滤波器 本发明通常涉及滤波器领域，且更具体地，涉及跨导电容滤波器。
滤波模拟信号以除去在特定的不需要频率的信号成分是众所周知的。例如，由数字代表的信号经数模转换产生的模拟信号可包括在不需要的频率而需要滤波的信号成分。
用于除去不需要的频率的传统的多级跨导电容(Gm-C)滤波器100的例子被示于图1中。有预定最大的峰-峰电压偏移的输入电压信号被加于端子105，它被耦合到跨导器110的非反相输入端。因此，输入电压信号被加于跨导器110的非反相输入端。跨导器110转换输入电压信号为输出电流信号。跨导器110的输出端和跨导器120的非反相输入端被耦合在一起形成节点145。电容115一端耦合到节点145，另一端耦合到电压源，Vag。多级滤波器的第一级包括跨导器110和电容115。
跨导器110的输出电流信号被加于电容115，它在节点145产生输出电压信号。这个输出电压信号被加于多级滤波器的第二级，它包括跨导器120和电容125。跨导器120转换在节点145的、加于跨导器120的非反相输入端的输出电压信号为输出电流信号。跨导器120的输出端、跨导器130地非反相输入端和跨导器110的反输相入端被耦合在一起形成节点150。电容125的一端耦合到节点150，另一端耦合到Vag。
跨导器120的输出电流信号被加于电容125，它在节点150产生输出电压信号。这个输出电压信号被加于跨导器130的非反相输入端和跨导器110的反相输入端。跨导器130转换节点150的电压信号为输出电流信号。跨导器130的输出端和端子140被耦合在一起形成节点160。电容135的一端耦合到节点160，另一端耦合到Vag。
跨导器130的输出电流信号被加于电容135，它在节点160产生输出电压信号。这个输出电压信号被加于端子140、跨导器130的反相输入端和跨导器120的反相输入端，它们被耦合到节点160。
为获得高阶滤波器，可以类似方法增加另外的级。
由于大工作带宽和易于调谐滤波器参数以修正温度变化和元件值的变化，Gm-C滤波器非常适于除去不需要的频率信号内容。进一步，它们被设计为在从电路地到电路电源电压的工作条件范围内是稳定的。由于这些设计要求，Gm-C滤波器在集成电路上芯片面积较大。还有，它们消耗大电流，以使滤波器在所有可能的集成电路处理变化、温度变化和电源电压上保持稳定。
本发明的目的是提供一种滤波器，它相对于已知Gm-C滤波器有较小芯片面积和较低功耗，且仍保持稳定运行。
本发明提供一种滤波器，其中提供有输入电压信号、控制信号和电压源，所述滤波器包括：
第一跨导器，有输入端和输出端，其中，所述输入电压信号被加于所述输入端；
第一电容，耦合在所述第一跨导器的输出端和所述电压源之间；
第一开关，与所述第一电容并联耦合，有效地响应所述控制信号，用于至少在所述滤波器需要滤波所述输入电压信号的时间之前旁路所述第一电容。
本发明提供一种滤波器，其中提供有输入电压信号、控制信号和电压源，所述滤波器包括：
跨导器，有输入端和输出端，用于转换加于所述输入端的所述输入电压信号到在所述输出端的电流信号；
电容，耦合到所述跨导器的输出端，用于转换所述电流信号为输出电压信号；和
开关，耦合在所述输出端和所述电压源之间，有效地响应所述控制信号，用于至少在所述滤波器需要滤波所述输入电压信号的时间之前直接耦合所述电压源到所述跨导器的输出端。
本发明的优点是：芯片面积小，功耗低，工作稳定。
附图简单描绘
图1是传统跨导电容滤波器的电原理图；
图2是根据本发明配置的滤波器的电原理图；
图3是描绘根据本发明配置的滤波器的示例跨导的输出跨导图。
图2是根据本发明配置的滤波器200的电原理图。这里，用同样的标号，以避免图1中已参照和描绘的类似部件的不必要的重复与描绘。这里，仅讨论根据本发明配置的滤波器与传统的跨导电容滤波器相比的显著不同。虽然图2中示出的跨导器有同样标号，它们比传统跨导器消耗较少芯片面积且消耗较小电流。
一组开关260、265、270分别被耦合在跨导器110、120、130的输出端之间，且分别并联于电容115、125、135。开关能是金属氧化半导体场效应晶体管(MOSFET)集成电路装置。
开关260、265、270有效地响应控制信号275。当滤波器不需要滤波输入电压信号时，控制信号275被触发。当控制信号275被触发时，开关260、265、270被闭合，因此，分别电旁路电容115、125、135。进一步，闭合的开关直接耦合电压源到跨导器的输出端。另一方面，当滤波器被需要通过滤波的信号时，控制信号275不被触发，因此，开关断开。
虽然在优选实施方案中，在滤波器不需要滤波输入电压信号期间，开关直接耦合电压源到跨导器的输出端。但是仅需要正好在滤波器需要滤波输入电压信号之前的时刻，开关能直接耦合电压源到跨导器的输出端。这是本发明的重要特征。因为电压源正好在滤波器需要滤波输入电压信号之前的时刻被直接耦合到跨导器的输出端，节点145、150、160上的初始条件固定，因此保证滤波器将在稳定工作点开始滤波。
进一步，虽然在优选实施方案，开关与电容并联耦合，但是仅需开关能直接耦合电压源到跨导器的输出端。因此不论一组或单个电容，也可被耦合到电路地或任何其它电压。
图3描绘示例的跨导器对跨导器的输入电压的输出跨导。输入电压被定义为跨导器的非反相和反相输入的差。输出跨导被定义为输出电流除以输入电压，且表示为Gm。输出跨导有限定的输入电压范围，在此范围，Gm基本保持为正的常量，由范围320表示。当工作在该范围外时，滤波器能产生要被滤波的信号的不可接受的失真。该工作范围的中心被表示为Vbg，在图3中示为电压315。虽然内电压节点145、150、160仅需被初始化到范围320内的电压值，本发明的优选实施方案初始化滤波器的内电压节点到Vbg。
在范围305和310中，跨导器的Gm变负。当运行在这些输入电压范围时，滤波器能变得不稳定，在输出端引起振荡。通过用开关正好在滤波器需要滤波输入电压信号之前的时刻直接耦合电压源到跨导器的输出端来初始化滤波器，且通过由周知的技术限制输入电压在范围320内，即使跨导元件有不稳定区域，仍能保持滤波器的稳定性。没有本发明，跨导器将需要被设计成没有任何负Gm的区域，增加滤波器的尺寸和功耗。
概言之，描绘的滤波器提供优于已知的跨导电容滤波器的优点在于，能达到较已知Gm-C滤波器小的芯片尺寸和低功耗，且仍保持滤波器的稳定工作。开关直接耦合电压源到跨导器的输出端。电压源的值在Gm保持基本正的常量的输入电压范围内。