huán)路電路12和17可以維持當(dāng)負(fù)載耦合到輸出vout+/vout-時，射極跟隨器晶體管16和76的集電極電流和發(fā)射極電流分別等于由電流源20和60提供的恒定參考電流，從濾波器電路10汲取(可能可變的)負(fù)載電流。

濾波器電路10還可以包括正差分分量和負(fù)差分分量之間的交叉耦合。例如，圖12的濾波器電路10可以包括晶體管26，其基極耦合到第一射極跟隨器晶體管16的基極，并且其集電極耦合到第二射極跟隨器晶體管76的集電極。圖12的濾波器電路10還可以包括晶體管66，晶體管66的基極耦合到第二射極跟隨器晶體管76的基極，并且其集電極耦合到第一射極跟隨器晶體管26的集電極。如圖13所示，晶體管26和66的發(fā)射極可以保持懸空，并且晶體管26和66可以用作耦合正差分分量和負(fù)差分分量的電容器。這可以通過發(fā)送等效前饋來“中和”米勒電容(如上面參照圖9所討論的)電流以消除射極跟隨器晶體管16和76中發(fā)生的電流。該實(shí)施方式可有利地應(yīng)用于差分拓?fù)?，代替如上文參考圖9所討論的共源共柵晶體管。

在一些實(shí)施例中，本文所公開的濾波器電路10可級聯(lián)以形成多級濾波器的多個級。例如，圖13是可包括圖1的濾波器電路10的多級濾波器1300的框圖。圖3示出了根據(jù)各種實(shí)施例的任何濾波器級1302中的濾波器。具體地，濾波器級1302中的一個或多個可以包括具有sallen-key拓?fù)?例如，單位增益放大器sallen-key拓?fù)?的電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)8的電阻器。如圖所示，濾波器級1302可以串聯(lián)布置，并且其中任意數(shù)量的濾波器級可以包括在多級濾波器1300中。濾波器級1302的數(shù)量可以基于在某些頻率偏移處所期望的抑制量來選擇濾波器角，可容許的紋波，期望的相位響應(yīng)以及本領(lǐng)域已知的其它濾波器參數(shù)。

圖14是根據(jù)各種實(shí)施例的提高具有sallen-key拓?fù)涞臑V波器的性能的方法1400的流程圖。雖然方法1400的操作以特定順序在圖14排列，并且每個示出一次，在各種實(shí)施例中，根據(jù)本公開的教導(dǎo)，可以重復(fù)或同時執(zhí)行一個或多個操作。另外，雖然方法1400的操作可參考圖3的實(shí)施例來說明，方法1400可以由本文公開的濾波器電路10或多級濾波器1300中的任一個來執(zhí)行。

在1402，可以提供射極跟隨器晶體管作為具有sallen-key拓?fù)涞臑V波器的有源部件。例如，射極跟隨器晶體管16可以被提供為具有如圖1所示的sallen-key拓?fù)涞臑V波器電路10的有源部件。

在1404，可以向在1402處提供的射極跟隨器晶體管的集電極提供恒定的參考電流。例如，可以由圖3的濾波器電路10的電流源20提供恒定的參考電流到射極跟隨器晶體管16的集電極。

在1406，確定是否已經(jīng)檢測到在射極跟隨器晶體管的集電極(在1402處提供)處的電壓變化。在一些實(shí)施例中，1506的確定可以由電流緩沖伺服環(huán)路電路12執(zhí)行。如果沒有檢測到改變，則方法1400可以返回到1406，并且射極跟隨器晶體管的集電極處的電壓可以繼續(xù)為監(jiān)測。

如果在1406處已經(jīng)檢測到射極跟隨器晶體管的集電極處的電壓的變化，則方法1400可以進(jìn)行到1408，以由電流緩沖伺服環(huán)路電路引起射極跟隨器晶體管(在1402處提供)的發(fā)射極電流的變化，以保持發(fā)射極電流等于恒定參考電流(在1404提供)。例如，如果當(dāng)前緩沖伺服環(huán)路電路12檢測到圖3的射極跟隨器晶體管16的集電極處的電壓的變化(1406)，電流緩沖伺服環(huán)路電路12可以引起射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極電流的變化，以保持射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極電流(和集電極電流)等于由電流源20提供的恒定參考電流(1408)。在一些實(shí)施例中，通過調(diào)節(jié)耦合到射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極的受控電流阱23吸收的電流量，電流緩沖伺服環(huán)路電路12可引起發(fā)射極電流的變化。

在一些實(shí)施例中，方法1400還可以包括向耦合到射極跟隨器晶體管(在1402處提供的)的發(fā)射極的負(fù)載提供負(fù)載電流。在這樣的實(shí)施例中，在1406處檢測到的電壓的變化可以響應(yīng)于負(fù)載電流的提供(例如，由負(fù)載汲取的負(fù)載電流的變化)而發(fā)生。

圖3-12所示的濾波器電路10是低通濾波器；然而，這僅僅是為了便于說明，并且本公開的所有教導(dǎo)可以應(yīng)用于高通和帶通濾波器。例如，圖15和圖16分別示出了實(shí)現(xiàn)本公開的教導(dǎo)的高通和帶通拓?fù)?。特別地，圖15和圖16各自示出根據(jù)各種實(shí)施例的具有射極跟隨器晶體管16和電流緩沖伺服環(huán)路電路12的濾波器電路10。射極跟隨器晶體管16可以耦合到電阻器電容器網(wǎng)絡(luò)8，電阻器電容器網(wǎng)絡(luò)8包括如圖所示布置的各種電阻器和電容器，并且具有輸入端以接收輸入信號。

圖15和16的濾波器電路10的電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)8可以分別具有高通和帶通sallen-key拓?fù)洌鐖D所示和本領(lǐng)域已知的。圖15和16的濾波器電路10的電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)8中的電阻器和電容器的值可以選擇，以適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)期望的濾波器參數(shù)(例如通帶，滾降等)

如圖15和16所示，射極跟隨器晶體管16的集電極可以具有集電極電流，并且射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極可以具有發(fā)射極電流。濾波器電路10可以具有輸出vout以提供來自射極跟隨器的發(fā)射極的輸出信號。濾波器電路10還可以包括電流源20以提供恒定的參考電流i1。如圖15和16所示，電流源20可以耦合到射極跟隨器晶體管16的集電極。

圖15和16的電流緩沖伺服環(huán)路電路12可以耦合到射極跟隨器晶體管16和電流源20。如圖15和16所示，電流緩沖伺服環(huán)路電路12可以耦合到電流源20和射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極。電流緩沖伺服環(huán)路電路12可以包括電流緩沖器22和受控電流阱23。電流緩沖器22可以耦合在電流源20和受控電流阱23之間，并且受控電流阱23可以耦合到射極跟隨器晶體管16的發(fā)射極。如圖3所示，圖15和16的伺服環(huán)路電路12可以被配置為保持射極跟隨器晶體管16的集電極電流和發(fā)射極電流等于由電流源20提供的恒定參考電流，并且可以提供參考圖3的電流緩沖伺服環(huán)路電路12的任何一個或多個優(yōu)點(diǎn)。參考圖4-12討論的圖3的濾波器電路10的任何實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)在圖1和圖2的濾波器電路10中。圖13的多級濾波器1300可以包括濾波器級1302中圖15和/圖16的濾波器電路10，以及圖14的方法1400可以由圖16的濾波器電路10執(zhí)行。

在圖3的濾波器電路10的一些實(shí)施例中，附加的射極跟隨器晶體管可以耦合在vout端子和負(fù)載(圖3中未示出)之間。可以包括該附加的射極跟隨器晶體管以抵消由于射極跟隨器晶體管16的電壓中的“二極管降”而發(fā)生的在vout端子處的電壓降，并且還可以配置有其自身的電流緩沖伺服環(huán)路電路12。例如，當(dāng)射極跟隨器晶體管16是npn晶體管時，vout端子處的電壓可以減小一個二極管壓降，并且附加的射極跟隨器晶體管可以是pnp晶體管，以使提供給負(fù)載的電壓恢復(fù)通過一個二極管壓降，從而恢復(fù)dc電平。如果射極跟隨器晶體管16是pnp晶體管，則由于類似的原因，附加的射極跟隨器晶體管可以是npn晶體管。在類似的cmos實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)射極跟隨器晶體管16被實(shí)現(xiàn)為源極跟隨器nmos晶體管時，附加晶體管可以是源極跟隨器pmos晶體管，反之亦然。通常，相反極性的附加射極跟隨器晶體管可以是與射極跟隨器晶體管16相同的類型。在一些多級濾波器實(shí)施例中，附加射極跟隨器晶體管可以是隨后的濾波器級的射極跟隨器晶體管。這樣的實(shí)施例可以有利地利用dc電平移位的恢復(fù)和由附加濾波器級提供的附加濾波。

以下段落提供本文公開的各種實(shí)施例的示例。

示例1是一種濾波器電路，包括：電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)，具有用于接收輸入信號的輸入；耦合到所述電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)的射極跟隨器晶體管，其中所述射極跟隨器晶體管的集電極具有集電極電流，所述射極跟隨器晶體管的發(fā)射極具有發(fā)射極電流，并且所述濾波器電路具有輸出以提供從所述射極跟隨器晶體管的發(fā)射極的輸出信號；電流源，用于提供恒定的參考電流；以及電流緩沖伺服環(huán)路電路，耦合到所述射極跟隨器晶體管和所述電流源，包括電流緩沖器和受控電流吸收器，以保持所述集電極電流和所述發(fā)射極電流等于所述恒定參考電流。

示例2可以包括示例1的主題，并且還可以指定輸出信號被提供給從濾波器電路汲取負(fù)載電流的負(fù)載，并且電流緩沖伺服環(huán)路電路用于維持集電極電流和發(fā)射極電流等于當(dāng)抽取負(fù)載電流時的恒定參考電流。

示例3可以包括示例1-2中任一項(xiàng)的主題，并且還可以指定受控電流吸收器包括共發(fā)射極晶體管。

示例4可以包括示例1-3中任一項(xiàng)的主題，并且還可以指定電流緩沖器包括射極跟隨器緩沖器。

示例5可以包括示例4的主題，并且可以進(jìn)一步指定射極跟隨器晶體管是第一射極跟隨器晶體管，并且射極跟隨器緩沖器包括耦合在電流源和電流阱之間的第二射極跟隨器晶體管。

示例6可以包括示例1-5中任一個的主題，并且還可以指定受控電流阱是電流鏡的一部分。

示例7可以包括示例6的主題，并且還可以指定電流鏡包括具有公共基極的一對晶體管，并且還包括耦合在公共基極和晶體管之一的集電極之間的附加晶體管晶體管。

示例8可以包括示例1-7中任一個的主題，并且還可以指定電流緩沖伺服環(huán)路電路包括耦合在電流源和射極跟隨器晶體管之間的共源共柵晶體管。

示例9可以包括示例1-8中任一個的主題，并且還可以指定輸入信號是第一差分輸入信號，輸出是第一差分輸出，輸出信號是第一差分輸出信號，并且所述濾波器電路還包括：第二電阻器電容器網(wǎng)絡(luò)，用于接收第二差分輸入信號；耦合到所述第二電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)的第二射極跟隨器晶體管，其中所述第二射極跟隨器晶體管的集電極具有第二集電極電流，所述第二射極跟隨器晶體管的發(fā)射極具有第二發(fā)射極電流，并且所述濾波器電路具有第二差分輸出，以提供來自所述第二射極跟隨器晶體管的發(fā)射極的第二差分輸出信號；第二電流源，用于提供第二恒定參考電流；耦合到所述第二射極跟隨器晶體管和所述第二電流源的第二電流緩沖伺服環(huán)路電路，包括第二電流緩沖器和第二受控電流阱，以保持所述第二集電極電流和所述第二發(fā)射極電流等于所述第二恒定參考當(dāng)前；第一晶體管，其具有耦合到所述射極跟隨器晶體管的基極的基極，并具有耦合到所述第二射極跟隨器晶體管的集電極的集電極；以及第二晶體管，其具有耦合到所述第二射極跟隨器晶體管的基極的基極并且具有耦合到所述射極跟隨器晶體管的集電極的集電極。

示例10可以包括示例1-9中任一項(xiàng)的主題，并且還可以指定電流緩沖伺服環(huán)路電路包括電壓緩沖器。

示例11可以包括示例10的主題，并且還可以指定電壓緩沖器包括耦合在電流源和電流宿之間的公共基極晶體管。

示例12可以包括示例10的主題，并且可以進(jìn)一步指定射極跟隨器晶體管是第一射極跟隨器晶體管，并且電流緩沖器包括耦合在電流源和電流阱之間的第二射極跟隨器晶體管。

示例13可包括示例12的主題，且可進(jìn)一步指定第二射極跟隨器晶體管的基極耦合到電流源，且第二射極跟隨器晶體管的發(fā)射極耦合到共用基極晶體管。

示例14可以包括示例12的主題，并且還可以指定電流緩沖器還包括耦合在電流源和電流宿之間的電容器。

示例15可以包括示例1-14中任一項(xiàng)的主題，并且可以進(jìn)一步指定濾波器電路是低通濾波器。

示例16可以包括示例1-14中任一項(xiàng)的主題，并且還可以規(guī)定濾波器電路是高通或帶通濾波器。

示例17是包括串聯(lián)耦合的多個濾波器級的多級濾波器，其中每個濾波器級包括：電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)，具有用于接收輸入信號的輸入，射極跟隨器晶體管，耦合到電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)，具有輸出以提供來自所述射極跟隨器晶體管的發(fā)射極的輸出信號，其中所述射極跟隨器晶體管的集電極具有集電極電流，所述射極跟隨器晶體管的發(fā)射極具有發(fā)射極電流，電流源，恒定參考電流和耦合到射極跟隨器晶體管和電流源的電流緩沖伺服環(huán)路電路，包括電流緩沖器和受控電流吸收器，以保持集電極電流和發(fā)射極電流等于恒定參考電流。

示例18可以包括示例17的主題，并且還可以指定濾波器級的電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)具有sallen-key拓?fù)洹?/p>

示例19可以包括示例18的主題，并且還可以指定sallen-key拓?fù)涫菃挝辉鲆娣糯笃鱯allen-key拓?fù)洹?/p>

示例20是一種提高具有sallen-key拓?fù)涞臑V波器的性能的方法，包括：提供射極跟隨器晶體管作為濾波器的有源部件；向所述射極跟隨器晶體管的集電極提供恒定的參考電流；檢測所述集電極處的電壓的變化；以及響應(yīng)于檢測到所述改變，通過電流緩沖伺服環(huán)路電路引起所述射極跟隨器晶體管的發(fā)射極電流的變化，以保持所述發(fā)射極電流等于所述恒定參考電流。

示例21可以包括示例20的主題，并且還可以包括向耦合到射極跟隨器晶體管的發(fā)射極的負(fù)載提供負(fù)載電流，其中，收集器處的電壓變化響應(yīng)于提供負(fù)載電流。

示例22可以包括示例20-21中的任一個的主題，并且可以進(jìn)一步指定，恒定的參考電流經(jīng)由共源共柵晶體管提供給射極跟隨器晶體管的集電極。

示例23可以包括示例20-22中任一項(xiàng)的主題，并且可以進(jìn)一步指定該濾波器是多個濾波器級的串聯(lián)布置中的濾波器級。

示例24可以包括示例20-23中任一個的主題，并且可以進(jìn)一步指定引起發(fā)射極電流的變化包括通過耦合到射極跟隨器的發(fā)射極的受控電流阱調(diào)節(jié)被陷入的電流量晶體管。

示例25可以包括示例20-24中任一個的主題，并且可以進(jìn)一步指定在集電極處的電壓的變化表示射極跟隨器晶體管的集電極電流的變化。

示例26是包括用于進(jìn)行實(shí)施例20-25任一項(xiàng)的方法的裝置的裝置。

示例27可以包括示例26的主題，并且可以進(jìn)一步指定該裝置是低通濾波器。

示例28可以包括示例26的主題，并且可以進(jìn)一步指定該裝置是高通濾波器。

示例29可以包括示例26的主題，并且可以進(jìn)一步指定該裝置是帶通濾波器。

示例30是多級濾波器，其中包括在多級濾波器中的濾波器級中的至少一個根據(jù)示例1-16中的任一個來實(shí)現(xiàn)。

示例31是包括示例1-16的任何濾波器電路的計算設(shè)備。