JP2014204286A - Multistage active filter and reception device - Google Patents
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Abstract
【課題】受信装置等に好適であって、良質な半導体装置を提供することができる。【解決手段】多段能動フィルタ10は、前段側のバイカッドフィルタLPF1、後段側のLPF2を備える。バイカッドフィルタLPF1、LPF2に含まれる抵抗の抵抗値及び容量の容量値は、入力から出力までの伝達関数は一定のまま、その内部接点における利得がスケーリング前よりも小さくなるようスケーリングされたものであって、バイカッドフィルタLPF1は、入力部を構成する第1抵抗R1の抵抗値がスケーリング前以下となるようスケーリングされ、バイカッドフィルタLPF2は、このバイカッドフィルタLPF2に含まれる容量C1、C2の面積がスケーリング前以下となるようスケーリングされている。【選択図】図2A high-quality semiconductor device suitable for a receiving device or the like can be provided. A multi-stage active filter includes a front-side biquad filter LPF1 and a rear-stage LPF2. The resistance values and the capacitance values of the resistors included in the biquad filters LPF1 and LPF2 are scaled so that the transfer function from input to output remains constant and the gain at the internal contact becomes smaller than before scaling. The biquad filter LPF1 is scaled so that the resistance value of the first resistor R1 constituting the input unit is equal to or lower than that before the scaling, and the biquad filter LPF2 includes capacitors C1 and C2 included in the biquad filter LPF2. Scaled so that area is less than or equal to before scaling. [Selection] Figure 2
Description
本発明は、多段能動フィルタ、及び受信装置に関する。 The present invention relates to a multistage active filter and a receiving apparatus.
携帯電話等に使用される無線信号処理回路を、個別部品で構成する方法は、一般にスーパーヘテロダイン方式と呼ばれる。 A method of configuring a radio signal processing circuit used for a mobile phone or the like with individual components is generally called a superheterodyne system.
これに対し、外付けのSAWフィルタ又は誘電体フィルタ等を不要とする無線信号処理方式として、ゼロIF方式又は低IF方式と呼ばれる方式の基本原理が非特許文献1に記載されている。
On the other hand, Non-Patent
また、特許文献1には、ゼロIF方式又は低IF方式の受信装置に関する技術が記載されている。
発明者らは、受信装置等に用いられる半導体装置の開発に際し、様々な課題を見出した。本願で開示される各実施の形態は、例えば受信装置等に好適な半導体装置を提供する。 The inventors have found various problems in developing a semiconductor device used for a receiving device or the like. Each embodiment disclosed in the present application provides a semiconductor device suitable for a receiving device or the like, for example.
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
一実施の形態に係る半導体装置は、2段のバイカッドフィルタからなるチャネルフィルタを備えている。 A semiconductor device according to an embodiment includes a channel filter including a two-stage biquad filter.
一実施の形態によれば、例えば受信装置等に好適であって、良質な半導体装置を提供することができる。 According to one embodiment, for example, a high-quality semiconductor device that is suitable for a receiving device or the like can be provided.
以下、具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 Hereinafter, specific embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.
無線信号処理回路は、アンテナから受信した高周波信号を、高い品質(低雑音、所望信号帯域以外の帯域の信号を抑圧等)でより低い周波数帯の信号に変換する回路である。本実施の形態にかかる多段能動フィルタ、無線処理回路及び受信装置は、例えば携帯電話等に使用されることができるが、この場合、無線信号処理回路を構成する、信号を増幅する増幅器、信号の周波数を変換するミキサ、及び信号の所望の帯域のみ通過させるフィルタ等は、1つの半導体チップへ内蔵することにより小型化及び低コスト化が図られる。 The radio signal processing circuit is a circuit that converts a high-frequency signal received from an antenna into a signal of a lower frequency band with high quality (low noise, suppression of a signal other than the desired signal band, etc.). The multistage active filter, the radio processing circuit, and the receiving apparatus according to the present embodiment can be used in, for example, a mobile phone. In this case, the radio signal processing circuit, the amplifier that amplifies the signal, the signal A mixer that converts the frequency, a filter that passes only a desired band of the signal, and the like are incorporated in one semiconductor chip, so that the size and cost can be reduced.
ところで、これらの機能ブロックを1つの半導体チップへ内蔵する場合であっても、所望以外の帯域の信号を抑圧するSAW(表面弾性波:Surface Acoustic Wave)フィルタ、又は誘電体フィルタ等のフィルタ回路は、半導体チップに内蔵することはできない(スーパーヘテロダイン方式)。 By the way, even when these functional blocks are incorporated in one semiconductor chip, a filter circuit such as a SAW (Surface Acoustic Wave) filter or a dielectric filter that suppresses signals in a band other than the desired band is used. It cannot be built in a semiconductor chip (superheterodyne method).
したがって、無線信号処理回路をスーパーヘテロダイン方式により半導体チップで構成すると、半導体チップ外部にSAWフィルタ又は誘電体フィルタ等を外付けする必要が生じる。このため、部品点数及び実装面積等が増大してしまう。 Therefore, when the radio signal processing circuit is configured by a semiconductor chip by the superheterodyne method, it is necessary to externally attach a SAW filter, a dielectric filter or the like outside the semiconductor chip. For this reason, the number of parts, mounting area, etc. will increase.
そこで、本願発明者等は先に、半導体チップ間の部品定数の絶対値はばらつくが、1つの半導体チップ内での部品定数の相対値は高精度に一致する、という半導体回路の長所を利用し、SAWフィルタ又は誘電体フィルタ等が不要である無線信号処理回路方式を提案している(特許文献1参照)。これは、ゼロIF方式又は低IF方式等と呼ばれるものである。いずれも外付けのSAWフィルタ又は誘電体フィルタ等を必要とせず、所望の帯域以外の帯域に存在する信号の抑圧は半導体へ内蔵可能なフィルタで行なうことができる。なお、無線方式、又はシステム的な要求により、一部のフィルタを外付けする必用が生ずることもある。 Therefore, the inventors of the present application have first used the advantage of the semiconductor circuit that the absolute values of the component constants between the semiconductor chips vary, but the relative values of the component constants in one semiconductor chip coincide with each other with high accuracy. Have proposed a wireless signal processing circuit system that does not require a SAW filter or a dielectric filter (see Patent Document 1). This is called a zero IF system or a low IF system. Neither of them requires an external SAW filter or dielectric filter, and can suppress signals existing in bands other than the desired band with a filter that can be incorporated in a semiconductor. Note that it may be necessary to attach some filters externally depending on the wireless system or system requirements.
ゼロIF方式又は低IF方式等の基本原理は、例えば、非特許文献1に記載されている。ゼロIF方式、低IF方式には、1つの信号をI成分とQ成分の2つの成分に分解して処理するという共通の動作的な特徴がある。同一の周波数で90度異なる位相を有する2つの局部発振信号と、I成分とQ成分とに分解したい信号を直交ミキサに入力することにより、当該信号をI成分とQ成分に分解することができる。
The basic principle such as the zero IF method or the low IF method is described in Non-Patent
このミキサの後段に可変利得増幅回路と所望のチャネル帯域のみを通過させるチャネルフィルタが設けられる。チャネルフィルタは、抵抗及び容量を演算増幅器等のトランジスタ回路と組み合わせて実現するフィルタ回路(以下、能動フィルタという。)等で実現することができ、このチャネルフィルタ回路により、所望チャネルの隣接チャネル、隣々接チャネル等所望チャネル以外に存在する信号を抑圧することができる。 A variable gain amplifying circuit and a channel filter that allows only a desired channel band to pass are provided after the mixer. A channel filter can be realized by a filter circuit (hereinafter referred to as an active filter) that combines resistance and capacitance with a transistor circuit such as an operational amplifier. It is possible to suppress a signal existing in a channel other than a desired channel such as a direct channel.
しかしながら、特許文献1に記載のチャネルフィルタは,その前段に用いられる回路の利得が高い場合,使用するバイカッドフィルタにそれぞれ含まれる2段の積分器の間にある内部節点における利得が大きくなりすぎ、信号が飽和してしまい、正しいフィルタリングの結果を得ることができなくなる場合がありえる。
However, in the channel filter described in
さらに、このような利得の信号のカットオフ周波数は、受信する変調信号によりある決まった値となる。例えばGSM(登録商標)(Global System for Mobile Communications)では、140kHz、WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)では、2MHz等の固定の値を用いてきたが、LTE(Long Term Evolution)では、例えば700kHz、1.5MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、7.5MHz、及び10MHzの6種類が使用される。すなわち、カットオフ周波数を広範囲で可変する必要がある。 Further, the cut-off frequency of such a gain signal has a certain value depending on the received modulation signal. For example, GSM (registered trademark) (Global System for Mobile Communications) uses a fixed value such as 140 kHz and WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) uses 2 MHz or the like, but LTE (Long Term Evolution) uses 700 kHz, for example. Six types of 1.5 MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 7.5 MHz, and 10 MHz are used. That is, it is necessary to vary the cut-off frequency over a wide range.
ここでは先ず、本実施の形態にかかる受信装置の一例であるダイレクト・コンバージョン・WCDMA・レシーバーについて説明する。図1は、ダイレクト・コンバージョン・WCDMA・レシーバーを示すブロック図である。図1に示すように、ダイレクト・コンバージョン・WCDMA・レシーバー(以下、受信装置という。)101は、アンテナ101、バンドパスフィルタ(BPF)102、低雑音増幅器(LNA)103、I信号ミキサ104、第1チャンネル選択フィルタ105、第1増幅器106、Q信号ミキサ107、第2チャンネル選択フィルタ108、第2増幅器109、90度移相器110、RF電圧制御発振器(VCO)111を具備する。また、その後段には、アナログ−ディジタル変換器及びディジタルフィルタ等を備えるディジタル信号処理部112を備える。
Here, first, a direct conversion / WCDMA / receiver as an example of a receiving apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a direct conversion WCDMA receiver. As shown in FIG. 1, a direct conversion WCDMA receiver (hereinafter referred to as a receiving device) 101 includes an
この受信装置1は、低雑音増幅器103、I信号ミキサ104、第1チャンネル選択フィルタ105、第1増幅器106、Q信号ミキサ107、第2チャンネル選択フィルタ108、第2増幅器109、90度移相器110、RF電圧制御発振器111は、携帯電話端末に搭載される半導体集積回路の半導体チップに集積化されている。
The
RF電圧制御発振器(VCO)111と90度移相器110とによって、90度の位相差を持つIローカル信号とQローカル信号とがI信号ミキサ104とQ信号ミキサ107とにそれぞれ供給される。
An RF voltage controlled oscillator (VCO) 111 and a 90
アンテナ101によって受信されたWCDMA方式によるRF受信信号はバンドパスフィルタ102を介して低雑音増幅器103の入力端子に供給され、低雑音増幅器103のRF受信増幅信号は直交ダウンコンバージョンミキサーを構成するI信号ミキサ104とQ信号ミキサ107にそれぞれ供給される。I信号ミキサ104から生成されるIベースバンド信号は第1チャンネル選択フィルタ105と第1増幅器106に供給される一方、Q信号ミキサ107から生成されるQベースバンド信号は第2チャンネル選択フィルタ108と第2増幅器109とに供給される。
An RF reception signal by the WCDMA system received by the
この受信装置101には、ベースバンドプロセッサ(図示せず)から3ビットのベースバンド信号帯域選択信号が供給され、これに応じて、第1、第2チャンネル選択フィルタ105、108のカットオフ周波数は、700kHz、1.5MHz、2.5MHz、5.0MHz、7.5MHz又は10MHzに設定される。
The receiving
本願発明者は、このような広範囲のカットオフ周波数に対応することができるチャネルフィルタ(多段能動フィルタ)として、2段のバイカッドフィルタにスケーリングを施すことで、抵抗の抵抗値及び容量の容量値を適切な値に設定し、入力に対する出力の利得は同一のままで、入力に対する内部節点の利得を下げて、同時に雑音特性にすぐれ、回路面積を対応可能なチャネルフィルタの開発に成功した。 As a channel filter (multistage active filter) capable of supporting such a wide range of cut-off frequencies, the inventor of the present application performs scaling on a two-stage biquad filter so that the resistance value of the resistor and the capacitance value of the capacitor. Was set to an appropriate value, and the output gain with respect to the input remained the same, the gain of the internal node with respect to the input was lowered, and at the same time, a channel filter that was excellent in noise characteristics and could cope with the circuit area was successfully developed.
図2は、本発明の実施の形態にかかる多段能動フィルタで使用するバイカットフィルタを示す回路図である。
図2において、
INT、INBは入力端子、
OUTT、OUTBは出力端子、
XT、XBは内部節点端子、
OPA1〜OPA2は演算増幅器、
R1〜R4は抵抗、
C1〜C2は容量
である。
また、
Vin:入力端子INTの電位から入力端子INBの電位を引いた電圧
Vout:出力端子OUTTの電位から出力端子OUTBの電位を引いた電圧
Vx:内部節点端子XTの電位から内部節点端子XBの電位を引いた電圧
を示す。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a bicut filter used in the multistage active filter according to the embodiment of the present invention.
In FIG.
INT and INB are input terminals,
OUTT and OUTB are output terminals,
XT and XB are internal node terminals,
OPA1 to OPA2 are operational amplifiers,
R1 to R4 are resistors,
C1 to C2 are capacities.
Also,
V in : voltage obtained by subtracting the potential of the input terminal INB from the potential of the input terminal INT V out : voltage obtained by subtracting the potential of the output terminal OUTB from the potential of the output terminal OUTT V x : the potential of the internal node terminal XT to the internal node terminal XB The voltage obtained by subtracting the potential is shown.
図2に示すバイカッドフィルタの入力端子INT、INBから出力端子OUTT、OUTBまでの伝達関数は以下のようなs関数(sはLaplace変数)になる。ここで、ω0は通過域又は阻止域の中心角周波数、QはQ値(クオリティファクタ)、GBQはバイカッドフィルタの利得を示す。 The transfer function from the input terminals INT and INB to the output terminals OUTT and OUTB of the biquad filter shown in FIG. 2 is the following s function (s is a Laplace variable). Here, omega 0 is the center angular frequency, Q is the Q value of the passband or stopband (quality factor), G BQ represents the gain of the biquad filter.
ここで、式1のGBQ、Q、ω0を抵抗及び容量のみで表すと下記のようになる。容量C1、C2の容量値をC1、C2、抵抗R1〜R4の抵抗値をR1〜R4とする。
式4のω0の分子の根号内に容量値C1とC2の積がある。C1とC2は容量値であるのでC1>0、C2>0である。また、あるω0を決めるための容量値の積C1・C2は一定であるため、C1・C2=A(定数)とし、回路面積を最小にする容量値C1とC2の条件を求める。C1とC2の和はAを用いると、以下のような容量値C1の関数f(C1)となる。 There is a product of capacitance values C 1 and C 2 in the root of the numerator of ω 0 in Equation 4. Since C 1 and C 2 are capacitance values, C 1 > 0 and C 2 > 0. Further, since the product C 1 · C 2 of the capacitance value for determining a certain ω 0 is constant, C 1 · C 2 = A (constant), and the capacitance values C 1 and C 2 that minimize the circuit area are obtained. Find the condition. When A is used as the sum of C 1 and C 2 , the following function f (C 1 ) of the capacitance value C 1 is obtained.
f(C1)の導関数は以下となるので、
The derivative of f (C 1 ) is
となるときの容量値C1がf(C1)の最小値となる条件である。したがって、
In which the capacitance value C 1 becomes the minimum value of f (C 1 ). Therefore,
このとき、
At this time,
であるから、f(C1)の最小値、すなわち回路面積を最小にする容量値の条件はC1=C2となる。
Therefore, the condition of the minimum value of f (C 1 ), that is, the capacitance value that minimizes the circuit area is C 1 = C 2 .
次に、図2に示すバイカッドフィルタの入力端子INT、INBから内部節点端子XT、XBまでの伝達関数について説明する。入力端子INT、INBから内部節点端子XT、XBまでの伝達関数は、以下のようなs関数になる。 Next, the transfer function from the input terminals INT and INB to the internal node terminals XT and XB of the biquad filter shown in FIG. 2 will be described. The transfer function from the input terminals INT and INB to the internal node terminals XT and XB is the following s function.
である。また、その直流利得は以下のようになる。
It is. The DC gain is as follows.
従って、式2に示すバイカッドフィルタの利得GBQと異なる利得を持っていることがわかる。次に、式1と式8の直流利得以外の利得の周波数特性を比較する。
Therefore, it can be seen that has a gain G BQ different gains biquad filter shown in
R1=R2=R3=C1=C2=1、R4=2の場合、式2よりGBQ=1、式3よりQ=2、式4よりω0=1となる。このときの周波数特性を図3に示す。一方、R1=R2=R3=C1=C2=1、R4=0.5の場合、式2よりGBQ=1、式3よりQ=0.5、式4よりω0=1となる。このときの周波数特性を図4に示す。
In the case of R 1 = R 2 = R 3 = C 1 = C 2 = 1 and R 4 = 2, G BQ = 1 from
図3及び図4において、実線は入力端子INT、INBから出力端子OUTT、OUTBまでの伝達関数(式1)、点線は入力端子INT、INBから内部節点端子XT、XBまでの伝達関数(式2)を示す。図3及び図4より、Qが低いほど、内部節点端子XT、XBにおける信号レベルが高くなることがわかる。式8及び式9より、容量値C1か抵抗値R1か抵抗値R4をL倍(Lは正の実数)にしたり、抵抗値R3を1/L倍にしたりするスケーリングを行うと、入力端子INT、INBから内部節点端子XT、XBまでの利得が下がる。なお、容量値C1と容量値R1を共に1/√L倍する等、その他のスケーリング手段は無限に存在する。 3 and 4, the solid lines are transfer functions from the input terminals INT and INB to the output terminals OUTT and OUTB (Equation 1), and the dotted lines are transfer functions from the input terminals INT and INB to the internal node terminals XT and XB (Equation 2). ). 3 and 4 that the signal level at the internal node terminals XT and XB increases as Q decreases. From Equation 8 and Equation 9, the capacitance value C 1 or the resistance value R 1 or resistance value R 4 L times (L is a positive real number) or, when the resistance value R 3 scaling or to the 1 / L times The gain from the input terminals INT and INB to the internal node terminals XT and XB decreases. Incidentally, etc. multiply both 1 / √L the capacitance value C 1 and the capacitance value R 1, the other scaling means exist indefinitely.
このとき、式1に示すバイカッドフィルタの伝達関数は同一である必要があるため、GBD、ω0、Qはスケーリングの前後で不変である必要がある。これを満たすスケーリング条件を図5に示す。また、図3及び図4に示すグラフに対し、L=2としてスケーリングを行った後の入力端子INT、INBから内部節点端子XT、XBまでの伝達関数を一点鎖線で合わせて描いたグラフをそれぞれ図6及び図7に示す。図5のいずれを用いても、図6及び図7の一点鎖線で示すように、内部節点端子XT、XBにおける信号レベルを下げることができる。
At this time, since the transfer functions of the biquad filter shown in
図5において、スケーリング則[S−1]は、容量値C1=C2であるから、式5乃至式7で説明したように、面積最小の条件を満たす。ただし、図1に示すバイカッドフィルタの入力部を構成する抵抗値R1の値が大きくなると雑音特性が劣化する。スケーリング則[S−2]は、抵抗値R1はスケーリング前後で不変なので、雑音特性は劣化しないが、容量値C1≒C2であるので面積最小条件は満たさない。スケーリング則[S−3]は、スケーリング則[S−2]と同様、スケーリング前後で雑音特性は劣化しないが、容量値C1≒C2であるので面積最小条件は満たさない。さらに、上述したように、広い範囲でカットオフ周波数を可変させるために容量バンクを用いる(非特許文献1参照)と、容量値C2の最小容量値を更に小さくする必要があるため、実現的ではない。
In FIG. 5, the scaling rule [S−1] has the capacitance value C 1 = C 2 , and therefore satisfies the minimum area condition as described in
具体的な例で説明する。図8に示す素子定数を用いて、図2に示すバイカッドフィルタを構成し、入力換算雑音レベルのシミュレーションを行った結果を図9に示す。スケーリング前(Original)の結果を実線、スケーリング則[S−1]を適用した結果を点線、スケーリング則[S−2]を適用した結果を一点鎖線で示す。図9からも、スケーリング則[S−2]を適用することにより、雑音特性を向上させることができることがわかる。 A specific example will be described. FIG. 9 shows the result of simulating the input equivalent noise level by configuring the biquad filter shown in FIG. 2 using the element constants shown in FIG. The result before scaling (Original) is shown by a solid line, the result of applying the scaling rule [S-1] is shown by a dotted line, and the result of applying the scaling rule [S-2] is shown by an alternate long and short dash line. FIG. 9 also shows that the noise characteristics can be improved by applying the scaling rule [S-2].
本願発明者は、これらのシミュレーションに基づき、ゼロIF方式又は低IF方式の無線信号処理回路等に好適な、カットオフ周波数(遮断周波数)を広範囲に可変することができる能動フィルタを見出した。すなわち、雑音特性を劣化させることなくその内部接点における利得を下げることができるスケーリング則[S−2]のフィルタを能動フィルタの前段に配置し、回路規模を最小に抑えることができるスケーリング則[S−1]のフィルタをその後段に配置すれば、より小さい面積で低雑音な多段能動フィルタを構成することができる。以下に、本発明の実施の形態にかかる多段能動フィルタ及びこの多段能動フィルタをチャネルフィルタとして備える受信装置について説明する。 Based on these simulations, the inventor of the present application has found an active filter that can vary a cut-off frequency (cutoff frequency) in a wide range, which is suitable for a zero-IF or low-IF radio signal processing circuit. That is, a scaling rule [S-2] that can lower the gain at the internal contact without degrading noise characteristics is placed in front of the active filter, and the scaling rule [S If the filter of -1] is arranged in the subsequent stage, a multistage active filter with a smaller area and low noise can be configured. Hereinafter, a multistage active filter according to an embodiment of the present invention and a receiving apparatus including the multistage active filter as a channel filter will be described.
<実施の形態1>
図10は、本発明の実施の形態1にかかる2段能動フィルタを示す図である。このような2段能動フィルタは、例えば、LTE方式に対応するためのダイレクト・コンバージョン・WCDMA・レシーバーのチャンネル選択フィルタ等として使用することができる。図10において、
INT、INBは:入力端子、
OUTT、OUTB:出力端子、
Vin:入力端子INTの電位から入力端子INTの電位を引いた電圧、
Vout:出力端子OUTTの電位から出力端子OUTTの電位を引いた電圧、
LPF1:図5のスケーリング則[S−2]を適用したバイカッドフィルタ、
LPF2:図5のスケーリング則[S−1]を適用したバイカッドフィルタ
を示す。
<
FIG. 10 is a diagram illustrating the two-stage active filter according to the first embodiment of the present invention. Such a two-stage active filter can be used, for example, as a channel selection filter for direct conversion, WCDMA, or a receiver to support the LTE system. In FIG.
INT and INB are input terminals,
OUTT, OUTB: output terminals,
V in : voltage obtained by subtracting the potential of the input terminal INT from the potential of the input terminal INT,
V out : voltage obtained by subtracting the potential of the output terminal OUTT from the potential of the output terminal OUTT,
LPF1: biquad filter applying the scaling rule [S-2] of FIG.
LPF2: A biquad filter to which the scaling rule [S-1] of FIG. 5 is applied.
図10に示すように、多段能動フィルタ10は、前段に設けられる第1バイカッドフィルタLPF1と、この多段能動フィルタ10の後段に設けられる第2バイカッドフィルタLPF2とを有する。第1段の第1バイカッドフィルタLPF1は、完全積分器から構成され、第2段の第2バイカッドフィルタLPF2は、帰還容量Cの電荷が可変帰還抵抗R3で放電される不完全積分器から構成されている。
As shown in FIG. 10, the multistage
つまり、多段能動フィルタ10のバイカッドフィルタLPF1及びバイカッドフィルタLPF2は、それぞれ第1積分器及びこれに接続された第2積分器と、バイカッドフィルタLPF1の入力部を構成する第1抵抗とを有しており、第1及び第2積分器は、それぞれ、出力が帰還容量を介して入力へ帰還される完全積分器又は出力が並列された帰還容量及び帰還抵抗を介して入力へ帰還される不完全積分器のいずれかとすることができる。
That is, each of the biquad filter LPF1 and the biquad filter LPF2 of the multistage
そして、第1バイカッドフィルタLPF1及び第2バイカッドフィルタLPF2に含まれる抵抗の抵抗値及び容量の容量値は、入力から出力までの伝達関数は一定のまま、その内部節点における利得がスケーリング前よりも小さくなるようスケーリングされている。さらに、第1バイカッドフィルタLPF1の入力部を構成する第1抵抗の抵抗値がスケーリング前以下となるよう、図5に示すスケーリング則[S−2]を適用してスケーリングされたものである。すなわち、バイカッドフィルタLPF1は、第1積分器の帰還容量と第2積分器の帰還容量の容量値が異なるようにスケーリングされている。また、第2バイカッドフィルタLPF2は、その内部に含まれる容量の面積がスケーリング前以下となるよう、図5に示すスケーリング則[S−1]を適用してスケーリングされている。このスケーリング則では、バイカッドフィルタLPF2は、第1積分器の帰還容量と第2積分器の帰還容量とが等しくなるようスケーリングされている。 The resistance values of the resistors and the capacitance values of the capacitors included in the first biquad filter LPF1 and the second biquad filter LPF2 are such that the transfer function from the input to the output remains constant, and the gain at the internal node is higher than before the scaling. Is also scaled down. Furthermore, the scaling rule [S-2] shown in FIG. 5 is applied so that the resistance value of the first resistor constituting the input unit of the first biquad filter LPF1 is equal to or lower than that before scaling. That is, the biquad filter LPF1 is scaled so that the feedback capacitors of the first integrator and the feedback capacitors of the second integrator have different capacitance values. Further, the second biquad filter LPF2 is scaled by applying the scaling rule [S-1] shown in FIG. 5 so that the area of the capacitance contained therein is equal to or less than that before scaling. In this scaling law, the biquad filter LPF2 is scaled so that the feedback capacity of the first integrator is equal to the feedback capacity of the second integrator.
本実施の形態にかかる多段能動フィルタ10のバイカッドフィルタLPF1及びバイカッドフィルタLPF2についてさらに詳細に説明する。本実施の形態におけるバイカッドフィルタLPF1及びバイカッドフィルタLPF2は、それぞれ、図2に示すように、入力部を構成する2つの抵抗R1、第1積分器を構成する演算増幅器OPA1、2つの帰還容量C1、第2バイカッドフィルタLPF2の入力部を構成する2つの抵抗R3、第2積分器を構成する演算増幅器OPA2、2つの帰還抵抗R4、2つの帰還容量C2、さらに多段能動フィルタ10の出力OUTT、OUTBから入力側に接続される2つの帰還抵抗R4を有している。
The biquad filter LPF1 and the biquad filter LPF2 of the multistage
第1段の演算増幅器OPA1の反転入力端子−と非反転入力端子+は、抵抗R1、R1を介してそれぞれ非反転入力端子INT、反転入力端子INBに接続されている。第1段の演算増幅器OPA1の反転入力端子−と非反転出力端子+との間は帰還容量Cが接続され、第1段の演算増幅器OPA1の非反転入力端子+と反転出力端子−との間は帰還容量Cが接続されている。 The inverting input terminal − and the non-inverting input terminal + of the first stage operational amplifier OPA1 are connected to the non-inverting input terminal INT and the inverting input terminal INB via resistors R1 and R1, respectively. A feedback capacitor C is connected between the inverting input terminal − and the non-inverting output terminal + of the first stage operational amplifier OPA1, and between the non-inverting input terminal + and the inverting output terminal − of the first stage operational amplifier OPA1. Is connected to a feedback capacitor C.
第1段の演算増幅器OPA1の非反転出力端子+と反転出力端子−とは、抵抗R3、R3を介してそれぞれ第2段の演算増幅器OPA1の反転入力端子−と非反転入力端子+に接続されている。第2段の演算増幅器OPA2の反転入力端子−と非反転出力端子+との間には帰還容量C2と可変帰還抵抗R4とが並列に接続され、第2段の演算増幅器OPA2の非反転入力端子+と反転出力端子−との間には帰還容量C2と可変帰還抵抗R4とが並列に接続されている。 The non-inverting output terminal + and the inverting output terminal − of the first stage operational amplifier OPA1 are connected to the inverting input terminal − and the non-inverting input terminal + of the second stage operational amplifier OPA1 via resistors R3 and R3, respectively. ing. A feedback capacitor C2 and a variable feedback resistor R4 are connected in parallel between the inverting input terminal − and the non-inverting output terminal + of the second stage operational amplifier OPA2, and the non-inverting input terminal of the second stage operational amplifier OPA2 is connected. A feedback capacitor C2 and a variable feedback resistor R4 are connected in parallel between + and the inverted output terminal −.
第2段の演算増幅器OPA2の反転出力端子−と第1段の演算増幅器OPA1の反転入力端子−との間には抵抗R2が接続され、第2段の演算増幅器OPA2の非反転出力端子+と第1段の演算増幅器OPA1の非反転入力端子+との間には抵抗R2が接続されている。第2段の演算増幅器OPA2の非反転出力端子+と反転出力端子−は、非反転出力端子OUTT、反転出力端子OUTBにされる。 A resistor R2 is connected between the inverting output terminal − of the second stage operational amplifier OPA2 and the inverting input terminal − of the first stage operational amplifier OPA1, and the non-inverting output terminal + of the second stage operational amplifier OPA2 and A resistor R2 is connected to the non-inverting input terminal + of the first stage operational amplifier OPA1. The non-inverting output terminal + and the inverting output terminal − of the second stage operational amplifier OPA2 are set to a non-inverting output terminal OUTT and an inverting output terminal OUTB.
上述したように、スケーリング則[S−2]を適用したバイカッドフィルタは、雑音特性がよいため前段に配置し、スケーリング則[S−1]を適用したバイカッドフィルタは、面積が小さいため後段に配置する。GBQ>1として、後段の第2バイカッドフィルタLPF2に利得を持たせることにより、第1バイカッドフィルタLPF1がスケーリング則[S−2]を適用することによる雑音特性寄与率を低減することができる。また、さらに、その後段に配置されるデジタルフィルタ(図1参照)を配置することで、所望信号以外の帯域に存在する信号の残留分を抑圧することができる。 As described above, since the biquad filter to which the scaling rule [S-2] is applied has good noise characteristics, it is disposed in the previous stage, and the biquad filter to which the scaling law [S-1] is applied has a small area, and thus the latter stage. To place. By making G BQ > 1 and giving a gain to the second biquad filter LPF2 at the subsequent stage, the noise characteristic contribution ratio due to the first biquad filter LPF1 applying the scaling law [S-2] may be reduced. it can. Furthermore, by disposing a digital filter (see FIG. 1) disposed in the subsequent stage, it is possible to suppress the residual amount of signals existing in a band other than the desired signal.
図10は、4次であるので偶数次数のフィルタであるが、奇数次のフィルタを構成する場合は、1次のLPFを追加すればよい。図11は、本実施の形態の変形例1にかかる多段能動フィルタ20を示す図であって、5次のフィルタからなる多段能動フィルタを示す。
FIG. 10 is an even-order filter because it is fourth-order, but when an odd-order filter is configured, a first-order LPF may be added. FIG. 11 is a diagram showing a multistage
図11に示す多段能動フィルタ20において、
INT、INB:入力端子、
OUTT、OUTB:出力端子、
Vin:入力端子INTの電位から入力端子INTの電位を引いた電圧、
Vout:出力端子OUTTの電位から出力端子OUTTの電位を引いた電圧、
LPF0:1次のローパスフィルタ、
を示す。
In the multistage
INT, INB: input terminal,
OUTT, OUTB: output terminals,
V in : voltage obtained by subtracting the potential of the input terminal INT from the potential of the input terminal INT,
V out : voltage obtained by subtracting the potential of the output terminal OUTT from the potential of the output terminal OUTT,
LPF0: first-order low-pass filter,
Indicates.
1次のローパスフィルタLPF0は、例えば、図12のように構成することができる。図12は、1次のローパスフィルタを示す回路図である。図12において、
INT、INB:入力端子、
OUT0T、OUT0B:出力端子、
Vin:入力端子INTの電位から入力端子INTの電位を引いた電圧、
Vout:出力端子OUT0Tの電位から出力端子OUT0Tの電位を引いた電圧、
OPA01:演算増幅器、
R01、R02:抵抗、
C01:容量
を示す。図12におけるローパスフィルタLPF0の入力端子INT、INBから出力端子OUTT、OUTBまでの伝達関数は以下のようなs関数になる。
The primary low-pass filter LPF0 can be configured as shown in FIG. 12, for example. FIG. 12 is a circuit diagram showing a first-order low-pass filter. In FIG.
INT, INB: input terminal,
OUT0T, OUT0B: output terminals,
V in : voltage obtained by subtracting the potential of the input terminal INT from the potential of the input terminal INT,
V out : voltage obtained by subtracting the potential of the output terminal OUT0T from the potential of the output terminal OUT0T,
OPA01: operational amplifier,
R01, R02: resistance,
C01: Indicates capacity. The transfer function from the input terminals INT and INB to the output terminals OUTT and OUTB of the low-pass filter LPF0 in FIG. 12 is the following s function.
1次ローパスフィルタLPF0の位置は、図10に示すように、前段のバイカッドフィルタLPF1のさらに前段以外の、バイカッドフィルタLPF1とバイカッドフィルタLPF2の間、又はバイカッドフィルタLPF2の後段であってもよい。 As shown in FIG. 10, the position of the primary low-pass filter LPF0 is between the biquad filter LPF1 and the biquad filter LPF2, or after the biquad filter LPF2, other than the pre-stage of the biquad filter LPF1 at the front stage. Also good.
また、さらに多段のフィルタを構成することも可能である。図13は、本実施の形態の変形例2にかかる多段能動フィルタ30を示すブロック図である。本変形例にかかる多段能動フィルタ30は、バイカッドフィルタLPF1及びバイカッドフィルタLPF2をそれぞれ複数段有する。図13において、
INT、INB:入力端子、
OUTT、OUTB:出力端子、
Vin:入力端子INTの電位から入力端子INTの電位を引いた電圧、
Vout:出力端子OUTTの電位から出力端子OUTTの電位を引いた電圧、
を示す。1次ローパスフィルタLPF0は、例えば上述の図12に示すローパスフィルタである。
It is also possible to configure a multistage filter. FIG. 13 is a block diagram showing a multistage
INT, INB: input terminal,
OUTT, OUTB: output terminals,
V in : voltage obtained by subtracting the potential of the input terminal INT from the potential of the input terminal INT,
V out : voltage obtained by subtracting the potential of the output terminal OUTT from the potential of the output terminal OUTT,
Indicates. The primary low-pass filter LPF0 is, for example, the low-pass filter shown in FIG.
本変形例の多段能動フィルタ30は、N段(Nは1以上の整数)のバイカッドフィルタLPF1と、M段(Mは、1以上の整数)のバイカッドフィルタLPF2とを有している。上述したように、バイカッドフィルタLPF1は、図5に示すスケーリング則[S−2]を適用したバイカッドフィルタであり、バイカッドフィルタLPF2は、図5に示すスケーリング則[S−1]を適用したバイカッドフィルタである。本変形例においても、奇数次のフィルタを構成したい場合は、図12等に示すローパスフィルタLPF0を配置すればよい。このときローパスフィルタLPF0は、初段であっても、初段以外の任意の位置であってもよい。
The multistage
また、バイカッドフィルタLPF1は、少なくとも前段側に1つ以上配置すれば、雑音特性を向上することができるため、例えば、バイカッドフィルタLPF1を1段目に配置し、後段にバイカッドフィルタLPF2を複数段設けるようにしてもよい。つまり、1段目又はそれに近い位置に、少なくとも1つのバイカッドフィルタLPF1を配置することで、雑音特性を向上することができる。また、その後段に配置するバイカッドフィルタLPF2は、1段又は2段以上であってもよい。その間又はその後段にバイカッドフィルタLPF1、LPF2とは異なるフィルタや、1段のローパスフィルタLPF0等を配置することも可能である。いずれの場合も、雑音特性を悪化させることなく、回路規模の増大を抑制した多段能動フィルタを構成することができる。 Further, noise characteristics can be improved if at least one biquad filter LPF1 is arranged on the front stage side. For example, the biquad filter LPF1 is arranged in the first stage and the biquad filter LPF2 is arranged in the rear stage. A plurality of stages may be provided. That is, noise characteristics can be improved by disposing at least one biquad filter LPF1 at or near the first stage. Further, the biquad filter LPF2 disposed in the subsequent stage may be one stage or two stages or more. A filter different from the biquad filters LPF1 and LPF2, a one-stage low-pass filter LPF0, or the like may be arranged in the meantime or in the subsequent stage. In either case, it is possible to configure a multistage active filter that suppresses an increase in circuit scale without deteriorating noise characteristics.
<実施の形態2>
次に、図10に示す多段能動フィルタ10を受信装置に適用した例について説明する。図14は、本発明の実施の形態2にかかる受信装置を示す回路図である。図14に示すように、本発明の実施の形態2にかかる受信装置40は、無線信号が入力される増幅回路である低雑音増幅回路LNA1と、低雑音増幅回路LNA1と容量C1T、C1Bを介して接続されるパッシブミキサM10と、パッシブミキサM10を構成するトランジスタM1〜M4のスイッチをオンオフする局発平衡信号を増幅する局発増幅回路LoBuf1とを有する。さらに、パッシブミキサM10の出力信号が入力される低域通過フィルタであるバイカッドフィルタLPF10と、バイカッドフィルタLPF10の出力が入力される多段能動フィルタ10とを有する。
<
Next, an example in which the multistage
多段能動フィルタ10は、上述の図10に示す実施例1にかかる多段能動フィルタと同様に構成することができる。すなわち、多段能動フィルタ10は、バイカッドフィルタLPF1と、バイカッドフィルタLPF1の後段に設けられるバイカッドフィルタLPF2と、を有する。そして、バイカッドフィルタLPF1及びバイカッドフィルタLPF2に含まれる抵抗の抵抗値及び容量の容量値は、入力から出力までの伝達関数は一定のまま、その内部節点における利得がスケーリング前よりも小さくなるようスケーリングされたものであり、バイカッドフィルタLPF1は、入力部を構成する第1抵抗の抵抗値がスケーリング前以下となるようスケーリングされ、バイカッドフィルタLPF2は、当該バイカッドフィルタLPF2に含まれる容量の面積がスケーリング前以下となるようスケーリングされている。
The multistage
図14において、
LNA1:低雑音増幅回路(以下、LNAと示す)、
INT、INB:無線信号入力端子、
C1T、C1B:容量、
LoBuf1:局発増幅回路、
LoT、LoB:局発入力端子、
M1〜M4:MOSFET、
CFBT、CFBB:容量、
RFBB、RFBT:抵抗、
OPA1:全差動増幅回路、
OUTT、OUTB:出力端子
を示す。
In FIG.
LNA1: Low noise amplifier circuit (hereinafter referred to as LNA),
INT, INB: wireless signal input terminal,
C1T, C1B: capacity,
LoBuf1: a local amplifier circuit,
LoT, LoB: local oscillation input terminal,
M1-M4: MOSFET,
CFBT, CFBB: capacity,
RFBB, RFBT: resistance,
OPA1: Fully differential amplifier circuit,
OUTT, OUTB: Indicates output terminals.
図14において、MOSFET(Metal‐Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) (以下、トランジスタという、)M1〜M4から構成される回路部分がパッシブミキサM10である。パッシブミキサM10においては、トランジスタM1〜M4は、NチャネルMosトランジスタ(NMOS)であってもPチャネルMosトランジスタ(PMOS)であってもよい。また、NMOSとPMOSとを並列接続したものであってもよく、スイッチとして機能すればよい。 In FIG. 14, a circuit portion composed of MOSFETs (hereinafter referred to as transistors) M1 to M4 is a passive mixer M10. In the passive mixer M10, the transistors M1 to M4 may be N-channel Mos transistors (NMOS) or P-channel Mos transistors (PMOS). Further, an NMOS and a PMOS may be connected in parallel and may function as a switch.
この受信装置40では、アンテナ又はケーブル(不図示)から入力された無線信号は、不平衡平衡変換回路やSAW(Surface Acoustic Wave)フィルタ(不図示)などで平衡信号に変換され、整合回路(不図示)を経て、無線信号入力端子INT、INBから低雑音増幅回路LNA1へ入力される。低雑音増幅回路LNA1は、所望帯域の無線信号をできるだけ信号対雑音比(以下、SNRと記す)を劣化させないように増幅する。
In the receiving
発振回路(不図示)からの局発平衡信号は、局発入力端子LoT、LoBから局発増幅回路LoBuf1へ入力される。局発増幅回路LoBuf1は、局発入力端子LoT、LoBへ入力された局発平衡信号を、トランジスタM1〜M4をスイッチングするのに十分な電力に増幅する。局発増幅回路LoBuf1の出力局発平衡信号は平衡信号であるので、トランジスタM1、M3がオンであれば、トランジスタM2、M4がオフ、トランジスタM2、M4がオンであれば、トランジスタM1、M3がオフとなる。 A local oscillation balanced signal from an oscillation circuit (not shown) is input from the local oscillation input terminals LoT and LoB to the local oscillation amplifier LoBuf1. The local oscillation circuit LoBuf1 amplifies the local oscillation balanced signal input to the local oscillation input terminals LoT and LoB to power sufficient to switch the transistors M1 to M4. Since the local oscillation signal output from the local oscillation circuit LoBuf1 is a balanced signal, if the transistors M1 and M3 are on, the transistors M2 and M4 are off, and if the transistors M2 and M4 are on, the transistors M1 and M3 are Turn off.
低雑音増幅回路LNA1の出力信号は容量C1T、C1Bを経てパッシブミキサM10のトランジスタM1〜M4へ入力される。低雑音増幅回路LNA1の出力信号を、容量C1T、C1Bを経てパッシブミキサM10であるトランジスタM1〜M4へ入力するのは1/f雑音特性を考慮しているためである。すなわち、トランジスタM1〜M4に直流バイアス電流を流さないことにより、トランジスタに流れる直流バイアス電流の関数である1/f雑音の発生を抑えることができる。トランジスタM1〜M4により、無線信号と局発信号の差周波数成分と和周波数成分の2つの電流成分の和に変換される。ゼロIF方式であれば、局発周波数は無線信号の所望受信信号の中心周波数に設定される。 The output signal of the low noise amplifier circuit LNA1 is input to the transistors M1 to M4 of the passive mixer M10 via the capacitors C1T and C1B. The reason why the output signal of the low noise amplifier circuit LNA1 is input to the transistors M1 to M4 which are the passive mixers M10 through the capacitors C1T and C1B is because 1 / f noise characteristics are taken into consideration. That is, by preventing the DC bias current from flowing through the transistors M1 to M4, the occurrence of 1 / f noise, which is a function of the DC bias current flowing through the transistors, can be suppressed. The transistors M1 to M4 are converted into a sum of two current components of a difference frequency component and a sum frequency component of the radio signal and the local oscillation signal. In the case of the zero IF method, the local frequency is set to the center frequency of the desired reception signal of the radio signal.
全差動増幅回路OPA1と抵抗RFBB、RFBT、容量CFBT、CFBBは低域通過フィルタLPF10となっており、パッシブミキサM10の出力信号である無線信号と局発信号の差周波数成分と和周波数成分の2つの電流成分の和から無線信号と局発信号の差周波数成分のみを電圧に変換し、バイカッドフィルタLPF1及びバイカッドフィルタLPF2からなるチャネルフィルタ50へ出力する。
The fully differential amplifier circuit OPA1, resistors RFBB and RFBT, capacitors CFBT and CFBB are low-pass filters LPF10, and the difference frequency component and sum frequency component of the radio signal and the local oscillation signal that are the output signals of the passive mixer M10. Only the difference frequency component between the radio signal and the local oscillation signal is converted into a voltage from the sum of the two current components, and output to the
バイカッドフィルタLPF1及びバイカッドフィルタLPF2は、全差動増幅回路OPA1と抵抗RFBB、RFBT、可変容量CFBT1、CFBB1による低域通過フィルタと組み合わせて、チャネルフィルタを構成する。所望信号以外の帯域に存在する信号を抑圧し、出力端子OUTT、OUTBから出力する。 The biquad filter LPF1 and the biquad filter LPF2 constitute a channel filter in combination with a fully-differential amplifier circuit OPA1 and a low-pass filter including resistors RFBB and RFBT and variable capacitors CFBT1 and CFBB1. A signal existing in a band other than the desired signal is suppressed and output from the output terminals OUTT and OUTB.
一般に、受信装置は低雑音特性であることが重視されるため、本実施の形態にかかる受信装置40においては、バイカッドフィルタLPF1は、スケーリング則[S−2]を適用することで低雑音とし、ダイナミックレンジの広い受信装置40を構成することができる。
In general, since it is important that the receiving apparatus has low noise characteristics, in the receiving
また、システムの仕様に応じて、に示すLPFT1、LPFT2の2段を図13に示すように多段にしてもよい。この場合、スケーリング則[S−2]を適用したバイカッドフィルタLPF1群のいずれかの出力から以降のバイカッドフィルタLPF1群、バイカッドフィルタLPF2をバイパスして出力してもよい。さらに、ローパスフィルタLPF0を配置することで、奇数段のチャネルフィルタを構成することも可能である。 Further, the two stages of LPFT1 and LPFT2 shown in FIG. 13 may be multi-staged as shown in FIG. In this case, the output of any of the biquad filters LPF1 group to which the scaling rule [S-2] is applied may be output by bypassing the subsequent biquad filters LPF1 group and biquad filter LPF2. Furthermore, by arranging the low-pass filter LPF0, it is possible to configure an odd-stage channel filter.
<実施の形態3>
図15は、本発明の実施の形態3にかかる受信装置を示す回路図である。図15に示す
ように、本実施の形態にかかる受信装置60は、上述の実施の形態2にかかる受信装置40におけるチャネルフィルタ50において、バイカッドフィルタLPF1の出力からバイカッドフィルタLPF2をバイパスして出力することができるよう、スイッチSWを追加した構成となっている。
<
FIG. 15 is a circuit diagram showing a receiving apparatus according to the third embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 15, the receiving
上述したように、カットオフ周波数は受信する変調信号によりある決まった値、例えばGSMでは、例えば140kHz、WCDMAでは、例えば2MHzなどの固定の値を用いてきたが。これに対して、LTEでは、例えば700kHz、1.5MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、7.5MHz、10MHzの6種類と種類も多く、かつ広範囲のカットオフ周波数を可変する必要がある。 As described above, the cut-off frequency has a fixed value depending on the received modulation signal, for example, a fixed value such as 140 kHz for GSM and 2 MHz for WCDMA, for example. On the other hand, in LTE, for example, there are many types and types of 700 kHz, 1.5 MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 7.5 MHz, and 10 MHz, and it is necessary to vary a wide range of cutoff frequencies.
図15に示す受信装置60は、例えば、GSMのようなカットオフ周波数の低い変調信号の受信の際は、スイッチSWによりバイカッドフィルタLPF2をバイパスして出力する。上述した特許文献1に記載されているように容量バンクでカットオフ周波数を可変するのであれば、低いカットオフ周波数は大きな容量で設定するため、バイカッドフィルタLPF1で図4のスケーリング則[S−2]を適用しても面積を増加させることはない。
For example, when receiving a modulated signal having a low cut-off frequency such as GSM, the receiving
図16は、特許文献1記載の容量バンクを示す回路図である。図16に示す容量バンクCは、第1端子300と第2端子310との間に並列接続された複数の容量CD0、CD1、CD2、CD3、CD4、及びCDcomを有する。
FIG. 16 is a circuit diagram showing a capacitor bank described in
容量CD0、CD1、CD2、CD3、CD4、及びCDcomは、それぞれ、1倍、2倍、4倍、8倍、16倍、34倍の重み付けに対応するそれぞれ0.02Cb、0.04Cb、0.08Cb、0.16Cb、0.32Cb、0.68Cbの容量値に設定されている。 The capacities CD0, CD1, CD2, CD3, CD4, and CDcom are respectively 0.02 Cb, 0.04 Cb, 0, .4 corresponding to weights of 1 times, 2 times, 4 times, 8 times, 16 times, and 34 times, respectively. The capacitance values are set to 08 Cb, 0.16 Cb, 0.32 Cb, and 0.68 Cb.
容量CD0にはスイッチSW0、容量CD1にはスイッチSW、容量CD2にはスイッチSW2、容量CD3にはスイッチSW3、容量CD4にはスイッチSW4が直列接続されている。スイッチSW0、SW1、SW2、SW3、SW4は、5ビットの制御信号320の最下位1ビット目〜最上位5ビット目の各1ビットの信号によって、それぞれオンオフ制御される。
A switch SW0 is connected to the capacitor CD0, a switch SW is connected to the capacitor CD1, a switch SW2 is connected to the capacitor CD2, a switch SW3 is connected to the capacitor CD3, and a switch SW4 is connected to the capacitor CD4. The
例えば、容量バンクCのスイッチSW0乃至SW4が全てオフの場合のディジタル容量値は、最小値0.68Cbとなり、スイッチSW0乃至SW4とが全てオンの場合のディジタル容量値は、最大値1.30Cbとなる。また、スイッチSW4のみがオンの場合のディジタル容量値は、略中間値1.00Cbとなる。 For example, the digital capacitance value when the switches SW0 to SW4 of the capacitor bank C are all off is the minimum value 0.68Cb, and the digital capacitance value when the switches SW0 to SW4 are all on is the maximum value 1.30Cb. Become. Further, when only the switch SW4 is on, the digital capacitance value is approximately the intermediate value 1.00Cb.
なお、このようにすると、カットオフ周波数の低い変調信号の受信は低い次数のチャネルフィルタで受信することになるが、GSMのように変調信号帯域幅の小さい信号に対しては、バイカッドフィルタLPF2の後段に配置されるアナログ−ディジタル変換器(不図示)の分解能も高く、さらに、その後段に配置されるディジタルフィルタ(図1参照)で所望信号以外の帯域に存在する信号の残留分を抑圧することができる。 In this case, a modulated signal having a low cutoff frequency is received by a low-order channel filter. However, for a signal having a small modulated signal bandwidth such as GSM, the biquad filter LPF2 is used. The resolution of the analog-digital converter (not shown) arranged in the subsequent stage is also high, and the digital filter (see FIG. 1) arranged in the subsequent stage suppresses the residual signal remaining in the band other than the desired signal. can do.
図14に示す受信装置40と同様に、一般に受信装置は低雑音特性であることが重視されるため、本実施の形態においても、図5に示すスケーリング則を適用して、バイカッドフィルタLPF1の容量C、並びにバイカッドフィルタLPF2の容量C2及び抵抗R4のいずれか1以上を可変容量又は可変抵抗とし、Qを可変とする場合においても、低雑音を維持した状態で、ダイナミックレンジが広い受信装置50を提供することができる。
Similar to the receiving
また、システムの仕様に応じて、バイカッドフィルタLPF1及びバイカッドフィルタLPF2をこの2段のみならず、図13に示す多段として構成してもよい。この場合、スケーリング則[S−2]を適用したバイカッドフィルタLPF1群のいずれかの出力から、以降のバイカッドフィルタLPF1群、バイカッドフィルタLPF2群をバイパスして出力するようにしてもよい。さらに、ローパスフィルタLPF0を配置することで、奇数段のチャネルフィルタを構成することも可能である。 Further, depending on the system specifications, the biquad filter LPF1 and the biquad filter LPF2 may be configured not only in these two stages but also in multiple stages shown in FIG. In this case, the output of any of the biquad filters LPF1 group to which the scaling rule [S-2] is applied may be output by bypassing the subsequent biquad filters LPF1 group and biquad filter LPF2 group. Furthermore, by arranging the low-pass filter LPF0, it is possible to configure an odd-stage channel filter.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
10 多段能動フィルタ
20 多段能動フィルタ
30 多段能動フィルタ
40 受信装置
50 チャネルフィルタ
60 受信装置
LPF1 第1バイカッドフィルタ
LPF2 第2バイカッドフィルタ
INT 入力端子
INB 入力端子
OUTT 出力端子
OUTB 出力端子
XT 内部節点端子
XB 内部節点端子
OPA1 演算増幅器
OPA2 演算増幅器
RFBB 抵抗
RFBT 抵抗
R1 抵抗
R2 帰還抵抗
R3 抵抗
R4 帰還抵抗
C1 帰還容量
C2 帰還容量
CFBT 容量
CFBB 容量
LPF1 バイカッドフィルタ
LPF2 バイカッドフィルタ
LPF0 ローパスフィルタ
OUT0T 出力端子
OUT0B 出力端子
OPA01 演算増幅器
LPF1 バイカッドフィルタ
LNA1 低雑音増幅回路
LoBuf1 局発増幅回路
LoT 局発入力端子
LoB 局発入力端子
M MOSFET
OPA1 全差動増幅回路
CFBT1 可変容量
CFBB1 は可変容量
LPFT1 バイカッドフィルタ
LPFT2 バイカッドフィルタ
SW スイッチ
10 Multistage
OPA1 Fully differential amplifier circuit CFBT1 Variable capacitor CFBB1 is a variable capacitor LPFT1 Biquad filter LPFT2 Biquad filter SW switch
Claims (14)
第1バイカッドフィルタと、
前記第1バイカッドフィルタの後段に設けられる第2バイカッドフィルタと、を有し、
前記第1及び第2のバイカッドフィルタに含まれる抵抗の抵抗値及び容量の容量値は、入力から出力までの伝達関数は一定のまま、その内部接点における利得がスケーリング前よりも小さくなるようスケーリングされたものであって、
前記第1のバイカッドフィルタは、入力部を構成する第1抵抗の抵抗値がスケーリング前以下となるようスケーリングされ、
前記第2のバイカッドフィルタは、当該第2のバイカッドフィルタに含まれる容量の面積がスケーリング前以下となるようスケーリングされている、多段能動フィルタ。 A multi-stage active filter comprising two biquad filters,
A first biquad filter;
A second biquad filter provided downstream of the first biquad filter,
The resistance values of the resistors and the capacitance values of the capacitors included in the first and second biquad filters are scaled so that the transfer function from the input to the output remains constant and the gain at the internal contact becomes smaller than before the scaling. Which has been
The first biquad filter is scaled so that the resistance value of the first resistor constituting the input unit is equal to or lower than that before scaling,
The second biquad filter is a multistage active filter that is scaled so that the area of the capacitance included in the second biquad filter is equal to or less than that before scaling.
第1バイカッドフィルタと、
前記第1バイカッドフィルタの後段に設けられる第2バイカッドフィルタと、を有し、
前記第1及び第2バイカッドフィルタは、それぞれ、
第1積分器及びこれに接続された第2積分器と、
バイカッドフィルタの入力部を構成する第1抵抗とを有し、
前記第1及び第2のバイカッドフィルタに含まれる抵抗の抵抗値及び容量の容量値は、前記第1及び第2のバイカッドフィルタに含まれる抵抗の抵抗値及び容量の容量値は、入力から出力までの伝達関数は一定のまま、その内部接点における利得がスケーリング前よりも小さくなるようスケーリングされたものであって、
前記第1及び第2積分器は、それぞれ、出力が帰還容量を介して入力へ帰還される完全積分器又は出力が並列された帰還容量及び帰還抵抗を介して入力へ帰還される不完全積分器のいずれかであって、
前記第1バイカッドフィルタは、前記第1積分器の帰還容量と前記第2積分器の帰還容量の容量値が異なるようにスケーリングされており、
前記第2バイカッドフィルタは、前記第1積分器の帰還容量と前記第2積分器の帰還容量とが等しくなるようスケーリングされている、多段能動フィルタ。 A multi-stage active filter comprising two biquad filters,
A first biquad filter;
A second biquad filter provided downstream of the first biquad filter,
The first and second biquad filters are respectively
A first integrator and a second integrator connected thereto;
A first resistor constituting the input part of the biquad filter,
The resistance value of the resistor and the capacitance value of the capacitor included in the first and second biquad filters are obtained from the input of the resistance value of the resistor and the capacitance value of the capacitor included in the first and second biquad filters, respectively. The transfer function to the output remains constant, and the gain at the internal contact is scaled to be smaller than before scaling,
The first and second integrators are respectively a complete integrator whose output is fed back to the input via a feedback capacitor or an incomplete integrator whose output is fed back to the input via a feedback capacitor and a feedback resistor in parallel. Either
The first biquad filter is scaled so that the feedback capacitors of the first integrator and the second integrator have different capacitance values,
The second biquad filter is a multistage active filter that is scaled so that the feedback capacitance of the first integrator and the feedback capacitance of the second integrator are equal.
前記増幅回路と容量を介して接続されるパッシブミキサと、
前記パッシブミキサを構成するトランジスタのスイッチをオンオフする局発平衡信号を増幅する局発増幅回路と、
前記パッシブミキサの出力信号が入力される低域通過フィルタと、
前記低域通過フィルタの出力が入力される2段能動フィルタとを有し、
前記2段能動フィルタは、
第1バイカッドフィルタと、
前記第1バイカッドフィルタの後段に設けられる第2バイカッドフィルタと、を有し、
前記第1及び第2のバイカッドフィルタに含まれる抵抗の抵抗値及び容量の容量値は、入力から出力までの伝達関数は一定のまま、その内部接点における利得がスケーリング前よりも小さくなるようスケーリングされたものであって、
前記第1のバイカッドフィルタは、入力部を構成する第1抵抗の抵抗値がスケーリング前以下となるようスケーリングされ、
前記第2のバイカッドフィルタは、当該第2のバイカッドフィルタに含まれる容量の面積がスケーリング前以下となるようスケーリングされている、受信装置。 An amplifier circuit to which a radio signal is input;
A passive mixer connected to the amplifier circuit via a capacitor;
A local amplifying circuit for amplifying a local balanced signal for turning on and off a switch of a transistor constituting the passive mixer;
A low-pass filter to which the output signal of the passive mixer is input;
A two-stage active filter to which the output of the low-pass filter is input,
The two-stage active filter is:
A first biquad filter;
A second biquad filter provided downstream of the first biquad filter,
The resistance values of the resistors and the capacitance values of the capacitors included in the first and second biquad filters are scaled so that the transfer function from the input to the output remains constant and the gain at the internal contact becomes smaller than before the scaling. Which has been
The first biquad filter is scaled so that the resistance value of the first resistor constituting the input unit is equal to or lower than that before scaling,
The receiving apparatus, wherein the second biquad filter is scaled so that an area of a capacitor included in the second biquad filter is equal to or less than that before scaling.
第1積分器及びこれに接続された第2積分器と、
バイカッドフィルタの入力部を構成する第1抵抗とを有し、
前記第1及び第2のバイカッドフィルタに含まれる抵抗の抵抗値及び容量の容量値は、前記第1及び第2のバイカッドフィルタに含まれる抵抗の抵抗値及び容量の容量値は、入力から出力までの伝達関数は一定のまま、その内部接点における利得がスケーリング前よりも小さくなるようスケーリングされたものであって、
前記第1及び第2積分器は、それぞれ、出力が帰還容量を介して入力へ帰還される完全積分器又は出力が並列された帰還容量及び帰還抵抗を介して入力へ帰還される不完全積分器のいずれかであって、
前記第1バイカッドフィルタは、前記第1積分器の帰還容量と前記第2積分器の帰還容量の容量値が異なるようにスケーリングされており、
前記第2バイカッドフィルタは、前記第1積分器の帰還容量と前記第2積分器の帰還容量とが等しくなるようスケーリングされている、請求項6記載の受信装置。 The first and second biquad filters are respectively
A first integrator and a second integrator connected thereto;
A first resistor constituting the input part of the biquad filter,
The resistance value of the resistor and the capacitance value of the capacitor included in the first and second biquad filters are obtained from the input of the resistance value of the resistor and the capacitance value of the capacitor included in the first and second biquad filters, respectively. The transfer function to the output remains constant, and the gain at the internal contact is scaled to be smaller than before scaling,
The first and second integrators are respectively a complete integrator whose output is fed back to the input via a feedback capacitor or an incomplete integrator whose output is fed back to the input via a feedback capacitor and a feedback resistor in parallel. Either
The first biquad filter is scaled so that the feedback capacitors of the first integrator and the second integrator have different capacitance values,
The receiving apparatus according to claim 6, wherein the second biquad filter is scaled so that a feedback capacity of the first integrator is equal to a feedback capacity of the second integrator.
出力が帰還容量を介して入力へ帰還される完全積分器からなる第1積分器と、
前記第1積分器に接続され、出力が並列された帰還容量及び帰還抵抗を介して入力へ帰還される不完全積分器からなる第2積分器と、
バイカッドフィルタの入力部を構成する第1抵抗とを有する、請求項6記載の無線信号処理回路。 The first and second biquad filters are respectively
A first integrator consisting of a complete integrator whose output is fed back to the input via a feedback capacitor;
A second integrator comprising an incomplete integrator connected to the first integrator, the output of which is fed back to the input via a parallel feedback capacitor and feedback resistor;
The radio signal processing circuit according to claim 6, further comprising a first resistor that constitutes an input unit of the biquad filter.
前記低域通過フィルタは、前記2つの電流成分の和を、前記無線信号と前記局発信号との差周波数成分の電圧に変換して前記2段能動フィルタに入力する、請求項6項記載の無線信号処理回路。 The passive mixer converts the radio signal and the local oscillation signal into a sum of two current components, a difference frequency component and a sum frequency component thereof,
The low-pass filter converts the sum of the two current components into a voltage of a difference frequency component between the radio signal and the local oscillation signal and inputs the voltage to the two-stage active filter. Wireless signal processing circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013078751A JP2014204286A (en) | 2013-04-04 | 2013-04-04 | Multistage active filter and reception device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013078751A JP2014204286A (en) | 2013-04-04 | 2013-04-04 | Multistage active filter and reception device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014204286A true JP2014204286A (en) | 2014-10-27 |
Family
ID=52354370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013078751A Pending JP2014204286A (en) | 2013-04-04 | 2013-04-04 | Multistage active filter and reception device |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2014204286A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112290902A (en) * | 2020-11-19 | 2021-01-29 | 江苏海湾电气科技有限公司 | Low Pass Filters and Electronics |
| US11695391B2 (en) | 2020-09-03 | 2023-07-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Biquad filter |
-
2013
- 2013-04-04 JP JP2013078751A patent/JP2014204286A/en active Pending
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| CN112290902A (en) * | 2020-11-19 | 2021-01-29 | 江苏海湾电气科技有限公司 | Low Pass Filters and Electronics |
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