-c濾波器的頻率自調(diào)諧方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于濾波器技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種濾波器截止頻率自校正的方法，該方 法可W用在基于跨導(dǎo)電容（Gm-C)的Biquad雙二次結(jié)構(gòu)的濾波器中。
【背景技術(shù)】
[0002] 模擬濾波器是通信巧片的模擬基帶處理部分很重要的一個(gè)模塊，可W實(shí)現(xiàn)接收機(jī) 對(duì)帶外干擾的抑制。而濾波器的截止頻率對(duì)工藝角極為敏感，會(huì)有高達(dá)30%左右的偏差，嚴(yán) 重降低了整個(gè)通信系統(tǒng)的比特誤碼率。因此頻率調(diào)諧是濾波器的不可缺少的一部分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的在于提供一種通用性強(qiáng)、功耗小的Gm-C濾波器的頻率自調(diào)諧方法。
[0004] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的頻率自調(diào)諧方法可W提供獨(dú)立的控制單元，為多個(gè)濾波器復(fù)用。首 先濾波器工作在off-line模式，此時(shí)直接將調(diào)諧所需的信號(hào)注入至濾波器電路中；然后， 濾波器電路進(jìn)入自調(diào)諧過程；當(dāng)自調(diào)諧過程完成后將電容陣列的控制字鎖存，濾波器就可 進(jìn)入工作模式。可見，根據(jù)此方法，可將調(diào)諧電路做成一個(gè)獨(dú)立模塊，在對(duì)多個(gè)雙二次結(jié)構(gòu) 級(jí)聯(lián)的高階濾波器進(jìn)行頻率校正時(shí)，可實(shí)現(xiàn)模塊的復(fù)用。同時(shí)此方法可實(shí)現(xiàn)大的調(diào)諧范圍。
[0005] 圖1為濾波器的一個(gè)雙二次（biquad)模塊，圖中Vlout+和Vlout-為低通輸出端 的正負(fù)極，Vbout+和Vbout-為帶通輸出端的正負(fù)極。設(shè)運(yùn)算跨導(dǎo)放大器0TA1，0TA2, 0TA3 和0TA4的跨導(dǎo)分別為g?i，g?2，和品4，則低通傳遞函數(shù)為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種頻率自調(diào)諧方法，其特征在于：利用一個(gè)鎖幅環(huán)路，實(shí)施對(duì)存在于不同時(shí)刻的 兩個(gè)模擬電平的比較，根據(jù)兩個(gè)模擬電平的大小關(guān)系判斷頻率的偏移方向，并相應(yīng)增加或 減小負(fù)載電容的一個(gè)比特電容值；再進(jìn)行下一次比較，不斷循環(huán)，使得這兩個(gè)模擬電平逐漸 接近，最后達(dá)到幅值相等以完成調(diào)諧。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率自調(diào)諧方法，其特征在于：在Biquad結(jié)構(gòu)的跨導(dǎo)-電容 濾波器電路中，同時(shí)存在低通輸出端和帶通輸出端；低通的截止頻率等于帶通的中心頻率； 對(duì)于帶通濾波器而言，在中心頻率的前后附近取兩個(gè)頻率點(diǎn)H和f2，fl〈f2,這兩個(gè)頻點(diǎn)的 增益相同；通過輸入到濾波器的兩個(gè)頻率分別為n和f2且幅值相等的測(cè)試信號(hào)，檢測(cè)并比 較帶通輸出端的信號(hào)幅值大小，從而判斷中心頻率的偏移方向，并以此控制負(fù)載電容值的 改變，這樣就同時(shí)實(shí)現(xiàn)帶通中心頻率和低通截止頻率的自調(diào)諧。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的頻率自調(diào)諧方法，其特征在于：將頻率分別為H和f2且幅 值相等的兩個(gè)測(cè)試信號(hào)各自通過一個(gè)開關(guān)連接到濾波器的輸入端：設(shè)n頻率信號(hào)連接開 關(guān)SI，f2頻率信號(hào)連接開關(guān)S2,在任意時(shí)刻只有一個(gè)開關(guān)導(dǎo)通； 將濾波器的帶通輸出端連接到ro電路中，得到輸出信號(hào)的幅值電平；用復(fù)位信號(hào) Reset使數(shù)字電路為初始狀態(tài)A0,此時(shí)開關(guān)Sl閉合，S2斷開；ro輸出端得到頻率為fl的信 號(hào)的幅值電平Vfl，將該電平輸入到比較器中，與此時(shí)的參考電平Vref作比較： 當(dāng)VfDVref，則比較器輸出高電平，該高電平信號(hào)使得計(jì)數(shù)器輸出碼字Q[n:0]增加， 輸出碼字連接到DAC使得參考電平Vref增加并不斷接近Vf 1 ;當(dāng)達(dá)到最終狀態(tài)時(shí)，輸出碼 字Q[n:0]在相鄰的兩組碼字間切換，此時(shí)認(rèn)為計(jì)數(shù)器達(dá)到穩(wěn)定；當(dāng)VfKVref時(shí)，計(jì)數(shù)器碼 字先減小然后達(dá)到穩(wěn)定；計(jì)數(shù)器的輸出碼字同時(shí)連接到數(shù)字邏輯電路中，數(shù)字電路判斷計(jì) 數(shù)器達(dá)到穩(wěn)定后，使計(jì)數(shù)器輸出保持穩(wěn)定，數(shù)字電路進(jìn)入中間狀態(tài)Al ; 此時(shí)開關(guān)Sl斷開，S2閉合，濾波器輸入頻率為f2的信號(hào)；將濾波器的輸出端的信號(hào)幅 值Vf2與此時(shí)的Vref電平作比較： 若Vf2>Vref，則比較器輸出高電平，使數(shù)字電路進(jìn)入結(jié)果執(zhí)行狀態(tài)A2,并使數(shù)字電 路的輸出b[n:0]增加一個(gè)比特，同時(shí)使開關(guān)Sl閉合，開關(guān)S2斷開，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；若 Vf2〈Vref，使數(shù)字電路進(jìn)入結(jié)果執(zhí)行狀態(tài)A3,并使數(shù)字電路的輸出b [n: 0]減小一個(gè)比特， 同時(shí)使開關(guān)Sl閉合，開關(guān)S2斷開，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)； 在結(jié)果執(zhí)行狀態(tài)A2或A3完成b[n:0]增加或減小一個(gè)比特的操作后，立即進(jìn)入初始狀 態(tài)AO，完成一個(gè)循環(huán)過程。
【專利摘要】本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計(jì)范疇，具體為一種Biquad雙二次結(jié)構(gòu)濾波器截止頻率自調(diào)諧方法。在Biquad結(jié)構(gòu)的跨導(dǎo)-電容濾波器電路中同時(shí)存在低通輸出端和帶通輸出端；對(duì)于帶通濾波器而言，在中心頻率的前后附近取兩個(gè)頻率點(diǎn)f1和f2，f1<f2，本發(fā)明通過輸入到濾波器的兩個(gè)頻率f1和f2且幅值相等的測(cè)試信號(hào)，檢測(cè)并比較帶通輸出端的信號(hào)幅值大小，從而判斷中心頻率的偏移方向，以此控制負(fù)載電容值的改變，這樣即可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)帶通中心頻率和低通截止頻率的自調(diào)諧。本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)的調(diào)諧電路模塊不會(huì)因被調(diào)諧電路設(shè)計(jì)參數(shù)的改變而改變，有很強(qiáng)的通用性。同時(shí)基于數(shù)字控制字調(diào)諧可實(shí)現(xiàn)電路模塊的復(fù)用和節(jié)省功耗。
【IPC分類】H03H17-02
【公開號(hào)】CN104811160
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510101015
【發(fā)明人】李巍, 梅昊宇
【申請(qǐng)人】復(fù)旦大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年3月6日