一种N相输入可配置的无源滤波器系统和实现方法与流程

本发明涉及滤波器领域，具体而言，涉及一种n相输入可配置的无源滤波器系统和实现方法。

背景技术：

1、随着纳米工艺技术的不断发展进步，小面积和多功能成为当前无源滤波器的设计难点。传统的无源滤波器只能实现基于直流点进行单一模式的滤波，即高通/低通，说明书附图1给出了传统的高通滤波单元，用于对高通信号进行滤波；说明书附图2给出了传统的低通滤波单元，用于对低通信号进行滤波；若要实现一个n相输入m阶高低通组合无源滤波器需要2×m×n个电阻和2×m×n个电容。例如，若想要实现一个4相输入3阶高低通组合无源滤波器(12个滤波单元)的时候，电路中需要容纳24个电阻和24个电容，芯片面积会有很大的开销，且只能基于直流点进行滤波，功能适配场景较弱。

2、mos管即金属氧化物半导体型场效应管，在一般电子电路中，mos管多被用作电子开关，用在控制控制回路中控制负载的通断，也可以当作可控整流来实现交流变直流。因此，可以借助mos管的工作特性合理设计一种部分组件通用，面积小的n相输入可配置基准m阶高低通组合无源滤波器。

技术实现思路

1、为了解决上述传统滤波器模式单一的技术问题，本发明提供一种n相输入可配置的无源滤波器系统和实现方法，利用mos管的开关特性，实现高低通复用滤波单元，通过多个高低通复用滤波单元串联，实现所述n相m阶高低通组合无源滤波器对输入的n相高通信号或低通信号进行滤波，还可以基于直流信号或交流信号进行滤波。

2、具体的，本发明的技术方案如下：

3、一种n相输入可配置的无源滤波器系统，包括：n相m阶高低通组合无源滤波器、n相基准电压产生电路；

4、所述n相m阶高低通组合无源滤波器的每一相由m个滤波单元串联形成；其中，所述n相m阶高低通组合无源滤波器的每一相的第1个所述滤波单元为高全通复用滤波单元，用于使从输入端看进去为高阻态，以便于与前级电路适配连接；

5、所述n相m阶高低通组合无源滤波器的每一相的第2-m个所述滤波单元为高低通复用滤波单元，用于对输入的n相高通信号或低通信号进行滤波；

6、所述n相基准电压产生电路用于产生2n相交流参考电压和直流参考电压，输入至所述n相m阶高低通组合无源滤波器；使得所述n相m阶高低通组合无源滤波器能基于直流信号或交流信号进行滤波。

7、在一些实施方式中，所述高低通复用滤波单元包括：电容c2、电阻r4、电阻r6、mos管m2、mos管m6、mos管m8、mos管m16；

8、其中，所述mos管m6的漏极与前一级的滤波单元的输出端连接，所述mos管m6的源极分别与所述电容c2的第一端、所述mos管m8的源极连接，所述mos管m6的栅极接收外部输入的高通控制信号；所述mos管m8的漏极输入第一参考电压，所述mos管m8的栅极接收外部输入的低通控制信号；

9、所述电阻r6的第一端与所述mos管m6的漏极连接，所述电阻r6的第二端与mos管m2的的漏极连接，所述mos管m2的栅极输入所述低通控制信号，所述mos管m2的源极分别与所述电阻r4的第一端、所述mos管m16的源极连接，所述mos管m16的栅极接收外部输入的第一工作使能电压信号，所述mos管m16的漏极输入所述第一参考电压；

10、所述电阻r4的第二端与所述电容c2的第二端连接，其连接点共同作为当前所述高低通复用滤波单元的输出端。

11、在一些实施方式中，所述高全通复用滤波单元包括：

12、电容c0、电阻r2、电阻r0、mos管m0、mos管m14；其中：

13、所述电容c0的第一端与所述电阻r2的第一端连接，且其连接点共同作为所述高全通复用滤波单元的输入端；

14、所述电阻r2的第二端与所述mos管m0的漏极连接，所述mos管m0的栅极接收外部输入的低通控制信号，所述mos管m0的源极分别与所述电阻r0的第一端、所述mos管m14的源极连接，所述mos管m14的栅极接收外部输入的第一工作使能电压信号，所述mos管m14的漏极接收外部输入的第一参考电压；

15、所述电阻r4的第二端与所述电容c2的第二端连接，且其连接点共同作为所述高全通复用滤波单元的输出端。

16、在一些实施方式中，当输入信号为高通信号时，控制所述n相m阶高低通组合无源滤波器每一相的第1个滤波单元处于高通滤波工作状态；具体包括：通过低通控制信号控制所述mos管m0为截止状态，通过第一工作使能电压信号控制所述mos管m14为导通状态；

17、所述滤波器的每一相的第2-m个滤波单元用于高通信号滤波，所述高通控制信号控制所述mos管m6为导通状态，所述第一工作使能电压信号控制所述mos管m16为导通状态，所述低通控制信号控制所述mos管m2为截止状态，所述低通控制信号控制所述mos管m8为截止状态；

18、当输入信号为低通信号时，所述n相m阶高低通组合无源滤波器每一相的第1个滤波单元为全通滤波单元；低通控制信号控制所述mos管m0为导通状态，第一工作使能电压信号控制所述mos管m14为截止状态；

19、所述滤波器每一相的第2-m个滤波单元用于低通信号滤波，所述高通控制信号控制所述mos管m6为截止状态，所述第一工作使能电压信号控制所述mos管m16为截止状态，所述低通控制信号控制所述mos管m2为导通状态，所述低通控制信号控制所述mos管m8为导通状态。

20、在一些实施方式中，所述n相m阶高低通组合无源滤波器的每一相由m个滤波单元串联形成；其特征在于：

21、所述n相m阶高低通组合无源滤波器的每一相的所述滤波单元的输出端连接下一个滤波单元的输入端；

22、所述n相m阶高低通组合无源滤波器的各相滤波单元相互独立。

23、在一些实施方式中，所述n相基准电压产生电路，包括：

24、第一选通器、第二选通器、电容c12、电容c13、第三选通器、电阻r24；

25、所述第一选通器与所述电容c12串联，形成第一选通支路；所述第二选通器与所述电容c13串联形成第二选通支路；

26、所述第一选通支路与所述第二选通支路并联形成加法电路，用于选通交流信号，实现交流信号增益补偿；

27、所述加法电路与所述电阻r24一端相连，所述电阻r24另一端作为所述n相基准电压产生电路的输出端；

28、所述第三选通器连接在所述加法电路与所述电阻r24之间，用于选通直流信号。

29、在一些实施方式中，所述第三选通器有两个输入端，可通过其中任意一个输入端输入直流信号；

30、当所述第三选通器输入的所述直流信号为共模信号，所述第一选通器与所述第二选通器输入交流信号时，所述n相基准电压产生电路构成共模可调的交流信号。

31、第二方面，本发明公开一种n相输入可配置的无源滤波器实现方法，由上述任一所述n相m阶高低通组合无源滤波器来执行，包括如下步骤：

32、通过所述n相基准电压产生电路，选通n相参考电压，对应输入至n相m阶高低通组合无源滤波器的每一相；

33、接收n相高通信号或低通信号，输入至所述n相m阶高低通组合无源滤波器的每一相；

34、通过所述n相m阶高低通组合无源滤波器对所述n相高通信号或低通信号进行滤波；

35、所述n相m阶高低通组合无源滤波器的每一相由m个滤波单元串联形成，所述n相m阶高低通组合无源滤波器的每一相的第1个所述滤波单元为高全通复用滤波单元，所述n相m阶高低通组合无源滤波器的每一相的第2-m个所述滤波单元为高低通复用滤波单元，所述高低通复用滤波单元通过电容与电阻复用，实现高通信号与低通信号组合滤波。

36、在一些实施方式中，当输入信号为高通信号时，所述n相m阶高低通组合无源滤波器的每一相中第1个所述滤波单元为高通滤波单元；所述n相m阶高低通组合无源滤波器的每一相中第2-m个所述滤波单元用于高通信号滤波；

37、当输入信号为低通信号时，所述n相m阶高低通组合无源滤波器的每一相中第1个所述滤波单元为全通滤波单元；所述n相m阶高低通组合无源滤波器的每一相中第2-m个所述滤波单元用于低通信号滤波。

38、在一些实施方式中，所述的通过n相基准电压产生电路，选通n相参考电压，包括以下任一一种情况：

39、通过所述n相基准电压产生电路的第一选通器和第二选通器输出交流参考电压信号；

40、通过所述n相基准电压产生电路的第三选通器输出直流参考电压信号；

41、通过所述n相基准电压产生电路的第三选通器输出共模信号，第一选通器和第二选通器输出交流参考电压信号，从而输出共模可调的交流电压信号。

42、与现有技术相比，本发明至少具有以下一项有益效果：

43、1、整个电路为无源结构，通过一组电阻电容复用就可以实现高低通组合滤波，减小了芯片面积，同时该组单元拓展性极强，提高了芯片的集成度，通过滤波单元的组合可以实现对n相信号同时进行滤波，每一相的滤波信号可调，可以基于不同相位滤波信号进行n相滤波。

44、2、在n相基准电压产生电路中，输入的交流信号经过加法器之后实现增益补偿；直流信号输入端可以输入一个共模信号，构成共模可调的交流信号，在基准电压产生电路配置下，既可以基于直流点进行组合滤波，又可以基于不同相位交流点进行组合滤波，在不大量增加面积的同时，功能配置性强大。

45、3、n相m阶高低通组合无源滤波器的每一相的第1个所述滤波单元为高全通复用滤波单元，用于使从输入端看进去为高阻态，以便于与前级电路适配连接。