时间交错电荷采样器接收器的制作方法

本专利申请要求于2018年4月25日提交的题为“时间交错电荷采样器接收器”的非临时申请号15/962,967的优先权，该申请受让给本发明的受让人并且本文中通过引用明确并入于此。

本公开总体涉及射频(rf)接收器，更具体地涉及时间交错电荷采样器接收器。

背景技术：

无线通信系统中的无线设备(例如，蜂窝电话或智能电话)可以传输并接收用于双向通信的数据。该无线设备可以包括用于传输数据的发射器以及用于接收数据的接收器。为了传输数据，发射器使用数据对射频(rf)载波信号进行调制以获得经调制的rf信号，对经调制的rf信号进行放大以获得具有适当输出功率水平的经放大的rf信号，并且经由天线将经放大的rf信号传输到基站。

在接收路径中，天线接收通信信号并且提供接收到的射频(rf)信号，该接收到的rf信号通过双工器/开关路由并且提供给低噪声放大器(lna)。通过lna对接收到的rf信号进行放大，并且通过滤波器对其进行滤波以获得期望rf输入信号。下变频混频器将滤波器的输出与来自rxlo信号发生器的同相(i)和正交(q)接收(rx)本地振荡器(lo)信号进行混合以生成同相(i)和正交(q)基带信号。通过基带放大器对同相(i)和正交(q)基带信号进行放大，并且还通过基带滤波器对其进行滤波以获得同相(i)和正交(q)模拟输入信号。模数转换器(adc)用于将模拟输入信号转换为数字信号以供数据处理器对其进行进一步处理。

用于在未来通信系统中支持模数转换的基带滤波器以及抗混叠滤波器的设计是复杂的。例如，第五代(5g)通信系统中的模数转换因5g毫米波(mmw)基带信号而变得复杂。具体地，在5g接收器中实现基带滤波器和/或抗混叠以进行模数转换牵涉到消耗显着面积以及显着功率的更高阶滤波器和缓冲器。期望新架构，以用于消除高耗电(power-hungry)缓冲器，同时提供抗混叠滤波。

技术实现要素：

描述了一种接收器。该接收器可以包括时间交错电荷采样器。该时间交错电荷采样器可以包括与电荷采样器电容器串联的电荷采样器开关。接收器还可以包括电流缓冲器，该电流缓冲器被配置为驱动时间交错电荷采样器。

描述了一种使用时间交错电荷采样器的方法。该方法可以包括：在电荷采样器开关处对电流模式输入信号进行采样，以在电荷采样器电容器中对电流模式输入信号的模拟值进行积分。该方法还可以包括：对在电荷采样器电容器中积分的模拟值进行量化。该方法还可以包括：控制电荷采样器开关和卸除开关以在混叠频率下衰减电流模式输入信号。

还描述了一种接收器。该接收器可以包括时间交错电荷采样器，该时间交错电荷采样器包括与电荷采样器电容器串联的电荷采样器开关。接收器还可以包括用于驱动时间交错电荷采样器的器件。

下文对本公开的附加特征和优点进行了描述。本领域技术人员应当领会，本公开可以容易用作用于修改或设计用于实现本公开的相同目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应当认识到，这种等同构造没有背离如所附权利要求中所阐述的本公开的教导。当结合附图考虑时，根据以下描述，对就其组织和操作方法两者而言被认为是本公开的特点的新颖特征以及其他目的和优点将被更好地理解。然而，应当明确理解，提供附图中的每个附图仅出于说明和描述的目的，并不旨在作为对本公开的限制的定义。

附图说明

图1是具有用于芯片组的无线局域网模块和射频(rf)前端模块的无线设备的示意图。

图2示出了图1所示的无线设备的框图。

图3图示了根据本公开的各个方面的用于5g接收器模块和接收器模数转换器(adc)的具有固有抗混叠的时间交错电荷采样器的框图。

图4a和图4b图示了根据本公开的各个方面的根据图3所示的八相配置的时间交错电荷采样器的操作。

图5图示了根据本公开的其他方面的用于5g接收器模块和接收器模数转换器(adc)的具有固有抗混叠的时间交错电荷采样器的框图。

图6a和图6b图示了根据本公开的其他方面的用于接收器模数转换器(adc)的具有多个电流缓冲器的时间交错电荷采样器的框图。

图7图示了根据本公开的各个方面的其中接收器模块被拆分以使用系统级封装(sip)链路进行集成的示意图。

图8是图示了根据本公开的各个方面的时间交错电荷采样的方法的流程图。

图9是示出了其中可以有利采用本公开的一方面的示例性无线通信系统的框图。

具体实施方式

下文结合附图所阐述的具体实施方式旨在作为各种配置的描述，并非旨在表示可以实践本文中所描述的概念的唯一配置。具体实施方式包括特定细节，以用于提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言，显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在一些实例中，以框图形式示出了公知结构和部件，以免使这些概念晦涩难懂。

如本文中所描述的，术语“和/或”的使用旨在表示“包括性的或”，并且术语“或”的使用旨在表示“排除性的或”。如本文中所描述的，在整个说明书中使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或说明”，并不应被解释为比其他示例性配置优选或有利。如本文中所描述的，在整个说明书中使用的术语“耦合”意指“连接，无论是直接还是通过中间连接(例如，开关)、电气、机械、或其他方式间接”，并不一定局限于物理连接。附加地，连接可以使得对象被永久地连接或可释放地连接。可以通过开关进行连接。如本文中所描述的，在整个说明书中使用的术语“接近”意指“相邻、非常接近、紧邻、或靠近”。如本文中所描述的，在整个说明书中使用的术语“在...上”在一些配置中意指“直接位于…上”，而在其他配置中意指“间接位于…上”。

由于对成本和功耗的考量，所以在深亚微米工艺节点处制造移动射频(rf)芯片设计(例如，移动rf收发器)变得复杂。移动rf收发器的其他设计挑战包括模拟/rf性能考量，该模拟/rf性能考量包括失配、噪声和其他性能考量。由于用于支持通信增强的增加的电路功能，这些移动rf收发器的设计复杂度愈加繁杂。

无线通信系统中的无线设备(例如，蜂窝电话或智能电话)可以包括用于传输并接收数据的移动rf收发器，以用于双向通信。移动rf收发器可以包括用于传输数据的发射段以及用于接收数据的接收段。为了进行数据传输，发射段使用数据对rf载波信号进行调制以获得经调制的rf信号，对经调制的rf信号进行放大以获得具有适当输出功率水平的经放大的rf信号，并且经由天线将经放大的rf信号传输到基站。为了进行数据接收，接收段经由天线获得接收到的rf信号，以对该接收到的rf信号进行放大和处理以恢复基站所发送的数据。

在接收路径中，天线接收通信信号并且提供接收到的射频(rf)信号，该接收到的rf信号通过双工器/开关路由并且提供给低噪声放大器(lna)。通过lna对接收到的rf信号进行放大，并且通过滤波器对其进行滤波以获得期望rf输入信号。下变频混频器将滤波器的输出与来自rxlo信号发生器的同相(i)和正交(q)接收(rx)本地振荡器(lo)信号进行混合以生成同相(i)和正交(q)基带信号。通过基带放大器对同相(i)和正交(q)基带信号进行放大，并且还通过基带滤波器对其进行滤波以获得同相(i)和正交(q)模拟输入信号。模数转换器(adc)用于将模拟输入信号转换为数字信号以供通过数据处理器对其进行进一步处理。

用于第五代(5g)通信的高吞吐量/低时延的接收器指定了大带宽和高采样率的模数转换器(adc)，诸如时间交错adc。时间交错adc转换器架构通过并行多路复用几个adc信道来提高adc的有效转换率。在时间交错结构中，通过具有n个时间交错信道，有效采样率可以提高n倍。降低adc采样率和功耗牵涉到使用低过采样率，这对5g接收器的基带滤波器施加了非常困难的约束。例如，可以使用电压模式基带滤波器和时间交错adc配置。不幸的是，如果使用了所指出的电压模式基带滤波器和时间交错adc配置，则时序规格指示具有显着功耗的高速缓冲器。

用于在未来通信系统中支持模数转换的基带滤波器以及抗混叠滤波器的设计是复杂的。例如，支持第五代(5g)毫米波(mmw)基带信号还导致用于模数转换的基带滤波器以及抗混叠滤波器设计变得复杂。具体地，在5g接收器中实现基带滤波器和/或抗混叠用于模数转换牵涉到消耗显着面积和显着功率的高阶滤波器和缓冲器。例如，使用射频(rf)带宽(bw)的两倍(2x)的过采样比例(osr)指示使用大于四阶(第4)基带/抗混叠滤波器。不幸的是，对于每个滤波器阶，有源滤波器引起功耗/噪声/线性/面积损失，这对于第五(5)阶基带/抗混叠滤波器尤其成问题。而且，期望基带/抗混叠滤波器从五十(50)兆赫兹(mhz)扩展到一(1)千兆赫兹(ghz)，以用于覆盖5g频谱。因而，期望5g通信系统以外的新架构来消除耗电缓冲器，同时提供抗混叠滤波。提供了对5g通信系统的参考，以便于说明。然而，应当认识到，根据本公开的各个方面，可以构想其他通信系统。

根据本公开的各个方面，提出了时间交错电流模式电荷采样器，以用于减少功耗并且在滤波响应中提供可扩展性。由于时间交错电荷采样器在混叠频率下的固有滤波响应，所以这种所提出的架构消除了高耗电电压模式缓冲器和电压模式抗混叠滤波器。在本公开的这个方面中，时间交错电流模式电荷采样器使用电流模式滤波器来：(1)降低功耗，(2)减少面积消耗，以及(3)提供随采样率而扩展的固有抗混叠滤波。附加地，由于电流模式实现方式，所以放宽了基带滤波器约束。放宽的滤波器约束的益处包括降低时间交错电流模式电荷采样器的功率/面积/复杂度。

图1是根据本公开的各个方面的无线设备100(例如，蜂窝电话或智能手机)的示意图，该无线设备100具有用于5g接收器模块和接收器模数转换器(adc)的具有固有抗混叠的时间交错电荷采样器。尽管参考5g通信系统进行了描述以便于说明，但是应当认识到，根据本公开的各个方面，可以设想其他通信系统。无线设备可以包括用于芯片组110的无线局域网(wlan)(例如，wifi)模块150和rf前端模块170。wifi模块150包括第一双工器160，第一双工器160将天线162可通信地耦合到无线局域网模块(例如，wlan模块152)。rf前端模块170包括第二双工器190，第二双工器190通过双工器180(dup)将天线192可通信地耦合到无线收发器(wtr)120。

在该配置中，wifi模块150的无线收发器120和wlan模块152耦合到调制解调器(msm，例如，基带调制解调器)130，该调制解调器130通过功率管理集成电路(pmic)140由电源102供电。芯片组110还包括电容器112和114、以及在pmic140与调制解调器130之间的(多个)电感器116。pmic140、调制解调器130、无线收发器120、以及wlan模块152各自包括电容器(例如，142、132、122和154)，并且根据时钟118进行操作。芯片组110中的各种电感器和电容器部件的几何形状和布置可以减少部件之间的电磁耦合。

图2示出了诸如图1所示的无线设备100之类的无线设备200的示例性设计的框图，该无线设备200包括用于5g接收器模块和接收器模数转换器(adc)的具有固有抗混叠的时间交错电荷采样器。图2示出了收发器220的示例，收发器220可以是无线收发器(wtr)。一般而言，可以通过(多个)放大器、(多个)滤波器、上变频器、下变频器等的一个或多个级来执行在发射器230和接收器250中对信号的调节。这些电路块可以被布置为与图2所示的配置不同。更进一步地，图2中未示出的其他电路块还可以用于调节发射器230和接收器250中的信号。除非另有说明，否则图2中的任何信号或附图中的任何其他图可以是单端或差分的。还可以省略图2中的一些电路块。

在图2所示的示例中，无线设备200通常包括收发器220和数据处理器210。数据处理器210可以包括用于存储数据和程序代码的存储器(未示出)，并且通常可以包括模拟和数字处理元件。收发器220可以包括支持双向通信的发射器230和接收器250。一般而言，无线设备200可以包括用于任何数目的通信系统和频带的任何数目的发射器和/或接收器。收发器220的全部或一部分可以在一个或多个模拟集成电路(ic)、射频(rf)集成电路(rfic)、混合信号ic等上实现。

发射器或接收器可以使用超外差架构或直接转换架构来实现。在超外差架构中，在接收器的多个级中，信号在射频与基带之间进行频率转换，例如，在一个级中，从射频到中频(if)进行频率转换，然后在另一级中，从中频到基带进行频率转换。在直接转换架构中，在一个级中，信号在射频与基带之间进行频率转换。超外差架构和直接转换架构可以使用不同的电路块和/或具有不同的要求。在图2所示的示例中，发射器230和接收器250使用直接转换架构实现。

在传输路径中，数据处理器210对要传输的数据进行处理。数据处理器210还向传输路径中的发射器230提供同相(i)和正交(q)模拟输出信号。在示例性方面中，数据处理器210包括数模转换器(dac)214a和214b，以用于将数据处理器210所生成的数字信号转换为同相(i)和正交(q)模拟输出信号(例如，i和q输出电流)以供进一步处理。dac214a和214b以及模数转换器(adc)216a和216b可以与收发器220集成在一起。

在发射器230内，基带滤波器232a和232b分别对同相(i)和正交(q)模拟传输信号进行滤波，以移除先前数模转换所导致的不期望图像。放大器(amp)234a和234b分别对来自基带滤波器232a和232b的信号进行放大，并且提供同相(i)和正交(q)基带信号。上变频器240包括同相上变频器241a和正交上变频器241b，同相上变频器241a和正交上变频器241b使用来自txlo信号发生器290的同相(i)和正交(q)传输(tx)本地振荡器(lo)信号对同相(i)和正交(q)基带信号进行上变频，以提供经上变频的信号。滤波器242对经上变频的信号进行滤波以减少频率上变频以及接收频带中的干扰所引起的不期望图像。功率放大器(pa)244对来自滤波器242的信号进行放大以获得期望输出功率水平并且提供传输射频信号。传输射频信号通过双工器/开关246路由，并且经由天线248传输。

在接收路径中，天线248接收通信信号并且提供接收到的射频(rf)信号，该接收到的rf信号通过双工器/开关246路由并且提供给低噪声放大器(lna)252。双工器/开关246的双工器部件被设计为以特定接收(rx)到传输(tx)(rx到tx)双工器频率间隔进行操作，使得rx信号与tx信号隔离。双工器/开关246的开关部件可以用于时分双工(tdd)模式，其中rx与tx之间没有频率间隔。通过lna252对接收到的rf信号进行放大，并且通过滤波器254对其进行滤波以获得期望rf输入信号。下变频混频器261a和261b将滤波器254的输出与来自rxlo信号发生器280的同相(i)和正交(q)接收(rx)lo信号(即，lo_i和lo_q)进行混合，以生成同相(i)和正交(q)基带信号。通过放大器262a和262b对同相(i)和正交(q)基带信号进行放大，并且还通过基带滤波器264a和264b对其进行滤波以获得同相(i)和正交(q)模拟输入信号，该同相(i)和正交(q)模拟输入信号提供给数据处理器210。在所示的示例性配置中，数据处理器210包括模数转换器(adc)216a和216b，以用于将模拟输入信号转换为数字信号，以供通过数据处理器210对其进行进一步处理。

在图2中，传输本地振荡器(txlo)信号发生器290生成用于频率上变频的同相(i)和正交(q)txlo信号，而接收本地振荡器(rxlo)信号发生器280生成用于频率下变频的同相(i)和正交(q)rxlo信号。每个lo信号都是具有特定基频的周期性信号。锁相环(pll)292从数据处理器210接收时序信息，并且生成用于调整来自txlo信号发生器290的txlo信号的频率和/或相位的控制信号。同样，pll282接收来自数据处理器210的时序信息，并且生成用于调整来自rxlo信号发生器280的rxlo信号的频率和/或相位的控制信号。

图1和图2的无线设备在无线通信系统中操作，该无线通信系统传输并接收数据，以用于双向通信。该无线通信系统可以包括若干个基站，这些基站可以支持针对图1和图2的无线设备的通信。无线设备可以经由下行链路和上行链路与基站进行通信。下行链路(或前向链路)是指从基站到无线设备的通信链路，并且上行链路(或反向链路)是指从无线设备到基站的通信链路。基站可以在下行链路上向无线设备传输数据和控制信息，和/或可以在上行链路上从无线设备接收数据和控制信息。

在该过程中，传达的数据信号从模拟信号转换为数字信号。例如，模数转换器(adc)216a和216b用于将模拟输入信号转换为数字信号，以供通过数据处理器210对其进行进一步处理。例如，adc216a和216b可以转换接收到的射频(rf)信号，该射频(rf)信号被下变频为基带信号、被滤波并以其他方式处理为数字信号，以供通过数据处理器210在数字域中进行进一步信号处理。然而，模数转换器可能牵涉到用于支持第五代(5g)通信系统或其他类似未来通信系统的一些重新配置。

例如，用于5g通信的高吞吐量/低时延的接收器(例如，接收器250)指定用于模数转换器(例如，时间交错adc)的大带宽和高采样率。降低adc采样率和功耗牵涉到使用低过采样比例，这对5g接收器的基带滤波器施加了非常困难的约束。例如，可以使用电压模式基带滤波器和时间交错adc配置。不幸的是，时序规格指示高速缓冲器，该高速缓冲器当与时间交错adc配置中的电压模式基带滤波器配合使用时会消耗显着大量功率。

支持5g毫米波(mmw)的基带信号进一步导致用于模数转换的基带滤波器以及抗混叠滤波器设计变得复杂。具体地，在5g接收器中实现基带滤波器和/或抗混叠用于模数转换牵涉到消耗显着面积以及显着功率的更高阶滤波器和缓冲器。例如，射频(rf)带宽(bw)的两倍(2x)的过采样比例(osr)可能牵涉到使用第五(第5)阶基带/抗混叠滤波器。不幸的是，第五阶基带/抗混叠滤波器引起每个滤波器阶的功耗/噪声/线性/面积损失。因而，期望新架构，这些新架构用于支持5g频谱，同时消除高耗电缓冲器并且同时提供抗混叠滤波。

根据本公开的各个方面，提出了时间交错电流模式电荷采样器，以用于减少功耗并且在滤波响应中提供可扩展性。在备选配置中，描述了低功耗5g发射器的电流导引数模转换器(dac)，从而提供益处，诸如用于支持固有抗混叠的滤波器响应。这些提出的架构消除了高耗电电压模式缓冲器和电压模式抗混叠滤波器。在本公开的这个方面中，时间交错电流模式电荷采样器使用电流模式滤波器来：(1)降低功耗，(2)减少面积消耗，以及(3)提供随采样率扩展的固有抗混叠滤波。附加地，由于电流模式实现方式，所以可以放宽基带滤波器的约束，从而进一步降低了时间交错电流模式电荷采样器的功率/面积/复杂度，例如，如图3所示。

图3图示了根据本公开的各个方面的用于5g接收器模块和接收器模数转换器(adc)的具有固有抗混叠的时间交错电荷采样器的框图。在该电流模式配置中，接收器模块300包括低噪声放大器(lna)，该低噪声放大器对接收到的射频(rf)信号进行放大以馈送混频器。低噪声放大器可以是差分低噪声放大器。混频器可以生成同相(i)和正交(q)分量，同相(i)和正交(q)分量被馈送到电流模式滤波器310(例如，低通滤波器)和电流缓冲器320。电流缓冲器320可以代替跨阻放大器以及传统电压模式采样器的抗混叠滤波器。

电流缓冲器320可以作为电流镜操作，该电流镜被配置为输出用于时间交错电荷/卸除采样器350的差分输入330的差分输入电流信号(iin+，iin-)。该时间交错电荷/卸除采样器350包括第一差分输入路径(iin+)和第二差分输入路径(iin-)。由于时间交错电荷/卸除采样器350的固有滤波响应，所以时间交错电荷/卸除采样器350可以使用在混叠频率下操作的时钟脉冲信号302根据窗口积分进行操作。在该示例中，两(2)千兆采样(gs)模数转换过程使用预先确定的积分窗口(integrationwidow)(例如，<500皮秒(ps))，如时钟脉冲信号302的上升边沿/下降边沿所定义的。时钟脉冲信号302是非重叠的，如非重叠时间段(tnon)所示。

根据本公开的各个方面，时间交错电荷/卸除采样器350被配置为电荷/卸除采样器，该电荷/卸除采样器包括电荷开关352和卸除开关354。在该示例中，电荷开关352和卸除开关354根据相位(例如，φ1，φ2，...，φ8)和对应卸除信号(例如，d1，d2，...，d8)进行操作。例如，根据该八相示例，在积分窗口期间，每个电荷开关352使得能够在采样电容器cs上对输入差分电流信号(iin+，iin-)进行积分。一旦每个采样电容器cs已存储了样本电荷并且完成了对该样本的量化，则在下一积分窗口开始之前，响应于用于清除采样电容器cs的卸除信号，闭合卸除开关354，例如，如图4a和4b所示。

图4a和图4b图示了根据图3所示的八相配置的时间交错电荷/卸除采样器350的操作。图4a图示了根据本公开的各个方面的用于八相窗口积分的时序图400。图4b图示了图3的时间交错电荷/卸除采样器350的一部分450。在时域和频域中，示出了用于第一时钟相位φ1的时钟脉冲信号402。在该示例中，时钟脉冲信号402的上升边沿闭合电荷开关452以在采样电容器cs中加载差分输入电流。采样电容器cs可以是量化器或模数转换器的逐次逼近寄存器(sar)电容器。时钟脉冲信号402的下降边沿终止积分并且发起第二时钟相位φ2，以在非重叠时段tnon之后用于下一输入信号积分。

在图4a中，示出了量化时段(例如，q1，q2，…，q8)，其中采样电容器cs中存储的模拟值被转换为数字值。例如，第一量化时段q1由第一时钟相位φ1的下降边沿发起，这也终止了用于将电荷存储在采样电容器cs中的积分窗口。另外，第一量化时段q1由第一卸除信号d1的上升边沿终止，其中清除了采样电容器cs中存储的模拟值以为下一积分周期做准备。在该示例中，对于相位(例如，φ1，φ2，…，φ8)中的每个相位，一次一个信道地执行对差分输入电流(iin+，iin-)进行积分，这提供了固有抗混叠滤波响应。

如图4b所示，如时域中所示，时钟脉冲信号402的矩形积分窗口会在时钟脉冲信号402的频域中产生sinc函数。另外，频域中示出了零点(nulls)，如时域(rect(t))中矩形信号的重复时段ts所指示的。该滤波器响应行为是使用窗口积分的益处，其中按以下方式计算连续时间信号增益：

其中isig为输入电流信号，ts是采样频率(fs)的倒数，并且csample是采样电容器cs。该增益在支持预先确定的抑制值(例如，大于40分贝(db))的采样频率fs(例如，2ghz)下提供零点。

采样电容器cs中存储的电荷可以提供给逐次逼近寄存器(sar)模数转换器(adc)。saradc广泛用于指定低功率和面积高效adc的各种应用中。可替代地，采样电容器中存储的电荷提供给量化器，该量化器接收时间交错电荷/卸除采样器350的结果，以完成采样电容器cs中存储的模拟值到数字域的adc转换。

图5图示了根据本公开的其他方面的用于5g接收器模块和接收器模数转换器(adc)的时间交错电荷采样器的框图。该方面解决了在图3的配置中分配用于重置的狭窄间隙。接收器模块500的该电流模式配置与图3所示的配置类似，其包括对接收到的rf信号进行放大以馈送混频器的lna。混频器可以生成同相(i)和正交(q)分量，同相(i)和正交(q)分量被馈送到电流模式滤波器310和电流缓冲器320。电流缓冲器320还输出用于时间交错电荷/卸除采样器350的差分输入330的差分输入电流信号(iin+，iin-)。不幸的是，时间交错电荷/卸除采样器350的差分输入330在时钟脉冲信号302的非重叠时段tnon期间可能是高阻抗，这会造成过冲和/或不期望电压摆动。

在该配置中，输入重置开关340耦合在时间交错电荷/卸除采样器350的差分输入330之间。提供输入重置开关340以用于通过吸收在非重叠时段期间tnon期间生成的电流而在该时段期间减轻过冲和/或限制电压摆动。在该示例中，输入重置开关340通过重置时段信号treset的上升边沿闭合，并且通过重置时段信号treset的下降边沿断开。输入重置开关340的断开和闭合可以显着减小时间交错电荷/卸载采样器350的差分输入330处的寄生电容cp所导致的无限冲激响应(iir)低通滤波器效应，诸如下垂。电流缓冲器320的电流镜操作可能导致寄生电容cp。

不幸的是，当积分时段tint小于采样时段ts(＝1/fs(采样频率))时，使用输入重置开关340消除由寄生电容cp导致的iir低通滤波器和下垂可能会增加功耗。使积分时段tint低于采样时段ts可能会从图4b所示的频域中推出零点，从而在采样频率fs下不再出现零点(例如，fs的2ghz＝每秒2千兆个样本(gs/s))。在这种配置中，输入重置开关340可以用于更高带宽模式(例如，＞800mhz)，而低带宽模式(例如，＜400mhz)可以依赖于寄生电容cp。接收器模块500的增益与图3所示的增益类似，其中采样时段ts由等式(1)中的积分时段tint替换。

图6a和图6b图示了根据本公开的其他方面的用于接收器模数转换器(adc)的具有多个电流缓冲器的时间交错电荷采样器的框图。如图6a所示，接收器模块600的这种电流模式配置与图3所示的配置类似，其包括lna，该lna对接收到的rf信号进行放大以馈送到混频器。混频器可以生成同相(i)和正交(q)分量，同相(i)和正交(q)分量被馈送到电流模式滤波器310。在本公开的这个方面中，电流缓冲器(例如，图3的320)被分为第一电流缓冲器620-1和第二电流缓冲器620-2以缩放电流，这维持接收器模块600的增益。

在这种配置中，第一电流缓冲器620-1输出用于时间交错电荷/卸除采样器650的第一差分输入630-1的第一差分输入电流信号(iin1+，iin1-)。另外，第二电流缓冲器620-2输出用于时间交错电荷/卸除采样器650的第二差分输入630-2的第二差分输入电流信号(iin2+，iin2-)。在该示例中，时间交错电荷/卸除采样器650的第一差分输入630-1用于时钟脉冲信号602的奇数相位(例如，φ1，φ3，φ5，φ7)。同样，时间交错电荷/卸除采样器650的第二差分输入630-2用于时钟脉冲信号602的偶数相位(例如，φ2，φ4，φ65，φ7)。

在本发明的该方面中，相对于图3和图5中所示的时钟脉冲信号302，时钟脉冲信号602的积分时间加倍。对积分时间加倍有益地降低非重叠时段tnon发生时的频率。采样频率fs与先前配置相同(例如，fs＝2gs/s)，其中积分窗口增加了大约1纳秒。该增加的积分窗口会把零点移动到采样频率fs的一半(例如，1ghz)。也就是说，对积分窗口进行扩展会改变采样率，并且使陷波频率(零点)从采样频率移动到采样频率的一半。时钟脉冲信号602的加倍还放宽了对带宽和时钟时序规格的满足。另外，当减小采样率fs(比如，减小一半)时，还可以通过可替代地停用第一差分输入630-1或第二差分输入630-2来减小功率规格。也就是说，当正在使用另一差分输入路径时，到时间交错电荷/卸除采样器650的差分输入路径中的一个差分输入路径被关断。

图6b图示了根据本公开的其他方面的具有用于接收器模数转换器(adc)的具有多个电流缓冲器的时间交错电荷采样器的框图。接收器模块660的该电流模式配置与图6a中所示的配置类似，其包括lna，该lna对接收到的rf信号进行放大以馈送到混频器。混频器可以生成同相(i)和正交(q)分量，同相(i)和正交(q)分量被馈送到电流模式滤波器310。在本公开的这一方面中，电流缓冲器(例如，图3的320)也被拆分为第一电流缓冲器620-1和第二电流缓冲器620-2。

在这种配置中，第一电流缓冲器620-1还输出用于时间交错电荷/卸除采样器650的第一差分输入630-1的第一差分输入电流信号(iin1+，iin1-)。另外，第二电流缓冲器620-2还输出用于时间交错电荷/卸除采样器650的第二差分输入630-2的第二差分输入电流信号(iin2+，iin2-)。在该示例中，时间交错电荷/卸除采样器650的第一差分输出630-1也用于时钟脉冲信号662的奇数相位(例如，φ1，φ3，φ5，φ7)。同样，时间交错电荷/卸除采样器650的第二差分输入630-2也用于时钟脉冲信号662的偶数相位(例如，φ2，φ4，φ65，φ7)。该配置还包括生成用于控制电荷开关352和卸除开关354的时钟相位，其中时钟相位提供用于对采样电容器(cs)中存储的模拟值进行量化的滤波器响应。

在该示例中，时间交错电荷/卸除采样器650的第一差分输入630-1和第二差分输入630-2也可能经历高阻抗。在这种配置中，第一输入重置开关640-1耦合在时间交错电荷/卸除采样器650的第一差分输入630-1之间。另外，第二输入重置开关640-2耦合在时间交错电荷/卸除采样器650的第二差分输入630-2之间。提供第一输入重置开关640-1和第二输入重置开关640-2以用于在重置时段期间减轻过冲和/或限制电压摆动。

在本公开的这一方面中，相对于图3和图5所示的时钟脉冲信号302，维持时钟脉冲信号662的积分时间。在该示例中，在时钟信号的第一相位φ1之后并且与时钟信号的第二相位φ2同时生成第一重置信号treset1。在时钟信号的第一相位φ1期间，第一差分输入电流信号(iin1+，iin1-)被积分到与时钟信号的第一相位φ1相关联的采样电容器cs中。该积分通过以下操作来执行：响应于时钟信号的第一相位φ1的上升边沿，闭合相关联的采样电容器cs的电荷开关352；以及响应于时钟信号的第一相位φ1的下降边沿，断开电荷开关352。

在非重叠时钟时段tnon之后，第一重置信号treset1与时钟信号的第二相位φ2同时生成。第一重置信号treset1被生成用于通过闭合第一输入重置开关640-1来使第一差分输入630-1短路。同时，时钟脉冲信号662的第二相位φ2将第二差分输入电流信号(iin2+，iin2-)积分到与时钟脉冲信号662的第二相位φ2相关联的采样电容器cs中。对于时钟脉冲信号662的第三时钟相位φ3，重复该过程，其中第二重置信号treset2被生成用于通过闭合第二输入重置开关640-2来使第二差分输入630-2短路。

如图6b所示，采样频率fs与图6a中所示的先前配置(例如，fs＝2gs/s)相同，其中积分窗口大约为500皮秒。如图6a所示，相对于时钟脉冲信号602的加倍，该过程使用附加时间。然而，图6b中所示的过程还通过使用用于计算增益(参见等式(1))的采样时段ts(＝1/fs(采样频率))而非积分时段tint(参见图5)来提供滤波器响应。另外，还可以通过交替停用第一差分输入630-1或第二差分输入630-2，同时减小采样率fs(比如，减小一半)来降低功率规格。也就是说，当使用另一差分输入路径时，到时间交错电荷/卸除采样器650的差分输入路径中的一个差分输入路径被关断。

例如，第一输入重置开关640-1和/或第二输入重置开关640-2闭合，以分别吸收在第一重置时段(treset1)或第二重置时段(treset2)期间生成的电流，用于防止过冲和电压摆动。在操作中，第一输入重置开关640-1通过第一重置时段信号treset1的上升边沿闭合，并且通过第一重置时段信号treset1的下降边沿断开。另外，第二输入重置开关640-2通过第二重置时段信号treset2的上升边沿闭合。如图5中所示，重置开关可以消除来自寄生电容器cp的iir低通滤波器响应。该配置比图3和图6a所示的配置支持更高的带宽采样。

图7图示了根据本公开的各个方面的示意图700，其中(图3的)接收器模块300被拆分用于集成到通过系统级封装(sip)链路耦合的单独芯片中。代表性地，差分低噪声放大器(lna)、混频器和电流模式滤波器310被集成在无线收发器(wtr)芯片770上，诸如图1所示的wtr120。另外，电流缓冲器320和时间交错电荷/卸除采样器350被集成在模数转换器(adc)/调制解调器(modem)芯片780上，诸如图1中所示的调制解调器130(例如，基带调制解调器)。在这种配置中，adc芯片780通过系统级封装(sip)链路790耦合到wtr芯片770。尽管关于图3的接收器模块300进行了描述，但是图5、图6a和图6b中描述的接收器模块可以被拆分，如图7所示。另外，例如，如果采用电流模式数模转换器，则本公开可以应用于传输而非接收。

图8是图示了根据本公开的一方面的使用时间交错电荷采样器的方法的过程流程图。方法800开始于框802，其中在电荷采样器开关处对电流模式输入信号进行采样，以在电荷采样器电容器中对电流模式输入信号的模拟值进行积分。例如，如图3所示，时间交错电荷/卸除采样器350的电荷开关352对时钟脉冲信号302中的一个时钟脉冲信号进行采样，以检测相关联的时钟相位(例如，与电荷开关352的第一时钟相位相关联的第一时钟相位φ1)。电荷开关352响应于第一时钟相位φ1的上升边沿而闭合，以在采样电容器cs中存储诸如lin+或lin-之类的电流信号(isig)的模拟值。

再次参考图8，在框804中，对电荷采样器电容器中积分的模拟值进行量化。例如，如图3所示，时间交错电荷/卸除采样器350可以是模数(adc)转换器的第一级。在该示例中，量化器(未示出)耦合到采样电容器cs中的每个采样电容器，以对采样电容器cs中存储的模拟值进行量化。例如，图4a图示了量化时段(q1，q2，...，q8)，该量化时段(q1，q2，...，q8)用于对采样电容器cs中存储的模拟值进行量化直到它们响应于卸除信号(d1，d2，...，d8)而被卸除。

在框806处，控制电荷采样器开关和卸除开关以在混叠频率下衰减电流模式输入信号。例如，图4a所示的时序图在包括固有抗混叠滤波的滤波响应模式下操作时间交错电荷/卸除采样器350。当根据图4a的时序图400进行操作时，调整积分窗口并且针对奇数时钟相位和偶数时钟相位拆分电流缓冲器，使得能够对来自时间交错电荷/卸除采样器350的滤波响应进行数字编程。例如，如图6a和图6b所示，方法800还可以包括：扩展具有两个电流缓冲器的积分窗口以馈送时间交错电荷采样器的第一差分输入路径和第二差分输入路径。

根据本公开的另一方面，描述了包括时间交错电荷采样器的接收器。该接收器还包括用于驱动时间交错电荷采样器的器件。驱动器件可以包括图3、图5、图6a、图6b和图7的电流缓冲器。驱动器件可以根据时钟脉冲信号的偶数相位和奇数相位包括第一驱动器件和第二驱动器件。如图6a和图6b所示，第一驱动器件可以是第一电流缓冲器620-1，并且第二驱动器件可以是第二电流缓冲器620-2。在另一方面中，前述器件可以是被配置为执行前述器件所述的功能的任何层、模块或任何装置。

图9是示出了示例性无线通信系统900的框图，其中可以有利地采用本公开的一方面。出于说明的目的，图9示出了三个远程单元920、930和950以及两个基站940。应当认识到，无线通信系统可以具有更多个远程单元和基站。远程单元920、930和950包括ic设备925a、925c和925b，ic设备925a、925c和925b包括所公开的时间交错电荷采样器。应当认识到，其他设备也可以包括所公开的时间交错电荷采样器，诸如基站、用户设备、以及网络设备。图9示出了从基站940到远程单元920、930和950的前向链路信号980以及从远程单元920、930和950到基站940的反向链路信号990。

在图9中，远程单元920被示为移动电话，远程单元930被示为便携式计算机，并且远程单元950被示为无线本地环路系统中的固定位置远程单元。例如，远程单元可以是移动电话、手持式个人通信系统(pcs)单元、诸如个人数字助理(pda)之类的便携式数据单元、支持gps的设备、导航设备、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、固定位置数据单元(诸如抄表设备)、或存储或检索数据或计算机指令的其他通信设备、或其组合。尽管图9图示了根据本公开的各个方面的远程单元，但是本公开不限于这些示例性图示的单元。本公开的各个方面可以适当地用于包括所公开的时间交错电荷采样器的许多设备。

所附权利要求及其等同物旨在覆盖落入保护范围和精神内的形式或修改。例如，本文中所公开的示例装置、方法和系统可以应用于订阅多个通信网络和/或通信技术的多sim无线设备。本文中所公开的装置、方法和系统还可以以数字方式和差分方式实现。附图中所图示的各种部件可以被实现为例如但不限于处理器上的软件和/或固件、asic/fpga/dsp、或专用硬件。此外，上文所公开的特定示例方面的特征和属性可以以不同方式组合以形成附加方面，所有这些都落入本公开的范围之内。

前述方法描述和过程流程图仅作为说明性示例而提供，并不旨在要求或暗示该方法的操作必须按所给出的次序执行。操作中的某些操作可以以各种次序执行。“此后”、“然后”、“接下来”等之类的词语不旨在限制操作次序；这些词语仅用于通过方法的描述指导读者。

结合本文中所公开的各个方面所描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和操作可以被实现为电子硬件、计算机软件、或两者的组合。为了清楚说明硬件和软件的这种可互换性，上文已经在其功能方面对各种说明性部件、块、模块、电路和操作进行总体描述。把这种功能性实现为硬件还是软件均取决于特定应用和施加在整个系统上的设计约束。技术人员可以针对每个特定应用以变化方式来实现所描述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致背离本公开的范围。

可以使用被设计为执行本文中所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑设备、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件或其任何组合来实现或执行用于实现结合本文中所公开的各个方面而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件。通用处理器可以是微处理器，但是作为备选，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为接收器设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、与dsp内核结合的一个或多个微处理器、或任何其他这种配置。可替代地，可以通过特定于给定功能的电路来执行一些操作或方法。

在一个或多个示例性方面，可以以硬件、软件、固件或其任何组合来实现所描述的功能。如果以软件实现，则功能可以作为一个或多个指令或代码存储在非暂态计算机可读存储介质或非暂态处理器可读存储介质上。本文中所公开的方法或算法的操作可以体现在处理器可执行指令中，该处理器可执行指令可以驻留在非暂态计算机可读存储介质或非暂态处理器可读存储介质上。非暂态计算机可读存储介质或非暂态处理器可读存储介质可以是可以由计算机或处理器访问的任何存储介质。通过示例而非限制，这种非暂态计算机可读存储介质或非暂态处理器可读存储介质可以包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、flash存储器、cd-rom或其他光盘存储设备、磁盘存储设备或其他磁性存储设备、或可以用于存储指令或数据结构形式的期望程序代码且可以由计算机访问的任何其他介质。本文中所使用的磁盘和光盘包括光盘(cd)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(dvd)、软盘、以及蓝光光盘，其中光盘通常以磁性方式复制数据，而光盘则通过激光以光学方式复制数据。上述的组合也被包括在非暂态计算机可读介质和非暂态处理器可读介质的范围之内。附加地，方法或算法的操作可以作为代码和/或指令的一个或任何组合或集合驻留在非暂态处理器可读存储介质和/或非暂态计算机可读存储介质上，该非暂态处理器可读存储介质和/或非暂态计算机可读存储介质可以并入计算机程序产品中。

尽管本公开提供了某些示例性方面和应用，但是对于本领域普通技术人员显而易见的其他方面也在本公开的范围内，这些方面包括未提供本文中所阐述的所有特征和优点的各个方面。例如，本文中所描述的装置、方法和系统尤其可以以数字方式和差分方式执行。因而，本公开的范围旨在仅通过参考所附权利要求来限定。