TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Beispiele betreffen drahtlose Kommunikationen. Einige Beispiele betreffen Sendeempfänger. Einige Beispiele betreffen direkt wandelnde Empfänger. Einige Beispiele betreffen digitale Simplex-Sendeempfänger. Einige Beispiele betreffen auf Mischer und Verstärker angewendete Charge-Redistribution-Techniken (Ladungsumverteilung).Examples relate to wireless communications. Some examples relate to transceivers. Some examples involve directly-changing receivers. Some examples relate to digital simplex transceivers. Some examples relate to mixer redistribution techniques (charge redistribution).
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKGENERAL PRIOR ART
Bei herkömmlichen Sendeempfängern ist der Stromverbrauch ein Problem. Viele herkömmliche Sendeempfänger werden unter Einsatz von Analogbausteinen implementiert, die rauscharme Verstärker (LNA - Low-Noise Amplifier), Mischer, aktive Filter usw. beinhalten können. Diese Analogbausteinen weisen notwendigerweise einen inhärenten Vorstrom auf, der zu einer übermäßigen Leistungsaufnahme führt. Das Reduzieren des Vorstroms in Analogbausteinen kann die Leistung beeinträchtigen. Allgemein gibt es eine Grenze für den Pegel, auf den der Vorstrom reduziert werden kann, je nach Modulations- und Arbeitsbedingungsanforderungen, die gewisse Leistungsanforderungen an einen Sendeempfängers festsetzen.In conventional transceivers, power consumption is a problem. Many conventional transceivers are implemented using analog devices that may include low noise amplifiers (LNAs), mixers, active filters, and so forth. These analog devices necessarily have an inherent bias current that results in excessive power consumption. Reducing the bias current in analog devices can affect performance. Generally, there is a limit to the level to which the bias current can be reduced, depending on the modulation and operating condition requirements that set certain power requirements to a transceiver.
Eine herkömmliche Technik zum Reduzieren des Stromverbrauchs besteht in dem periodischen Umschalten des Vorstroms durch Umschalten verschiedener Schaltungen innerhalb des Sendeempfängers von einem aktiven Zustand in einen Niedrigleistungs- oder Standby-Zustand. Zum Minimieren der Leistungsaufnahme wird die Einschaltperiode oder die Zeit des aktiven Zustands minimiert, doch begrenzen Inbetriebnahme- und Deaktivierungsperioden, die beim Übergang der Schaltungen zwischen Zuständen auftreten, um ordnungsgemäße Betriebsbedingungen herzustellen, das Ausmaß an Stromeinsparung, das erzielt werden kann. Ein weiteres Problem mit Analogbausteinen besteht darin, dass es zu einer größeren Herausforderung wird, sie auf Deep-Submicron-Prozessknoten zu implementieren, weshalb es wünschenswert wird, den Inhalt des Analogblocks zu minimieren sowie auch die Implementierungsfläche zu minimieren.One conventional technique for reducing power consumption is to periodically switch the bias current by switching various circuits within the transceiver from an active state to a low power or standby state. To minimize power consumption, the on period or active state time is minimized, but start-up and deactivation periods that occur when the circuits transition between states to establish proper operating conditions limit the amount of power savings that can be achieved. Another problem with analog devices is that it becomes more challenging to implement them on deep submicron process nodes, so it is desirable to minimize the content of the analog block as well as to minimize the implementation area.
Somit liegt ein allgemeiner Bedarf an Sendeempfängern vor, die mit reduziertem Stromverbrauch arbeiten. Es liegt auch ein allgemeiner Bedarf an Sendeempfängern vor, die den Inhalt analoger Blöcke minimieren sowie den Implementierungsbereich für analoge Blöcke minimieren.Thus, there is a general need for transceivers that operate with reduced power consumption. There is also a general need for transceivers that minimize the content of analog blocks as well as minimize the analog block implementation area.
US 2007/0 275 684 A1 offenbart einen Switched-Capacitor-Abtastmischer. US 2007/0 275 684 A1 discloses a switched capacitor sampler mixer.
US 7 276 962 B1 beschreibt einen Switched-Capacitor-Verstärker. US Pat. No. 7,276,962 B1 describes a switched-capacitor amplifier.
Figurenlistelist of figures
-
1 ist ein Funktionsdiagramm eines digitalen Sendeempfängers gemäß einigen Beispielen; 1 FIG. 10 is a functional diagram of a digital transceiver according to some examples; FIG.
-
2 ist ein Diagramm eines Switched-Capacitor-Abtastmischers (SC-Abtastmischer) gemäß einigen Beispielen; 2 FIG. 10 is a diagram of a switched capacitor (SC) sampling mixer according to some examples; FIG.
-
3 ist ein Diagramm eines zweistufigen SC-Unterzellenverstärkers gemäß einigen Beispielen; 3 FIG. 12 is a diagram of a two-stage SC subcell amplifier according to some examples; FIG.
-
4 zeigt eine Schaltelementkonfiguration gemäß einigen Beispielen; 4 shows a switching element configuration according to some examples;
-
5 zeigt einen N-stufigen Switched-Capacitor-Verstärker gemäß einigen Beispielen; 5 shows an N-stage switched-capacitor amplifier according to some examples;
-
6 zeigt einen N-stufigen Switched-Capacitor-Differenzverstärker gemäß einigen Beispielen; 6 shows an N-stage switched-capacitor differential amplifier according to some examples;
-
7 zeigt eine Differenzverstärkerstufe gemäß einigen Beispielen; 7 shows a differential amplifier stage according to some examples;
-
8 zeigt eine Switched-Capacitor-Differenzverstärkerstufe gemäß einigen Beispielen; 8th shows a switched capacitor differential amplifier stage according to some examples;
-
9 zeigt ein drahtloses Netzwerk gemäß einigen Beispielen; 9 shows a wireless network according to some examples;
-
10 zeigt eine drahtlose Kommunikationsstation gemäß einigen Beispielen; und 10 shows a wireless communication station according to some examples; and
-
11 zeigt eine Prozedur für den Betrieb eines digitalen Sendeempfängers gemäß einigen Beispielen. 11 FIG. 12 illustrates a procedure for operating a digital transceiver according to some examples. FIG.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Die folgende Beschreibung und die Zeichnungen veranschaulichen spezifische Beispiele ausreichend, damit der Fachmann sie praktizieren kann. Andere Beispiele können strukturelle, logische, elektrische, Prozess- und andere Änderungen beinhalten. Abschnitte und Merkmale einiger Beispiele können in anderen Beispielen enthalten sein oder für jene von anderen Beispielen substituiert werden. In den Ansprüchen dargelegte Beispiele umfassen alle verfügbaren Äquivalente jener Ansprüche.The following description and drawings sufficiently illustrate specific examples for the skilled artisan to practice. Other examples may include structural, logical, electrical, process, and other changes. Sections and features of some examples may be included in other examples or substituted for those of other examples. Examples set forth in the claims include all available equivalents of those claims.
1 ist ein Funktionsdiagramm eines digitalen Sendeempfängers gemäß einigen Beispielen. Der digitale Sendeempfänger 100 kann ein Paar von Switched-Capacitor-Abtastmischern(SC-Abtastmischer; Switched-Capacitor-Schaltkondensator) 106 und ein Paar von N-stufigen SC-Verstärkern 110 enthalten. Jeder SC-Abtastmischer 106 kann ein Differenz-Hochfrequenzsignal (HF-Signal) 105 empfangen. Das Paar von N-stufigen SC-Verstärkern 110 kann konfiguriert sein, als Charge-Redistribution-Verstärker zu arbeiten. Jeder SC-Verstärker 110 kann eine konstante kapazitive Last für einen der Mischer 106 liefern. Diese Architektur basiert auf Charge-Redistribution-Techniken, die das Eliminieren von Analogbausteinen unterstützen und zu reduziertem Stromverbrauch führen. Jeder SC-Abtastmischer 106 stellt das Mischen im Bereich des Frequenzbands um die Überlagerungsoszillatorfrequenz (LO-Frequenz / LO -local oscillator) mit einer durch eine Ladungsintegrationszeit definierten Bandbreite bereit. Diese Beispiele werden unten ausführlicher erörtert. 1 FIG. 10 is a functional diagram of a digital transceiver according to some examples. FIG. The digital transceiver 100 may be a pair of switched capacitor (SC) sampling mixers; 106 and a pair of N-stage SC amplifiers 110 contain. Each SC sampling mixer 106 can a differential high-frequency signal (RF signal) 105 receive. The pair of N-stage SC amplifiers 110 can be configured as a batch Redistribution amplifier to work. Every SC amplifier 110 can be a constant capacitive load for one of the mixers 106 deliver. This architecture is based on charge redistribution techniques that help eliminate analog devices and reduce power consumption. Each SC sampling mixer 106 Provides mixing around the frequency band around the local oscillator (LO) frequency with a bandwidth defined by a charge integration time. These examples are discussed in more detail below.
Bei einigen Beispielen sind koppelnde kapazitive Elemente der SC-Abtastmischer 106 dazu ausgelegt, das HF-Differenzsignal 105 und eine kapazitive Last abzutasten, die mindestens teilweise durch die N-stufigen SC-Verstärker 110 bereitgestellt wird, die das durch die SC-Abtastmischer 106 gelieferte geschaltete Ausgangssignal integrieren. Bei diesen Beispielen beträgt die Anzahl (N) an Stufen eines SC-Verstärkers 110 möglicherweise nur eins und kann sogar acht oder mehr betragen, wenngleich der Schutzbereich der Beispiele in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist. Bei einigen Beispielen enthält der digitale Sendeempfänger 100 ein Paar zweistufige SC-Verstärker 110. Diese Beispiele sind unten ausführlicher erörtert. Bei einigen Beispielen kann die durch jeden SC-Verstärker 110 bereitgestellte kapazitive Last zwischen 10 und 20 pF liegen, wenngleich der Schutzbereich der Beispiele in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist.In some examples, coupling capacitive elements are the SC sample mixers 106 designed to be the rf difference signal 105 and sample a capacitive load at least partially through the N-stage SC amplifiers 110 provided by the SC sampling mixer 106 integrate supplied switched output signal. In these examples, the number (N) is at stages of an SC amplifier 110 possibly only one and may even be eight or more, although the scope of the examples is not limited in this regard. In some examples, the digital transceiver includes 100 a pair of two-stage SC amplifiers 110 , These examples are discussed in more detail below. In some examples, that can be done by any SC amplifier 110 provided capacitive load between 10 and 20 pF are, although the scope of the examples is not limited in this regard.
Bei einigen Beispielen kann das Paar von SC-Abtastmischern 106 einen I-Mischer (in-phase mixer) und einen Q-Mischer (quadrature-phase mixer) enthalten. Jeder Mischer 106 kann konfiguriert sein, ein Differenz-HF-Signal 105 zu empfangen und ein geschaltetes Ausgangssignal zu generieren. Das geschaltete Ausgangssignal kann ein Basisband-Differenzsignal 107 sein.In some examples, the pair of SC sampling mixers 106 an I-mixer (in-phase mixer) and a Q-mixer (quadrature-phase mixer) included. Every mixer 106 may be configured, a differential RF signal 105 to receive and generate a switched output signal. The switched output signal may be a baseband difference signal 107 be.
Bei einigen Beispielen kann der digitale Sendeempfänger 100 ein digitaler Simplex-Sendeempfänger sein, der konfiguriert werden kann, entweder im Empfangsmodus (RX) oder im Sendemodus (TX) zu arbeiten. Bei diesen Beispielen sind die Mischer 106 bidirektional, und jeder Mischer 106 kann konfiguriert werden, entweder im Empfangsmodus oder im Sendemodus zu arbeiten. Bei diesen Beispielen kann der digitale Sendeempfänger 100 konfiguriert werden, zu verschiedenen Zeiten zu senden und zu empfangen, und kann konfiguriert werden, auf der gleichen Frequenz oder im gleichen Frequenzbereich zu senden und zu empfangen. Bei diesen Beispielen können HF-Eingangssignale während des Empfangsmodus durch die Mischer 106 abwärtsgewandelt werden zur nachfolgenden Generierung von Basisbandsignalen 117 für die Ausgabe durch den Sendeempfänger 100. Bei einigen Beispielen kann es sich bei der Ausgabe des Sendeempfängers 100 um analoge Ausgangssignale handeln, die durch die SC-Verstärker 110 geliefert werden. Im Sendemodus können Basisbandsignale 121 an den Sendeempfänger 100 geliefert und durch die Mischer 106 in HF-Signale aufwärtsgewandelt werden, die an einen Eingangsport 101 (z. B. zur Übertragung durch eine Antenne) angelegt werden können. Bei einigen alternativen Beispielen können separate Empfangs- und Sendewege vorgesehen werden, damit der Sendeempfänger 100 zur gleichen Zeit und/oder auf verschiedenen HF-Frequenzen senden und empfangen kann.In some examples, the digital transceiver 100 may be a simplex digital transceiver that may be configured to operate in either receive (RX) or transmit (TX) mode. In these examples, the mixers are 106 bidirectional, and every mixer 106 can be configured to operate in either receive mode or transmit mode. In these examples, the digital transceiver may 100 be configured to transmit and receive at different times, and can be configured to transmit and receive on the same frequency or in the same frequency range. In these examples, RF input signals may be through the mixers during the receive mode 106 down converted to the subsequent generation of baseband signals 117 for the output by the transceiver 100 , In some examples, the output of the transceiver may be 100 to act analog output signals through the SC amplifier 110 to be delivered. In transmit mode, baseband signals can be used 121 to the transceiver 100 delivered and through the mixer 106 be upconverted into RF signals which are sent to an input port 101 (eg for transmission through an antenna) can be created. In some alternative examples, separate receive and transmit paths may be provided to allow the transceiver 100 to transmit and receive at the same time and / or at different RF frequencies.
Bei einigen Beispielen können die durch die N-stufigen SC-Verstärker 110 gelieferten Ausgangssignale an eine Analog-Digital-Wandlerschaltungsanordnung (ADC) 116 geliefert werden, um die Basisband-Digitalsignale 117 für die nachfolgende Verarbeitung durch eine digitale Basisbandschaltungsanordnung zu generieren. Bei einigen Beispielen kann der Sendeempfänger 100 auch einen TX/RX-Schalter 108 enthalten, der im Signalweg zwischen jedem Mischer 106 und einem assoziierten N-stufigen SC-Verstärker 110 vorgesehen ist. Eine Stromquelle, wie etwa ein Digital-Analog-Wandler (DAC) 112, kann konfiguriert sein, analoge Basisbandsignale 113 an jeden TX/RX-Schalter 108 zu liefern, einschließlich eines Stroms für die Einkopplung in die Mischer 106, wenn sie im Sendemodus arbeiten. Diese Beispiele werden unten ausführlicher beschrieben.In some examples, the output signals provided by the N-stage SC amplifiers 110 may be coupled to analog-to-digital converter circuitry (ADC). 116 supplied to the baseband digital signals 117 for subsequent processing by a digital baseband circuitry. In some examples, the transceiver may be 100 also a TX / RX switch 108 included in the signal path between each mixer 106 and an associated N-stage SC amplifier 110 is provided. A power source, such as a digital-to-analog converter (DAC) 112 , can be configured to analog baseband signals 113 to every TX / RX switch 108 including a current for coupling into the mixers 106 when working in transmit mode. These examples are described in more detail below.
Bei einigen Beispielen kann der Sendeempfänger 100 ein volldigitaler Sendeempfänger sein, der in CMOS-Technologie (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) implementiert ist, wenngleich dies keine Anforderung darstellt, da auch andere Technologien für integrierte Schaltungen verwendet werden können.In some examples, the transceiver may be 100 a fully digital transceiver implemented in Complementary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS) technology, although this is not a requirement, as other integrated circuit technologies can be used.
Bei einigen Beispielen kann das Differenz-HF-Signal 105 durch eine HF-Quelle geliefert werden. Bei einigen Beispielen kann die HF-Quelle ein Eingangsport 101 sein (z. B. ein Antennenport), wenngleich der Schutzbereich der Beispiele in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist, da es sich bei der HF-Quelle um eine beliebige HF-Signalquelle, wie etwa eine Kabelsignalquelle (z. B. CATV) oder eine drahtlose Signalquelle, handeln kann. Bei einigen Beispielen kann ein LNA zwischen der HF-Quelle und den Mischern 106 vorgesehen sein, wenngleich der Schutzbereich der Beispiele in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist.In some examples, the difference RF signal 105 be supplied by an RF source. In some examples, the RF source may have an input port 101 (eg, an antenna port), although the scope of the examples is not limited in this respect, as the RF source is any RF signal source, such as a cable signal source (e.g., CATV) or a CATV wireless signal source, can act. In some examples, an LNA may be between the RF source and the mixers 106 be provided, although the scope of the examples is not limited in this regard.
Bei einigen Beispielen kann der Sendeempfänger 100 auch Impedanztransformationselemente (Lm) 102 enthalten, die zwischen den Eingangsport 101 und den Mischern 106 gekoppelt sind. Bei einigen Beispielen kann zwischen dem Eingangsport 101 und den Mischern 106 auch eine Differenzkopplungs-Schaltungsanordnung 104 vorgesehen werden. Diese Beispiele werden unten ausführlicher erörtert.In some examples, the transceiver may be 100 also impedance transformation elements (Lm) 102 included between the input port 101 and the mixers 106 are coupled. In some examples, between the input port 101 and the mixers 106 also a differential coupling circuitry 104 be provided. These examples are discussed in more detail below.
Bei einigen Beispielen kann der digitale Sendeempfänger 100 Teil einer tragbaren drahtlosen Kommunikationseinrichtung sein, wie etwa eines PDA (Personal Digital Assistant), einer mobilen Einrichtung, eines Laptop oder eines tragbaren Computers mit drahtloser Kommunikationsfähigkeit, eines Web-Tablets, eines drahtlosen Telefons, eines Smartphones, eines drahtlosen Headsets, eines Pagers, einer Instant-Messaging-Einrichtung, einer digitalen Kamera, eines Zugangspunkts, eines Fernsehgeräts, einer medizinischen Einrichtung (z. B. einer Herzratenüberwachungseinrichtung, einer Blutdrucküberwachungseinrichtung usw.) oder einer anderen Einrichtung, die Informationen drahtlos empfangen und/oder senden kann. Bei einigen Beispielen kann eine mobile Einrichtung eine Tastatur, ein Display, einen nichtflüchtigen Speicherport, mehrere Antennen, einen Grafikprozessor, einen Applikationsprozessor, Lautsprecher und/oder anderen mobile Einrichtungselemente beinhalten. Das Display kann ein Flüssigkristalldisplay-Schirm (LCD) sein, der einen Touchscreen beinhaltet.In some examples, the digital transceiver may 100 Be part of a portable wireless communication device, such as a PDA (Personal Digital Assistant), a mobile device, a laptop or a portable computer with wireless communication capability, a web tablet, a wireless phone, a smartphone, a wireless headset, a pager, an instant messaging device, a digital camera, an access point, a television, a medical device (eg, a heart rate monitor, a blood pressure monitor, etc.) or other device that can wirelessly receive and / or transmit information. In some examples, a mobile device may include a keyboard, a display, a non-volatile memory port, multiple antennas, a graphics processor, an application processor, speakers, and / or other mobile device elements. The display may be a liquid crystal display (LCD) screen that includes a touch screen.
Wenngleich der digitale Sendeempfänger 100 so dargestellt ist, dass er mehrere separate Funktionselemente aufweist, können ein oder mehrere der Funktionselemente kombiniert und durch Kombinationen aus Software-konfigurierten Elementen implementiert werden, wie etwa verarbeitenden Elementen einschließlich digitalen Signalprozessoren (DSPs - digital signal processors) und/oder anderen Hardware-Elementen. Beispielsweise können einige Elemente einen oder mehrere Mikroprozessoren, DSPs, feldprogrammierbare Gate Arrays (FPGAs), applikationsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), integrierte Hochfrequenzschaltungen (RFICs) und Kombinationen aus verschiedenen Hardware- und Logikschaltungsanordnungen zum Durchführen mindestens der hierin beschriebenen Funktionen umfassen. Bei einigen Beispielen können sich die Funktionselemente auf einen oder mehrere Prozesse beziehen, die auf einen oder mehreren verarbeitenden Elementen laufen.Although the digital transceiver 100 As shown as having a plurality of separate functional elements, one or more of the functional elements may be combined and implemented by combinations of software configured elements, such as processing elements including digital signal processors (DSPs) and / or other hardware elements , For example, some elements may include one or more microprocessors, DSPs, field programmable gate arrays (FPGAs), application specific integrated circuits (ASICs), RFICs, and combinations of various hardware and logic circuitry for performing at least the functions described herein. In some examples, the functional elements may refer to one or more processes that run on one or more processing elements.
2 ist ein Diagramm eines SC-Abtastmischers gemäß einigen Beispielen. Der SC-Abtastmischer 200 kann zur Verwendung als einer oder beide der SC-Abtastmischer 106 geeignet sein (1). Der SC-Abtastmischer 200 kann ein Paar der koppelnden kapazitiven Elementen 202 enthalten, um ein Differenz-HF-Signal 201 zu empfangen, wobei eine Menge von Schaltelementen 204 auf ein Überlagerungsoszillatorsignal (LO-Signal) 215 reagiert. Der Satz von Schaltelementen 204 ist zwischen die koppelnden kapazitiven Elemente 202 und eine kapazitive Last gekoppelt. Die Schaltelemente 204 können konfiguriert sein zu bewirken, dass die koppelnden kapazitiven Elemente 202 das Differenz-HF-Signal 105 abtasten, und zu bewirken, dass die kapazitive Last ein durch den Satz von Schaltelementen 204 geliefertes geschaltetes Ausgangssignal 207 integriert. 2 FIG. 10 is a diagram of an SC sampling mixer, according to some examples. FIG. The SC sampling mixer 200 may be for use as one or both of the SC scan mixers 106 be suitable ( 1 ). The SC sampling mixer 200 may be a pair of the coupling capacitive elements 202 included a differential rf signal 201 to receive, with a lot of switching elements 204 to a local oscillator signal (LO signal) 215 responding. The set of switching elements 204 is between the coupling capacitive elements 202 and a capacitive load coupled. The switching elements 204 may be configured to cause the coupling capacitive elements 202 the difference RF signal 105 scan, and cause the capacitive load through the set of switching elements 204 supplied switched output signal 207 integrated.
Der SC-Abtastmischer 200 kann optional ein Paar von kapazitiven Differenzlastelementen 206 enthalten, um mindestens einen Teil der kapazitiven Last zu liefern, damit das geschaltete Ausgangssignal 207 integriert wird. Die kapazitiven Differenzlastelemente 206 können konfiguriert sein, das durch den Satz von Schaltelementen 204 gelieferte geschaltete Ausgangssignal 207 zu integrieren.The SC sampling mixer 200 Optionally, a pair of capacitive differential load elements 206 included to provide at least a portion of the capacitive load, thus the switched output signal 207 is integrated. The capacitive differential load elements 206 can be configured by the set of switching elements 204 supplied switched output signal 207 to integrate.
Wie in 2 dargestellt, können Schaltelemente 204A während einer Hälfte des LO-Zyklus geschlossen sein, und die Schaltelemente 204B können während der anderen Hälfte des LO-Zyklus geschlossen sein. Bei einigen Beispielen reagieren die Schaltelemente 204 auf das LO-Signal 215, um zu bewirken, dass jedes koppelnde kapazitive Element 202 die kapazitive Last (durch die kapazitiven Lastelemente 206 und/oder den N-stufigen SC-Verstärker 110 bereitgestellt) während des LO-Zyklus lädt. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen SC-Schaltungen, da in diesen Beispielen die Ladung der geschalteten Kondensatoren (d. h. koppelnden kapazitiven Elemente 202) niemals an Masse abgeleitet wird, sondern zweimal für das Laden einer kapazitiven Last verwendet wird. Bei diesen Beispielen wird die Ladung zwischen den koppelnden kapazitiven Elementen 202 und der kapazitiven Last übertragen. Diese Beispiele können den Stromfluss bis zum Zweifachen bei den gleichen Kapazitätswerten und der gleichen LO-Frequenz erhöhen. Dies kann die Nutzung von kleineren Kondensatorwerten gestatten, wodurch die Schaltungsfläche reduziert wird.As in 2 shown, can switching elements 204A be closed during one half of the LO cycle, and the switching elements 204B can be closed during the other half of the LO cycle. In some examples, the switching elements react 204 to the LO signal 215 to cause each coupling capacitive element 202 the capacitive load (through the capacitive load elements 206 and / or the N-stage SC amplifier 110 provided) during the LO cycle. This is in contrast to conventional SC circuits since in these examples the charge of the switched capacitors (ie, coupling capacitive elements 202 ) is never grounded, but used twice to charge a capacitive load. In these examples, the charge becomes between the coupling capacitive elements 202 and transmit the capacitive load. These examples can increase the current flow up to two times for the same capacitance values and the same LO frequency. This may allow the use of smaller capacitor values, thereby reducing the circuit area.
Bei diesen Beispielen kann der SC-Abtastmischer 200 eine Umwandlungsverstärkung nahe an 1 aufweisen, falls das Verhältnis des Werts der kapazitiven Last (z. B. kapazitive Lastelemente 206) zum Wert der koppelnden kapazitiven Elemente 202 signifikant über 1 liegt. Die Bandbreite kann ebenfalls zu dem Verhältnis des Werts der kapazitiven Last zu dem Wert der koppelnden kapazitiven Elemente 202 in Beziehung stehen und auch proportional zur LO-Frequenz sein.In these examples, the SC sampling mixer 200 a conversion gain close to 1 if the ratio of the value of the capacitive load (eg capacitive load elements 206 ) to the value of the coupling capacitive elements 202 significantly above 1. The bandwidth may also be related to the ratio of the value of the capacitive load to the value of the coupling capacitive elements 202 be in proportion and also proportional to the LO frequency.
Bei einigen Beispielen sind die koppelnden kapazitiven Elemente 202 in Reihe zwischen Impedanztransformationselementen (Lm) 102 (1) und der Menge von Schaltelementen 204 vorgesehen. Bei einigen dieser Beispiele können die Impedanztransformationselemente 102 zwischen einen Eingangsport und die Mischer 106 gekoppelt sein und können so ausgewählt sein, dass sie eine im Wesentlichen kapazitive Impedanz der koppelnden Elemente 202 in eine reelle Impedanz (z. B. 50 Ohm) eines Eingangsports (101) transformieren. In diesem Fall ist der Realteil der Mischerimpedanz auf die Schaltelemente und den Bahnwiderstand zurückzuführen.In some examples, the coupling capacitive elements 202 in series between impedance transformation elements (Lm) 102 ( 1 ) and the amount of switching elements 204 intended. In some of these examples, the impedance transformation elements 102 between an input port and the mixers 106 coupled and may be selected so that they have a substantially capacitive impedance of the coupling elements 202 in a real impedance (eg 50 ohms) of a Input ports ( 101 ) transform. In this case, the real part of the mixer impedance is due to the switching elements and the sheet resistance.
Bei einigen Beispielen kann das Paar von kapazitiven Lastelementen 206 zwischen den Satz von Schaltelementen 204 und Masse gekoppelt sein. Der Eingangsport 101 (1) kann durch Impedanztransformationselemente 102 differenziell sowohl an den I-Mischers als auch den Q-Mischer 106 gekoppelt sein. Eine koppelnde Differenzschaltungsanordnung 104 (1) kann durch die Impedanztransformationselemente 102 eine differenzielle Verbindung für jeden Mischer 106 an den Eingangsport 101 bereitstellen. Bei einigen dieser Simplex-Beispiele ist zwischen dem Eingangsport 101 und den Mischern 106 kein LNA vorgesehen.In some examples, the pair of capacitive load elements 206 between the set of switching elements 204 and mass coupled. The entrance port 101 ( 1 ) can by impedance transformation elements 102 differentially on both the I-mixer and the Q-mixer 106 be coupled. A coupling differential circuit arrangement 104 ( 1 ) can by the impedance transformation elements 102 a differential connection for each mixer 106 to the entrance port 101 provide. In some of these simplex examples, there is between the input port 101 and the mixers 106 no LNA provided.
Bei einigen Beispielen können die koppelnden kapazitiven Elemente 202 das Differenz-HF-Signal 201 abtasten, wenn sich die Schaltelemente 204 im geschalteten Zustand befinden (d. h., wenn sich entweder die Schaltelemente 204A in einer geschlossenen Position befinden oder wenn sich die Schaltelemente 204B in einer geschlossenen Position befinden), während dem sich eine abgetastete Ladung an den koppelnden kapazitiven Elementen 202 ansammelt. In diesen Beispielen versuchen die Schaltelemente 204 möglicherweise, dass sich zum Zeitpunkt unmittelbar nach dem Schalten (d. h., wenn entweder die Schaltelemente 204A auf sind oder die Schaltelemente 204B auf sind) die abgetastete Ladung der koppelnden kapazitiven Elemente 202 an den Lastkapazität integriert. Wenn die Schaltfrequenz bei diesen Beispielen nahe an der Eingangssignalfrequenz liegt, werden aufeinander folgende Integrationsabtastwerte im Wesentlichen kohärent und führen zu einer Ladungsansammlung, was zu einer Abwärtswandlung des Eingangssignals führt.In some examples, the coupling capacitive elements may be 202 the difference RF signal 201 palpate when the switching elements 204 in the switched state (ie, when either the switching elements 204A are in a closed position or when the switching elements 204B in a closed position) during which there is a sensed charge on the coupling capacitive elements 202 accumulates. In these examples, the switching elements try 204 possibly that at the time immediately after switching (ie, when either the switching elements 204A are on or the switching elements 204B on) the sampled charge of the coupling capacitive elements 202 integrated in the load capacity. When the switching frequency in these examples is close to the input signal frequency, successive integration samples become substantially coherent and result in charge accumulation, resulting in down-conversion of the input signal.
Bei einigen Beispielen kann der Satz von Schaltelementen 204 eine Menge von kreuzgekoppelten Transistoren umfassen. Die Transistoren können beispielsweise entweder P-Kanal- oder N-Kanal-Bauelemente sein. Bei einigen Beispielen können die Transistoren NMOS-Transistoren umfassen, von denen ein Beispiel in 4 dargestellt ist.In some examples, the set of switching elements 204 comprise a set of cross-coupled transistors. For example, the transistors may be either P-channel or N-channel devices. In some examples, the transistors may include NMOS transistors, an example of which is shown in U.S. Pat 4 is shown.
3 ist ein Diagramm eines zweistufigen SC-Unterzellenverstärkers 300 gemäß einiger beispielhafter Aspekte der vorliegenden Offenbarung. Bei einigen Beispielen kann jeder N-stufige SC-Verstärker 110 (1) eine Parallelkombination aus zwei oder mehr SC-Unterzellenverstärkern 300 umfassen. Bei diesen Beispielen kann eine Parallelkombination aus zwei SC-Unterzellenverstärkern 300 konfiguriert sein, während beider Hälften einer Schaltperiode eine fast konstante kapazitive Last bereitzustellen, da ein einzelner SC-Unterzellenverstärker 300 während einer Hälfte der Schaltperiode eine Lastkapazität bereitstellen kann. Diese Beispiele werden unten ausführlicher beschrieben. 3 is a diagram of a two-stage SC subcell amplifier 300 in accordance with some exemplary aspects of the present disclosure. In some examples, each N-stage SC amplifier 110 ( 1 ) a parallel combination of two or more SC subcells amplifiers 300 include. In these examples, a parallel combination of two SC subcell amplifiers 300 be configured to provide an almost constant capacitive load during both halves of a switching period, as a single SC subcell amplifier 300 during a half of the switching period can provide a load capacity. These examples are described in more detail below.
Bei einigen Beispielen können die N-stufigen SC-Verstärker 110 die kapazitive Last größtenteils oder ganz für die Mischer 106 liefern. In diesen Beispielen sind die kapazitiven Lastelemente 206 (2) optional und sind möglicherweise nicht erforderlich. Bei einem anderen Beispiel liefern die N-stufigen SC-Verstärker 110 möglicherweise nur einen Teil der kapazitiven Last für die Mischer 106, und die kapazitiven Lastelemente 206 können Teil der kapazitiven Last für die Mischer 106 liefern.In some examples, the N-stage SC amplifiers 110 the capacitive load mostly or completely for the mixers 106 deliver. In these examples, the capacitive load elements 206 ( 2 ) optional and may not be required. In another example, the N-stage SC amplifiers provide 110 possibly only part of the capacitive load for the mixers 106 , and the capacitive load elements 206 can be part of the capacitive load for the mixers 106 deliver.
Bei einem Beispiel, bei dem die N-stufigen SC-Verstärker 110 eine kapazitive Last bereitstellen, können die N-stufigen SC-Verstärker 110 das durch die Schaltelemente 204 bereitgestellte geschaltete Ausgangssignal 207 integrieren. Diese kapazitive Last fügt eine zusätzliche Zeitkonstante hinzu, die von der Taktfrequenz (CLC) des Taktsignals 306 und den Werten der kapazitiven Elemente 308 und 310 abhängt. Auf diese Weise stellen die N-stufigen SC-Verstärker 110 eine verbesserte gesteuerte Filterung bereit.In an example where the N-stage SC amplifiers 110 provide a capacitive load, the N-stage SC amplifiers 110 that through the switching elements 204 provided switched output signal 207 integrate. This capacitive load adds an additional time constant, which is the clock frequency (CLC) of the clock signal 306 and the values of the capacitive elements 308 and 310 depends. In this way, the N-stage SC amplifiers 110 an improved controlled filtering ready.
Bei einigen Beispielen kann die durch eine Kombination aus den kapazitiven Lastelementen 206 und den N-stufigen SC-Verstärkern 110 bereitgestellte kapazitive Last mindestens fünf Mal (5x) größer sein als eine Kapazität der koppelnden kapazitiven Elemente 202.In some examples, this may be achieved by a combination of the capacitive load elements 206 and the N-stage SC amplifiers 110 provided capacitive load at least five times ( 5x) greater than a capacitance of the coupling capacitive elements 202 ,
Bei einigen Beispielen sind die N-stufigen SC-Verstärker 110 zweistufige SC-Verstärker (d. h. N=2), und jeder SC-Unterzellenverstärker 300 umfasst eine erste Stufe 302 und eine zweite Stufe 304, die in Reihe angeordnet sind. Jede Stufe umfasst eine Menge von Schaltelementen 312 und eine Menge von kapazitiven Elementen 308 oder 310, wie in 3 dargestellt. In diesen Beispielen reagieren die Sätze von Schaltelementen 312 auf den durch ein Taktsignal 306 gelieferten Taktzyklus, um zu bewirken, dass jeder SC-Unterzellenverstärker 300 während der Hälfte des Taktzyklus mindestens einen Teil der kapazitiven Last (z. B. für die Mischer 106) liefert.In some examples, the N-stage SC amplifiers 110 two stage SC amplifiers (ie, N = 2), and each SC subcell amplifier 300 includes a first stage 302 and a second stage 304 arranged in series. Each stage includes a lot of switching elements 312 and a lot of capacitive elements 308 or 310 , as in 3 shown. In these examples, the sets of switching elements respond 312 on the by a clock signal 306 delivered clock cycle to cause each SC subcell amplifier 300 during half of the clock cycle, at least part of the capacitive load (eg, for the mixers 106 ).
Bei einigen Beispielen kann die erste Stufe 302 während einer Hälfte des Schaltzyklus (d. h. des Taktzyklus) eine Last an Vin liefern, während die zweite Stufe 304 Vout liefert und die Stufen 302 und 304 voneinander getrennt sind. Während der anderen Hälfte des Schaltzyklus ist die erste Stufe 302 von Vin getrennt, und die zweite Stufe 304 ist von Vout getrennt, und die Stufen 302 und 304 sind konfiguriert, eine gemeinsame Ladungsnutzung durchzuführen.In some examples, the first stage 302 during one half of the switching cycle (ie the clock cycle) deliver a load to Vin, while the second stage 304 Vout delivers and the stages 302 and 304 are separated from each other. During the other half of the switching cycle is the first stage 302 separated from Vin, and the second stage 304 is separated from Vout, and the steps 302 and 304 are configured to perform a common charge utilization.
Als Reaktion auf den Taktzyklus ordnet während der ersten Hälfte des Taktzyklus der Satz von Schaltelementen 312 die kapazitiven Elemente 308 der ersten Stufe 302 parallel an und ordnet die kapazitiven Elemente 310 der zweiten Stufe 304 in Reihe an. Während der zweiten Hälfte des Taktzyklus ordnet der Satz von Schaltelementen 312 die kapazitiven Elemente 310 der zweiten Stufe 304 parallel an und ordnet die kapazitiven Elemente 308 der ersten Stufe 302 in Reihe an. Während der ersten Hälfte des Taktzyklus sind die erste und zweite Stufe 302, 304 voneinander getrennt. Während der zweiten Hälfte des Taktzyklus sind die erste und zweite Stufe 302, 304 elektrisch aneinander gekoppelt. Dementsprechend kann während der ersten Hälfte des Taktzyklus eine fast konstante kapazitive Last für jeden der Mischer 106 durch den SC-Unterzellenverstärker 300 bereitgestellt werden. Während der zweiten Hälfte des Taktzyklus kann eine fast konstante kapazitive Last bereitgestellt werden, indem eine zweite Unterzelle bereitgestellt wird, deren Taktung zu der ersten in Gegenphase ist. Bei einigen Beispielen können mehr als zwei Unterzellenelemente vorgesehen werden und die Taktung so ausgelegt werden, dass nur eine der mehr als zwei Unterzellen gleichzeitig mit Vin und Vout verbunden ist.In response to the clock cycle, during the first half of the clock cycle, the set of switching elements 312 the capacitive elements 308 the first stage 302 parallel and assigns the capacitive elements 310 the second stage 304 in series. During the second half of the clock cycle, the set of switching elements orders 312 the capacitive elements 310 the second stage 304 parallel and assigns the capacitive elements 308 the first stage 302 in series. During the first half of the clock cycle, the first and second stages are 302 . 304 separated from each other. During the second half of the clock cycle, the first and second stages are 302 . 304 electrically coupled together. Accordingly, during the first half of the clock cycle, an almost constant capacitive load for each of the mixers 106 through the SC subcell amplifier 300 to be provided. During the second half of the clock cycle, an almost constant capacitive load can be provided by providing a second subcell whose clocking is in antiphase with the first one. In some examples, more than two subcell elements may be provided and the timing may be designed such that only one of the more than two subcells is connected to Vin and Vout simultaneously.
Bei einigen Beispielen kann jeder SC-Unterzellenverstärker 300 als ein Charge-Redistribution-Verstärker arbeiten. Jede Stufe 302 und 304 kann schnell schaltende digitale Transistoren ausnutzen, um Ladung zwischen den kapazitiven Elementen zu bewegen, um eine Spannungsverstärkung bereitzustellen, während die kapazitiven Elemente zwischen Reihen- und Parallelkonfiguration rekonfiguriert werden. Bei diesen Beispielen wird eine Verstärkung dadurch erreicht, dass die kapazitiven Elemente 308, 310 von einer Parallel- zu einer Reihenkonfiguration umgeschaltet werden.In some examples, each SC subcell amplifier may 300 work as a batch redistribution amplifier. Every level 302 and 304 can exploit fast switching digital transistors to move charge between the capacitive elements to provide voltage gain while reconfiguring the capacitive elements between series and parallel configuration. In these examples, gain is achieved by the capacitive elements 308 . 310 be switched from a parallel to a series configuration.
Bei einigen Beispielen kann der SC-Unterzellenverstärker 300 als ein Charge-Redistribution-Verstärker mit variabler Verstärkung arbeiten. Bei diesen Beispielen kann die Verstärkung variiert werden, indem die Schaltanordnung der Schaltelemente 312 gesteuert wird. Bei einigen Beispielen der N-stufigen SC-Verstärker 110 mit fester Verstärkung bewirken die Schaltelemente 312, dass alle kapazitiven Elemente (d. h. Cl, C2 und C3) ungefähr zur gleichen Zeit von Parallel-zu-Reihe und Reihe-zu-Parallel umschalten. Bei einigen Beispielen mit variabler Verstärkung werden nicht alle der kapazitiven Elemente (d. h. Cl, C2 und C3) zur gleichen Zeit von Parallel-zu-Reihe und Reihe-zu-Parallel umgeschaltet. Bei diesen Beispielen mit variabler Verstärkung schalten unterschiedliche Anzahlen der Schaltelemente 312, um eine variable Verstärkung zu erhalten. Falls beispielsweise drei der kapazitiven Elemente (d. h. Cl, C2 und C3) zwischen Parallel und Reihe umgeschaltet werden, kann sich eine Verstärkung von 3x ergeben, wohingegen, falls zwei der kapazitiven Elemente (z. B. C1 und C2) zwischen Parallel und Reihe umgeschaltet werden, sich eine Verstärkung von 2x ergeben kann.In some examples, the SC subcell amplifier 300 work as a variable gain batch redistribution amplifier. In these examples, the gain can be varied by the switching arrangement of the switching elements 312 is controlled. In some examples of the N-stage SC amplifiers 110 with fixed gain cause the switching elements 312 in that all capacitive elements (ie Cl . C2 and C3 ) switch from parallel-to-row and row-to-parallel at about the same time. In some variable gain examples, not all of the capacitive elements (ie Cl . C2 and C3 ) at the same time from parallel-to-row and row-to-parallel. In these variable gain examples, different numbers of switching elements switch 312 to get a variable gain. For example, if three of the capacitive elements (ie Cl . C2 and C3 ) can be switched between parallel and series, a gain of 3x whereas if two of the capacitive elements (e.g. C1 and C2 ) are switched between parallel and series, there is a gain of 2x can result.
Wenn die als durch CLC+ (mit einem Abwärtspfeil gezeigt) gesteuert gekennzeichneten Schaltelemente 312 geschlossen sind und die als mit CLC- (mit einem Aufwärtspfeil gezeigt) verbunden gekennzeichneten Schaltelemente 312 offen sind, befinden sich die kapazitiven Elemente 308 in einer Parallelkonfiguration und sind mit Vin (dem Eingang) verbunden, und die kapazitiven Elemente 310 befinden sich in Reihe und sind mit Vo (dem Ausgang) verbunden. Außerdem ist die Stufe 302 von der Stufe 304 getrennt. Wenn die als durch CLC- gesteuert gekennzeichneten Schaltelemente 312 geschlossen sind und die als mit CLC+ verbunden gekennzeichneten Schaltelemente 312 offen sind, befinden sich die kapazitiven Elemente 308 in einer Reihenkonfiguration und sind von Vin getrennt, und die kapazitiven Elemente 310 befinden sich in einer Parallelkonfiguration und sind von Vo getrennt. Außerdem ist die Stufe 302 mit der Stufe 304 verbunden, was die Reihenanordnung von kapazitiven Elementen 308, die mit der Parallelanordnung von Kondensatoren 310 verbunden sind, bewirkt.When the switching elements designated as controlled by CLC + (shown with a downward arrow) 312 are closed and the switching elements identified as being connected to CLC (shown with an upward arrow) 312 are open, are the capacitive elements 308 in a parallel configuration and are connected to Vin (the input), and the capacitive elements 310 are in series and connected to Vo (the output). Besides, the level is 302 from the stage 304 separated. When the switching elements designated as controlled by CLC- 312 are closed and the switching elements identified as connected to CLC + 312 are open, are the capacitive elements 308 in a series configuration and are separated from Vin, and the capacitive elements 310 are in a parallel configuration and are disconnected from Vo. Besides, the level is 302 with the stage 304 connected, what the series arrangement of capacitive elements 308 that with the parallel arrangement of capacitors 310 connected causes.
Wie oben erörtert, kann bei einigen Beispielen jeder der N-stufigen SC-Verstärker 110 (1) eine Parallelkombination aus zwei SC-Unterzellenverstärkern 300 (3) umfassen. Ein Beispiel dieser Beispiele ist in 5 dargestellt.As discussed above, in some examples, each of the N-stage SC amplifiers 110 ( 1 ) a parallel combination of two SC sub-cell amplifiers 300 ( 3 ). An example of these examples is in 5 shown.
5 zeigt einen N-stufigen SC-Verstärker gemäß einigen Beispielen. Der N-stufige SC-Verstärker 500 kann für den Einsatz als beide der N-stufigen SC-Verstärker 110 (1) geeignet sein. Der N-stufige SC-Verstärker 500 umfasst eine Parallelkombination aus zwei SC-Unterzellenverstärkern 502. Der SC-Unterzellenverstärker 300 (3) kann sich zur Verwendung für jeden der SC-Unterzellenverstärker 502 eignen. 5 shows an N-stage SC amplifier according to some examples. The N-stage SC amplifier 500 Can be used as both the N-stage SC amplifier 110 ( 1 ) be suitable. The N-stage SC amplifier 500 comprises a parallel combination of two SC sub-cell amplifiers 502 , The SC subcell amplifier 300 ( 3 ) may be used for each of the SC subcell amplifiers 502 suitable.
In diesen Beispielen sind die SC-Unterzellenverstärker 502 so konfiguriert, dass sie in Gegenphase zueinander getaktet werden, so dass einer der SC-Unterzellenverstärker 502 (z. B. Verstärker 502A) während einer Hälfte eines Taktzyklus mindestens einen Teil der kapazitiven Last liefert und der andere der SC-Unterzellenverstärker 502 (z. B. Verstärker 502B) während der anderen Hälfte des Taktzyklus mindestens einen Teil der kapazitiven Last liefert, um eine fast konstante kapazitive Last aufrecht zu erhalten. Die fast konstante kapazitive Last kann für einen assoziierten der Mischer 106 bereitgestellt werden. Bei einigen Beispielen kann, wie oben erörtert, ein Teil der kapazitiven Last auch durch die kapazitiven Lastelemente 206 (2) bereitgestellt werden.In these examples, the SC subcell amplifiers are 502 configured to be clocked in antiphase with each other so that one of the SC subcell amplifiers 502 (eg amplifiers 502A ) provides at least a portion of the capacitive load during one half of a clock cycle and the other of the SC subcell amplifiers 502 (eg amplifiers 502B ) supplies at least a portion of the capacitive load during the other half of the clock cycle to maintain an almost constant capacitive load. The almost constant capacitive load can be associated with the mixer 106 to be provided. In some examples, as discussed above, a portion of the capacitive load may also be due to the capacitive load elements 206 ( 2 ) to be provided.
6 zeigt einen N-stufigen Differenz-SC-Verstärker gemäß einigen Beispielen. Der N-stufige Differenz-SC-Verstärker 600 umfasst zwei Paare von SC-Unterzellenverstärkern 602. Ein Paar wird durch die SC-Unterzellenverstärker 602A gebildet und das andere Paar durch die SC-Unterzellenverstärker 602B. Der SC-Unterzellenverstärker 300 (3) kann für die Verwendung als jeder SC-Unterzellenverstärker 602 geeignet sein. Wie in 6 dargestellt, ist der N-stufige Differenz-SC-Verstärker 600 ein zweistufiges differenzielles Beispiel für den N-stufigen SC-Verstärker 110 (1), der zwei assoziierte Paare von Unterzellenverstärkern 300 (3) umfasst, wobei jedes Paar mit einem der Signale eines komplementären Paares (d. h. Vin und Vinbar) assoziiert ist. Jede Unterzelle in jedem Paar kann so angeordnet sein, dass ihr Schalten in Gegenphase ist, um eine fast konstante Quell- und Lastkapazität bereitzustellen. 6 shows an N-stage differential SC amplifier according to some examples. The N-stage differential SC amplifier 600 includes two pairs of SC subcell amplifiers 602 , A pair is passed through the SC subcell amplifiers 602A formed and the other pair through the SC sub-cell amplifier 602B , The SC subcell amplifier 300 ( 3 ) may be for use as any SC subcell amplifier 602 be suitable. As in 6 is the N-stage differential SC amplifier 600 a two-stage differential example for the N-stage SC amplifier 110 ( 1 ), the two associated pairs of subcell amplifiers 300 ( 3 ), each pair being associated with one of the signals of a complementary pair (ie Vin and Vinbar). Each sub cell in each pair may be arranged such that their switching is in antiphase to provide an almost constant source and load capacity.
Wie in 6 gezeigt, wird ein Differenzverstärker durch eine Anordnung aus vier Eintaktstufen gebildet, wobei jede Stufe ein SC-Unterzellenverstärker 602 ist. In 6 kann ein Schaltsignal SW CLK+ (3) entsprechen, und das Schaltsignal SWbar kann CLKentsprechen.As in 6 As shown, a differential amplifier is formed by an arrangement of four single-ended stages, each stage being an SC sub-cell amplifier 602 is. In 6 can a switching signal SW CLK + ( 3 ), and the switching signal SWbar may correspond to CLK.
7 zeigt eine Differenzverstärkungsstufe gemäß einigen Beispielen. Die Differenzverstärkungsstufe 700 kann zwei Eintakt-Verstärkerstufen 702 umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie eine Differenzverstärkungsstufe 700 liefern. Die Differenzverstärkungsstufe 700 kann für die Verwendung als eine Stufe eines N-stufigen SC-Verstärkers 110 (1) geeignet sein. Die Differenzverstärkungsstufe 700 kann vom Durchschnittsfachmann auf einen N-stufigen Verstärker erweitert werden. 7 shows a differential amplification stage according to some examples. The differential amplification stage 700 can have two single-ended amplifier stages 702 configured to be a differential amplification stage 700 deliver. The differential amplification stage 700 may be for use as a stage of an N-stage SC amplifier 110 ( 1 ) be suitable. The differential amplification stage 700 can be extended to an N-stage amplifier by one of ordinary skill in the art.
Bei diesen Beispielen sind Eintakt-Verstärkerstufen 702 so konfiguriert, dass sie eine Differenzverstärkungsstufe 700 liefern, die Schalter 712 (S1, S2, S3, S11, S12 und S13) können konfiguriert sein, gegenphasig zu den Schaltern 714 (S4, S5, S14 und S15) zu schalten. Wenn die Schalter 712 geschlossen sind und die Schalter 714 offen sind, sind die Kondensatoren (C1 und C2 und C11 und C12) parallel zwischen Vin oder Vinbar und Masse geschaltet. Wenn die Schalter 712 offen sind und die Schalter 714 geschlossen sind, sind die Kondensatoren in Reihe angeordnet und von Vin getrennt und mit Vout verbunden. Die Spannungsaufwärtstransformierung kann bis zu 6 dB oder mehr betragen, falls beispielsweise mehr Kondensatoren geschaltet werden.These examples are single-ended amplifier stages 702 configured to have a differential amplification stage 700 deliver, the switches 712 ( S1 . S2 . S3 . S11 . S12 and S13 ) can be configured in antiphase to the switches 714 ( S4 . S5 . S14 and S15 ) to switch. When the switches 712 are closed and the switches 714 are open, the capacitors are ( C1 and C2 and C11 and C12 ) connected in parallel between Vin or Vinbar and ground. When the switches 712 are open and the switches 714 are closed, the capacitors are arranged in series and separated from Vin and connected to Vout. The voltage step-up can be up to 6 dB or more, for example, if more capacitors are switched.
8 zeigt eine Differenz-SC-Verstärkerstufe gemäß einigen Beispielen. Die Differenz-SC-Verstärkerstufe 800 ist ein differenzielles Äquivalent für die Differenzverstärkungsstufe 700 (7) und kann sich zur Verwendung als eine Stufe eines N-stufigen SC-Verstärkers 110 (1) eignen. Die Differenz-SC-Verstärkerstufe 800 kann durch den Durchschnittsfachmann auf einen N-stufigen Verstärker erweitert werden. Bei diesen Beispielen werden die Schalter 812 (S1A, S2A, S3A und S4A) zusammen geschaltet, und die Schalter 814 (S5A, S6A und S7A) werden zusammen geschaltet. Die Schalter 814 werden in Gegenphase zu den Schaltern 812 geschaltet. Wenn die Schalter 812 geschlossen sind, werden die Kondensatoren (C1A und C2A) über den Differenzeingang (Vin, VinBar) geschaltet und sind von dem Differenzausgang (Vout, VoutBar) getrennt. Wenn die Schalter 814 geschlossen sind, sind die Kondensatoren (CIA und C2A) von dem Differenzeingang getrennt und in Reihe zwischen Vout und VoutBar geschaltet, wodurch beispielsweise eine Differenzspannungs-Aufwärtstransformation von bis zu 6 dB bereitgestellt wird. In diesen Beispielen kann der Kondensator C1A ein Äquivalent zu der Reihenkombination aus C1 und C11 (7) sein, und C2A kann ein Äquivalent zu der Reihenkombination aus C2 und C12 (7) sein, was für eine Reduktion der Kondensatorgröße sorgt. 8th shows a differential SC amplifier stage according to some examples. The differential SC amplifier stage 800 is a differential equivalent for the differential amplification stage 700 ( 7 ) and may be for use as a stage of an N-stage SC amplifier 110 ( 1 ) are suitable. The differential SC amplifier stage 800 can be extended to an N-stage amplifier by one of ordinary skill in the art. In these examples, the switches 812 ( S1A . S2A . S3A and S4A ) and the switches 814 ( S5A . S6A and S7A ) are switched together. The switches 814 will be in antiphase to the switches 812 connected. When the switches 812 closed, the capacitors ( C1A and C2A ) are connected across the differential input (Vin, VinBar) and are isolated from the differential output (Vout, VoutBar). When the switches 814 are closed, the capacitors ( CIA and C2A ) are separated from the differential input and connected in series between Vout and VoutBar, thereby providing, for example, differential voltage step-up of up to 6 dB is provided. In these examples, the capacitor C1A an equivalent to the series combination C1 and C11 ( 7 ) be and C2A can be an equivalent to the series combination C2 and C12 ( 7 ), which provides for a reduction in capacitor size.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 können bei einigen Beispielen die SC-Abtastmischer 106 (1) so konfiguriert werden, dass sie eine im Wesentlichen konstante Eingangsimpedanz aufweisen, die durch die Schaltelemente 204 (2) und das Eingangs-Kopplungskondensator-Element 202 (2) eingestellt wird. Die Eingangsimpedanz kann durch eine entsprechende Anpassungsschaltung, die Impedanztransformationselemente 102 enthält und auch die parasitäre Eingangskapazität enthalten kann, an einen 50-Ohm-Port angepasst werden. Eine abgestimmte Eingangsanpassung implementiert sowohl eine erste Verstärkung aufgrund dessen, dass der Q-Faktor größer als Eins ist, und eine Bandpasscharakteristik, die eine erste HF-Filterung am Eingangsport liefert, und eine Variation bei der Schaltelementimpedanz kann sich vorrangig auf den Q-Faktor dieser Antwort auswirken. Eine abgestimmte Eingangsanpassung, um eine Prozessvariation zu gestatten, kann durch Verwendung eines nicht dargestellten SC-Arrays implementiert werden.With reference to 1 and 2 In some examples, the SC sample mixers may be used 106 ( 1 ) are configured to have a substantially constant input impedance through the switching elements 204 ( 2 ) and the input coupling capacitor element 202 ( 2 ) is set. The input impedance can be controlled by an appropriate matching circuit, the impedance transformation elements 102 contains and may also contain the parasitic input capacitance, be adapted to a 50 ohm port. A tuned input match implements both a first gain due to the Q factor being greater than one and a bandpass characteristic providing a first RF filtering at the input port, and a variation in switching element impedance may be prioritized to the Q factor of this Answer. A tuned input match to allow for process variation may be implemented by using an SC array, not shown.
Für den Empfangsweg kann jeder Mischer 106 in einem Vorwärtsmodus betrieben werden und der Ausgang kann an eine Charge-Redistribution-Stufe mit variabler Verstärkung, wie etwa den N-stufigen SC-Verstärker 110 (1) gekoppelt werden. Der Mischer 106 liefert eine zweite Filtercharakteristik, die durch das Verhältnis von Eingangs- und Ausgangskapazität und die LO-Frequenz eingestellt werden kann. Die Stufe mit variabler Verstärkung kann eine dritte Filterungscharakteristik liefern, die durch das Verhältnis der Kapazitäten innerhalb der ersten und zweiten Stufe der Verstärker 110 eingestellt wird. Bei einigen Beispielen können zusätzliche Stufen mit variabler Verstärkung enthalten sein, um die Filterreihenfolge zu vergrößern. Bei einigen Beispielen reichen drei Stufen der Filterung möglicherweise für den Betrieb aus, ohne dass zusätzliche Filterungsstufen erforderlich sind, wodurch Fläche und Leistung eingespart werden. Außerdem kann die Ausgangslastkapazität für den Mischer 106 (d. h., wie durch die kapazitiven Lastelemente 206 (2) bereitgestellt) durch die Eingangskapazität der Stufe mit variabler Verstärkung dargestellt werden, wodurch Komponenten entfernt werden, und/oder die äquivalente Kapazität der zweiten Stufe der variablen Verstärkungsstufe könnte aus einem Kondensator-Array ausgebildet werden, das Teil eines SAR-ADC (d. h., wenn ein ADC verwendet wird) (Successive Approximation Register) sein kann, was die Komponentenanzahl weiter reduziert.For the reception route every mixer can 106 in a forward mode and the output can be fed to a variable gain batch redistribution stage, such as the N-stage SC amplifier 110 ( 1 ). The mixer 106 provides a second filter characteristic that can be adjusted by the ratio of input and output capacitance and the LO frequency. The variable gain stage may provide a third filtering characteristic that is determined by the ratio of the capacitances within the first and second stages of the amplifiers 110 is set. In some examples, additional variable gain stages may be included to increase the filter order. In some examples Three levels of filtering may be sufficient for operation without the need for additional filtering levels, saving area and power. In addition, the output load capacity for the mixer 106 (ie, as by the capacitive load elements 206 ( 2 ) may be represented by the input capacitance of the variable gain stage, thereby removing components, and / or the equivalent capacitance of the second stage variable gain stage could be formed from a capacitor array forming part of a SAR ADC (ie an ADC is used) (Successive Approximation Register), which further reduces the number of components.
Bei einigen Beispielen kann jeder Mischer 106 bidirektional sein, und das abwärts gewandelte Signal wird auch automatisch aufwärts gewandelt, was potenziell zu einer Neuübertragung des empfangenen Signals in dem invertierten Seitenband führt. Eine Quadraturwandler-Architektur beispielsweise in dem Simplex-Beispiel hebt jedoch dieses Signal durch eine Bildauslöschung fundamental auf.In some examples, any mixer 106 is also bidirectional, and the down-converted signal is also automatically up-converted, potentially resulting in retransmission of the received signal in the inverted sideband. However, a quadrature converter architecture, for example in the simplex example, fundamentally overrides this signal by image erasure.
Für den Sendeweg arbeitet im Simplex-Betrieb jeder Mischer 106 im Umkehrmodus, wodurch die Mischfunktion zu einem einzelnen Block konsolidiert und Fläche eingespart wird. Bei diesen Beispielen kann die Eingabe in jeden Mischer 106 im Sendemodus von einem Strom-DAU 112 gespeist werden. Da der Rückweg (im Sendemodus) mit dem Empfangsweg identisch sein kann, werden die gleiche erste und zweite Filterungscharakteristik auch auf das Sendespektrum angewendet. Bei einigen Beispielen kann die Sendeleistung durch die nachhaltige Spannung von Schaltelementen 204 (2) begrenzt sein. Bei einem im tiefen Submikrometerbereich implementierten typischen digitalen Transistor kann die Ausgangsleistung beispielsweise auf - 5 dBm begrenzt sein, doch können Dickoxid-Bauelemente eingesetzt werden, um erhöhte Sendeleistungspegel bereitzustellen.For the transmission path, every mixer works in simplex mode 106 in reverse mode, consolidating the blending function into a single block and saving area. In these examples, the input can be in any mixer 106 in the transmission mode of a power DAU 112 be fed. Since the return path (in the transmission mode) may be identical to the reception path, the same first and second filtering characteristics are also applied to the transmission spectrum. In some examples, the transmit power may be due to the sustained voltage of switching elements 204 ( 2 ) be limited. For example, with a deep sub-micron implemented typical digital transistor, the output power may be limited to -5 dBm, but thick-oxide devices may be used to provide increased transmit power levels.
9 zeigt ein drahtloses Netzwerk gemäß einigen Beispielen. Das drahtlose Netzwerk 900 kann mehrere drahtlose Kommunikationsstationen (STAs) einschließlich einer Hauptstation 902 und mehreren Unterstationen 904 enthalten. Die Hauptstation 902 kann ein Zugangspunkt (ZP), eine Basisstation oder ein eNB (enhanced node B) sein. Die abgesetzten Stationen 904 können mobile oder tragbare drahtlose Einrichtungen umfassen, wenngleich der Schutzbereich der Beispiele in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist. Bei einigen Beispielen kann sich der digitale Sendeempfänger 100 (1) zur Verwendung als Teil einer beliebigen der drahtlosen Stationen einschließlich der Hauptstation 902 oder einer abgesetzten Station 904 eignen. 9 shows a wireless network according to some examples. The wireless network 900 can have multiple wireless communication stations (STAs) including one main station 902 and several substations 904 contain. The main station 902 may be an access point (ZP), a base station or an enhanced node B (eNB). The remote stations 904 may include mobile or portable wireless devices, although the scope of the examples is not limited in this regard. In some examples, the digital transceiver may be 100 ( 1 ) for use as part of any of the wireless stations including the main station 902 or a remote station 904 suitable.
Bei einigen Beispielen kann das drahtlose Netzwerk 900 konfiguriert sein, gemäß spezifischen Kommunikationsstandards zu arbeiten, wie etwa den Standards des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), einschließlich den Standards IEEE 802.11-2012 und/oder 802.11n-2009, und/oder vorgeschlagenen Spezifikationen für drahtlose lokale Netzwerke (WLANs), wenngleich der Schutzbereich des Beispiels in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist, da sie möglicherweise auch dafür geeignet sind, gemäß anderer Techniken und Standards zu arbeiten. Bei einigen Beispielen kann das drahtlose Netzwerk 900 konfiguriert sein, gemäß den LTE-Kommunikationsstandards von UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network) zu arbeiten.In some examples, the wireless network may 900 be configured to operate in accordance with specific communication standards, such as the standards of the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), including the standards IEEE 802.11 - 2012 and / or 802.11n-2009, and / or proposed wireless local area network (WLAN) specifications, although the scope of the example is not limited in this regard, as they may also be suitable for operating in accordance with other techniques and standards. In some examples, the wireless network may 900 be configured to operate in accordance with the UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network) LTE communication standards.
10 zeigt eine drahtlose Kommunikationsstation gemäß einigen Beispielen. Gemäß Beispielen kann die drahtlose Kommunikationsstation (STA) 1000 unter anderem eine physikalische Schicht (PHY) 1002 und eine Medium-Access Control-Schicht (MAC) 1004 enthalten. PHY 1002 und MAC 1004 können mit einem oder mehreren drahtlosen Kommunikationsstandards konform sein. PHY 1002 kann zum Übertragen und Empfangen von Signalen in einem drahtlosen Medium unter Verwendung einer oder mehrerer Antennen ausgelegt sein, und MAC 1004 kann zum Steuern des Zugangs auf das Medium konfiguriert sein. Gemäß Beispielen kann sich die drahtlose Kommunikationsstation 1000 möglicherweise zur Verwendung als einer der in 9 dargestellten drahtlosen Stationen eignen. Gemäß einigen Beispielen kann PHY 1002 einen digitalen Sendeempfänger, wie etwa den digitalen Sendeempfänger 100 (1), enthalten und kann zum Übertragen und/oder Empfangen konfiguriert sein, wie hierin erörtert. 10 shows a wireless communication station according to some examples. According to examples, the wireless communication station (STA) 1000 including a physical layer (PHY) 1002 and a medium access control layer (MAC) 1004 contain. PHY 1002 and MAC 1004 may be compliant with one or more wireless communication standards. PHY 1002 may be configured to transmit and receive signals in a wireless medium using one or more antennas, and MAC 1004 can be configured to control access to the medium. According to examples, the wireless communication station may 1000 possibly for use as one of in 9 illustrated wireless stations are suitable. According to some examples, PHY 1002 a digital transceiver, such as the digital transceiver 100 ( 1 ), and may be configured for transmission and / or reception, as discussed herein.
Bei einigen Beispielen kann die drahtlose Kommunikationsstation 1000 konfiguriert sein, unter Einsatz von OFDM-Kommunikationssignalen (Orthogonal-Frequency Division Multiplexed) über einen Mehrträger-Kommunikationskanal zu kommunizieren. Bei einigen weiteren Beispielen kann die drahtlose Kommunikationsstation 1000 konfiguriert sein, Signale unter Einsatz einer oder mehrerer Modulationstechniken zu kommunizieren, wie etwa Spreizspektrum-Modulation (z. B. DS-CDMA (Direct Sequence Code Division Multiple Access) und/oder FH-CDMA (Frequency Hopping Code Division Multiple Access)), TDM-Modulation (Time-Division Multiplexing) und/oder FDM-Modulation (Frequency-Division Multiplexing), wenngleich der Schutzbereich der Beispiele in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist.In some examples, the wireless communication station may 1000 be configured to communicate using OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexed) communication signals over a multi-carrier communication channel. In some other examples, the wireless communication station may 1000 be configured to communicate signals using one or more modulation techniques, such as spread spectrum modulation (eg DS-CDMA (Direct Sequence Code Division Multiple Access) and / or Frequency Hopping Code Division Multiple Access (FH-CDMA)), TDM modulation (Time-Division Multiplexing) and / or FDM modulation (Frequency-Division Multiplexing), although the scope of the examples is not limited in this regard.
Die Antennen können eine oder mehrere Richt- oder Rundstrahlantennen umfassen, einschließlich beispielsweise Dipolantennen, Monopolantennen, Patch-Antennen, Rahmenantennen, Streifenleiterantennen oder andere Arten von Antennen, die sich für die Übertragung von HF-Signalen eignen. Bei einigen MIMO-Beispielen (Multiple-Input Multiple-Output - Mehrfacheingang - Mehrfachausgang) können die Antennen effektiv getrennt sein, um die Raumdiversität und die verschiedenen Kanalcharakteristika zu nutzen, die zwischen jeder der Antennen und der Antennen einer anderen Kommunikationsstation resultieren können.The antennas may include one or more directional or omnidirectional antennas including, for example, dipole antennas, monopole antennas, patch antennas, loop antennas, stripline antennas, or other types of antennas suitable for transmission of RF signals. In some MIMO examples (multiple-input multiple-output), the antennas may be effectively separated to take advantage of the space diversity and the different channel characteristics that may result between each of the antennas and the antennas of another communication station.
11 zeigt eine Prozedur für den Betrieb eines digitalen Sendeempfängers gemäß einigen Beispielen. Die Prozedur 1100 kann durch einen digitalen Sendeempfänger, wie etwa den digitalen Sendeempfänger 100 (1), durchgeführt werden, wenngleich andere digitale Sendeempfängerkonfigurationen für den Einsatz bei der Durchführung der Prozedur 1100 geeignet sein können. 11 FIG. 12 illustrates a procedure for operating a digital transceiver according to some examples. FIG. The procedure 1100 can by a digital transceiver, such as the digital transceiver 100 ( 1 ), although other digital transceiver configurations are for use in performing the procedure 1100 may be suitable.
Die Operation 1102 umfasst das Empfangen eines Differenz-HF-Signals. Das Differenz-HF-Signal kann an einem Eingang zu einem digitalen Sendeempfänger, wie etwa dem digitalen Sendeempfänger 100 (1) empfangen werden.The operation 1102 includes receiving a differential RF signal. The differential RF signal may be at an input to a digital transceiver, such as the digital transceiver 100 ( 1 ) are received.
Die Operation 1104 umfasst das Abtasten des Differenz-HF-Signals mit mehreren SC-Abtastmischern, um ein geschaltetes Ausgangssignal 207 bereitzustellen. Bei einigen Beispielen können Koppelkondensatoren, wie etwa die Koppelkondensatoren 202 (2) konfiguriert sein, das Differenz-HF-Signal abzutasten. Schaltelemente, wie etwa die Schaltelemente 204 (2) können konfiguriert sein, das geschaltete Ausgangssignal 207 zu liefern.The operation 1104 includes sampling the differential RF signal with a plurality of SC sample mixers to provide a switched output signal 207 provide. In some examples, coupling capacitors, such as the coupling capacitors, may be used 202 ( 2 ) is configured to sample the differential RF signal. Switching elements, such as the switching elements 204 ( 2 ) can be configured, the switched output signal 207 to deliver.
Die Operation 1106 umfasst das Bereitstellen einer fast konstanten kapazitiven Last für jeden der SC-Abtastmischer. Bei einigen Beispielen kann die fast konstante kapazitive Last durch kapazitive Differenzlastelemente 206 (2) bereitgestellt werden. Bei einigen Beispielen kann die fast konstante kapazitive Last für jeden SC-Abtastmischer 200 durch einen N-stufigen SC-Verstärker, wie etwa den N-stufigen SC-Verstärker 500 (5), bereitgestellt werden. Bei einigen Beispielen kann die fast konstante kapazitive Last durch eine Kombination aus kapazitiven Differenzlastelementen 206 und einem N-stufigen SC-Verstärker, wie etwa dem N-stufigen SC-Verstärker 500, bereitgestellt werden.The operation 1106 includes providing an almost constant capacitive load for each of the SC sampling mixers. In some examples, the almost constant capacitive load may be due to differential capacitive load elements 206 ( 2 ) to be provided. In some examples, the almost constant capacitive load may be for each SC sample mixer 200 through an N-stage SC amplifier, such as the N-stage SC amplifier 500 ( 5 ), to be provided. In some examples, the almost constant capacitive load may be due to a combination of capacitive differential load elements 206 and an N-stage SC amplifier, such as the N-stage SC amplifier 500 , to be provided.
Die Operation 1108 umfasst das Integrieren des geschalteten Ausgangssignals 207 mit der fast konstanten kapazitiven Last, um ein verstärktes Ausgangssignal bereitzustellen. Bei einigen Beispielen kann das Integrieren durch einen N-stufigen SC-Verstärker, wie etwa den N-stufigen SC-Verstärker 500 erfolgen.The operation 1108 includes integrating the switched output signal 207 with the almost constant capacitive load to provide an amplified output. In some examples, integration may be through an N-stage SC amplifier, such as the N-stage SC amplifier 500 respectively.
Diese Beispiele können in Hardware, Firmware und Software oder in einer Kombination aus diesen implementiert werden. Diese Beispiele können auch als auf einer computerlesbaren Speichereinrichtung gespeicherte Anweisungen implementiert werden, die durch mindestens einen Prozessor gelesen und ausgeführt werden können, um die hierin beschriebene Operationen durchzuführen. Ein computerlesbares Speichermedium kann einen beliebigen, nicht vorübergehenden Mechanismus zum Speichern von Informationen in einer durch eine Maschine (z. B. einen Computer) lesbaren Form beinhalten. Beispielsweise kann eine computerlesbare Speichereinrichtung einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), magnetischen Plattenspeichermedien, optische Speicherungsmedien, Flash-Speicherbauelemente und andere Speicherungseinrichtungen und -medien beinhalten. Einige Beispiele können einen oder mehrere Prozessoren beinhalten und können mit auf einer computerlesbaren Speicherungseinrichtung gespeicherten Anweisungen konfiguriert sein.These examples may be implemented in hardware, firmware, and software, or a combination thereof. These examples may also be implemented as instructions stored on a computer readable storage device that may be read and executed by at least one processor to perform the operations described herein. A computer-readable storage medium may include any non-transient mechanism for storing information in a form readable by a machine (eg, a computer). For example, a computer readable storage device may include read only memory (ROM), random access memory (RAM), magnetic disk storage media, optical storage media, flash memory devices, and other storage devices and media. Some examples may include one or more processors and may be configured with instructions stored on a computer-readable storage device.
Die Zusammenfassung wird vorgelegt, um 37 C.F.R. Section 1.72(b) einzuhalten, die eine Zusammenfassung erfordert, die es dem Leser gestattet, das Wesen und den Kern der technischen Offenbarung festzustellen. Sie wird mit dem Verständnis vorgelegt, dass sie nicht verwendet wird, um den Schutzbereich oder die Bedeutung der Ansprüche zu begrenzen oder auszulegen. Die folgenden Ansprüche sind hiermit in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als ein separates Beispiel für sich alleine steht.The abstract is submitted to 37 CFR Section 1.72 (b) which requires a summary that allows the reader to ascertain the nature and core of the technical revelation. It is presented with the understanding that it will not be used to limit or interpret the scope or meaning of the claims. The following claims are hereby incorporated into the detailed description, with each claim standing on its own as a separate example.