射频数模转换器内的电流模式跨导电容滤波器的制作方法

1.本公开涉及一种集成射频数模转换器(rf dac)，并且更具体地，利用电流模式跨导电容滤波器以生成经滤波的电流并且提供路径以在信号链中的滤波器与相邻级之间重用电流。


背景技术：

2.量子计算通常是使用量子机械现象以执行计算和信息处理功能。量子计算可以被视为与通常利用晶体管在二进制值上操作的经典计算相反。即，虽然经典计算机可以在0或1的两个基本状态上运行，量子计算机在包括基于概率的0和1两者的叠加的量子位上运行，可以缠结多个量子位，并且使用干扰。量子计算正作为新范例出现，以解决在常规经典高性能计算机上示出不利缩放的大量问题。在多个上下文中(包括在量子计算领域中的量子位的控制中)希望具有可变振幅和低失真的任意波形生成能力。具体地，射频数模转换器(rfdac)在多种应用中是有价值的，包括无线发送器以及实现针对量子位的控制脉冲。滤波器实现以及滤波器与信号链的其他元件之间的接口在此类设计中是显著的。连续时间滤波器非常适合于高动态范围、低功率有源滤波器实现。电流模式信号处理非常适合于低失真应用，因为它降低了感兴趣的各个节点处的电压摆动。然而，使用操作放大器的传统电流模式输入滤波器消耗大量功率并且对高频应用具有局限性。


技术实现要素：

3.下面给出概述以提供对本发明的一个或多个实施例的基本理解。本概述不旨在标识关键或重要元素，从而描绘特定实施例的范围或权利要求的范围。其唯一目的是以简化形式呈现概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。在本文所描述的一个或多个实施例中，系统、计算机实现的方法、装置和/或计算机程序产品促进集成射频数模转换器(rf dac)，更具体地，利用电流模式跨导电容滤波器以生成经滤波的电流并且提供路径以在信号链中的滤波器和相邻级之间重用电流。
4.根据实施例，一种系统包括处理器，处理器执行存储在存储器中的以下系统可执行组件：射频数模转换器(rfdac)，射频数模转换器在电流模式下操作；以及连续时间基带滤波器，连续时间基带滤波器包括采用至少一个第一阻抗节点和至少一个第二阻抗节点的反馈回路，其中，至少一个第一阻抗节点具有比至少一个第二阻抗节点更高的阻抗，并且其中至少一个第一阻抗节点提供主导极点，并且至少一个第二阻抗节点提供非主导极点，并且其中连续时间基带滤波器生成经滤波的电流。
5.在可选的方面中，在电流模式中操作的镜像组件将经滤波的电流镜像到输出。
6.根据实施例，一种系统实现方法包括：射频数模转换器，射频数模转换器用于执行系统可执行组件以执行以下动作：在电流模式下与基带滤波器一起操作，其中系统块的输入和输出被表示为电流。
7.在可选的方面中，系统实施的方法还包括由系统将以电流模式操作的镜像组件镜
像经滤波的电流到输出，其中镜像组件选择性地改变镜像比以实现相对于精细基线步长的可变增益。
附图说明
8.图1示出了利用电流模式信号路径来实现集成数模转换器(dac)的示例系统实现的框图。
9.图2示出了利用电流模式跨导电容滤波器的集成射频数模转换器的示例流程图。
10.图3示出了射频数模转换器(rf dac)信号链的示例架构。
11.图4示出了基于反馈的跨导电容器基带滤波器的示例性块级视图架构。
12.图5示出了滤波器的单端实现的示例晶体管级示意图。
13.图6示出了基带滤波器的示例晶体管级实现。
14.图7示出了实施例的备选滤波器布置的另一示例晶体管级示图。
15.图8示出了实施例的备选滤波器布置的另一示例晶体管级示图。
16.图9示出了实施例的备选滤波器布置的另一示例晶体管级示图。
17.图10示出了实施例的差分滤波器传递函数的示例晶体管电级示图。
18.图11示出了电流模式跨导电容滤波器的模拟结果的示例。
19.图12示出了基于阵列的系统的示意性扩展的示例。
20.图13示出了互补级的级联扩展的示例示意图。
21.图14示出其中可以促进本文所述的一个或多个实施例的示例非限制性操作环境的框图。
22.图15示出了根据本主题公开的一个或多个实施例的示例非限制性云计算环境的框图。
23.图16示出了根据本主题公开的一个或多个实施例的示例非限制性的抽象模型层的框图。
具体实施方式
24.以下详细描述仅是说明性的并且不旨在限制实施例和/或实施例的应用或用途。此外，不旨在由前面的发明内容部分或在具体实施方式部分中所呈现的任何表达或暗示的信息所约束。现在参考附图来描述一个或多个实施例，其中贯穿全文，相同的附图标记用于指代相同的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对一个或多个实施例的更透彻的理解。然而，在不同情况下，显然可以在没有这些具体细节的情况下实践一个或多个实施例。
25.本发明总体上与实现从射频数模转换器(rf dac)通过输出的电流模式端到端路径的系统和方法有关，其使关于功率消耗和失真的有利折衷集能够实现。信号路径的元件是rfdac、基带滤波器、镜像和输出级。通过在电流模式中实现整个链或在电流模式中实现链的子元件可以实现益处。
26.实施例集成了射频数模转换器，该射频数模转换器利用电流模式跨导电容滤波器以生成经滤波的电流并且提供在滤波器与信号链中的相邻级之间的电流重用的路径。电流模式信号处理非常适合于低失真应用，因为它降低了感兴趣的各个节点处的电压摆动。然
而，使用操作放大器的传统电流模式输入滤波器消耗大量功率并且对高频应用具有限制。本文所公开和所要求保护的实施例通过在集成数模转换器的实现中引入电流模式信号路径设计而提出对该问题的有前景的解决方案。实现高效电流模式滤波器级在所提出的端对端电流模式模拟信号路径rf dac架构的上下文中提供了多个益处，该端到端电流模式模拟信号路径rf dac架构已经被开发用于低功率、低失真的任意波形生成应用。它提供了到信号链中的滤波器级与相邻级之间的电流重用的路径。它还避免了在信号路径中引入附加的电流-电压转换(这样的转换可以被包括在反馈路径中)，这有助于限制不期望的失真产物并且与低输出振幅要求很好地对准。
27.量子计算使用量子位代替经典计算位作为其基本单位。量子位(例如，量子二进制数字)是经典位的量子机械模拟。而经典的位可以仅在两个基本状态中的一个状态(例如，0或1)上使用，量子位可以在这些基本状态的叠加上使用(例如，α|0〉 |β|1〉，其中α和β是复数标量，这样使得|α|2 |β|2＝1)，从而允许多个量子位理论上比相同数目的经典位以指数方式保持更多的信息。由此，理论上，量子计算机(例如，采用量子位而不是仅仅经典位的计算机)可以快速地解决对于经典计算机而言极其困难的问题。经典计算机的位仅仅是二进制数字，具有0或1的值。几乎任何具有两个不同状态的设备可以用于表示经典的位：开关、阀、磁体、硬币或类似的二元型状态测量。参与量子奥秘的量子位可以占据0和1状态的叠加。不是该量子位可以具有一个中间值(诸如，0.63)；当测量该量子位的状态时，结果是0或1。但是在计算过程中，量子位可以像它是状态的混合一样起作用——例如：百分之63的0和百分之37的1。一般量子程序需要协调计算的量子和经典部分。考虑一般量子程序的一种方式是标识在指定量子算法、将算法转换成可执行形式、运行实验或模拟以及分析结果中所涉及的过程和抽象。贯穿这些过程的概念是中间表示。计算的中间表示(ir)既不是其源语言描述也不是目标机器指令，而是其之间的事物。编译器可以在翻译和优化程序的过程期间使用多个ir。输入是描述量子算法和编译(多个)时间参数的源代码。该输出是使用高级ir所表达的组合的量子/经典程序。量子和经典计算机之间的区别在于量子计算机是概率性的，因此算法输出的测量在算法特定的置信区间内提供适当的解。然后重复该计算，直到可以实现令人满意的、可能的解确定性。
28.通过使用量子力学定律来处理信息，量子计算机提供了新颖的方式来执行计算任务(诸如，分子计算、光学光子、优化以及更多任务)。引入许多算法以有效地执行这种计算任务。具体地，射频数模转换器在多种应用中是有价值的，包括无线发送器并且实现用于量子位的控制脉冲。使用针对信号路径的电压模式表示的设计存在一些挑战，信号路径包括块接口处的高动态范围要求，从而导致非线性行为和产生较高振幅失真产物和每块的独立功率，而没有来自针对电流再使用的功率效率的机会。由此，本文的实施例在实现集成rf dac解决方案时提出了高效电流模式滤波器设计，以开发低功率失真的任意波形生成应用。这提供了重用滤波器与信号链中的相邻级之间的电流并且避免在信号路径中引入附加的电流-电压转换的路径(例如，这样的转换可以被包括在反馈路径中)，这有助于限制不期望的失真产物；并且它还与低输出振幅要求很好地对齐。
29.图1示出根据本文所描述的一个或多个实施例描绘的可变计算组件来访问数据并且处理该数据的示例系统100的框图。系统100可以促进使用机器学习和训练神经网络或其他类型的模型来评估和标识大量不同形式的数据的过程。根据本文所描述的一个或多个实
施例，系统100还可以生成具有上下文的个体等级的预测性推荐。本公开中所解释的系统(例如，系统100等)、装置或过程的各方面可以构成具化在(多个)机器内(例如，具化在与一个或多个机器相关联的一个或多个计算机可读介质(或多个介质)中)的(多个)机器可执行组件。当由一个或多个机器(例如，(多个)计算机、(多个)计算设备、(多个)虚拟机等)执行时，(多个)这种组件可以使(多个)机器执行本文中所描述的操作。为了简洁起见，省略对在本文中所描述的一个或多个实施例中所采用的类似元件的重复描述。
30.系统100促进利用电流模式信号路径的集成射频数模转换器(rfdac)。实施例涉及保持信号路径、rfdac、基带滤波器、镜像和输出级的元件。通过在电流模式中实现整个链或在电流模式中实现链的子元件可以取得益处。
31.系统100可以可选地包括服务器设备、一个或多个网络和一个或多个设备(未示出)。系统100还可以包括在电流模式下操作的射频数模转换器102或者以其他方式与射频数模转换器102相关联，射频数模转换器102包括在电流模式下操作的连续时间基带滤波器104，其中系统块的输入和输出被表示为电流。镜像组件106将经滤波的电流镜像到在电流模式下操作的输出108。
32.在实现中，从射频数模转换器通过输出108的电流模式端到端路径使能够实现低功率、低失真的任意波形生成应用。连续时间基带滤波器104包括反馈回路，该反馈回路采用至少一个第一阻抗节点和至少一个第二阻抗节点，其中至少一个第一阻抗节点具有比至少一个第二阻抗节点更高的阻抗，并且其中至少一个第一阻抗节点提供主导极点，并且至少一个第二阻抗节点提供非主导极点，并且其中连续时间基带滤波器生成经滤波的电流。镜像组件106将经滤波的电流镜像到输出108，其中它选择性地改变镜像比以实现相对于精细基线步长的可变增益。
33.系统100可以是可以可通信地耦合到设备的任何合适的计算设备或计算设备集，其非限制性示例可以包括但不限于服务器计算机、计算机、移动计算机、大型计算机、自动化测试系统、网络存储设备，通信设备、web服务器设备、网络交换设备、网络路由设备，网关设备、网络集线器设备、网桥设备、控制系统或任何其他合适的计算设备。设备可以是能够与系统100传送信息的任何设备和/或能够采用由系统100提供的信息的任何其他合适的设备。应当理解，系统100、组件、模型或设备可以配备有通信组件(未示出)，通信组件使得能够通过一个或多个网络在系统、组件、模型、设备等之间进行通信。
34.系统100的不同组件可以直接地或经由一个或多个网络连接。这种网络可以包括有线和无线网络，包括但不限于蜂窝网络，广域网(wan)(例如，互联网)或局域网(lan)，其非限制性示例包括蜂窝、wan、无线保真(wi-fi)、wi-max、wlan，无线电通信、微波通信、卫星通信、光学通信、声波通信或任何其他合适的通信技术。此外，上述系统和/或设备已经关于多个组件之间的交互进行了描述。可以理解，这样的系统和组件可以包括其中所指定的这些组件或子组件、指定组件或子组件中的一些组件、和/或附加组件。子组件还可以被实现为通信地耦合到其他组件而非包括在父组件内的组件。此外，一个或多个组件和/或子组件可以被组合成提供聚集功能的单个组件。这些组件还可以与一个或多个为了简洁起见未在本文中具体描述但本领域技术人员已知的其他组件进行交互。
35.本主题计算机处理系统、方法装置和/或计算机程序产品可以被用以解决通过技术、计算机网络、互联网等的进步而出现的新问题。
36.在当今的数字世界中，电子学中最大的增长区域中的一个区域已经在无线通信的应用中。诸如超导量子位控制器的现代射频系统基于宽带多通道架构。由于rf信号的校准复杂度和成本，使用具有iq调制器和模拟合成器的矢量信号生成器造成了限制。由此，数模转换对于实现信号处理、调制和信号生成是有价值的。此外，射频数模转换器(rf dac)在多种应用中是有价值的，包括无线发送器以及实施用于量子位的控制脉冲和寻址信噪比。具体地，rfdac实现理想地能够以低失真为目标并且同时使功耗最小化。通常，这些目标形成可以在设计过程中导航的交易空间。rfdac信号路径的实现可以涉及电压模式信号、电流模式信号或两者的组合。因此，实施例通过在集成数模转换器中引入电流模式信号路径设计提出了有前景的解决方案。高效电流模式滤波器在针对低功率低失真任意波形生成应用开发的端到端电流模式模拟信号路径rfdac架构的上下文中提供多个益处。它提供了重新使用信号链中的滤波器和相邻级之间的电流的路径。它还避免了在信号路径中引入附加的电流-电压转换(例如，这种转换可以包括在反馈路径中)，这减轻了不期望的失真产物并且与低输出振幅要求很好地对准。
37.图2示出了利用电流模式跨导电容滤波器的集成射频数模转换器的示例流程图。如流程图200中所述，系统包括射频数模转换器(rfdac)，其中使用电流模式基带滤波器。在202处，连续时间基带滤波器包括反馈回路，该反馈回路采用至少一个第一阻抗节点和至少一个第二阻抗节点，其中至少一个第一阻抗节点具有比至少一个第二阻抗节点更高的阻抗，并且其中至少一个第一阻抗节点提供主导极点，并且至少一个第二阻抗节点提供非主导极点。在204处，连续时间基带滤波器生成经滤波的电流。在206处，镜像组件选择性地改变镜像比以实现相对于精细基线步长的可变增益。在208处，缩放组件缩放反馈回路的输入电流以促进粗增益控制。在210处，监控组件监控输入电流的缩放版本以减轻对监控的失真干扰。在连续时间基带滤波器与镜像组件之间放置附加极点集来促进高阶滤波并且减轻损害连续时间基带滤波器的稳定性。在212处，多个级联的连续时间基带滤波器的子集提供具有拐角频率、品质因数、或由数字控制设置的增益控制的低通、带通或高通特性。来自该连续时间滤波器的输出为电流，并且可以容易地级联多个这种滤波器以实现更高阶电流模式滤波器。滤波器可以提供低通、带通或高通特性，其中拐角频率、品质因数和增益步长由数字控制设定。
38.由于现代数据转换器的速度和频域性能要求，无线通信应用具有挑战性。高速数模转换器需要更少的混频和滤波级来产生有效输出。当今的技术进步面临着许多挑战来满足针对拥塞频谱中带宽的不断增长的需求。由于频率规划损害尺寸、功率和性能要求，这增加了信号链的复杂性。利用频谱的能力创建增强的用户体验并且启用新的系统能力。射频转换器用于将微波信号转换成用于宽范围的处理选择的较低或较高的频率范围。减小电信和军事系统的尺寸和成本正推动现代数模转换器的演进以将更多功能集成到单个芯片中。某些高速数模转换器包含数字信号处理和调节功能(诸如，滤波器、复调制和数控振荡器)。这使得能够高效并且紧凑地直接生成复杂rf信号。在传统rfdac架构中，信息从一个频率被处理并且被转换成另一频率。本文公开的实施例在低频和降低的功耗下执行通用信号处理。
39.图3示出了射频数模转换器(rfdac)信号链的示例架构。产生复合信号的一种方法是使用向量调制器由本地振荡器调制载波信号频率。在rf应用中，使用任意波形生成器
(awg)生成基带数字i和q信号，该任意波形生成器包括两个或更多个同步的数模转换器。rfdac链架构300具有基带数字bbi 302和bbq 304信号。多位基带数模转换器(dac)306和308采用数字位，并且根据信号的带宽和采样时钟频率，将数字位转换成模拟信号。这使得能够输出电流并且向混频器提供经滤波的和放大的电流。信号通过低通滤波器306和308被处理以抑制由数模转换器300产生的外带噪声分量。经滤波的信号由混频器310和312使用具有针对i和q的正交相位0和90度的两个载波(lo-q和lo-i)来混频并且因此上转换。使用信号组合器311，通过创建单个边带信号表示来组合所产生的信号。例如，如果需要在单个边带表示中执行(x*y)函数，那么变量x可以表示为0度与90度的组合，并且变量y可以表示为0度与90度的组合。类似于两个向量的标量乘积，这两个变量可以随后被相乘和相加。通过驱动器drv 314处理该函数的输出。匹配网络mn 316是通常由不提供失真的无源元件组成的组件。匹配网络316将电阻318(例如，50欧姆)传输到驱动器需要的阻抗，以最大化功率传输。这些dac的输出320被滤波、使用i信道和q信道混频器上转换，并且所产生的信号被组合并且通过驱动器和匹配网络馈送到输出320处的标称负载(例如，50欧姆)。滤波器实现以及滤波器与信号链的其他元件之间的接口在这种设计中具有重要性。连续时间滤波器非常适合于高动态范围、低功率有源滤波器实现方式。电流模式信号处理非常适合于低失真应用，因为它降低了感兴趣的各种节点处的电压摆动。然而，使用运算放大器的传统电流模式输入滤波器消耗大量功率并且在高频应用中具有局限性。连续时间gm-c滤波器通常提供高输入阻抗，这导致更高的失真产物。gm-c型滤波器非常适合于高频应用，但是就它所支持的动态范围而言非常有限，因为输入通常是电压。
40.图4示出了基于反馈的跨导电容器基带滤波器的示例块级视图架构。电路架构400具有dc电源v
dd 402。电路400包括缓冲器buf 403和提供来自负载晶体管的输出阻抗的高阻抗z404。存在两个跨导块g
m1 410和g
m2 412。具有箭头的两个电容c
1 406和c
2 408示出了c1和c2可以一起或独立地被控制。跨导和电容器的比决定滤波器的品质因数。电流泄放器ibld 416是提供不同偏置以使得由g
m1 410和缓冲器buf403获取的电流可以不同的电流助手。反馈回路将是通过z、buf、的路径，并且它采用以下等式：
[0041][0042]
其中q是品质因数并且它是类似量的比，在过程(p)、温度(t)变化上几乎恒定。q因数可通过使用数字控制编程g
m1
、g
m2
、c1、c2而变化。反馈回路增益减少了失真，并且带宽bw可以通过采用以下等式来导出：
[0043][0044]
偏置策略可以是优化性能的子声明，其中，偏置策略从恒定gm偏置块偏置并且从1/r偏置的偏置(例如，保持滤波器极点跟踪)。连续时间基带滤波器使用输入电流并且提供输出电流，并且内部反馈机制是作为电流到电压和电压到电流转换的组合来执行的。该反馈回路使用至少一个高阻抗节点和至少一个低阻抗节点，其中该高阻抗节点提供主导极
点，并且该低阻抗节点提供非主导极点。极点分裂确保稳定性，并且偏置在主导极点与非主导极点之间提供基本上恒定的分离以维持足够的相位裕度。该回路使用镜像设备以将所滤波的电流镜像到输出，并且通过改变镜像比，可以实现可变增益到精细的基线步长。可以通过缩放反馈回路内部的输入电流来实现粗增益控制，并且该辅助路径还可以用作监控输入电流的缩放版本而无附加失真的路径。可以在滤波器核心级与镜像级之间放置附加极点以在不损害滤波器的稳定性的情况下实现较高阶滤波。该附加极不消耗电流并且不创建失真，并且可以使用电阻器和电容器来实现。该连续时间滤波器的输出是电流，可以容易地对多个这样的滤波器进行级联，以实现高阶电流模式滤波器。滤波器可以提供低通、带通或高通特性，具有由数字控制设置的拐角频率、品质因数和增益步长。
[0045]
图5展示了滤波器500的单端实现方式的示例晶体管级绘图。示例实施例是滤波器的构造方法中的一个方法。晶体管m
pb 502或m
n1
504可以实现dc偏移补偿dac。滤波器500具有电流模式输入/输出gm-c滤波器。设定输入电流506的共模并且使用漏极/栅极/源极切换元件经由m
nmx
来编程输出电流508。这是由m
nc1 510和m
n2 512然后m
n1 504组成的负反馈回路，其中，三个晶体管在回路内。其他两个晶体管m
pb 502和m
nb 514分别是pmos和nmos偏置晶体管。基带滤波器具有电流模式输入以及负反馈回路。反馈回路由两个电容器c
1 516和c
2 518组成。c
1 516与主导极点相关联，其中节点c1被连接并且c
2 518与非主导极点相关联。反馈回路连接到一个主导极点和一个非主导极点。以此方式，它为相位裕度和稳定性目的提供了优化的空间。主导极点由晶体管的输出电导形成，并且非主导极点由晶体管的跨导形成。第三极点具有电阻r520和器件m
nmx522
的输入电容。这提供了三个极点，并且第三个极点可以在没有任何附加电流消耗的情况下实现。输出也是电流i
out 508，并且其提供滤波函数和增益函数，其中，增益由i
out
/i
in
表示。该滤波器500同时提供低通或带通传递函数的可能性。通过使用与i
out
/i
in
相关联的电流波形，可以导出传递函数，其中它是低通响应。否则，电流的传递函数可以由i(m
nc1
)/i
in
导出，其中，其将是带通响应。因此，该滤波器500同时提供两个响应；其具有作为彼此的复共轭的两个极，并且在回路外部所形成的真实极由m
nmx
的电阻和输入电容给出。i
1 524和i
2 526，其可使用电流镜经由v
p 530和v
n2 532网络数字编程。m
nc2 528被用作衰减器以处理输入动态范围。这是示例结构的一个表示。如果nmos变成pmos，那么这可以是另一示例表示。
[0046]
图6示出了具有dc电源v
dd 602的滤波器架构600的单端实现方式的另一示例晶体管级附图。滤波器600由两个晶体管m
p1 604和m
p2 608组成。z
1 606和z
2 610表示与主导极和非主导极相关联的电容器。z
1 606和z
2 610可以使用至少一个无功元件(例如，电容、电感)的串联和并联组合来表示。该反馈回路由使用电流模式信令提供负反馈的晶体管m
pc1 612、m
p2 604、m
p1 608组成。低通和高通滤波器h
lp
和h
hp
的变量的传递函数可以由下式表示：
[0047][0048]
其中，g
m1
和g
m2
表示晶体管m
p1 604和m
p2 608的转导。i
in
、i
out
表示输入和输出电流，并且电容表示为c1和c2。hp和lp表示低通滤波器和高通滤波器。α分别表示两个晶体管m
pmy 614与m
p1 604之间的比。极点由gm跨导和电容的比形成，并且可以提供偏置以使得gm可以是恒定的，其中gm和c可以被独立地校准，或者也可以被偏置，其中它自己跟踪gm/c。偏置与滤波器600一起也保持独特的位置。晶体管m
pmy 614和m
p1 604可以在亚阈值或强脉冲中被偏置，其中一个晶体管可以是亚阈值并且另一晶体管可以获得强脉冲。可以用如以上示例中所描述的晶体管进行类似的置换和组合。
[0049]
图7示出了实施例的替代滤波器布置的另一示例性晶体管级附图。存在多种基带滤波器的实现组合，这些实施例提出了实现方法中的一种实现方法。如图示700a中所示，gm表示晶体管的跨导，而c表示电容器。架构700a具有dc电源v
dd 702。在该配置中，阻抗z
2 706与主导极点相关联，并且z
1 704与非主导极点相关联。此外，该配置使用正反馈，该正反馈使用电流模式信令。实施例的另一实例在图示700b中示出。在此配置中，阻抗z
2 708耦合在m
p1 710的栅极与漏端子之间。这导致较小尺寸的极点，并且z
1 712与非主导极点相关联。该配置还使用电流模式信令的正反馈。
[0050]
图8示出了样本实施例的替代滤波器布置的另一示例晶体管级附图。存在很多种基带滤波器的实现组合，并且这些实施例提出了这种实现方法中的一种方法。如图示800a中所示，阻抗z
2 804与主导极点相关联，并且z
1 802与非主导极点相关联。该配置使用负反馈，该负反馈使用电流模式信令。类似地，800b中所示的架构展示了在反馈环(m
n1”806和z
3 808)内引入了附加的电流模式信令支路。取决于信号缩放和极性，可以增加滤波器次序。
[0051]
图9示出实施例的替代滤波器布置的另一示例性晶体管级示图。存在多种基带滤波器的实现组合，并且这些实施例提出了实现方法中的一个方法。如图示900a中所示，该配置具有与主导极点相关联的阻抗z
2 902，并且z
1 904与非主导极点相关联。该配置使用负反馈，该负反馈使用电流模式信令。阻抗z
3 906插入回路中以实现高阶滤波，并且由至少一个无源元件组成，并且z
3 906可以被放置在m
n2 904的栅极处。类似地，900b中所示的图示具有附加的阻抗，其中阻抗z
2 908与主导极点相关联，并且z
1 910与非主导极点相关联。该配置使用正反馈，该正反馈使用电流模式信令。
[0052]
图10示出了样本实施例的差分滤波器传递函数的示例性晶体管级附图。存在多种基带滤波器的实现组合，并且这些实施例提出了这种实现方法中的一种方法。如图示1000a中所示，此配置具有阻抗z
2 1002与主导极点相关联并且z
1 1004与非主导极点相关联。该示意图是差分滤波器，其中晶体管被转移到差分侧1006。此外，在1000b中所示出的图示被配置成其中阻抗z
2 1008与主导极点相关联并且z11010与非主导极点相关联。输入端处的附加
串联阻抗导致中和并且可以减小驱动电路的负载。中和网络由至少一个无源元件组成。
[0053]
这些实施例的新颖性是使用电流模式gm-c连续时间滤波器。此方法可以在反馈回路内实现两个极。反馈回路可以实现复杂的极点对。该反馈提供导致低失真的线性化。在环外部实现真实的极。此外，通过使用多个电流镜像元件来实现可变增益，并且使得n个元件中的m个元件能够实现所期望的输出电流。该电流可以在混频器和基带滤波器输出级之间共享，这降低了功率。可以实现三个极点，同时引起仅一个导体级的失真。该概念可以通过具有共模兼容性的多个当前模式滤波器的无缝级联来扩展。输入级可以与前一级输出共享以进一步降低功耗。输出级可以与下一级输入共享以进一步降低功耗。可以使用来自i和q的延迟信号来实现复滤波器实现。
[0054]
图11示出了电流模式跨导电容滤波器的模拟结果的示例。该仿真示出了在3db截止频率处的频率响应1102。互调结果1104示出了基于x轴上的频谱而变化的结果。回路稳定性基于变化的频谱1106和该基带滤波器1108的结果输出噪声。这些模拟确定这种类型的当前模式基带滤波器对于量子应用中的右控制器块的整体要求是必要的。这也可以在通用意义上用于任何发射器，诸如无线电发射器。输出结果和互调结果显示，该滤波器提供了到滤波器与信号链中的任何相邻级之间的电流重用的路径。它避免了在信号路径中引入附加的电流-电压转换，这有助于限制不期望的失真产物。它还与低输出振幅要求很好地对齐。
[0055]
图12示出了基于阵列的系统的示意性扩展的示例。如图示1200中所示，输入被馈送以bbi
1 1202和bbq
1 1204表示的基带信号i和q。这也可以扩展到n个信号bbi
n 1206和bbq
n 1208。在这个流中，该滤波器元件是在多个通道之间共享的。在输入和输出作为电流的情况下，从一个滤波器到另一滤波器1210和1212获取电流。加法或减法1214也可以用这些接口中的任何接口以最简单的方式执行以产生具有50欧姆电阻的输出1216。还可以执行另一应用集，其中可以使用阵列中的一个滤波器、低通构造中的一个滤波器和具有带通响应的另一滤波器。通过这种方式，它向不同的传感器或量子位提供不同类型的信号。可以通过级联具有共模兼容性的多个滤波器来实现更高阶滤波。此外，低失真多相滤波可以由交叉耦合正交相位滤波器来实现。
[0056]
图13示出了互补级的级联延伸的示例示意图。框1300中的说明展示可如何进行级联，其中滤波器1302为3阶滤波器，但是其仅可以消耗针对2阶滤波器的电流。这可以使其处于回路中。nmos级的输出直接耦合1304到pmos级1306的输入。在这个图示中示出的滤波器是3阶滤波器，并且级联是导致使用最小功耗和低失真的第六阶。该图示以单级系统示出，但是回路构造也可以做成差分的。滤波器1306也是3阶滤波器，并且两个类似的滤波器可以用于构造高阶滤波器而不损失动态范围，并且因此其使得级联这两个滤波器变得简单。在先前的实施例中，基于ota的跨阻抗滤波器通常用于无线系统中。该滤波器通常使用分流-分流反馈，然而增益-带宽要求导致高功耗。可以实现低和带通传递函数两者。对于四次函数，这种所提出的结构可以在反馈回路中仅与一个高阻抗节点一起工作。由于电阻器的缺乏，它是紧凑的。在一些情况下，使用具有共栅极输入的开环级联结构，并且通常具有电流至电压转换器。所提出的结构使用反馈以实现两个复杂的极，从而导致两个真实极。这限制了滤波器传递函数的可靠性。
[0057]
该电流模式解决方案提供了重用电流和低失真的路径，该路径被很好地调谐到低温波形生成的要求。这些实施例的新颖性在于使用跨导电容器滤波器(gm-c)。主要贡献是
提供低输入阻抗的gm-c滤波器的实现。传统的gm-c滤波器具有高输入阻抗，并且通常将输入电压提供给输出电压传递函数。商业上可用的cmos技术中的实现方式是完全可行的。这种电路方法对于实现cmos控制脉冲生成模拟电路以启用未来量子计算系统的增强的可扩展性是有价值的。
[0058]
为了针对所公开的主题的各方面提供上下文，图14以及以下讨论旨在提供对其中可以实现所公开的主题的各方面的合适环境的一般描述。图14示出了其中可以促进本文描述的一个或多个实施例的示例非限制性操作环境的框图。为了简洁起见，省略对在本文中描述的其他实施例中采用的类似元件的重复描述。
[0059]
参照图14，用于实现本公开的各个方面的合适的操作环境1400还可以包括计算机1412。计算机1412还可以包括处理单元1414、系统存储器1416和系统总线1418。系统总线1418将包括但不限于系统存储器1416的系统组件耦合到处理单元1414。处理单元1414可以是不同可用处理器中的任何处理器。双微处理器和其他多处理器架构也可以用作处理单元1414。系统总线1418可以是若干类型的(多种)总线结构中的任何一种总线，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线，和/或使用各种可用总线架构的局部总线，包括但不限于工业标准架构(isa)、微通道架构(msa)、扩展isa(eisa)，智能驱动电子装置(ide)、vesa本地总线(vlb)、外围组件互连(pci)、卡总线、通用串行总线(usb)、高级图形端口(agp)、火线(ieee 1394)和小型计算机系统接口(scsi)。
[0060]
系统存储器1416还可以包括易失性存储器1420和非易失性存储器1422。包含诸如在启动期间在计算机1412内的元件之间传输信息的基本例程的基本输入/输出系统(bios)被存储在非易失性存储器1422中。计算机1412还可以包括可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。图14示出了例如磁盘存储器1424。磁盘存储1424还可以包括但不限于诸如磁盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、jaz驱动器、zip驱动器、ls-100驱动器、闪存卡或记忆棒的设备。磁盘存储器1424还可以包括分开地或与其他存储媒质组合的存储媒质。为了促进将磁盘存储器1424连接到系统总线1418，通常使用可移动或不可移动接口，诸如接口1426。图14还描绘了充当用户和在适当的操作环境1400中所描述的基本计算机资源之间的中介的软件。这样的软件还可以包括例如操作系统1428。可以被存储在磁盘存储器1424上的操作系统1428用于控制和分配计算机1412的资源。
[0061]
系统应用1430利用操作系统1428通过例如存储在系统存储器1416中或磁盘存储器1424上的程序模块1432和程序数据1434对资源的管理。应当理解，本公开可以用不同操作系统或操作系统的组合来实现。用户通过(多个)输入设备1436将命令或信息输入到计算机1412中。输入设备1436包括但不限于定点设备，诸如鼠标、轨迹球、指示笔、触摸板、键盘、麦克风、操纵杆、游戏板、碟形卫星天线、扫描仪、tv调谐器卡、数码相机、数码摄像机、web相机等。这些和其他输入设备经由(多个)接口端口1438通过系统总线1418连接到处理单元1414。(多个)接口端口1438包括例如串行端口、并行端口、游戏端口和通用串行总线(usb)。(多个)输出设备1440使用与(多个)输入设备1436相同类型的端口中的一些端口。由此，例如，usb端口可以用于向计算机1412提供输入，并且从计算机1412向输出设备1440输出信息。提供输出适配器1442以说明存在一些需要特殊适配器的输出设备1440，比如监控器、扬声器和打印机以及其他输出设备1440。作为说明而非限制，输出适配器1442包括提供输出设备1440与系统总线1418之间的连接部件的视频卡和声卡。应当注意，其他设备和/或设备
系统提供输入和输出能力两者，诸如(多个)远程计算机1444。
[0062]
计算机1412可以使用到一个或多个远程计算机(诸如，(多个)远程计算机1444)的逻辑连接在联网环境中操作。(多个)远程计算机1444可以是计算机、服务器、路由器、网络pc、工作站、基于微处理器的器具、对等设备或其他公共网络节点等，并且通常还可以包括相对于计算机1412描述的许多或所有元件。为了简洁起见，仅存储器存储装置1446说明为具有(多个)远程计算机1444。远程计算机1444通过网络接口1448逻辑地连接到计算机1412，然后经由通信连接1450物理地连接。网络接口1448包含有线和/或无线通信网络，诸如局域网(lan)、广域网(wan)、蜂窝网络等。lan技术包括光纤分布式数据接口(fddi)、铜线分布式数据接口(cddi)、以太网、令牌环等。wan技术包括但不限于点对点链路、电路交换网络(如综合业务数字网(isdn))及其变型、分组交换网络和数字用户线(dsl)。(多个)通信连接1450是指用于将网络接口1448连接到系统总线1418的硬件/软件。虽然为了说明清楚而在计算机1412内部示出了通信连接1450，但是它也可以在计算机1412的外部。用于连接到网络接口1448的硬件/软件还可以(仅出于示范性目的)包括内部和外部技术，诸如包括常规电话级调制解调器、电缆调制解调器和dsl调制解调器的调制解调器、isdn适配器和以太网卡。
[0063]
现在参考图15，描绘了说明性云计算环境1550。如图所示，云计算环境1550包括一个或多个云计算节点1510，云消费者使用的本地计算设备(诸如例如，个人数字助理(pda)或蜂窝电话1554a、台式计算机1554b、膝上型计算机1554c和/或汽车计算机系统1554n)可以与云计算节点1510通信。尽管图15中未示出，云计算节点1510还可以包括量子平台(例如，量子计算机、量子硬件、量子软件等)，由云消费者使用的本地计算设备可以与该量子平台通信。节点1510可以彼此通信。它可以被物理地或虚拟地分组(未示出)在一个或多个网络中，诸如上文描述的私有云、社区云、公共云或混合云或其组合。这允许云计算环境1550提供基础结构、平台和/或软件作为云消费者不需要维护本地计算设备上的资源的服务。应理解，图15中所示的计算装置1554a-n的类型旨在仅是说明性的，并且计算节点1510和云计算环境1550可以通过任何类型的网络和/或网络可寻址连接(例如，使用web浏览器)与任何类型的计算机化设备通信。
[0064]
现在参考图16，示出了由云计算环境1550(图15)提供的功能抽象层集。应当预先理解，图16中所示的组件、层和功能旨在仅是说明性的，并且本发明的实施例不限于此。如所描绘的，提供了以下层和相应的功能：
[0065]
硬件和软件层1660包括硬件和软件组件。硬件组件的示例包括：大型机1661；基于risc(精简指令集计算机)架构的服务器1662；服务器1663；刀片服务器1664；存储设备1665；以及网络和联网组件1666。在一些实施例中，软件组件包括网络应用服务器软件1667、量子平台路由软件1668和/或量子软件(图16中未示出)。
[0066]
虚拟化层1670提供抽象层，从该抽象层可以提供虚拟实体的以下示例：虚拟服务器1671；虚拟存储器1672；包括虚拟专用网络的虚拟网络1673；虚拟应用和操作系统1674；以及虚拟客户端1675。
[0067]
在一个示例中，管理层1680可以提供以下描述的功能。资源供应1681提供用于在云计算环境内执行任务的计算资源和其他资源的动态获取。计量和定价1682在云计算环境内利用资源时提供成本跟踪，并且针对这些资源的消费开账单或发票。在一个示例中，这些
资源可以包括应用软件许可证。安全性针对云消费者和任务提供身份验证，以及对数据和其他资源的保护。用户门户1683针对消费者和系统管理员提供对云计算环境的访问。服务级别管理1684提供云计算资源分配和管理，使得满足所需的服务级别。服务水平协议(sla)计划和履行1685为根据sla预期未来要求的云计算资源提供预安排和采购。
[0068]
工作负载层1690提供可以利用云计算环境的功能的示例。可以从该层提供的工作负荷和功能的非限制性示例包括：地图和导航1691；软件开发和生命周期管理1692；虚拟课堂教育交付1693；数据分析处理1694；事务处理1695；以及量子状态准备软件1696。
[0069]
本发明可以是任何可能的集成技术细节水平的系统、方法、装置和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括其上具有用于使处理器执行本发明的各方面的计算机可读程序指令的计算机可读存储媒质(或多个媒质)。计算机可读存储媒质可以是可以保留和存储指令用于由指令执行设备使用的有形设备。计算机可读存储媒质可以是例如但不限于电子存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或前述各项的任何合适的组合。计算机可读存储媒质的更具体的例子的非穷举的列表还可以包括以下：便携式计算机盘，硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存)，静态随机存取存储器(sram)、便携式致密盘只读存储器(cd-rom)，数字通用盘(dvd)、记忆棒、软盘、机械编码设备(诸如，穿孔卡片)或具有记录在其上的指令的凹槽中的凸起结构，以及上述的任意合适的组合。如本文中所使用的计算机可读存储媒质不应当被解释为瞬态信号本身，诸如无线电波或其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒质传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或通过导线传输的电信号。
[0070]
本文所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到相应的计算/处理设备，或经由网络(例如，互联网、局域网、广域网和/或无线网络)下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。计算/处理设备中的网络适配器卡或网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并且转发计算机可读程序指令以存储在相应计算/处理设备内的计算机可读存储媒质中。用于执行本发明的操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令，指令集架构(isa)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据，集成电路的配置数据，或以一种或多种编程语言的任何组合编写的源代码或目标代码，包括面向对象的smalltalk、c 等编程语言，以及过程式编程语言，诸如“c”编程语言或类似的编程语言。这些计算机可读程序指令可以完全地在用户的计算机上执行、部分地在用户的计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分地在用户的计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全地在远程计算机或服务器上执行。在后一种情形中，远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(lan)或广域网(wan))连接到用户的计算机，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)。在一些实施例中，电子电路(包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(fpga)或可编程逻辑阵列(pla))可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息来执行计算机可读程序指令以使电子电路个性化，以执行本发明的方面。
[0071]
本文中参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图说明和/或框图描述本发明的方面。可以理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以通过计算机可读程序指令来实现。这些计算机可读程序指
令可以被提供给通用计算机的处理器、专用计算机或其他可编程数据处理装置，以产生机器，使得指令经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行，创建用于实现在流程图和/或方框图的一个或多个方框中所指定的功能/动作的部件。这些计算机可读程序指令还可以存储在能够引导计算机的计算机可读存储媒质中、可编程数据处理设备，和/或以特定方式起作用的其他设备，使得具有存储在其中的指令的计算机可读存储媒质包括制品，该制品包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中所指定的功能/动作的各方面的指令。计算机可读程序指令还可以加载到计算机、其他可编程数据处理装置上，或使得在计算机上执行一系列操作动作的其他设备，其他可编程装置或其他设备，以产生计算机实现的过程，使在计算机上执行的指令，其他可编程装置或其他设备实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中所指定的功能/动作。
[0072]
附图中的流程图和框图图示了根据本发明的不同实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个方框可以表示模块、段或指令的部分，其包括用于实现所指定的(多个)逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些替代实现中，框中所标注的功能可以不以图中所标注的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行。还可以注意到，框图和/或流程图中的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合可以由基于专用硬件的系统来实现，该基于专用硬件的系统执行所指定的功能或动作或执行专用硬件与计算机指令的组合。
[0073]
虽然以上已经在运行在一个计算机和/或多个计算机上的计算机程序产品的计算机可执行指令的一般上下文中描述了本主题，但是本领域技术人员将认识到，本公开还可以或可以结合其他程序模块来实现。通常，程序模块包括执行特定任务和/或实现特定抽象数据类型的例程、程序、组件、数据结构等。此外，本领域技术人员将认识到本发明的计算机实现的方法可以用其他计算机系统配置来实践，包括单处理器或多处理器计算机系统、小型计算设备、大型计算机、以及计算机、手持式计算设备(例如，pda、电话)、基于微处理器的或可编程的消费或工业电子产品等。所示方面还可在其中由通过通信网络链接的远程处理设备执行任务的分布式计算环境中实践。然而，本公开的一些方面(如果不是全部的话)可以在独立计算机上实践。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储设备两者中。
[0074]
如在本技术中所使用的，术语“组件”、“系统”、“平台”、“接口”等可以指代和/或可以包括计算机相关实体或与具有一个或多个特定功能的操作机器相关的实体。本文公开的实体可以是硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件。例如，组件可以是但不限于在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行的线程、程序和/或计算机。作为示例，在服务器上运行的应用和服务器两者可以是组件。一个或多个组件可以驻留在进程和/或执行线程内，并且组件可以位于一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。在另一示例中，相应组件可以从具有存储于其上的不同数据结构的不同计算机可读媒体执行。组件可以经由本地和/或远程过程通信，诸如根据具有一个或多个数据分组的信号(例如，来自与本地系统、分布式系统中的另一组件交互和/或跨网络(诸如，互联网)经由信号与其他系统交互的一个组件的数据)。作为另一示例，组件可以是具有由电气或电子电路操作的机械部件提供的特定功能的装置，该电气或电子电路由处理器执行的软件或固件应用
操作。在这种情况下，处理器可以在装置内部或外部，并且可以执行软件或固件应用的至少部分应用。作为又一示例，组件可以是通过没有机械部件的电子组件来提供特定功能的装置，其中电子组件可以包括处理器或用于执行软件或固件的其他部件，该软件或固件至少部分地赋予电子组件的功能。在一方面，组件可以经由例如云计算系统内的虚拟机来仿真电子组件。
[0075]
此外，术语“或”旨在表示包含性的“或”而不是排他性的“或”。即，除非另外指明或从上下文中清楚可见，“x采用a或b”旨在意指任何自然的包含性排列。即，如果x采用a；x采用b；或x采用a和b两者，则在任何前述情况下满足“x采用a或b”。此外，在本说明书和附图中使用的冠词“一个/一种”总体上应当被解释为意指“一个或多个”，除非另外指明或从上下文中清楚看出是针对单数形式。如在本文所使用的，术语“示例”和/或“示范性”用于意指充当示例、实例或说明。为了避免疑问，本文所公开的主题不受这样的示例的限制。此外，本文描述为“实例”和/或“示范性”的任何方面或设计不必然被解释为比其他方面或设计优选或有利，也不旨在排除本领域普通技术人员已知的等效示范性结构和技术。
[0076]
如在本说明书中所采用的，术语“处理器”可以指基本上任何计算处理单元或设备，包括但不限于单核处理器；具有软件多线程执行能力的单处理器；多核处理器；具有软件多线程执行能力的多核处理器；具有硬件多线程技术的多核处理器；并行平台；以及具有分布式共享存储器的并行平台。另外，处理器可以指代集成电路、专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑控制器(plc)、复杂可编程逻辑装置(cpld)、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或经设计以执行本文中所描述的功能的其任何组合。进一步，处理器可以利用纳米级架构，诸如但不限于基于分子和量子点的晶体管、开关和栅极，以便优化空间使用或增强用户设备的性能。处理器还可以被实现为计算处理单元的组合。在本公开中，诸如“存储”、“存储装置”、“数据存储”、“数据存储”、“数据库”等术语以及与组件的操作和功能有关的基本上任何其他信息存储组件被用于指“存储器组件”、具化在“存储器”中的实体、或包括存储器的组件。应了解，本文中所描述的存储器和/或存储器组件可以为易失性存储器或非易失性存储器，或可以包含易失性存储器和非易失性存储器两者。作为说明而非限制，非易失性存储器可以包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除rom(eeprom)、闪存或非易失性随机存取存储器(ram)(例如，铁电ram(feram))。易失性存储器可以包括ram，该ram可以例如充当外部高速缓存存储器。作为说明而非限制，ram以许多形式可用，诸如同步ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双倍数据速率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、synchlink dram(sldram)、直接兰巴斯ram(drram)、直接兰巴斯动态ram(drdram)和兰巴斯动态ram(rdram)。另外，本文所公开的系统或计算机实现的方法的存储器组件旨在包括但不限于包括这些和任何其他合适类型的存储器。
[0077]
上述内容仅包括系统和计算机实现的方法的示例。当然，出于描述本公开的目的，不可能描述组件的每个可想到的组合或计算机实现的方法，但是本领域普通技术人员可以认识到，本公开的许多进一步的组合和排列是可能的。此外，就在详细说明、权利要求、附件和附图中使用术语“包括”、“具有”、“拥有”等而言，此类术语旨在以与术语“包含”类似的方式是包括性的，因为“包含”在权利要求中用作过渡词时被解释。
[0078]
已出于说明的目的呈现了不同实施例的描述，但所述描述并不旨在穷举或限于所
揭示的实施例。在不背离所描述的实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变化对本领域的普通技术人员而言将是明显的。选择在本文所使用的术语以最佳地解释实施例的原理、实际应用或在市场上找到的技术上的技术改进，或使本领域普通技术人员能够理解在本文所公开的实施例。