專利名稱：濾波器校準(zhǔn)的制作方法
濾波器校準(zhǔn) 背景相關(guān)申請本申請要求于2005年5月25日提交的題為"FILTERCALIBRATION(濾 波器校準(zhǔn))"的的臨時美國申請S/N. 60/714,533的優(yōu)先權(quán)。工藝變動、工作溫度可變性、老化、和其它環(huán)境變量的影響促使在通信設(shè) 備中使用的現(xiàn)有濾波器的性能特性偏離設(shè)計規(guī)格。片上(on-chip) RC時間常 數(shù)的絕對值會因為這些影響改變多達(dá)百分之百。為了解決這些可變性，已經(jīng)提 出了許多方法來允許進(jìn)行濾波器的片上校準(zhǔn)。當(dāng)前的方法包括直接方法和間接 方法兩者。直接方法包括測量實際濾波器組件的性能特性來校準(zhǔn)濾波器。間接 方法包括在一個不附連于濾波器的單獨的片上測試電路系統(tǒng)中測量組件的性 能特性。 一般地在間接方法中，測試電路組件各測量被假定為在整個芯片上是 一致的并被用來調(diào)諧芯片上所有的組件，包括濾波器組件。然而實際上，在同 一芯片的不同區(qū)域上特性值會顯著變化，因此潛在可能導(dǎo)致不準(zhǔn)確的濾波器組 件值近似。濾波器的實際濾波器特性也可用直接方法來測量。在芯片上生成的 測試信號被發(fā)送通過要被測量和分析的濾波器。然后使用這些測量來調(diào)諧濾波 器組件。雖然這個方法導(dǎo)致準(zhǔn)確的濾波器校準(zhǔn)，但是信號生成和分析機(jī)制可能 是復(fù)雜的并實現(xiàn)成本很高。因此，開發(fā)出一種成本效益高且簡單。而仍然準(zhǔn)確 的校準(zhǔn)濾波器的方法是合乎需要的。附圖簡要說明在下面具體說明和附圖中公開了本發(fā)明的各個實施例。

圖1A為圖解信號發(fā)射機(jī)中的偏移鎖相環(huán)的一個實施例的簡圖。 圖1B為圖解包括以跨導(dǎo)(Gm)和若干電容器元件組成的積分器級的典 型的三級濾波器的簡圖。
圖2為圖解可為校準(zhǔn)濾波器的目的被作為振蕩器來重新配置的濾波器的 簡圖。圖3為圖解振蕩鑒頻器的簡圖。圖4為用于校準(zhǔn)濾波器的過程的流程圖。圖5為調(diào)節(jié)濾波器組件來實現(xiàn)期望的振蕩頻率的過程的流程圖。具體說明本發(fā)明可以用多種方式來實現(xiàn)，包括作為過程、裝置、系統(tǒng)、物之組合、 諸如計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)或在其中程序指令在光或電通信鏈路上被發(fā)送的計 算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等的計算機(jī)可讀介質(zhì)。在本說明書中，這些實現(xiàn)、或本發(fā)明采取的任 何其它的形式可被稱作技術(shù)。 一般來說，所公開的過程的步驟的次序可被變更， 這是落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)的。在下文，本發(fā)明的一個或多個實施例的具體說明隨圖解本發(fā)明原理的附圖 一起被提供。本發(fā)明是結(jié)合這些實施例來說明的，但是本發(fā)明并不被限定于任 何實施例。本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求限定，并且本發(fā)明涵蓋眾多替換、修改 和等效方案。在接下來的說明中闡述了眾多具體細(xì)節(jié)以期提供對本發(fā)明的透徹 理解。這些細(xì)節(jié)是為示例目的而提出，并且本發(fā)明根據(jù)權(quán)利要求書無需這些具 體細(xì)節(jié)中的一些或全部就可被實踐。為達(dá)清楚目的，與本發(fā)明有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域 中已知的技術(shù)素材未被詳細(xì)描述以免不必要地與本發(fā)明相混淆。公開了濾波器校準(zhǔn)。在一些實施例中，濾波器在校準(zhǔn)模式期間被作為振蕩 器來重新配置。使用開關(guān)和/或重新配置濾波器的其它實現(xiàn)來將濾波器的負(fù)反饋 環(huán)重新配置成正反饋環(huán)。然后測量振蕩參數(shù)來調(diào)節(jié)濾波器的組件，以實現(xiàn)與期 望的濾波器特性相應(yīng)的振蕩。圖1A為圖解信號發(fā)射機(jī)中的偏移鎖相環(huán)的一個實施例的簡圖。在一個實 施例中，該信號發(fā)射機(jī)被用在蜂窩通信設(shè)備中。該信號發(fā)射機(jī)可被用在更廣泛 的一組需要高度集成的發(fā)射機(jī)的應(yīng)用中。調(diào)制器102使用來自I和Q本機(jī)振蕩 器(LO)的相應(yīng)信號來混合I和Q基帶信號。已調(diào)制信號通過諧波抑制(HR) 濾波器104得到過濾之后被傳遞到鎖相環(huán)(PLL) 105。傳入信號在相位鑒頻器 (PFD) 106中被與一反饋信號相比較。PFD的輸出由環(huán)路濾波器108濾波并 被饋入壓控振蕩器(VCO) 110中。來自壓控振蕩器110的反饋路徑包括將反 饋信號與來自本機(jī)振蕩器的信號混合的混頻器114以及從該信號中濾除不想要 的諧波的HR濾波器116。功率放大器U8放大該經(jīng)處理的信號以供經(jīng)由天線 120發(fā)射。在一些實施例中，該信號在由功率放大器118放大之前先由一前置 放大器放大。圖1B為圖解包括以跨導(dǎo)(Gm)和若干電容器元件組成的積分器級的典 型三級濾波器的簡圖。所示出的濾波器可被用作圖1A的HR濾波器104和116。 其它的實施例可以被配置成包括任意數(shù)目的濾波器級。在示出的示例中，各個 濾波級被級聯(lián)以獲得更陡峭的濾波器滾降響應(yīng)。濾波器的第一級是單極濾波器 122。其它的濾波器是兩級二階雙二次(Biquad)濾波器124和126。雙二次濾 波級是因其高Q值、恒定的帶寬值、和對外部組件變動降低的靈敏度而被選擇 的。圖2是圖解可為校準(zhǔn)濾波器目的被作為振蕩器來重新配置的濾波器的簡 圖。該濾波器包括在框202和204中突出顯示的兩個二階雙二次模塊。每個雙 二次模塊包括運算放大器/跨導(dǎo)級206、運算放大器/跨導(dǎo)級207、運算放大器/ 跨導(dǎo)級208、運算放大器/跨導(dǎo)級209、運算放大器/跨導(dǎo)級210、運算放大器/ 跨導(dǎo)級211、運算放大器/跨導(dǎo)級212、運算放大器/跨導(dǎo)級213、可調(diào)電容器214、 可調(diào)電容器215、可調(diào)電容器216、可調(diào)電容器217，并且可以包括其它組件， 包括但不限于電阻器、電容器、電感器、和電源(未示出)。該濾波器具有兩 種工作模式濾波模式和校準(zhǔn)/振蕩模式。在一些實施例中，可以有兩種以上的 工作模式。在濾波模式下，開關(guān)218被閉合而開關(guān)220和開關(guān)222開路，從而 使每個雙二次置身于負(fù)反饋配置中。在校準(zhǔn)模式下，開關(guān)218開路而開關(guān)220 和開關(guān)222閉合。這些雙二次以正反饋配置中被連接在一起，從而致使系統(tǒng)振 蕩。在一些實施例中，濾波器振蕩的準(zhǔn)則是在正反饋路徑中有倒相的任意三階 或更高階濾波器(加起來得到180度以上的相移)。在一些更高階的實施例中， 振蕩不需要用到反相。在一些實施例中，振蕩僅用到濾波信號路徑的一部分。 一旦實現(xiàn)了振蕩，
就測量振蕩屬性。振蕩屬性測量被用于校準(zhǔn)濾波器。 一鑒頻器可在振蕩模式下由開關(guān)222連接到濾波器并且可以測量振蕩的頻率。頻率測量與諸如濾波器截止頻率等的濾波器相關(guān)特性有關(guān)并在某些情況下可使之與濾波器相關(guān)特性相 關(guān)。 一旦頻率測量與給定的濾波器特性之間的關(guān)系通過分析或者憑經(jīng)驗被推導(dǎo) 出，頻率測量就可被用來調(diào)節(jié)濾波器組件以實現(xiàn)與期望的濾波器特性相應(yīng)的振蕩頻率。在一些實施例中，可調(diào)電容器214、可調(diào)電容器215、可調(diào)電容器216、 和可調(diào)電容器217被一起調(diào)節(jié)以改變?yōu)V波器的截止頻率(fc)。在一些實施例 中，各可調(diào)電容器被單獨調(diào)節(jié)來改變?yōu)V波器的截止頻率(fc)。類似地，濾波器的跨導(dǎo)也可以被利用來調(diào)節(jié)濾波器的特性?？鐚?dǎo)與頻率測 量之間的關(guān)系被確定，然后振蕩頻率被調(diào)節(jié)成對應(yīng)與期望的跨導(dǎo)。因為原地(in situ)測量己被用于校準(zhǔn)濾波器，所以振蕩信號發(fā)生可在采 用上述開關(guān)安排的濾波器中被廉價地實現(xiàn)而不需要諸如鎖相環(huán)等的外部元件 來生成校準(zhǔn)音調(diào)或者在主從調(diào)諧算法中使用。此外，處于振蕩模式下的濾波器 將會在一微秒的若干分之幾內(nèi)感生起振蕩?？蓪φ袷庮l率進(jìn)行測量而不用等待 外部PLL穩(wěn)定下來。圖3為圖解振蕩鑒頻器的簡圖。鑒頻器300或任何其它合適的鑒頻器可被 連接到濾波器，諸如圖2所示的一個。要被測量的傳入信號302通過反相器304 被緩沖以產(chǎn)生方波信號306。方波信號306被饋入計數(shù)器308。計數(shù)器308對 預(yù)定時間段內(nèi)方波信號306中邊沿的數(shù)目進(jìn)行計數(shù)來確定與信號的頻率相應(yīng)的 計數(shù)。此時間段可以預(yù)先配置或動態(tài)配置。在所示的示例中由振蕩器310產(chǎn)生 基準(zhǔn)頻率信號。類似于傳入信號302，此基準(zhǔn)頻率信號由反相器312緩沖以在 計數(shù)器314處產(chǎn)生基準(zhǔn)計數(shù)。由計數(shù)器308和314產(chǎn)生的計數(shù)之比被用來計算 濾波器振蕩頻率的估計。所估計出的振蕩頻率被與所找到的可被存儲在RAM 査找表315中的目標(biāo)計數(shù)相比較。RAM查找表315中的目標(biāo)計數(shù)與期望的計 數(shù)器308的計數(shù)值相關(guān)聯(lián)，該計數(shù)值最終映射到正常濾波器工作期間期望的濾 波轉(zhuǎn)角頻率。濾波器元件是基于與計數(shù)器308相關(guān)聯(lián)的計數(shù)以及與RAM查找 表315相關(guān)聯(lián)的目標(biāo)計數(shù)來調(diào)節(jié)的。振蕩頻率估計和比較可以采用逐次逼近法 來執(zhí)行多次直到與計數(shù)器相關(guān)聯(lián)的計數(shù)值匹配與RAM査找表315中的數(shù)據(jù)相 關(guān)聯(lián)的值。在一些實施例中，是通過開路圖2的開關(guān)222和220而閉合開關(guān)218 來將振蕩器重新配置為濾波器以供正常工作之用。圖4為用于校準(zhǔn)濾波器的過程的流程圖。在402進(jìn)入濾波器校準(zhǔn)模式。在 一些實施例中，此校準(zhǔn)過程在濾波器上電時被調(diào)用。在一些實施例中，此校準(zhǔn) 過程在一相關(guān)數(shù)據(jù)組的每個實例之前被調(diào)用。在一些實施例中，此校準(zhǔn)過程被 周期性調(diào)用。在一些實施例中，此校準(zhǔn)過程由另一個組件調(diào)用。在一些實施例 中，此校準(zhǔn)過程在濾波器參數(shù)被調(diào)諧時被調(diào)用。濾波器在404被配置成發(fā)生振 蕩。可通過設(shè)置開關(guān)、繼電器、和/或任何合適的硬件或軟件組件來將濾波器配 置成發(fā)生振蕩。在經(jīng)重新配置的濾波器起振之后，在406濾波器組件被調(diào)節(jié)以 實現(xiàn)與期望的濾波器特性相應(yīng)的振蕩頻率。在各種實施例中，濾波器組件被調(diào) 節(jié)以實現(xiàn)與對應(yīng)于期望濾波器特性的振蕩相關(guān)聯(lián)的相位、或是與對應(yīng)于期望濾 波器特性的振蕩相關(guān)聯(lián)的電流或與對應(yīng)于期望濾波器特性的振蕩相關(guān)聯(lián)的電 壓、或是上述的任意組合。也可利用其它的振蕩參數(shù)來實現(xiàn)期望的濾波器特性。 在濾波器組件已被調(diào)節(jié)之后，在408各開關(guān)被設(shè)回濾波模式，從而在410結(jié)束 校準(zhǔn)模式。圖5為調(diào)節(jié)濾波器組件來實現(xiàn)期望的振蕩頻率的過程的流程圖。在一些實 施例中，圖5的過程被用來實現(xiàn)圖4的406。在502濾波器的振蕩頻率被測量。 在504該振蕩頻率被分析。振蕩頻率分析可以包括如上所述地采用計數(shù)器來測 量振蕩頻率。在一些實施例中，振蕩頻率分析包括將振蕩頻率與基準(zhǔn)頻率相比 較。如果在506振蕩頻率被確定為落在與期望的濾波器特性相應(yīng)的頻率范圍內(nèi)， 則在508得出"濾波器已被校準(zhǔn)"的結(jié)論。閾值可以是可配置的。在一些實施 例中，閾值由另一個設(shè)備來配置。如果振蕩頻率不在期望的范圍內(nèi)，在510濾 波器組件被調(diào)節(jié)以實現(xiàn)期望的頻率。在一些實施例中，采用逐次逼近法來調(diào)節(jié) 濾波器組件以實現(xiàn)期望的振蕩頻率。在一些實施例中，使用基于當(dāng)前濾波器特 性的公式來將濾波器組件調(diào)節(jié)與期望的振蕩頻率相匹配。 一個這樣的公式是<formula>formula see original document page 10</formula>其中w。^為振蕩頻率，^為跨導(dǎo)值，并且C是圖2中示出的濾波器的電容值。
在一些實施例中，以上公式假定環(huán)路增益是線性的并且濾波器轉(zhuǎn)角頻率和振蕩 頻率之比是恒定的。也可使用其它的搜索法來確定實現(xiàn)與期望的濾波器特性相 應(yīng)的振蕩頻率的濾波器組件。雖然為理解清楚起見相當(dāng)詳細(xì)地對以上實施例進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不 被限定于所提供的細(xì)節(jié)。還存在有許多實現(xiàn)本發(fā)明的替換方式。所公開的實施 例是例示性的而不是限定性的。
權(quán)利要求
1.一種校準(zhǔn)具有多個濾波器組件的濾波器的方法，包括重新配置所述濾波器以使一濾波器組件被配置為具有振蕩屬性的振蕩器；以及調(diào)節(jié)該濾波器組件來實現(xiàn)與期望的濾波器特性相應(yīng)的振蕩屬性。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中重新配置所述濾波器包括，在所述濾 波器中創(chuàng)建一正反饋環(huán)。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中重新配置所述濾波器包括，改造所述 濾波器中一負(fù)反饋環(huán)。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中重新配置所述濾波器包括，設(shè)置一開關(guān)。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述振蕩屬性包括振蕩頻率。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述振蕩屬性包括振蕩相位。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述濾波器特性包括截止頻率。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中濾波器特性包括信號相位。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)節(jié)所述濾波器組件包括，調(diào)節(jié)一電 容值。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中調(diào)節(jié)所述濾波器組件包括，調(diào)節(jié)一電 感值。
11. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中調(diào)節(jié)所述濾波器組件包括，調(diào)節(jié)一電 阻值。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)節(jié)所述濾波器組件包括調(diào)節(jié)一跨導(dǎo)值。
13. 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)多個可調(diào)濾波器組件。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括對所述濾波器進(jìn)行原地測量。
15. 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括測量振蕩頻率。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括將所測得的振蕩頻率與一基準(zhǔn)信號頻率相比較。
17. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)節(jié)濾波器組件包括，采用逐次逼近法。
18. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)節(jié)所述濾波器組件包括，采用包含 當(dāng)前濾波器特性的公式。
19. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中調(diào)節(jié)所述濾波器組件包括，采用包含 所述振蕩屬性的公式。
20. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述濾波器具有多個功能性工作模式。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述功能性工作模式包括濾波模式 和校準(zhǔn)模式。
22. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中校準(zhǔn)是在所述濾波器上電時執(zhí)行的。
23. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中濾波器校準(zhǔn)是在一相關(guān)數(shù)據(jù)組的每一 實例之前執(zhí)行的。
24. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中濾波器校準(zhǔn)是在由所述濾波器外部的 一組件調(diào)用時執(zhí)行的。
25. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中濾波器校準(zhǔn)是在各濾波器參數(shù)被調(diào)諧 時執(zhí)行的。
26. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中濾波器校準(zhǔn)是在指定周期性基礎(chǔ)上執(zhí) 行的。
27. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述濾波器為雙二次配置。
28. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述濾波器組件被調(diào)節(jié)以實現(xiàn)落在指 定閾值內(nèi)的振蕩屬性。
29. —種用于校準(zhǔn)濾波器的系統(tǒng)，包括 濾波器組件；以及重新配置組件，被配置成重新配置所述濾波器以使所述濾波器組件被配置 為具有振蕩屬性的振蕩器；其中所述濾波器組件被配置為可調(diào)節(jié)的以實現(xiàn)與期望的濾波器特性相應(yīng) 的振蕩屬性。
30. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述重新配置組件被配置成在所述 濾波器中創(chuàng)建一正反饋環(huán)。
31. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述重新配置組件被配置成改造所 述濾波器中一負(fù)反饋環(huán)。
32. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述重新配置組件包括開關(guān)。
33. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述振蕩屬性包括振蕩頻率。
34. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述振蕩屬性包括振蕩相位。
35. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述濾波器特性包括截止頻率。
36. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述濾波器特性包括信號相位。
37. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述濾波器組件被配置成可通過調(diào) 節(jié)一電容值來調(diào)節(jié)。
38. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述濾波器組件被配置成可通過調(diào) 節(jié)一電感值來調(diào)節(jié)。
39. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述濾波器組件被配制成可通過調(diào) 節(jié)一電阻值來調(diào)節(jié)。
40. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述濾波器組件被配制成可通過調(diào)節(jié)一跨導(dǎo)值來調(diào)節(jié)。
41. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述濾波器組件被配制成可通過調(diào)節(jié)多個可調(diào)濾波器組件來調(diào)節(jié)。
42. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述濾波器組件被配置成對所述濾 波器進(jìn)行原地測量。
43. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述濾波器組件被配置成測量所述 振蕩頻率。
44. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述濾波器具有多個功能性工作模式。
45. 如權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，其中所述功能性工作模式包括濾波模式 和校準(zhǔn)模式。
46. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中濾波器校準(zhǔn)是在所述濾波器上電時
47. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被配置成使得濾波器校準(zhǔn)在一相關(guān)數(shù)據(jù)組的每一實例之前執(zhí)行。
48. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被配置成使得濾波器校準(zhǔn) 在由所述濾波器外部的組件調(diào)用時執(zhí)行。
49. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被配置成使得濾波器校準(zhǔn) 在各濾波器參數(shù)被調(diào)諧時執(zhí)行。
50. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被配置成使得濾波器校準(zhǔn) 在指定周期性基礎(chǔ)上執(zhí)行。
51. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述濾波器是雙二次配置。
52. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述濾波器組件被配置成可調(diào)的以 實現(xiàn)落在指定閾值內(nèi)的振蕩屬性。
全文摘要
公開了校準(zhǔn)濾波器(114，116)。濾波器(114，116)在校準(zhǔn)期間被作為振蕩器來重新配置。使用開關(guān)(sw1，sw2)和/或重新配置濾波器的其它實現(xiàn)來將濾波器的負(fù)反饋環(huán)重新配置為正反饋環(huán)。然后測量(106，(300)振蕩參數(shù)來調(diào)節(jié)濾波器的組件(c1-c4)，以實現(xiàn)與期望的濾波器特性相應(yīng)的振蕩。
文檔編號H03H11/12GK101213745SQ200680024219
公開日2008年7月2日 申請日期2006年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月25日
發(fā)明者J·C·魯?shù)聽? O·E·艾多耿, R·布魯肯-布魯弗 申請人:高通股份有限公司