一種跟蹤補償積分器、寬帶濾波器及寬帶模擬晶片的製作方法
2023-09-10 09:24:05
專利名稱：一種跟蹤補償積分器、寬帶濾波器及寬帶模擬晶片的製作方法
技術領域：
本發明涉及寬帶通信技術領域，特別是涉及一種跟蹤補償積分器、寬帶濾波器及寬帶模擬晶片。
背景技術：
隨著LTE(Long Term Evolution,長期演進)和微波通信在寬帶通信技術領域的進展，對寬帶模擬晶片的需求強烈。模擬濾波器是晶片中基帶部分進行濾波的電路，現在基帶頻率帶寬已經超過二十兆甚至更寬。為了在實現高帶寬的同時實現高線性度，運放和電阻電容結合形成的模擬濾波器是主要的選擇，可以稱這種濾波器為有源RC濾波器。理想的有源RC濾波器的傳輸函數由電阻電容的值決定，與運放本身的帶寬無關。 但是在濾波器帶寬較大的情況下，運放的有限帶寬已不能忽略，甚至嚴重影響了濾波器的傳輸函數，導致濾波器帶內不平坦增大以及尖峰增大，影響了使用。並且運放的帶寬會隨著工藝和溫度變化，導致消除運放有限帶寬對濾波器的影響更加困難。為降低運放的有限帶寬對濾波器的影響，現在通常的做法是增大運放的帶寬，使運放的帶寬遠高於濾波器本身的帶寬，但是，這種方法在增大運放的帶寬時會極大的增大功耗，並且因工藝的限制運放帶寬也很難無限提高。現有技術中還可以通過在雙二階濾波器中串聯開關電阻來調整其傳輸函數的品質因子。但是，這種方法需要增加額外的品質因子檢測和RC校準電路，通過調整開關電阻的值對濾波器的品質因子進行校準，但增加的開關電阻產生的寄生電容會惡化寬帶濾波器的性能，而且所述RC校準電路結構非常複雜，不易於實現。
發明內容
本發明的實施例提供一種跟蹤補償積分器、寬帶濾波器及寬帶模擬晶片，該補償積分器能夠消除寬帶濾波器中因運放有限帶寬帶來的影響，實現穩定的高帶寬濾波器。本發明實施例提供一種補償積分器，所述補償積分器包括運算放大器、積分電阻和積分電容、以及零點電阻；所述積分電阻接所述運算放大器的輸入端，所述積分電容與所述零點電阻串聯接在所述運算放大器的輸入端與輸出端之間；所述零點電阻用於產生一零點；所述運算放大器用於將所述零點電阻產生的零點與自身有限帶寬產生的極點相關聯，抵消所述極點，實現跟蹤補償。本發明實施例還提供一種寬帶濾波器，所述濾波器包括兩個所述的補償積分器， 分別為第一補償積分器和第二補償積分器，所述第一補償積分器的輸出端接所述第二補償積分器的輸入端；所述濾波器還包括第三電阻和第四電阻；所述第三電阻接在所述第一補償積分器的運算放大器的輸入端與輸出端之間，所述第四電阻接在所述第一補償積分器的運算放大器的輸入端和所述第二補償積分器的運算放大器的輸出端之間。本發明實施例還提供一種寬帶模擬晶片，所述晶片包括所述的寬帶濾波器。根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果本發明實施例中，通過為所述積分電容串聯一零點電阻，產生一左半平面零點，利用該零點來抵消所述運算放大器的有限帶寬對積分器產生的極點，從而消除濾波器中因運算放大器的有限帶寬帶來的影響，並且通過電流控制尾電流源將零點和極點關聯，實現跟蹤補償。採用本發明實施例，其方案實施簡單，只需要增加零點電阻和與運放帶寬關聯的電流源，不需要額外的複雜校準電路，電路易於實現。
圖I為本發明實施例的跟蹤補償積分器的電路圖；圖2為本發明實施例的運算放大器的一種實現方式電路圖；圖3為本發明實施例的尾電流源的一種實現方式電路圖；圖4為本發明實施例的尾電流源的另一種實現方式電路圖；圖5為本發明實施例的寬帶濾波器的電路圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。本發明的目的在於提供一種跟蹤補償積分器、寬帶濾波器及寬帶模擬晶片，該補償積分器能夠實現零點對運算放大器有限帶寬產生的極點的跟蹤補償，從而消除寬帶濾波器中因運放有限帶寬帶來的影響，實現穩定的高帶寬濾波器。本發明實施例中，所述跟蹤補償積分器包括運算放大器、積分電阻、積分電容和零點電阻，所述積分電阻接所述運算放大器的輸入端，所述積分電容和零點電阻串聯接在所述運算放大器的輸入端與輸出端之間。其中，所述積分電阻沒有與所述運算放大器相連的一端作為所述補償積分器的輸入端，所述運算放大器的輸出端作為所述補償積分器的輸出端。所述零點電阻用於產生一零點。所述運算放大器用於將所述零點電阻產生的零點與自身有限帶寬產生的極點相關聯，抵消所述極點，實現跟蹤補償。本發明實施例中，通過為所述積分電容串聯一零點電阻，產生一左半平面零點，利用該零點來抵消所述運算放大器的有限帶寬對積分器產生的極點，從而消除濾波器中因運算放大器的有限帶寬帶來的影響，並且通過電流控制尾電流源將零點和極點關聯，實現跟蹤補償。參照圖I，為本發明實施例的跟蹤補償積分器的電路圖。所述跟蹤補償積分器可以為差分形式，如圖I所示，所述運算放大器具體為寬帶差分運算放大器。所述跟蹤補償積分器包括運算放大器A、積分電阻、積分電容和零點電阻。
所述積分電阻包括第一積分電阻ROl和第二積分電阻R02 ;所述積分電容包括第一積分電容COl和第二積分電容C02 ;所述零點電阻包括第一零點電阻Rzl和第二零點電阻 Rz2。所述第一積分電阻ROl接所述運算放大器A的同相輸入端，所述第一積分電容COl 與第一零點電阻Rzl串聯後接在所述運算放大器A的同相輸入端與負輸出端之間。所述第二積分電阻R02接所述運算放大器A的反相輸入端，所述第二積分電容C02 與第二零點電阻Rz2串聯後接在所述運算放大器A的反相輸入端與正輸出端之間。其中，所述第一積分電阻ROl沒有與運算放大器A相連的一端和所述第二積分電阻R02沒有和運算放大器A相連的一端作為所述補償積分器的輸入端in，所述運算放大器的正輸出端和負輸出端作為所述補償積分器的輸出端out ;該零點電阻用於產生一零點； 所述運算放大器用於將所述零點電阻產生的零點與自身有限帶寬產生的極點相關聯，抵消所述極點，實現跟蹤補償。 為
下面對本發明實施例所述的跟蹤補償積分器的工作原理進行詳細介紹。
對於傳統的沒有為積分電容串聯零點電阻的積分器而言，積分器的理想傳遞函數
權利要求
1.一種補償積分器，其特徵在於，所述補償積分器包括運算放大器、積分電阻和積分電容、以及零點電阻；所述積分電阻接所述運算放大器的輸入端，所述積分電容與所述零點電阻串聯接在所述運算放大器的輸入端與輸出端之間；所述零點電阻用於產生一零點；所述運算放大器用於將所述零點電阻產生的零點與自身有限帶寬產生的極點相關聯， 抵消所述極點，實現跟蹤補償。
2.根據權利要求I所述的補償積分器，其特徵在於，所述積分電阻包括第一積分電阻和第二積分電阻；所述積分電容包括第一積分電容和第二積分電容；所述零點電阻包括第一零點電阻和第二零點電阻；所述第一積分電阻接所述運算放大器的同相輸入端，所述第一積分電容與第一零點電阻串聯後接在所述運算放大器的同相輸入端與負輸出端之間；所述第二積分電阻接所述運算放大器的反相輸入端，所述第二積分電容與第二零點電阻串聯後接在所述運算放大器的反相輸入端與正輸出端之間。
3.根據權利要求2所述的補償積分器，其特徵在於，所述運算放大器為尾電流控制的寬帶差分運算放大器。
4.根據權利要求3所述的補償積分器，其特徵在於，所述運算放大器包括第三電晶體、第四電晶體、第五電晶體、第六電晶體、第一三極體、第二三極體、第一米勒電容、第二米勒電容、尾電流源、第一電流源負載、第二電流源負載；所述第四電晶體的柵極與第三電晶體的柵極短接，所述第四電晶體的漏極接所述第二三極體的集電極，所述第三電晶體的漏極接所述第一三極體的集電極；所述第二三極體的發射極和所述第一三極體的集電極共同接所述尾電流源的第一端;所述第五電晶體的柵極接所述第三電晶體的漏極，所述第五電晶體的漏極接所述第一電流源負載的第一端；所述第六電晶體的柵極接所述第四電晶體的漏極，所述第六電晶體的漏極接所述第二電流源負載的第一端；所述第四電晶體的源極、第三電晶體的源極、第五電晶體的源極和第六電晶體的源極共同接工作電源；所述尾電流源的第二端、第一電流源負載的第二端和第二電流源負載的第二端共同接地；所述第一米勒電容接在所述第五電晶體的柵極和漏極之間；所述第二米勒電容接在所述第六電晶體的柵極和漏極之間。
5.根據權利要求4所述的補償積分器，其特徵在於，所述尾電流源由一與所述零點電阻和溫度成正相關的偏置電流產生電路產生。
6.根據權利要求5所述的補償積分器，其特徵在於，所述偏置電流產生電路包括 第十一電晶體、第十二電晶體、第十三電晶體、第十四電晶體、第十五電晶體、第十六電晶體、 第三三極體、第四三極體、第一電阻；所述第十一電晶體、第十二電晶體、第十三電晶體的源極短接，所述第十一電晶體、第十二電晶體、第十三電晶體的門短接；所述第十一電晶體的漏極和柵極短接，所述第十一電晶體的漏極接第三三極體的集電極；所述第三三極體的發射極經第一溫度電阻接地，所述第三三極體的基極與第四電晶體的基極短接；所述第十二電晶體的漏極接第四三極體的集電極，所述第四三極體的基極和集電極短接，第四三極體的發射極接地；所述第十三電晶體的漏極接第十四電晶體的漏極，所述第十四電晶體的漏極和柵極短接；所述第十四電晶體、第十五電晶體、第十六電晶體的柵極短接，所述第十四電晶體、第十五電晶體、第十六電晶體的源極共同接地；所述第十五電晶體的漏極和第十六電晶體的漏極作為所述尾電流源的第一端。
7.根據權利要求4所述的補償積分器，其特徵在於，所述尾電流源由一與所述零點電阻成正相關的偏置電流產生電路產生。
8.根據權利要求7所述的補償積分器，其特徵在於，所述偏置電流產生電路包括 第二十一電晶體、第二十二電晶體、第二十三電晶體、第二十四電晶體、第二十五電晶體、第二十六電晶體、第二放大器、第二電阻；所述第二十一電晶體、第二十二電晶體的源極短接，所述第二十一電晶體、第二十二電晶體的柵極短接，所述第二十一電晶體的柵極和漏極短接；所述第二十一電晶體的漏極接第二十三電晶體的漏極，所述第二十三電晶體的柵極接第二放大器的輸出端；所述第二放大器的同相輸入端接基準電壓，第二放大器的反相輸入端接第二十三電晶體的源極；第二十三電晶體的源極經第二電阻接地；所述第二十二電晶體的漏極接第二十四電晶體的漏極，所述第二十四電晶體的漏極和柵極短接；所述第二十四電晶體、第二十五電晶體、第二十六電晶體的柵極短接，所述第二十四電晶體、第二十五電晶體、第二十六電晶體的源極共同接地；所述第二十五電晶體漏極和第二十六電晶體的漏極作為所述尾電流源的第一端。
9.一種寬帶濾波器，其特徵在於，所述濾波器包括兩個如權利要求I至8任一項所述的補償積分器，分別為第一補償積分器和第二補償積分器，所述第一補償積分器的輸出端接所述第二補償積分器的輸入端；所述濾波器還包括第三電阻和第四電阻；所述第三電阻接在所述第一補償積分器的運算放大器的輸入端與輸出端之間，所述第四電阻接在所述第一補償積分器的運算放大器的輸入端和所述第二補償積分器的運算放大器的輸出端之間。
10.一種寬帶模擬晶片，其特徵在於，所述晶片包括如權利要求9所述的寬帶濾波器。
全文摘要
本發明實施例公開了一種補償積分器，所述補償積分器包括運算放大器、積分電阻和積分電容、以及零點電阻；所述積分電阻接所述運算放大器的輸入端，所述積分電容與所述零點電阻串聯接在所述運算放大器的輸入端與輸出端之間；所述零點電阻用於產生一零點；所述運算放大器用於將所述零點電阻產生的零點與自身有限帶寬產生的極點相關聯，抵消所述極點，實現跟蹤補償。本發明實施例還公開一種寬帶濾波器及寬帶模擬晶片。採用本發明實施例，能夠實現零點對運算放大器有限帶寬產生的極點的跟蹤補償，從而消除寬帶濾波器中因運放有限帶寬帶來的影響，實現穩定的高帶寬濾波器。
文檔編號H03H11/12GK102611411SQ201110429359
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者何卓彪, 朱芸, 王紅玉, 饒進 申請人:華為技術有限公司