無限脈衝響應濾波器以及濾波方法
2023-10-05 10:36:54
專利名稱：無限脈衝響應濾波器以及濾波方法
技術領域：
本發明有關於一種開關電容濾波器，且特別有關於僅具有一放大器之無限脈衝響應(infinite impulse response, IIR)濾波器以及濾波方法。
背景技術：
濾波器通常用來允許想要的信號成分能通過，並衰減掉不要的信號成分。濾波器廣泛使用在不同的應用，例如通訊、計算機、網絡以及消費電子應用等。舉例來說，在無線通信裝置中，例如在行動電話中，濾波器能對所接收的信號進行濾波，以允許在特定頻率信道內之想要的信號能通過，並衰減掉頻帶外之不想要的信號以及噪聲。開關電容濾波器(switched capacitor filter, SCF)作為離散時間之信號處理。開關電容濾波器的操作藉由當開關被開啟與關閉時，將電荷移進至電容或是從電容移出。通常，可使用非重迭之信號來控制開關，使得全部的開關不會同時為不導通。開關電容濾波器之優點在於，只需要使用到電容、運算放大器以及開關，且容易在其中建立幾乎理想之開關。尤其是，所有共振頻率完全由電容的比例所決定。因此，開關電容濾波器在不同類型之電子處理系統中是非常有用的。—般而言,基於開關電容或是基於主動電阻電容之傳統濾波器系使用放大器(例如運算放大器)來實施一極點(pole)。然而，由於所需要之放大器的數量會增加，則將會使得高階濾波器之靜態耗電量非常高。此外，隨著大量的放大器被使用，閃爍噪聲(flickernoise)亦會增加。因此，對許多應用而言，例如可攜式通訊裝置，具有低耗電量之濾波器是非常需要的。
發明內容
有鑑於此，需要提供一種無限脈衝響應濾波器以及濾波方法。本發明提供一種無限脈衝響應濾波器。上述無限脈衝響應濾波器包括一放大器，用以根據一輸入信號產生一輸出信號；以及一第一濾波器，I禹接於上述放大器之一反饋路徑，用以根據一第一轉換函數對上述輸出信號進行濾波，並提供已濾波之上述輸出信號至上述放大器之一輸入端。上述無限脈衝響應濾波器以及上述第一濾波器具有大於I之相同階數。再者，本發明提供另一種無限脈衝響應濾波器，用以根據一輸入信號來提供一輸出信號。上述無限脈衝響應濾波器包括一第一濾波器，用以根據一第一轉換函數，從上述輸入信號濾除幹擾，以產生一第一信號；一第二濾波器，用以根據一第二轉換函數對上述輸出信號進行濾波，以產生一第二信號；以及一積分器，用以根據上述第一信號以及上述第二信號而產生上述輸出信號。上述第二濾波器以及上述積分器形成一負反饋迴路。再者，本發明提供另一種無限脈衝響應濾波器，用以根據一輸入信號來提供一輸出信號。上述無限脈衝響應濾波器包括一第一有限脈衝響應濾波器，用以將上述輸入信號轉換成一第一信號；一第二有限脈衝響應濾波器，用以將上述輸出信號轉換成一第二信號；以及一放大器，用以接收上述第一信號以及上述第二信號，以產生上述輸出信號。無放大器被實現於上述第一及第二有限脈衝響應濾波器內。再者，本發明提供一種濾波方法，適用於根據一無限脈衝響應濾波器之一轉換函數，將一輸入信號轉換為一輸出信號。上述濾波方法包括根據一第一有限脈衝響應濾波器之轉換函數對上述輸入信號進行轉換，以產生一第一信號；根據一第二有限脈衝響應濾波器之轉換函數對上述輸出信號進行轉換，以產生一第二信號；以及對上述第一與第二信號之總和進行積分，以得到上述輸出信號。上述無限脈衝響應濾波器之轉換函數為
權利要求
1.一種無限脈衝響應濾波器，包括 一放大器，用以根據一輸入信號產生一輸出信號；以及 一第一濾波器，耦接於上述放大器之一反饋路徑，用以根據一第一轉換函數對上述輸出信號進行濾波，並提供已濾波之上述輸出信號至上述放大器之一輸入端， 其中上述無限脈衝響應濾波器以及上述第一濾波器具有大於I之相同階數。
2.如權利要求I所述之無限脈衝響應濾波器，更包括 一第二濾波器，耦接於上述放大器之上述輸入端，用以根據一第二轉換函數，從上述輸入信號濾除幹擾。
3.如權利要求2所述之無限脈衝響應濾波器，更包括 一電容，I禹接於上述輸入端以及上述放大器之一輸出端之間並與上述第一濾波器並聯，使得上述放大器以及上述電容形成一積分器。
4.如權利要求3所述之無限脈衝響應濾波器，其中上述無限脈衝響應濾波器之轉換函數為
5.如權利要求2所述之無限脈衝響應濾波器，其中上述第一濾波器以及上述第二濾波器為有限脈衝響應濾波器，以及上述無限脈衝響應濾波器之極點以及零點系分別根據上述第一轉換函數以及上述第二轉換函數而決定。
6.如權利要求2所述之無限脈衝響應濾波器，其中上述無限脈衝響應濾波器之轉換函 數為
7.如權利要求2所述之無限脈衝響應濾波器，其中上述第一濾波器以及上述第二濾波器為有限脈衝響應濾波器，以及每一上述第一濾波器以及上述第二濾波器由包括被動式開關電容之多分接點所實施。
8.一種無限脈衝響應濾波器，用以根據一輸入信號來提供一輸出信號，包括 一第一濾波器，用以根據一第一轉換函數，從上述輸入信號濾除幹擾，以產生一第一信號; 一第二濾波器，用以根據一第二轉換函數對上述輸出信號進行濾波，以產生一第二信號；以及 一積分器，用以根據上述第一信號以及上述第二信號而產生上述輸出信號， 其中上述第二濾波器以及上述積分器形成一負反饋迴路。
9.如權利要求8所述之無限脈衝響應濾波器，其中上述無限脈衝響應濾波器以及上述第二濾波器具有大於I之相同階數，以及上述無限脈衝響應濾波器之極點以及零點系分別根據上述第二轉換函數以及上述第一轉換函數而決定。
10.如權利要求8所述之無限脈衝響應濾波器，其中上述積分器包括一放大器，具有用以接收上述第一及第二信號之一反相輸入端、耦接於一接地端之一非反相輸入端以及用以輸出上述輸出信號之一輸出端；以及 一電容，耦接於上述放大器之上述反相輸入端以及上述輸出端之間。
11.如權利要求8所述之無限脈衝響應濾波器，其中上述無限脈衝響應濾波器之轉換 函數為1_Z—i-，其中A(z)為上述第二轉換函數、B(z)為上述第一轉換函數以及 為上述積分器之轉換函數。
12.如權利要求8所述之無限脈衝響應濾波器，其中上述第一濾波器以及上述第二濾波器為有限脈衝響應濾波器，以及每一上述第一濾波器以及上述第二濾波器由包括被動式開關電容之多分接點所實施。
13.—種無限脈衝響應濾波器,用以根據一輸入信號來提供一輸出信號,包括 一第一有限脈衝響應濾波器，用以將上述輸入信號轉換成一第一信號； 一第二有限脈衝響應濾波器，用以將上述輸出信號轉換成一第二信號；以及 一放大器，用以接收上述第一信號以及上述第二信號，以產生上述輸出信號， 其中，無放大器被設置於上述第一及第二有限脈衝響應濾波器內。
14.如權利要求13所述之無限脈衝響應濾波器，其中上述無限脈衝響應濾波器之零點由上述第一有限脈衝響應濾波器所決定，而上述無限脈衝響應濾波器之極點由上述第二有限脈衝響應濾波器所決定。
15.如權利要求14所述之無限脈衝響應濾波器，其中上述無限脈衝響應濾波器之轉換
16.如權利要求14所述之無限脈衝響應濾波器，更包括 一電容，I禹接於上述放大器之一輸入端以及一輸出端之間並與上述第二有限脈衝響應濾波器並聯，使得上述放大器以及上述電容形成一積分器。
17.如權利要求16所述之無限脈衝響應濾波器，其中上述無限脈衝響應濾波器之轉換
18.如權利要求14所述之無限脈衝響應濾波器，其中每一上述第一上述被動式開關電容單元包括 一第一開關，稱接於上述被動式開關電容單兀之一輸入端以及一節點之間；一第二開關，耦接於上述被動式開關電容單元之一輸出端以及上述節點之間；以及 一電容，稱接於上述節點以及一接地端之間， 其中當上述第一開關以及上述第二開關之一者為導通時，上述第一開關以及上述第二開關之另一者為不導通。
19.如權利要求14所述之無限脈衝響應濾波器，其中每一上述第一以及第二有限脈衝響應濾波器包括多被動式開關電容單元，以及每一上述被動式開關電容單元包括 一第一開關，稱接於上述被動式開關電容單兀之一輸入端以及一第一節點之間； 一第二開關，耦接於上述第一節點以及一接地端之間； 一第三開關，耦接於上述被動式開關電容單元之一輸出端以及一第二節點之間； 一第四開關，耦接於上述第二節點以及上述接地端之間；以及 一電容，耦接於上述第一節點以及上述第二節點之間， 其中上述第一開關與上述第四開關由一第一控制信號所控制，而上述第二開關與上述第三開關由一第二控制信號所控制，其中上述第一控制信號以及上述第二控制信號不會同時出現。
20.如權利要求14所述之無限脈衝響應濾波器，其中每一上述第一以及第二有限脈衝響應濾波器包括多被動式開關電容單元，以及每一上述被動式開關電容單元包括 一電容耦接於一接地端；以及 一開關，以串聯方式耦接於上述電容。
21.一種濾波方法，適用於根據一無限脈衝響應濾波器之一轉換函數，將一輸入信號轉換為一輸出信號，包括 根據一第一有限脈衝響應濾波器之轉換函數對上述輸入信號進行轉換，以產生一第一信號; 根據一第二有限脈衝響應濾波器之轉換函數對上述輸出信號進行轉換，以產生一第二信號；以及 對上述第一與第二信號之總和進行積分，以得到上述輸出信號，其中上述無限脈衝響 Bi=) 應濾波器之轉換函數為其中A(Z)為上述第二有限脈衝響應濾波器之轉換函數以及B(Z)為上述第一有限脈衝響應濾波器之轉換函數。
全文摘要
一種無限脈衝響應濾波器。上述無限脈衝響應濾波器包括一放大器以及耦接於上述放大器之一反饋路徑的一濾波器。上述放大器根據一輸入信號產生一輸出信號。上述濾波器根據一轉換函數對上述輸出信號進行濾波，並提供已濾波之上述輸出信號至上述放大器之一輸入端。上述無限脈衝響應濾波器以及上述濾波器具有大於1之相同階數。
文檔編號H03H17/02GK102916677SQ201210268848
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月30日 優先權日2011年8月2日
發明者顏昇宏 申請人:聯發科技股份有限公司