(57)【要約】  フィルタ（１１４、１１６）を較正することが開示される。フィルタ（１１４、１１６）は、較正中に発振器として再構成される。フィルタを再構成するスイッチ（ｓｗ１、ｓｗ２）および／または他の構成が使用されて、正のフィードバックループに対してフィルタの負のフィードバックループを再構成する。フィルタのコンポーネント（ｃ１−ｃ４）を調整して、所望のフィルタ特性に対応する発振を達成するために発振パラメータが次に測定される（１０６、３００）。【選択図】      図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタコンポーネントを有するフィルタを較正する方法において、
フィルタコンポーネントが発振性状を有する発振器として構成されるように、前記フィルタを再構成することと、
前記フィルタコンポーネントを調整して、所望のフィルタ特性に対応する発振性状を達成することとを含む方法。
【請求項２】
前記フィルタを再構成することは、前記フィルタ中で正のフィードバックループを生成することを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記フィルタを再構成することは、前記フィルタ中で負のフィードバックループを変更することを含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記フィルタ再構成することは、スイッチを設定することを含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記発振性状は、発振周波数を含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記発振性状は、発振位相を含む請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記フィルタ特性は、遮断周波数を含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記フィルタ特性は、信号位相を含む請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記フィルタコンポーネントを調整することは、キャパシタンス値を調整することを含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記フィルタコンポーネントを調整することは、インダクタンス値を調整することを含む請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記フィルタコンポーネントを調整することは、抵抗値を調整することを含む請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記フィルタコンポーネントを調整することは、相互コンダクタンス値を調整することを含む請求項１記載の方法。
【請求項１３】
複数の調整可能なフィルタコンポーネントを調整することをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記フィルタの現場測定を行うことをさらに含む請求項1記載の方法。
【請求項１５】
発振周波数を測定することをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項１６】
前記測定された発振周波数と、基準信号周波数とを比較することをさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
フィルタコンポーネントを調整することは、逐次近似アプローチを使用することを含む請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記フィルタコンポーネントを調整することは、現在のフィルタ特性を包含する数式を使用することを含む請求項１記載の方法。
【請求項１９】
前記フィルタコンポーネントを調整することは、前記発振性状を包含する数式を使用することを含む請求項１記載の方法。
【請求項２０】
前記フィルタは、動作の複数の機能モードを有する請求項１記載の方法。
【請求項２１】
前記動作の機能モードは、フィルタリングモードおよび較正モードを含む請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記フィルタが電源投入されるときに、較正が実行される請求項1記載の方法。
【請求項２３】
データの関連するグループのそれぞれのインスタンスの前に、フィルタ較正が実行される請求項１記載の方法。
【請求項２４】
前記フィルタに対して外部にあるコンポーネントにより呼び出されるとき、フィルタ較正が実行される請求項１記載の方法。
【請求項２５】
前記フィルタのパラメータが調整されるとき、フィルタ較正が実行される請求項１記載の方法。
【請求項２６】
フィルタ較正は、規定された周期ベースで実行される請求項1記載の方法。
【請求項２７】
前記フィルタは、バイカッド構成である請求項１記載の方法。
【請求項２８】
前記フィルタコンポーネントは、規定されたしきい値内で発振性状を達成するように調整される請求項１記載の方法。
【請求項２９】
フィルタを較正するシステムにおいて、
フィルタコンポーネントと、
前記フィルタコンポーネントが発振性状を有する発振器として構成されるように、前記フィルタを再構成するように構成された再構成コンポーネントとを具備し、
前記フィルタコンポーネントは、所望のフィルタ特性に対応する発振性状を達成するために調整できるように構成されているシステム。
【請求項３０】
前記再構成コンポーネントは、前記フィルタ中で正のフィードバックループを生成するように構成されている請求項２９記載のシステム。
【請求項３１】
前記再構成コンポーネントは、前記フィルタ中で負のフィードバックループを変更するように構成されている請求項２９記載のシステム。
【請求項３２】
前記再構成コンポーネントは、スイッチを含む請求項２９記載のシステム。
【請求項３３】
前記発振性状は、発振周波数を含む請求項２９記載のシステム。
【請求項３４】
前記発振性状は、発振位相を含む請求項２９記載のシステム。
【請求項３５】
前記フィルタ特性は、遮断周波数を含む請求項２９記載のシステム。
【請求項３６】
前記フィルタ特性は、信号位相を含む請求項２９記載のシステム。
【請求項３７】
前記フィルタコンポーネントは、キャパシタンス値を調整することにより調整できるように構成されている請求項２９記載のシステム。
【請求項３８】
前記フィルタコンポーネントは、インダクタンス値を調整することにより調整できるように構成されている請求項２９記載のシステム。
【請求項３９】
前記フィルタコンポーネントは、抵抗値を調整することにより調整できるように構成されている請求項２９記載のシステム。
【請求項４０】
前記フィルタコンポーネントは、相互コンダクタンス値を調整することにより調整できるように構成されている請求項２９記載のシステム。
【請求項４１】
前記フィルタコンポーネントは、複数の調整可能なフィルタコンポーネントを調整することにより調整できるように構成されている請求項２９記載のシステム。
【請求項４２】
前記フィルタコンポーネントは、前記フィルタの現場測定を行うように構成されている請求項２９記載のシステム。
【請求項４３】
前記フィルタコンポーネントは、発振周波数を測定するように構成されている請求項２９記載のシステム。
【請求項４４】
前記フィルタは、動作の複数の機能モードを有する請求項２９記載のシステム。
【請求項４５】
前記動作の機能モードは、フィルタリングモードおよび較正モードを含む請求項４４記載のシステム。
【請求項４６】
前記フィルタが電源投入されるときに、フィルタ較正が実行される請求項２９記載のシステム。
【請求項４７】
データの関連するグループのすべてのインスタンスの前に、フィルタ較正が実行されるように前記システムが構成されている請求項２９記載のシステム。
【請求項４８】
前記フィルタに対して外部にあるコンポーネントにより呼び出されるとき、フィルタ較正が実行されるように前記システムが構成されている請求項２９記載のシステム。
【請求項４９】
前記フィルタのパラメータが調整されるとき、フィルタ較正が実行されるように前記システムが構成されている請求項２９記載のシステム。
【請求項５０】
フィルタ較正は、規定された周期ベースで実行されるように前記システムが構成されている請求項２９記載のシステム。
【請求項５１】
前記フィルタは、バイカッド構成である請求項２９記載のシステム。
【請求項５２】
前記フィルタコンポーネントは、規定されたしきい値内で発振性状を達成するために調整できるように構成されている請求項２９記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
関連出願 
この出願は、２００５年、５月２５日に出願された“フィルタ較正”と題する米国仮特許出願第６０／７１４，５３３の利益を主張する。
【０００２】
プロセス変化、動作温度変動、経時変化、および他の環境変化の影響は、通信デバイス中で使用される既存のフィルタの予定された仕様からの性能特性の逸脱に寄与する。オンチップＲＣ時間定数の絶対値は、これらの影響のため、ほぼ１００パーセント変化する。これらの変動に対処するために、フィルタのオンチップ較正を可能にするように多数の方法が提案されている。現在の方法は、直接的および副次的な方法の両方を含む。直接的な方法は、実際のフィルタコンポーネント性能特性を測定してフィルタを較正することを含む。副次的な方法は、フィルタに取り付けられていない、分離したオンチップテスト回路上でコンポーネントの性能特性を測定することを含む。一般に、副次的な方法において、テスト回路コンポーネントの測定値は、チップ全体にわたって均一であると仮定され、フィルタのコンポーネントを含む、チップ上のすべてのコンポーネントを調整するために使用される。しかしながら実際には、同一チップの異なる領域で特性値は著しく変化することがあり、それゆえに、ことによると不正確なフィルタコンポーネントの値近似に至るかもしれない。直接的な方法によりフィルタの実際のフィルタ特性を測定することもできる。チップ上で発生したテスト信号はフィルタを通して送られ、測定および分析される。これらの測定値は次に、フィルタコンポーネントを調整するために使用される。この方法は正確なフィルタ較正を結果として生じるが、実現するためには信号発生および分析メカニズムが、複雑で、高価となることがある。それゆえに、費用対効果が大きく、簡単であり、さらに正確な、フィルタを較正する方法を開発することが望まれる。
【０００３】
本開示のさまざまな実施形態は、以下の詳細な説明および添付図面中で開示される。
【詳細な説明】
【０００４】
プロセス、装置、システム、構成物、コンピュータ読み取り可能記憶媒体のようなコンピュータ読み取り可能媒体、または光または電子通信リンクを通してプログラム命令が送信されるコンピュータネットワークとして含む多数の方法で本開示を実現できる。本明細書において、本開示が取ってもよいこれらの構成、または他の任意の形態を技術として参照してもよい。一般に、開示したプロセスのステップの順序を本開示の範囲内で変更してもよい。
【０００５】
本開示の原理を図示する添付図面とともに、本開示の１つ以上の実施形態の詳細な説明を以下で提供する。本開示はそのような実施形態と関連して記述されるが、本開示はいくつかの実施形態に限定されない。本開示の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定され、本開示は多数の変更、修正および均等物を包含する。本開示の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細な説明を以下の記述中で示す。例の目的のためにこれらの詳細な説明を提供しており、いくつかのまたはすべてのこれらの特定の詳細な説明なしに、特許請求の範囲にしたがって、本開示を実施してもよい。明瞭にする目的のため、開示を必要以上に不明瞭にしないように、本開示に関連した技術分野において知られている技術的な材料を詳細に記述していない。
【０００６】
フィルタ較正を開示する。いくつかの実施形態において、フィルタは、較正モード中に発振器として再構成される。フィルタを再構成するスイッチおよび／または他の構成を使用して、正のフィードバックループに対してフィルタの負のフィードバックループを再構成する。フィルタのコンポーネントを調整して、所望のフィルタ特性に対応する発振を達成するために、発振パラメータが次に測定される。
【０００７】
図１Ａは、信号送信回路におけるオフセット位相同期ループの１つの実施形態を図示する図である。１つの実施形態において、信号送信回路はセルラ通信デバイス中で使用される。高集積送信回路を要求する、より幅の広いアプリケーションのセット中で信号送信回路を使用できる。ＩおよびＱ局部発振器（ＬＯ）からの対応する信号を使用して、変調器１０２はＩおよびＱベースバンド信号を混合する。変調された信号は、ハーモニックリジェクトフィルタ（ＨＲ）フィルタ１０４を通してフィルタされて、位相同期ループ（ＰＬＬ）１０５に送られる。位相周波数検出器（ＰＦＤ）１０６中で、到来信号はフィードバック信号と比較される。ＰＦＤの出力は、ループフィルタ１０８によりフィルタされて、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０に送り込まれる。電圧制御発振器１１０からのフィードバックパスは、局部発振器からの信号とフィードバック信号を混合する混合器１１４、および信号から不要な高調波をカットするＨＲフィルタ１１６を含む。アンテナ１２０による送信のために、電力増幅器１１８は処理された信号を増幅する。いくつかの実施形態において、電力増幅器１１８により増幅される前に、信号はプリアンプにより増幅される。
【０００８】
図１Ｂは、相互コンダクタンス（Ｇｍ）とコンデンサ素子とにより構成される積分器ステージを含む、典型的な３ステージフィルタを図示する図である。図１ＡのＨＲフィルタ１０４および１１６として示したフィルタを使用してもよい。任意の数のフィルタステージを含むように他の実施形態を構成できる。示した例において、急峻なフィルタロールオフ応答を得るために、さまざまなフィルタステージがカスケード接続されている。フィルタの最初のステージは、単極フィルタ１２２である。他のフィルタは、２つのステージの２次バイカッドフィルタ１２４および１２６である。バイカッドフィルタステージは、それらの高いＱ値、一定の帯域幅値、および外部コンポーネントの変化に対して感度が低いために選ばれている。
【０００９】
図２は、フィルタを較正するために、発振器として再構成できるフィルタを図示する図である。フィルタは、枠２０２および２０４中で強調された２つの２次バイカッドモジュールを含む。各バイカッドモジュールは、オペアンプ／相互コンダクタンスステージ２０６、オペアンプ／相互コンダクタンスステージ２０７、オペアンプ／相互コンダクタンスステージ２０８、オペアンプ／相互コンダクタンスステージ２０９、オペアンプ／相互コンダクタンスステージ２１０、オペアンプ／相互コンダクタンスステージ２１１、オペアンプ／相互コンダクタンスステージ２１２、オペアンプ／相互コンダクタンスステージ２１３、調整可能なコンデンサ２１４、調整可能なコンデンサ２１５、調整可能なコンデンサ２１６、調整可能なコンデンサ２１７を含み、限定されないが、（示していない）抵抗、コンデンサ、インダクタ、および電力源を含む他のコンポーネントを含んでいてもよい。フィルタは２つの動作モードを有しており、それらはフィルタリングモードと較正／発振モードである。いくつかの実施形態において、２つより多い動作モードがあってもよい。フィルタリングモードにおいて、スイッチ２２０およびスイッチ２２２が開いている間、スイッチ２１８は閉じており、各バイカッドを負のフィードバック構成に設定する。較正モードにおいて、スイッチ２２０およびスイッチ２２２が閉じている間、スイッチ２１８は開いている。バイカッドは正のフィードバック構成でともに接続され、システムに発振を生じさせる。いくつかの実施形態において、フィルタ発振のための基準は、正のフィードバックパス中で反転を有する（１８０度より大きい位相シフトを増す）任意の３次フィルタまたはより高い次数のフィルタである。いくつかのより高い次数の実施形態において、反転は発振のために要求されない。
【００１０】
いくつかの実施形態において、フィルタ信号パスの一部分だけが発振のために使用される。発振がいったん達成されると、発振性状が測定される。発振性状の測定値は、フィルタを較正するために使用される。スイッチ２２２により発振モードでフィルタに周波数検出器を接続でき、周波数検出器は発振の周波数を測定できる。周波数測定値は、フィルタ遮断周波数のようなフィルタの関連した特性に関連しており、あるケースにおいては、周波数測定値はフィルタ遮断周波数のようなフィルタの関連した特性と相関付けることができる。いったん周波数測定値と所定のフィルタ特性との間の関係が分析的にまたは経験的に導き出されると、周波数測定値を使用してフィルタコンポーネントを調整し、フィルタの所望の特性に対応する発振周波数を達成することができる。いくつかの実施形態において、調整可能なコンデンサ２１４、調整可能なコンデンサ２１５、調整可能なコンデンサ２１６および調整可能なコンデンサ２１７は、フィルタの遮断周波数（ｆｃ）を変更するためにともに調整される。いくつかの実施形態において、調整可能なコンデンサは、フィルタの遮断周波数（ｆｃ）を変更するために個々に調整される。
【００１１】
同様に、フィルタの相互コンダクタンスを使用して、フィルタの特性を調整してもよい。相互コンダクタンスと周波数測定値との間の関係が決定され、次に所望の相互コンダクタンスに対応するように発振周波数が調整される。
【００１２】
現場測定値はフィルタを較正するために使用されているので、較正トーンまたはマスター−スレーブチューニングアルゴリズムにおいて使用されるもののどちらかを発生させるために位相同期ループのような外部の素子を必要とせず、上述したスイッチングの構成を使用して、フィルタ中で発振信号の発生を安価に実現してもよい。さらに、発振モードにおけるフィルタは、コンマ何マイクロ秒以内に発振を引き起こすだろう。外部ＰＬＬが安定するのを待たずに発振周波数に関して測定を実施してもよい。
【００１３】
図３は、発振周波数検出器を図示する図である。周波数検出器３００または他の任意の適切な周波数検出器は、図２中で記述したようなフィルタに接続されていてもよい。測定すべき到来信号３０２はインバータ３０４を通してバッファに入れられて、方形波信号３０６を生成させる。方形波信号３０６はカウンタ３０８に送り込まれる。カウンタ３０８は定められた期間内に方形波信号３０６中のエッジの数を数えて、信号の周波数に対応するカウントを決定する。期間は予め設定されていてもよく、またはダイナミックに設定されてもよい。発振器３１０は、示した例において基準周波数を発生させる。到来信号３０２と同様に、この基準周波数信号はインバータ３１２によりバッファに入れられて、カウンタ３１４において基準カウントを発生させる。カウンタ３０８および３１４により発生したカウントの比率は、フィルタ発振周波数の推定を計算するために使用される。推定される発振周波数は、ＲＡＭルックアップテーブル３１５中に記憶させることができる、ターゲットカウントと比較される。ＲＡＭルックアップテーブル３１５中のターゲットカウントは、カウンタ３０８に対する所望のカウント値と関係付けられており、カウンタ３０８に対する所望のカウント値は最終的に、通常のフィルタ動作中に所望のフィルタ折点周波数にマッピングする。カウンタ３０８に関係付けられたカウントとＲＡＭルックアップテーブル３１５に関係付けられたターゲットカウントとに基づいて、フィルタ素子は調整される。カウンタに関係付けられたカウント値がＲＡＭルックアップテーブル３１５中のデータに関係付けられた値に一致するまで、逐次近似アプローチを使用して、発振周波数推定および比較を多数回実行してもよい。いくつかの実施形態において、図２のスイッチ２１８を閉じている間、スイッチ２２２および２２０を開けることにより、発振器は、通常動作のためにフィルタに再構成される。
【００１４】
図４は、フィルタを較正するために使用されるプロセスのフローチャートである。４０２においてフィルタ較正モードに入る。いくつかの実施形態において、フィルタが電源投入されるとき、較正プロセスが呼び出される。いくつかの実施形態において、データの関連するグループのすべてのインスタンスの前に、較正プロセスが呼び出される。いくつかの実施形態において、較正プロセスは周期的に呼び出される。いくつかの実施形態において、較正プロセスは別のコンポーネントにより呼び出される。いくつかの実施形態において、フィルタパラメータが調整されるとき、較正プロセスが呼び出される。フィルタは４０４において発振するように構成される。スイッチ、リレー、および／または任意の適切なハードウェアまたはソフトウェアコンポーネントを設定することにより発振するように、フィルタは構成されていてもよい。再構成されたフィルタが発振した後、フィルタコンポーネントが４０６において調整されて、フィルタの所望の特性に対応する発振周波数が達成される。さまざまな実施形態において、フィルタコンポーネントが調整されて、フィルタの所望の特性に対応する発振に関係付けられた位相、またはフィルタの所望の特性に対応する発振に関係付けられた電流、またはフィルタの所望の特性に対応する発振に関係付けられた電圧、または上記の任意の組み合わせが達成される。他の発振パラメータもまた、所望のフィルタ特性を達成するために使用されてもよい。フィルタコンポーネントが調整された後、４０８においてスイッチがフィルタリングモードに再び設定されて、その結果４１０において較正モードを終了する。
【００１５】
図５は、フィルタコンポーネントを調整して所望の発振周波数を達成するプロセスのフローチャートである。いくつかの実施形態において、図５のプロセスは、図４の４０６を実現するために使用される。フィルタの発振周波数は、５０２において測定される。発振周波数は５０４において分析される。発振周波数の分析は、上述したような、発振周波数を測定するカウンタを使用することを含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、発振周波数の分析は、発振周波数と、基準周波数とを比較することを含む。発振周波数が、所望のフィルタ特性に対応する周波数の範囲内であることが５０６において決定される場合、５０８において“フィルタが較正された”という結論に到達する。しきい値が設定可能であってもよい。いくつかの実施形態において、しきい値は別のデバイスにより設定される。発振周波数が所望の範囲内でない場合、フィルタコンポーネントは所望の周波数を達成するように５１０において調整される。いくつかの実施形態において、フィルタコンポーネントを調整して所望の発振周波数を達成するために、逐次近似法が使用される。いくつかの実施形態において、現在のフィルタ特性に基づいた数式を使用して、フィルタコンポーネントの調整を所望の発振周波数に整合させる。１つのそのような数式は、
【数１】
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【００１６】
であり、ここでωoscは発振周波数であり、ｇmは相互コンダクタンス値であり、Ｃは図２中で示したフィルタのキャパシタンス値である。いくつかの実施形態において、ループ利得が線形であり、フィルタ折点周波数と発振周波数との間の比率が一定であることを上の数式は仮定している。他のサーチ方法を使用して、所望のフィルタ特性に対応する発振周波数を達成するフィルタコンポーネントを決定してもよい。
【００１７】
理解を明瞭にするために、いくつかの詳細な説明において上述の実施形態を記述してきたが、開示は、提供した詳細な説明に限定されない。開示を実現する多くの代替の方法がある。開示した実施形態は例示的であり、限定的ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】図１Ａは、信号送信機におけるオフセット位相同期ループの１つの実施形態を図示する図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、相互コンダクタンス（Ｇｍ）とコンデンサ素子とにより構成される積分器ステージを含む典型的な３ステージフィルタを図示する図である。
【図２】図２は、フィルタを較正するために発振器として再構成できるフィルタを図示する図である。
【図３】図３は、発振周波数検出器を図示する図である。
【図４】図４は、フィルタを較正するために使用されるプロセスのフローチャートである。
【図５】図５は、フィルタコンポーネントを調整して所望の発振周波数を達成するプロセスのフローチャートである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009508364.tif 000009
【国際調査報告】
2009508364.tif 000010