一種模／數(shù)混合型FIR噪聲濾波器設計
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式中：θref為參考信號相位；θsig為環(huán)路返回信號相位；θqn為相位域的量化噪聲；ni為調(diào)制器輸出的延時深度，Ii為多輸入電荷泵的各支路電流；fref為鑒相器工作頻率；H(z)為針對量化噪聲的等效FIR濾波的傳遞函數(shù)：
電荷泵電流在該結構中扮演了雙重角色。從式(1)可以看出，同常規(guī)結構一樣，總電流影響了環(huán)路動態(tài)特性；另一方面，式(2)表明各支路電流決定了所實現(xiàn)FIR濾波器傳遞函數(shù)的各項系數(shù)。只要根據(jù)所要實現(xiàn)的傳遞函數(shù)設置調(diào)制器輸出的延時深度以及電荷泵各支路電流的分配比例，就可以實現(xiàn)全定制的噪聲整形。此外，式(2)中當f=0時，將有H(z)≡1。這表明無論設計參數(shù)如何選取，該結構所實現(xiàn)的FIR濾波器恒有單位直流增益，因此從根本上解決了現(xiàn)有數(shù)字FIR噪聲濾除技術中的噪聲增益問題。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/187081.htm
現(xiàn)以8抽頭混合型FIR濾波器為例，分析該結構所實現(xiàn)的全定制噪聲整形。通過采用并行8支路鑒相器和1個8輸入的電荷泵，并給電荷泵各支路分配相同的電流，設置圖1中調(diào)制器輸出的每級延遲為單個時鐘周期，可以實現(xiàn)如圖3所示的濾波器頻域響應。對應的傳遞函數(shù)為：
圖4是行為級仿真得到的采用混合型FIR濾波器的新結構鎖相環(huán)輸出的頻譜，并與傳統(tǒng)結構做了對比。所有模塊均為無噪聲理想模型，因此頻譜中只含△-∑調(diào)制帶來的量化噪聲。所用參考時鐘頻率為14．318 MHz；輸出頻率為532 MHz，對應的分頻比為37．156；電荷泵總電流為320μA，對應每個支路40μA；振蕩器增益為250 MHz／V；環(huán)路濾波器采用2階；環(huán)路帶寬設為700 kHz，對應的過采樣率僅為10；所用調(diào)制器為3階MASH結構。圖中橫坐標按照參考時鐘頻率歸一化。對比圖4和圖3可以看出，混合型FIR濾波器按照其傳遞函數(shù)實現(xiàn)了預期的對量化噪聲的抑制。
圖5(a)是行為級仿真得到的環(huán)路建立過程中振蕩器控制電壓的瞬態(tài)波形。從相同的建立過程(包括其中的周期滑動現(xiàn)象)可以看出，由于新結構中多輸入電荷泵的總電流與傳統(tǒng)結構保持一致，因此混合型FIR濾波器的使用不會影響環(huán)路動態(tài)特性。
圖5(b)是對比采用混合型FIR濾波器的新結構與傳統(tǒng)結構在環(huán)路鎖定時的瞬時相位誤差電壓(即2階環(huán)路濾波器中電阻兩端的電壓)。從中可以看到，盡管環(huán)路呈現(xiàn)相同的動態(tài)特性，但新結構中的瞬時相位誤差電壓遠小于傳統(tǒng)結構。這表明高頻量化噪聲得到了混合型FIR濾波器的有效抑制。
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