同步电荷共享过滤器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及使用电荷共享结构同步过滤。
【背景技术】
[0002] 模拟信号的过滤通常包括从一个频率到另一个频率调制或解调关注的顺序移动 信号。示例涉及处理连续时间信号X(t)，W通过第一带通滤波输入信号X(t)保持f。附近 的信号分量并然后使用具有周期1/f。的周期信号m(t)调制信号而恢复f。（赫兹）附近能 量的信号分量。参考图1，过滤器系统10包括例如使用离散电路元件实施的模拟连续时间 带通滤波器14。该带通滤波器的输出被传递到一个复用器16,其在传递（即，跟踪）带通 滤波器的输出和输出零值之间周期性地进行切换。功能上讲，该时钟多路转换器等效于将 在0. 0和1. 0之间交替的方波信号相乘频率f。和50%的占空比。所述方波信号具有在零 频率（"DC")的频率分量、频率f。W及奇次谐波f。。因此，在频域中，所述多路转换器16 的频谱是W奇次谐波f。卷积带通信号输出的的卷积。因此，在x(t)中f。附近的所希望信 号被调制到零频率，和带通滤波器在奇次谐波f。的输出分量一样。为了带通滤波器充分衰 减在那些谐波附近的范围的信号，它们对多路转换器106的输出影响并不显著。在本示例 中，调制器16的输出（即，过滤器系统10的输出）传递通过低通滤波器和模拟到数字转换 器18,用于进一步处理。（注意，在一些该样的实施方式中，在带通滤波器的输出与滤波器 输出的反相（负极）之间交替）。模拟低通滤波器凭借不执行乘法滤除的多路转换器由理 想的正弦曲线引入的f。奇次谐波。在一些该样的示例中，多路转换器利用由模拟设备公司 制造的平衡调制器/解调器（部分AD630)实施。
[0003] 使用在模拟元件中实现的带通滤波器14,在所希望中也频率f。的相位和幅度是难 W控制的。例如，在过滤器的实际中也频率的微小变化可对在所希望相位（相对于实际过 滤器）的中也频率具有相对大的影响。因此，即使多路转换器的调制频率确切是f。，过滤器 的不可预测的相位响应可W使其难W实现相干处理。
[0004] 调制器块在其他各种应用中用在模拟滤波器块的输入和/或输出，例如，实现为 模拟电路或使用离散时间数字化的采样信号处理器来实现。
【发明内容】
[0005] 在一个方面中，一般地，调制或解调功能的方法被集成到在2012年5月29日提交 的、标题为"analogcomputation"的美国专利8188752或在2012年12月6日提交的、标 题为"chargesharingtimedomainfilter"的美国专利2012/0306569描述的被动电荷共 享滤波器类型，从而避免了需要包括单独的调制器部分结合过滤器使用。在一些示例中，可 配置的过滤器（其使用被动电荷共享技术）在滤波器的输入或输出、或内部过滤器块之间、 在集成设备（即，在单一部分）内结合调制器的功能。
[0006] 在另一个方面，总体上，信号处理设备具有第一离散时间模拟信号处理部分，它具 有输入、输出、多个电荷存储元件，W及禪合电荷存储元件的多个开关元件。该设备还具有 禪合到第一信号处理部的控制器，所述第一信号处理部经配置w禪合在连续运行阶段中的 第一信号处理部分的充电元件的不同子集，W在所述第一信号处理部分的输入端呈现的模 拟信号施加信号处理功能，并提供应用信号处理功能的结果，作为到第一信号处理部分的 输出的模拟信号。所述第一信号处理部分的信号处理功能包括W第一采样率运行的滤波函 数W及在低于第一采样率的相应调制速率运行的一个或多个调制功能的组合。
[0007] 各方面可W包括W下一个或多个特征。
[0008] 信号处理功能包括应用于过滤函数的结果和/或应用于一个或多个调制功能的 第一调制函数的结果的一个或多个调制函数的滤波函数的第二调制功能。
[0009] 该控制器经配置W通过在一半的调制周期传递成正比于滤波函数的结果的信号 值而实现具有调制周期的第二调制功能，并且其中在所述调制周期的另一半的输出值要么 零，从滤波函数的结果确定的恒定值，或者正比于过滤功能的结果的负值。
[0010] 该控制器经配置W执行第二调制功能，W提供成比例于滤波部分的结果和周期性 调制信号的值的乘积的输出值。
[0011] 该控制器经配置W根据调制函数通过在第一离散时间模拟信号处理的第一组电 荷存储元件中存储值而实现所述第一调制功能。
[0012] 该控制器经配置W通过根据所述第一部分的输入在第一离散时间模拟信号处理 的第一组电荷存储元件中存储值而实施第一调制函数，并根据在应用滤波函数中的调制函 数调整所述值。
[0013] 该滤波函数包括线性非时变（LTI)的滤波函数。例如，线性时不变滤波函数包括 无限脉冲响应滤波功能。
[0014] 该控制器经配置W同步过滤功能的离散时间应用和一个或多个调制功能。
[0015] 信号处理装置进一步包括抽取器部分，它具有输入端和禪合到所述第一离散时间 模拟信号处理部分的输入的输出端。
[0016] 抽取器部包括多个电荷存储元件，W及禪合电荷存储元件的多个开关元件，并且 所述控制器进一步经配置W在连续的操作阶段禪合充电元件的不同子集，W向在抽取器的 输入端呈现的模拟信号W输入采样率应用离散时间低通滤波功能，并W低于所述输入采样 率的第一采样率提供在所述输入端呈现的模拟信号的表示。
[0017] 信号处理设备进一步包括；禪合到所述第一离散时间模拟信号处理部分的输出的 同步处理部分；其中，所述控制器经配置W同步所述同步处理部分的操作和所述第一信号 处理部分的调制功能。
[0018] 同步处理部分包括模拟到数字转换器（ADC)转换器，其将来自所述第一离散时间 模拟信号处理部分的模拟输出转换为数字形式。在一些示例中，所述同步处理部分包括数 字求和部分，其经配置W求和ADC在整数数量的调制函数周期的输出。
[0019] 同步处理部分包括模拟求和部分，其经配置W结合第一离散时间模拟信号处理部 在整数数量的调制函数周期的输出值。
[0020] 信号处理装置进一步包括用于接收时钟信号的时钟输入端，根据该时钟信号，所 述控制器W第一离散时间模拟信号处理运行。在一些示例中，所述信号处理装置进一步包 括输出，用于提供和调制功能同步的信号（例如，时钟信号或周期信号）。
[0021] 在另一个方面，总体上，一种存储数据结构的非临时性计算机可读介质，其通过在 计算机系统上的程序操作，程序在数据结构上运行，w执行过程的一部分来制造包括通过 数据结构描述的集成电路的电路，在数据结构中描述的电路包括所述信号处理设备。
[0022] -个或多个方面的优点包括借助于同步离散时间模拟处理而同步滤波和调制功 能，从而减轻了相位和/或增益误差对调制功能的调制频率的影响。
[0023]使用利用电荷共享技术的离散时间模拟处理而组合滤波和调制功能提供了在单 一的集成电路中的功率高效处理。
[0024] 本发明的其它特征和优点从下面的描述中W及从权利要求书中是显而易见的。
【附图说明】
[0025] 图1是使用连续时间模拟滤波器实现的过滤器系统的示意图；
[0026]图2是使用具有集成调制器的离散时间模拟滤波器实现的滤波器系统的示意图；
[0027] 图3是具有调制器的带通滤波器部分的示意图；
[002引图4是缓冲器和调制器的示意图。
【具体实施方式】
[0029] 采用被动电荷共享技术途径实现离散时间的连续振幅滤波器在现有专利申请中 描述；于2012年12月6日提交的、标题为"Qiarge化aringTimeDomainFilter"的美国 专利公开2012/030656 及于2013年10月1日提交的、标题为"Qiarge化aringAnalog ComputationCir州itryandApplications"的美国专利公开8, 547, 272,在此引入作为参 考。下面描述的各种方法使用在现有专利申请中描述的方法在电荷共享电路中实现在输 入、输出和/或在过滤器块之间的调制和/或解调（混合）功能实施。
[0030] 参照图2,提供由图1的过滤器系统10实施的功能的过滤器系统100的实现利用 在现有的专利申请中描述的电荷共享技术。在一般情况下，控制器107 (例如，逻辑电路或 基于指令的处理器）控制开关的操作W电荷传递（例如，通过被动式电荷共享或再分配） 而实施过滤和其他功能，所述开关禪合在过滤系统中时钟相位的电容器。开关的构造可W 通过在系统中存储，或者在系统外部提供的系数进行设置。在操作中，输入信号x(t)被传 递到采样-保持（S/H)电路110,其在频率f；采样输入信号，该是所希望信号的中也频率 f。的倍数。通过其采样频率大于所期望的中也频率的因子被表示为：对于下面讨论的D和 M值，多个K=DM。未示出的是模拟滤波器（例如，一阶滤波器），例如，f。W上角频率提供 在采样保持电路之前的片/2W上的足够衰减，W避免混叠。例如K= 128,例如需要f。= 10曲Z，该采样