ДИСКРЕТНО-АНАЛОГОВЫЙ ФИЛЬТР НИЗКИХ ЧАСТОТ НА ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ КОНДЕНСАТОРАХ Российский патент 2023 года по МПК H03H19/00 

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться для выделения заданных спектров сигналов, например, при их аналого-цифровых преобразованиях.

Несмотря на то, что цифровая трансформация промышленного производства широко использует методы цифровой обработки аналогового сигнала, они в некоторых случаях избыточны. Как следствие, дискретно-аналоговая обработка, объединяющая основные достоинства аналогово-цифровых методов, весьма перспективна. Так, дискретно-аналоговые фильтры на переключаемых конденсаторах (ДАФ), выпускаемые десятками ведущих микроэлектронных фирм мира, в т.ч. Texas Instruments (США), Maxim (США), CYPRESS (США), Analog Devices (США) и др., дают существенный выигрыш в сравнении с классическими цифровыми и аналоговыми фильтрами по габаритам, стоимости, точности, функциональности и являются эффективным средством построения цепей частотной селекции и обработки аналоговых сигналов в науке и технике.

Дискретно-аналоговые фильтры на переключаемых конденсаторах и их практические приложения стали за последние 30 лет объектом интенсивной защиты интеллектуальной собственности практически во всех странах мира [1-86]. Наиболее перспективные решения ДАФ [1-86] запатентованы фирмами США, Японии, Франции, Тайваня, Китая, Германии, Великобритании, Италии и др.

Ближайшим прототипом заявляемого устройства является дискретно-аналоговый фильтр низких частот (фиг. 1), описанный в публикациях «Микушин А.В. Фильтры на переключаемых конденсаторах. Режим доступа: https://digteh.ru/Sxemoteh/filtr/SW_C/, рис. 5», а также в статье «H. Serra, N. Paulino, and J. Goes, “A switched-capacitor biquadusing a simple quasi-unity gain amplifier,” in Proc. IEEE Int. Symp. Circuits Systems (ISCAS’13), May 2013, pp. 1841-1844, fig. 1». Он содержит (фиг. 1) входной узел 1 и основной выход 2 устройства, дифференциальный операционный усилитель 3 с инвертирующим 4 и неинвертирующим 5 входами, выход которого соединен с основным выходом 2 устройства, первый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 последовательно соединенные КМОП-ключи, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 переключаемые конденсаторы, причем первый 6 и третий 8 КМОП ключи управляются импульсными сигналами первой группы, а второй 7 и четвертый 9 КМОП ключи управляются импульсными сигналами второй группы, которые противофазны импульсным сигналам первой группы.

Существенный недостаток известного дискретно-аналогового фильтра низких частот (фиг. 1) состоит в том, что в нем подстройка частоты полюса возможна за счет изменения отношения емкостей переключаемых конденсаторов, что можно обеспечить только путем изменения их номинальных значений. Это отрицательно сказывается на его технологичности при микроэлектронном исполнении.

Основная задача предполагаемого изобретения состоит в создании фильтра низких частот на переключаемых конденсаторах, в котором предусмотрена возможность настройки частоты полюса без изменения емкостей переключаемых конденсаторов. Это преимущество достигается путем введения в исходную схему ДАФ фиг. 1 новых элементов и связей между ними в соответствии с формулой изобретения.

Поставленная задача достигается тем, что в фильтре низких частот фиг. 1, содержащем входной узел 1 и основной выход 2 устройства, дифференциальный операционный усилитель 3 с инвертирующим 4 и неинвертирующим 5 входами, выход которого соединен с основным выходом 2 устройства, первый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 последовательно соединенные КМОП-ключи, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 переключаемые конденсаторы, причем первый 6 и третий 8 КМОП ключи управляются импульсными сигналами первой группы, а второй 7 и четвертый 9 КМОП ключи управляются импульсными сигналами второй группы, которые противофазны импульсным сигналам первой группы, предусмотрены новые элементы и связи - введен дополнительный вход 14 устройства, а также первый 15 и второй 16 последовательно соединенные дополнительные резисторы и согласующий неинвертирующий повторитель напряжения 17, причем первый 15 и второй 16 последовательно соединенные дополнительные резисторы включены между дополнительным входом 14 устройства и основным выходом 2 устройства, между общим узлом первого 15 и второго 16 последовательно соединенных дополнительных резисторов и входным узлом 1 включен согласующий неинвертирующий повторитель напряжения 17, первый 10 переключаемый конденсатор включен параллельно первому 6 КМОП-ключу, третий 12 переключаемый конденсатор включен параллельно четвертому 9 КМОП-ключу, четвертый 13 переключаемый конденсатор включен между основным выходом 2 устройства и инвертирующим входом 4 дифференциального операционного усилителя 3, неинвертирующий вход 5 которого связан с общей шиной источников питания, общий узел второго 7 и третьего 8 КМОП-ключей связан с общей шиной источников питания через второй 11 переключаемый конденсатор, а последовательно соединенные первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9 КМОП-ключи включены между входным узлом 1 и инвертирующим входом 4 дифференциального операционного усилителя 3.

На чертеже фиг. 1 показана схема дискретно-аналогового фильтра низких частот - прототипа.

На чертеже фиг. 2 приведена схема заявляемого дискретно-аналогового фильтра низких частот на переключаемых конденсаторах в соответствии с формулой изобретения.

На чертеже фиг. 3 представлены временные диаграммы импульсных сигналов первой и второй группы, которые управляют соответственно первым 6 и третьим 8 КМОП-ключами, а также вторым 7 и четвертым 9 КМОП-ключами.

На чертеже фиг. 4 показаны схема заявляемого фильтра на переключаемых конденсаторах фиг. 2 с выходом Out2 в среде MicroCap, а также блок LF с выходом Out2, который позволяет выполнить моделирование обобщённого аналогово ФНЧ с передаточной функцией второго порядка (5), а затем сравнить характеристики ДАФ и LF.

На чертеже фиг. 5 приведены переходные характеристики заявляемого дискретно-аналогового фильтра LF (выход v(Out)) и некоторого обобщенного аналогового фильтра с передаточной функцией второго порядка (выход v(Out_2)), который имеет идентичные с ДАФ параметры: коэффициент передачи, частоту полюса и затухание полюса.

На чертеже фиг. 6 представлены выходные напряжения предлагаемого дискретно-аналогового фильтра (выход v(Out)) и обобщенного аналогового фильтра (выход v(Out_2)) с передаточной функцией второго порядка при частоте входного сигнала v(In), равной частоте полюса 1125 Гц. Данные графики показывают практически полное совпадение синусоидального сигнала на выходе аналогового фильтра LF v(Out_2) и «ступенчатого» сигнала v(Out) на выходе заявляемого ДАФ. Важно отметить, что высота «ступеньки» сигнала v(Out) на чертеже фиг. 6 крайне мала - она определяется частотой коммутации КМОП-ключей.

На чертеже фиг. 7 показаны принятые при моделировании схемы ФНЧ фиг. 4 последовательности импульсов первой (Us1) и второй (Us2) группы, управляющие КМОП ключами с частотой коммутации , равной 1 МГц.

Дискретно-аналоговый фильтр низких частот на переключаемых конденсаторах фиг. 2 содержит входной узел 1 и основной выход 2 устройства, дифференциальный операционный усилитель 3 с инвертирующим 4 и неинвертирующим 5 входами, выход которого соединен с основным выходом 2 устройства, первый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 последовательно соединенные КМОП-ключи, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 переключаемые конденсаторы, причем первый 6 и третий 8 КМОП ключи управляются импульсными сигналами первой группы, а второй 7 и четвертый 9 КМОП ключи управляются импульсными сигналами второй группы, которые противофазны импульсным сигналам первой группы. В схеме дискретно-аналогового фильтра низких частот предусмотрен дополнительный вход 14 устройства, а также введены первый 15 и второй 16 последовательно соединенные дополнительные резисторы и согласующий неинвертирующий повторитель напряжения 17, причем первый 15 и второй 16 последовательно соединенные дополнительные резисторы включены между дополнительным входом 14 устройства и основным выходом 2 устройства, между общим узлом первого 15 и второго 16 последовательно соединенных дополнительных резисторов и входным узлом 1 включен согласующий неинвертирующий повторитель напряжения 17, первый 10 переключаемый конденсатор включен параллельно первому 6 КМОП-ключу, третий 12 переключаемый конденсатор включен параллельно четвертому 9 КМОП-ключу, четвертый 13 переключаемый конденсатор включен между основным выходом 2 устройства и инвертирующим входом 4 дифференциального операционного усилителя 3, неинвертирующий вход 5 которого связан с общей шиной источников питания, общий узел второго 7 и третьего 8 КМОП-ключей связан с общей шиной источников питания через второй 11 переключаемый конденсатор, а последовательно соединенные первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9 КМОП-ключи включены между входным узлом 1 и инвертирующим входом 4 дифференциального операционного усилителя 3.

Рассмотрим работу заявляемого дискретно-аналогового фильтра низких частот на чертеже фиг. 2.

В результате математического анализа схемы фиг. 2 можно показать, что:

1. Коэффициент передачи ФНЧ на нулевой частоте

2. Коэффициент передачи ФНЧ на частоте полюса

3. Частота полюса

4. Затухание полюса

В формуле (3) - частота переключения КМОП-ключей, - период переключения КМОП-ключей.

Анализ формул (1)-(4) показывает, что реализуемые заявляемым фильтром параметры зависят не только от величин ёмкостей переключаемых конденсаторов, но и от отношения сопротивлений резисторов R₂ и R₁. Причем частота полюса ДАФ (формула 3) определяется частотой переключения ключей (f_s), отношениями емкостей переключаемых конденсаторов (С1/С2, С3/С4), а также отношением сопротивлений резисторов R₂ к R₁. Путем целенаправленного выбора сопротивлений данных резисторов можно понизить частоту полюса ДАФ при постоянных и одинаковых значениях емкостей переключаемых конденсаторов. Последнее свойство схемы фиг. 2 облегчает реализацию фильтра в микроэлектронном исполнении.

Известно, что при высокой частоте переключения КМОП-ключей (f_s) и выполнении условия f_s>>f_p, в области низких частот в районе частоты полюса (f_p) амплитудно-частотная характеристика фильтра на переключаемых конденсаторах и аналогового фильтра такого же порядка совпадают. В программе схемотехнического проектирования Micro-Cap не предусмотрен анализ схем ДАФ в частотной области и построения АЧХ. Поэтому для исследования схемы ДАФ использован анализ во временной области, а полученные характеристики ДАФ сравнивались далее с характеристиками обобщенного аналогового фильтра (LF) второго порядка по его передаточной функции

Графики на фиг. 5 показывают переходные характеристики (реакцию на единичный скачок) заявляемой схемы фильтра (выход Out, фиг. 4), а также аналогичные графики, полученные путем моделирования передаточной функции обобщенного аналогового фильтра второго порядка для выхода (Out2). На этих графиках видно, что две переходные характеристики полностью совпадают, так как наложились друг на друга.

На чертеже фиг. 6 показаны выходные сигналы заявляемой схемы ДАФ для выхода Output и обобщенного аналогового фильтра LF (Output2) c передаточной функцией (5) при входном синусоидальном сигнале с частотой, равной частоте полюса, и амплитудой, равной 1В. Полученные графики выходных сигналов также получились идентичными, что подтверждает работоспособность заявляемого дискретно-аналогового фильтра низких частот.

Анализ формулы (3) показывает, что при выбранных на чертеже фиг. 4 сопротивлениях резисторов R₁=R₂=5 кOм (их отношение R1/R2=1), частота полюса в заявляемой схеме ДАФ (по сравнению со схемой ДАФ-прототипа (фиг. 1) при одинаковых отношениях емкостей переключаемых конденсаторов) будет меньше на величину, равную А= =0,707.

Если выбрать отношение резисторов R2, R1 значительно больше единицы, то частота полюса заявляемого ДАФ при фиксированной частоте коммутации существенно понижается.

Следует также отметить, что при изготовлении фильтра путем подгонки сопротивлений резисторов R₁ и (или) R₂ возможна подстройка частоты полюса без изменения отношения емкостей конденсаторов, т.е. без изменения их номинальных значений. Рассмотренные свойства заявляемого ДАФ дают ему технологические преимущества при микроэлектронном исполнении.

Таким образом, предлагаемый дискретно-аналоговый фильтр обладает существенными преимуществами в сравнении с ДАФ-прототипом.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Pinchas Novac, “Signal conditioning circuit between an optical device and a processing unit”, US Patent 7988638-B2, 2011-08-02.

2. Bawa Gaurav, “Enhanced switched capacitor filter (SCF) compensation in DC-DC converters”, Patent TW201725843 (A), 2017-07-16.

3. David R. Welland et al., “Method and circuitry for generating reference voltages”, US Patent 4804863-A, 1989-02-14.

4. Jan Mulawka et al., “Biquad block with switched capacitors without continuous feedback loop and with no sensitivity compared with the gain of operational amplifiers and the ratio of the capacitances”, US Patent 4841263-A, 1989-06-20.

5. Douglas R. Holberg et al., “Switched-capacitor filter having digitally-programmable capacitive element", US Patent 4849662-A, 1989-07-18.

6. Hisakazu Hitomi, “Filter circuit”, US Patent 4855627-A, 1989-08-08.

7. James R. Hochschild et al., “Switched capacitor filter”, US Patent 4862121-A, 1989-08-29.

8. Mohamed S. Tawfik et al., “Switched capacitor sampling filter”, US Patent 4908579-A, 1990-03-13.

9. A. Martin Mallinson, “Delta modulator with integrator having positive feedback”, US Patent 4926178-A, 1990-05-15.

10. Franco Maloberti et al., “Integrated interface circuit for processing the signal supplied by a capacitive sensor”, US Patent 5155396-A, 1992-10-13.

11. Joseph S. Chang et al., “Time-multiplexed switched capacitor circuit having reduced capacitance”, US Patent 5182521-A, 1993-01-26.

12. A. Karl Rapp, “Charge-integrating preamplifier for ferroelectric memory”, US Patent 5274583-A, 1993-12-28.

13. Kazunori Inogai et al., “Switched capacitor filter circuit employing two switched capacitor filters”, US Patent 5327092-A, 1994-07-05.

14. Kristaan L. Moody et al., “Switched-capacitor notch filter with programmable notch width and depth”, US Patent 5331218-A, 1994-07-19.

15. Adrian B. Early et al., “Glitchless switched-capacitor biquad low pass filter”, US Patent 5391999-A, 1995-02-21.

16. Toshio Maejima, “Switched capacitor filter”, US Patent 5973536-A, 1999-10-26.

17. Yuji Segawa et al., “Switched capacitor filter circuit”, US Patent 6509791-B2, 2003-01-21.

18. Bernhard Engl, “Circuit and method for attenuating or eliminating undesired properties of an operational amplifier”, US Patent 6509792-B2, 2003-01-21.

19. Germano Nicollini et al., “Low distortion circuit with switched capacitors”, US Patent 6556072-B1, 2003-04-29.

20. Adrian B. Early et al., “Switched capacitor filter”, US Patent 6891429-B1, 2005-05-10.

21. Takanori Makino et al., “Switched-capacitor low-pass filter and semiconductor pressure sensor apparatus incorporating the filter”, US Patent 7049883-B2, 2006-05-23.

22. Gaurav Chandra et al., “Filter circuit providing low distortion and enhanced flexibility to obtain variable gain amplification”, US Patent 7138873-B2, 2006-11-21.

23. Shin-Hung Yeh, “Reference voltage driving circuit with a compensating circuit and a compensating method of the same”, US Patent 7253664-B2, 2007-08-07.

24. Shin-Hung Yeh, “Reference voltage driving circuit with a compensating circuit”, US Patent 7495480-B2, 2009-02-24.

25. Wenxiao Tan, “Switched capacitor notch filter circuits”, US Patent 7495508-B2, 2009-02-24.

26. Sen-Shyong Fann, “Photodetector array with background current compensation means”, US Patent 7525078-B2, 2009-04-28.

27. Hernan D. Romero, “ Switched capacitor notch filter”, US Patent 7990209-B2, 2011-08-02.

28. Harold Kutz et al., “Device with reconfigurable continuous and discrete time functionality”, US Patent 8299850-B1, 2012-10-30.

29. Daisuke Yamazaki et al., “Filter circuit”, US Patent 8406357-B2, 2013-03-26.

30. Gaurav Bawa et al., “ Switched-capacitor filter”, US Patent 8754699-B2, 2014-06-17.

31. Jens Sauerbrey, “Amplifier or filter circuit in switched capacitor circuit logic and method for amplifying or filtering signals”, US Patent Appl. 20050116768-A1, 2005-06-02.

32. Roubik Gregorian, “ Switched-capacitor elliptic filter”, WO 81/01779, 1981-06-25.

33. David George Haigh et al., “Switched-capacitor filter”, WO 84/01065, 1984-03-15.

34. Patric Jogn Quinn, “Differential switched capacitor filtering”, WO 97/15115, 1997-04-24.

35. Romero Hernan D., “Switched Capacitor Notch Filter”, WO 2010147713 (A1), 2010-12-23.

36. Патент SU 1510072, МПК H03H 19/00. Полосовой фильтр: № 4305611; заявл. 14.09.87; опубл. 23.09.89, Бюл. № 35 / Иванов Ю.И., Тепин В.П.; заявитель «Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова».

37. Патент SU 799107, МПК H03H 11/12. Активный фильтр: № 2630728; заявл. 19.06.1978; опубл. 23.01.81 / Опрятнов Е.В.; заявитель «Предприятие П/Я А-3706».

38. Патент SU 623250, МПК H03H 7/10. Полосовой фильтр: № 2344823; заявл. 05.04.1976; опубл. 05.09.1978 / Рябов Е.А.; заявитель «Предприятие П/Я М-5222».

39. Патент SU 1827712 А1, МПК H03H 19/00. Полосовой фильтр на переключаемых конденсаторах: № 4893202; заявл. 21.12.1990; опубл. 15.07.1993Б Бюл. № 26 / Бобров В.К., Гончарик Л.И., Кашиньян В.А., Кестнер Д.В.; заявитель «Минский радиотехнический институт».

40. Патент SU 1764142 А1, МПК H03H 19/00. Полосовой SC-фильтр: № 4777032; заявл. 02.01.90; опубл. 23.09.92, Бюл. № 35 / Иванов Ю.И., Тепин В.П.; заявитель «Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова».

41. Патент SU 1732434 А1, МПК H03H 19/00. Перестраиваемый ARCS-фильтр: № 4733015; заявл. 24.08.89; опубл. 07.05.92, Бюл. № 17 / Иванов Ю.И., Тепин В.П.; заявитель «Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова».

42. Патент SU 1695495 А1, МПК H03H 19/00. Фильтр с переключаемыми конденсаторами: № 4596141; заявл. 04.04.89; опубл. 30.11.91, Бюл. № 44 / Иванов Ю.И., Тепин В.П.; заявитель «Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова».

43. Патент SU 1610594 А1, МПК H03H 11/12. Фильтр с переключаемыми конденсаторами: № 4350055; заявл. 25.12.87; опубл. 30.11.90, Бюл. № 44 / Гаврилов В.С., Белоус Ю.Т.

44. Karl Haug, “Switch/capacitor filter”, Patent DE 3118198 (A1), 1982-11-25.

45. Charles A. Lish, “Switched capacitor filter”, Patent CA 1224252 (A), 1987-07-14.

46. Seiji Kato et.al., “Switched-capacitor filter”, Patent EP 0020131 (B1), 1982-12-01.

47. Josef Nossek, “Electrical filter circuit for sampled analog signal processing”, Patent EP 0042116 (A1), 1981-12-23.

48. Roubik Gregorian, Toshiro Suzuki , “Switched-Capacitor Interpolation Filter”, Patent EP 0054561 (B1), 1986-04-16.

49. Roubik Gregorian, Toshiro Suzuki, “Switched-Capacitor Cosine Filter”, Patent EP 0055260 (B1), 1985-09-25.

50. Kenji Matsuo, Shouji Abou, “Switched capacitor filter circuit”, Patent EP 0109612 (B1), 1989-05-24.

51. David George Haigh, Bhajan Singh, “Switched Capacitor Filter”, Patent EP 0118482 (B1),1986-06-04.

52. Michel Gignoux, “Synchronous switched-capacitor filter”, Patent EP 0226490 (B1), 1991-01-23.

53. Jan Mulawka, Konczykowska Agnieszka, Michel Bon, “Switched capacitor biquadratic element without a permanent negative feedback loop and having a low sensitivity towards operational amplifier gain and capacitor ratio”, Patent EP 0308287 (B1), 1992-04-08.

54. Suwa Masaya, “Laser type gas analysis device”, Patent JP 6520587 (B2), 2019-05-29.

55. Patrick John Quinn, “Differential Switched Capacitor Filtering”, Patent EP 0799527 (B1), 2002-01-16.

56. Andrea Visconti, Luciano Prandi, Carlo Caminada, Paolo Angelini, “Switched-capacitor band-pass filter of a discrete-time type, in particular for cancelling offset and low-frequency noise of switched-capacitor stages”, Patent EP 2259426 (A1), 2010-12-08.

57. Jose De Albuquerque Da Franca, “Switched capacitor filter“, Patent GB 2159014 (A), 1985-11-20.

58. Патент RU 2054792 Российская Федерация, МПК H03H 19/00. Синхронный фильтр: № 5050643; заявл. 01.07.92; опубл. 20.02.96 / Анисимов В.И., Диесперов В.Н., Трайнин А.М., Хабаров В.Б.

59. Патент RU 2317636 Российская Федерация, МПК H03H 21/00. Фильтр с дискретно-перестраиваемыми характеристиками: № 2006119753; заявл. 05.06.2006; опубл. 20.02.2008, Бюл. № 5 / Цитович Л.И., Терещина О.Г. заявитель Южно-Уральский государственный университет.

60. Патент RU 2321056 Российская Федерация, МПК G06G 7/186. Интегратор на переключаемых конденсаторах на основе токового конвейера: № 2006120748; заявл. 15.06.2006; опубл. 27.03.2008, Бюл. № 9 / Коротков А.С., Морозов Д.В.; заявитель ООО «Центр разработки микросхема «Альфа-Кристалл».

61. Yuji Segawa et al., “Switched capacitor filter circuit”, US Patent Appl. 20020167353-A1, 2002-11-14.

62. Gaurav Bawa et al., “Switched-Capacitor Filter”, US Patent Appl. 20130113550-A1, 2013-05-09.

63. Dermot Thomas Fucito, “Low pass active filter apparatus”, US Patent 3999137-A, 1976-12-21.

64. Roubik Gregorian, “Switched capacitor elliptic filter”, US Patent 4179665-A, 1979-12-18.

65. Donald L. Fraser, Jr. et al., “Switched capacitor filter”, US Patent 4290034-A, 1981-09-15.

66. Roubik Gregorian, “Switched-capacitor elliptic filter”, US Patent 4306197-A, 1981-12-15.

67. Roubik Gregorian et al., “Switched-capacitor interolation filter”, US Patent 4331894-A, 1982-05-25.

68. Seiji Kato et al., “Switched-capacitor filter”, US Patent 4333064-A, 1982-06-01.

69. Norio Ueno et al., “Switched-capacitor filter”, US Patent 4366456-A, 1982-12-28.

70. Roubik Gregorian et al., “Offset compensation for switched capacitor integrators”, US Patent 4393351-A,1983-07-12.

71. Akihiko Ito et al., “Integrator for a switched capacitor-filter”, US Patent 4429281-A, 1984-01-31.

72. Chieh Chang et al., “Switched capacitor n-path filter”, US Patent 4446438-A, 1984-05-01.

73. Veikko R. Saari, “Switched capacitor high-pass filter”, US Patent 4476448-A, 1984-10-09.

74. Koji Iwahashi, “Receiver having switched capacitor filter”, US Patent 4484358-A, 1984-11-20.

75. Boris Sokoloff, “3-Phase switched capacitor circuit having an inductive characteristic”, US Patent 4513265-A, 1985-04-23.

76. Itsuo Sasaki et al., “Band pass filter with a switched capacitor”, US Patent 4520283-A, 1985-05-28.

77. Charles A. Lish, “Switched capacitor filter”, US Patent 4538113-A, 1985-08-27.

78. Itsuo Sasaki, “Switched capacitor integrator”, US Patent 4550295-A, 1985-10-29.

79. Kenji Matsuo et al., “Switched capacitor filter circuit”, US Patent 4551683-A, 1985-11-05.

80. Itsuo Sasaki et al., “Low pass filter”, US Patent 4558292-A, 1985-12-10.

81. Daniel Senderowicz, “Switched capacitor filter utilizing a differential input and output circuit and method”, US Patent 4574250-A, 1986-03-04.

82. Wayne G. Shumaker, “Broken loop switched capacitor high pass filter”, US Patent 4600904-A, 1986-07-15.

83. Daniel Senderowicz, “DC offset correction circuit utilizing switched capacitor differential integrator”, US Patent 4633223-A, 1986-12-30.

84. Hiroshi Tanimoto, “Switched capacitor circuit”, US Patent 4743872-A, 1988-05-10.

85. Mehrdad Negahban-Hagh, “Switching scheme for switched capacitor filters”, US Patent 4763088-A, 1988-08-09.

86. Richard Leigh Gower et al., “Low power wide bandwidth programmable gain CDS amplifier/instrumentation amplifier”, US Patent 6573784-B2, 2003-06-03.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться для выделения заданных спектров сигналов, например, при их аналого-цифровых преобразованиях. Техническим результатом изобретения является создание фильтра низких частот на переключаемых конденсаторах, в котором предусмотрена возможность настройки частоты полюса без изменения емкостей переключаемых конденсаторов. Дискретно-аналоговый фильтр низких частот на переключаемых конденсаторах дополнительно содержит дополнительный вход (14) устройства, первый (15) и второй (16) последовательно соединенные дополнительные резисторы и согласующий неинвертирующий повторитель напряжения (17). 7 ил.

Дискретно-аналоговый фильтр низких частот на переключаемых конденсаторах, содержащий входной узел (1) и основной выход (2) устройства, дифференциальный операционный усилитель (3) с инвертирующим (4) и неинвертирующим (5) входами, выход которого соединен с основным выходом (2) устройства, первый (6), второй (7), третий (8) и четвертый (9) последовательно соединенные КМОП-ключи, первый (10), второй (11), третий (12) и четвертый (13) переключаемые конденсаторы, причем первый (6) и третий (8) КМОП ключи управляются импульсными сигналами первой группы, а второй (7) и четвертый (9) КМОП ключи управляются импульсными сигналами второй группы, которые противофазны импульсным сигналам первой группы, отличающийся тем, что в схеме дискретно-аналогового фильтра низких частот предусмотрен дополнительный вход (14) устройства, а также введены первый (15) и второй (16) последовательно соединенные дополнительные резисторы и согласующий неинвертирующий повторитель напряжения (17), причем первый (15) и второй (16) последовательно соединенные дополнительные резисторы включены между дополнительным входом (14) устройства и основным выходом (2) устройства, между общим узлом первого (15) и второго (16) последовательно соединенных дополнительных резисторов и входным узлом (1) включен согласующий неинвертирующий повторитель напряжения (17), первый (10) переключаемый конденсатор включен параллельно первому (6) КМОП-ключу, третий (12) переключаемый конденсатор включен параллельно четвертому (9) КМОП-ключу, четвертый (13) переключаемый конденсатор включен между основным выходом (2) устройства и инвертирующим входом (4) дифференциального операционного усилителя (3), неинвертирующий вход (5) которого связан с общей шиной источников питания, общий узел второго (7) и третьего (8) КМОП-ключей связан с общей шиной источников питания через второй (11) переключаемый конденсатор, а последовательно соединенные первый (6), второй (7), третий (8), четвертый (9) КМОП-ключи включены между входным узлом (1) и инвертирующим входом (4) дифференциального операционного усилителя (3).