專利名稱：Gm/C調控電路以及濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于Gm-C濾波器，特別是有關于具有Gm/C調控電路的 Gm-C濾波器。
背景技術：
一般而言，具有固定群時延(group delay)與均衡功能(equalization)的濾波 器會被設置在數(shù)據(jù)讀取的信道(data read channel)內，濾波器可以將信號波帶內 的噪聲降低，并將數(shù)據(jù)讀取信道內的符號間干擾效應(inter-symbol interference effect; ISI effect)移除，具有固定群時延與均衡功能的濾波器通常是以Gm-C (transconductance/capacitance)濾波器來架構的，Gm畫C濾波器的轉角頻率 (comer fr叫uency)Fc正比于Gm/C，而Gm/C通常會受到工藝(process)、電壓 (voltage)與溫度(temperature)(或者簡稱為PVT)的影響，于是，轉角頻率Fc會 隨著這些參數(shù)的變化而有所變化，而數(shù)據(jù)讀取的錯誤率(error rate)也因此受到 影響，所以，具有固定群時延與均衡功能的濾波器的需求之一就是當PVT有 變化的時候，轉角頻率Fc依然維持固定不變，換句話說，Gm/C并不會隨著 PVT的變化而變化。在現(xiàn)有技術中，分別如圖1與圖2所示，除了濾波器，即便工藝或是溫 度有變化，自我調控的機制也可將Gm/C維持在常數(shù)值，此種自我調控的機 制通常是以圖1所示的具有Gm/C壓控振蕩器(VCO)lOl、相位/頻率檢測器 (phase/frequency detector, PFD)103 、電荷泵(charge pump)以及環(huán)路濾波器(loop filter)104的模擬鎖相環(huán)(analog PLL)或者圖2所示的具有Gm/C壓控振蕩器 (VCO)201、頻率檢測器(PFD)203以及數(shù)模轉換器(DAC)204的數(shù)字鎖相環(huán)所 建構。其中圖2中標號為202的是Gm/C濾波器。在圖1中，模擬鎖相環(huán)的壓控振蕩器是Gm-C壓控振蕩器101，且其Gm/C 與控制電壓VCON成比例，因此Gm-C壓控振蕩器101的輸出頻率VCOck 正比于Gm/C。模擬鎖相環(huán)將Gm-C壓控振蕩器101的輸出頻率VCOck鎖定 于參考時鐘頻率REFck，當溫度上升時，跨導Gm值下降，使得Gm-C壓控 振蕩器101的輸出頻率VCOck會低于參考時鐘頻率REFck，然后控制電壓 VCON會因為模擬鎖相環(huán)的負反饋特性而上升，而跨導Gm值也會隨之上升， 于是Gm/C便維持在常數(shù)值。此外，控制電壓VCON也會傳送到Gm-C濾波 器102，使得其轉角頻率受到控制，當溫度下降時，跨導Gm值上升，使得 Gm-C壓控振蕩器101的輸出頻率VCOck會超過參考時鐘頻率REFck，然后 控制電壓VCON會因為模擬鎖相環(huán)的負反饋特性而降低，而跨導Gm值也會 隨之下降，于是Gm/C便維持在常數(shù)值，而控制電壓VCON也會傳送到Gm-C 濾波器102，使得其轉角頻率受到控制，相同地，假如電容C受到PVT變化 的影響，模擬鎖相環(huán)的負反饋特性也會將Gm/C維持在常數(shù)值，數(shù)字鎖相環(huán) 的操作原理與功能也和模擬鎖相環(huán)雷同。圖2中各部分的工作原理與圖1類 似，此處不再贅述。Gm/C值可通過Gm-C壓控振蕩器進行自我調控，由于Gm-C壓控振蕩器 需要數(shù)級的Gm-C電路，芯片的面積也因此而增加，成本也隨之增加。圖3顯示另一個調控Gm/C的現(xiàn)有技術的電路。當?shù)谝婚_關SW1 301導 通時，電容d303會被充電至電壓Vc，其中Vc^WGm，且電容C!303內的 電荷儲存量為C,XWGm。當?shù)诙_關SW2 302導通時，電容C,303內的儲存電荷會轉移至積分器304，而電壓Vc的變化量AV為G"x(:2，其中，電容 C2 306是積分器304內電容的電容值。由于電流N^在1/f(f為第一與第二開 關的控制信號的頻率)的時間周期內流經(jīng)積分器304，電壓Vc的變化量AVj為 & ，基于積分器304的負反饋特性，電壓Vc的凈變化量AV與的總和為零，于是跨導307對電容d303的比值Gm/d等于f/N。 發(fā)明內容為了克服現(xiàn)有技術的Gm/C調控電路中壓控振蕩器占據(jù)大幅芯片面積的 技術問題，本發(fā)明提供一種Gm/C調控電路具有不需要消耗大幅芯片面積的 壓控振蕩器。依據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的Gm/C調控電路包括積分器、跨導放大器 以及開關電容電路，積分器具有第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，跨導 放大器具有耦接至積分器的輸出端的控制端，以及耦接至積分器的第一輸入 端的輸出端，開關電容電路有輸入，并有輸出耦接至積分器的第一輸入端。依據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的一種濾波器包括前面揭示的Gm/C調控電 路以及Gm-C濾波器耦接至Gm/C調控電路內的積分器的輸出端。依據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的一種Gm/C調控電路包括積分器、跨導 放大器以及開關電容電路，積分器有第一輸入端、第二輸入端以及提供控制 電壓的輸出端，跨導放大器接收控制電壓及與參考電壓成比例的第一輸入電 壓，并有輸出端耦接至積分器的第一輸入端，開關電容電路有輸入接收和參 考電壓成正比的第二輸入電壓，并有輸出端耦接至積分器的第一輸入端。依據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的一種濾波器包括前面揭示的Gm/C調控 電路以及Gm-C濾波器耦接至上述Gm/C調控電路內的積分器的輸出端。根據(jù)本發(fā)明提供的Gm-C式濾波器，其Gm/C受具有跨導放大器與開關 電容電路的反饋電路所調控，使Gm/C固定于常數(shù)值。于是，可將壓控振蕩 器所需的大幅面積節(jié)省下來。


圖1是現(xiàn)有技術具有Gm/C自我調控功能的的濾波器的示意圖；圖2是現(xiàn)有技術另一具有Gm/C自我調控功能的的濾波器的示意圖；圖3是現(xiàn)有技術調控Gm/C的電路的示意圖；圖4是依據(jù)本發(fā)明實施方式的具有Gm/C調控功能的濾波器； 圖5顯示圖4所示的第一開關SW1與第二開關SW2的控制信號CLK1 與CLK2的波形圖。
具體實施方式
在說明書及權利要求書當中使用了某些詞匯來稱呼特定的元件。本領域 的技術人員應可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。 本說明書及權利要求書并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是以元 件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。在通篇說明書及權利要求書當中所提 及的"包含"是開放式的用語，故應解釋成"包含但不限定于"。此外，"耦 接" 一詞在此是包含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，則代表第一裝置可直接電氣連接于第二裝置，或通 過其它裝置或連接手段間接地電氣連接到第二裝置。圖4是依據(jù)本發(fā)明一個實施方式的具有Gm/C調控功能的濾波器的示意 圖。濾波器400包括Gm/C調控電路410以及Gm-C濾波器420。 Gm/C調控 電路410包括積分器430、跨導放大器Gm 417以及開關電容電路440，積分 器430有第一輸入端431、第二輸入端433以及提供控制電壓VCON的輸出 端435，跨導放大器Gm 417接收控制電壓VCON與正比于參考電壓Vref的 第一輸入電壓Vi(V產(chǎn)K!XVref)，并依據(jù)控制電壓VCON與第一輸入電壓V！ 產(chǎn)生電流，跨導放大器Gm417的控制端411耦接至積分器430的輸出端435， 且跨導放大器Gm 417的輸出端413耦接至積分器430的第一輸入端411，開 關電容電路440的輸入端441接收正比于參考電壓Vref的第二輸入電壓 V2(V2= K2X Vref)，且其輸出端443耦接至積分器430的第一輸入端431 。Gm-C 濾波器420耦接至Gm/C調控電路410，并受到控制電壓VCON的控制。在圖4中，積分器430包括放大器437以及電容C 439，放大器37有反 相輸入端(標示為-)、耦接至參考電壓的非反相輸入端(標示為+)以及輸出端，其分別對應于積分器430的第一輸入端431、第二輸入端433以及輸出端435。 電容C 439耦接于放大器437的反相輸入端-與輸出端之間。:此外，在圖4中，開關電容電路440包括電容Cref 445、第一開關SW1 447 以及第二開關SW2 449。電容Cref 445耦接于節(jié)點N與接地端GND之間， 第一開關SW1 447耦接至節(jié)點N，并接收正比于參考電壓Vref的第二輸入電 壓V2(V2= K2X Vref)。第二開關SW2 449耦接于節(jié)點N與積分器430的第一 輸入端431之間。圖5顯示圖4所示的第一開關SW1 447與第二開關SW2 449的控制信號 CLK1與CLK2的波形圖。第一開關SW1 447與第二開關SW2 449的控制信 號CLK1與CLK2是頻率為參考時鐘頻率Fref的非重疊頻率(non-overlap clock),此處所指的非重疊是指當?shù)谝婚_關SW1 447與第二開關SW2 449其 中一個導通時，另一個開關便關閉。當?shù)谝婚_關SW1的控制信號CLK1是高 電平時，第一開關SW1導通，電容Cref445充電至第二輸入電壓V2，其后， 當?shù)诙_關SW2 449的控制信號CLK2為高電平時，第二開關SW2 449導通， 儲存于電容Cref 445內的電荷移轉至積分器430的第一輸入端431，基于負反 饋特性，積分器430的第一輸入端431與第二輸入端433虛擬短路(virtually short),于是，開關電容電路的電荷完全被跨導放大器Gm 417所吸收，使得 CrefX K2 X VrefKl X VrefX Gm X 1 /Fref，也就是Gm / Cref固定于常數(shù)值 K2/K1 XFref，由于Gm-C濾波器420的跨導單元Gm與電容C位于Gm/C調 控電路410的附近，并受到控制電壓VCON的控制，于是跨導對電容的比值 (Gm/C)便固定于K2/K1 XFref。本發(fā)明提供一個Gm-C式濾波器，其Gm/C受到具有跨導放大器與開關 電容電路的反饋電路所調控，于是，便可將現(xiàn)有技術的壓控振蕩器所需的大 幅面積節(jié)省下來。本發(fā)明雖用較佳實施方式說明如上，然而其并非用來限定本發(fā)明的范圍， 任何本領域中技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，做的任何更動與改變，都在本發(fā)明的保護范圍內，具體以權利要求的界定為準。
權利要求
1.一種Gm/C調控電路，其特征在于，該Gm/C調控電路包括積分器，具有第一輸入端、第二輸入端以及輸出端；跨導放大器，其控制端耦接至上述積分器的上述輸出端，輸出端耦接至上述積分器的上述第一輸入端；以及開關電容電路，具有輸入以及耦接至上述積分器的上述第一輸入端的輸出。
2. 如權利要求1所述的Gm/C調控電路，其特征在于，上述積分器包括 放大器以及電容，上述放大器包含作為上述第一輸入端的反相輸入端、耦接 至接地端并作為上述第二輸入端的非反相輸入端以及作為上述輸出端的輸出 端，上述電容耦接于上述反相輸入端與上述輸出端之間。
3. 如權利要求l所述的Gm/C調控電路，其特征在于，上述開關電容電 路包括電容、第一開關以及第二開關，上述電容耦接于節(jié)點與接地端之間， 上述第一開關耦接至上述節(jié)點，上述第二開關耦接于上述節(jié)點與上述積分器 的上述第一輸入端之間，其中上述第一開關與第二開關的控制信號是非重疊 的頻率。
4. 一種濾波器，其特征在于，該濾波器包括Gm/C調控電路，包括積分器，具有第一輸入端、第二輸入端以及輸出 端；跨導放大器，具有耦接至上述積分器的上述輸出端的控制端，以及耦接 至上述積分器的上述第一輸入端的輸出端；以及開關電容電路，具有輸入， 以及耦接至上述積分器的上述第一輸入端的輸出；以及Gm-C濾波器，耦接至上述Gm/C調控電路內的上述積分器的上述輸出端。
5. —種Gm/C調控電路，其特征在于，該Gm/C調控電路包括 積分器，具有第一輸入端、第二輸入端以及提供控制電壓的輸出端； 跨導放大器，具有耦接至上述積分器的上述第一輸入端的輸出端，上述跨導放大器接收上述控制電壓與第一輸入電壓，且上述第一輸入電壓與參考 電壓成比例；以及開關電容電路，具有接收與上述參考電壓成比例的第二輸入電壓的輸入， 以及耦接至上述積分器的上述第一輸入端的輸出端。
6. 如權利要求5所述的Gm/C調控電路，其特征在于，上述積分器包括 放大器以及電容，上述放大器有作為上述第一輸入端的反相輸入端、耦接至 接地端并作為上述第二輸入端的非反相輸入端以及作為上述輸出端的輸出 端，上述電容耦接于上述反相輸入端與上述輸出端之間。
7. 如權利要求5所述的Gm/C調控電路，其特征在于，上述開關電容電 路包括電容、第一開關以及第二開關，上述電容耦接于節(jié)點與接地端之間， 上述第一開關耦接至上述節(jié)點并接收上述第二輸入電壓，上述第二開關耦接 于上述節(jié)點與上述積分器的上述第一輸入端之間，其中上述第一開關與上述 第二開關的控制信號是非重疊的頻率。
8. —種濾波器，其特征在于，該濾波器包括Gm/C調控電路，包括積分器，具有第一輸入端、第二輸入端以及提供 控制電壓的輸出端；跨導放大器，接收上述控制電壓與第一輸入電壓，上述 輸入電壓與參考電壓成比例，并具有耦接至上述積分器的上述第一輸入端的 輸出端；以及開關電容電路，具有接收與上述參考電壓成比例的第二輸入電 壓的輸入，以及耦接至上述積分器的上述第一輸入端的輸出端；以及Gm/C濾波器，耦接至上述Gm/C調控電路內的上述積分器的上述輸出端。
全文摘要
本發(fā)明提供一種Gm/C調控電路以及濾波器，該Gm/C調控電路包括積分器、跨導放大器以及開關電容電路。積分器有第一輸入端、第二輸入端以及提供控制電壓的輸出端?？鐚Х糯笃鹘邮湛刂齐妷号c第一輸入電壓，以及輸出端耦接至積分器的第一輸入端，其中第一輸入電壓與參考電壓成正比。開關電容電路有用于接收與參考電壓成正比的第二輸入電壓的輸入，并有輸出端耦接至積分器的第一輸入端。本發(fā)明另提供了一種濾波器電路。本發(fā)明可以節(jié)省現(xiàn)有技術的壓控振蕩器所需的大幅面積。
文檔編號H03H11/12GK101242167SQ200810009430
公開日2008年8月13日 申請日期2008年2月1日 優(yōu)先權日2007年2月9日
發(fā)明者林尚毅, 陳建銘, 黃志堅 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司