本发明专利技术属于集成电路设计中的有源滤波器技术领域，具体涉及一种应用于有源-电阻电容滤波器的自动频率校正方法和电路。所述方法包括步骤：以晶体振荡器产生的数字电路时钟作为基准，检测电阻电容乘积随工艺和温度等原因造成的偏差量；计算电阻电容偏差系数；将偏差系数补偿到滤波器的电容值上，从而使滤波器得到相对准确的截止频率。该电路包括：电压电流转换模块，用于产生随电阻偏差的电流；电容充电模块，用于对有偏差的电容充电；比较器模块，用于判断电容电压是否充电到参考电压；数字逻辑模块，用于计算偏差系数和滤波器的电容控制字。本发明专利技术自动频率校正方法和电路不仅实现了一般的频率校正电路所具有的功能，并且具有适用于校正多个可变元件的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集成电路设计中的有源滤波器
，具体涉及一种应用于有源-电阻电容滤波器的自动频率校正方法和电路。
技术介绍
滤波器是射频接收机中的重要模块，为模拟基带进行信号频率的选择。无线通信领域的迅猛发展，频率带宽资源越来越紧张，这就导致了在电子通信中对滤波器的性能要求越来越严格。为了提高频带利用率，相邻频道之间的间距通常很小，此时滤波器的选频能力对无线系统的重要性越专利技术显。CMOS工艺制造时的工艺波动会导致集成元件的参数值产生偏差，通常电阻的偏差在15% 30%，电容的偏差在15%左右。另外环境温度也对电阻电容器件的大小会有影响。而 有源-电阻电容滤波器的截止频率，对电阻电容的偏差十分敏感，因为 /c = —^IkRC 可见由电阻电容的偏差引起的截止频率偏差最大可能到50%。这对滤波器的选频性能造成很大的影响。目前解决滤波器截止频率偏差的一种方法是利用熔丝进行片内器件的修正，将滤波器的电阻或电容设计成阵列，在测试芯片之后如果滤波器截止频率有偏差，就通过大电压烧断熔丝来调整电阻或电容的大小，从而使截止频率调整到准确的值。另一种方法就是通过自动频率校正电路来校正截止频率的偏差。自动频率校正电路根据校正对象的不同，分为可连续的校正和离散的校正。可连续的校正通常是通过一个校正电压来控制可变的电阻或跨导元件；离散的校正则是通过控制字选择电阻或电容阵列的大小。前者的优点是校正的精度高，缺点是校正电路需要更大的面积；后者的优点是校正电路简单，缺点是校正的精度低。对于有源-电阻电容型滤波器的自动频率校正，常见的校正方法只能针对一个可变元件进行校正，适用于巴特沃斯型和切比雪夫型滤波器，而反切比雪夫型和椭圆型滤波器则不适用，因为后两种滤波器含有传输零点导致需要校正的电容多于I个。
技术实现思路
为解决上述滤波器校正电路只能校正单个可变元件的问题，本专利技术提供了一种自动频率校正方法和电路，通过检测电阻电容乘积随工艺和温度等原因造成的偏差量，计算电阻电容偏差系数，将偏差系数补偿到滤波器的电容值上，来使滤波器得到相对准确的截止频率。本专利技术提供的自动频率校正方法，具体步骤为 (1)产生与电阻相关的电流对电容充电； (2)比较器检测充电电压，同时数字逻辑电路记录充电时间；(3)计算电阻电容偏差系数，并将偏差系数补偿到滤波器的电容上。步骤(I)所述产生与电阻相关的电流对电容充电，是通过一个参考电压，用电压电流转换电路产生一个基准电流，由于片上电阻随工艺和温度的偏差，此电流是有偏差的电流；用此电流的镜像电流对电容充电，由于电容大小也是随工艺和温度变化的，因此充电时间同时受到电阻和电容的影响。从而建立了电阻电容与时间的关系。步骤(2 )所述比较器检测充电电压，同时数字电路记录充电时间，是通过比较电容电压和参考电压大小，当电容电压大小达到参考电压时，则充电计时结束。以晶体振荡器产生的数字电路时钟作为基准，通过数字逻辑电路中的计数器计数，得到电容电压充电到参考电压时的计数值，即充电的时间。步骤(3)所述计算电阻电容偏差系数，并将偏差系数补偿到滤波器的电容上，是计算理想充电时间与实际充电时间的比值，得到电阻电容偏差系数。将这个系数和预设的电容个数相乘，得到实际需要的电容个数。 本专利技术提供的自动频率校正电路，其结构包括 电压电流转换模块，用于产生随电阻偏差的电流； 电容充电模块，用于复制有偏差的电流对有偏差的电容进行充电； 比较器模块，用于判断电容电压是否充电到参考电压，若达到则输出高电平； 数字逻辑模块，用于控制充电模块的工作，并计算电阻电容的偏差系数和滤波器的电容控制字。所述的电压电流转换模块，使用运放的负反馈连接，用参考电压Vref作为输入的 一端，另一端的电压会被嵌位到与参考电压Vref同样大小，此电压作用在电阻上，产生电流I=Vref/RO从而将参考电压Vm转换到参考电流。由于片上电阻R随工艺和温度的偏差，此电流是有偏差的电流。所述的电容充电模块，受数字逻辑模块控制，先将电容短路地电位进行放电操作，再用所述的参考电流对电容C进行充电，则电容上的电压从0开始上升。由于片上电容C随工艺和温度的偏差，充电的时间快慢是随工艺和温度偏差，有t=Q/I=(Vc*C)/(VMf/R)。电阻电容乘积随工艺偏差因此体现在充电时间的大小上。所述的比较器模块，比较电容电压和参考电压的大小，当前者随着电容充电而增大并达到后者的大小时，输出高电平到数字逻辑电路，控制数字逻辑电路中的计数器，使计数器停止计数。因此有t=(Vc*C)/(Vref/R)=RC=NT，充电时间为N个时钟周期T，并且等于RC乘积。所述的数字逻辑模块，在比较器输出高电平时停止计数，得到计数值N，将预设的理想计数值Ntl与此计数值N做除法运算，得到的商为电阻电容乘积随工艺和温度偏差的系数大小kz^/N。数字逻辑模块将系数k与电容的控制字相乘，得到新的控制字。所述数字逻辑模块中的除法运算，使用逐次比较、余数移位的算法。假设二进制数A除以B，算法为当A>B时，商左移一位并将其最低位置为1，同时将余数即A-B左移一位作为新的被除数A ;当A〈B时，商左移一位并将其最低位置为0，同时将余数即A左移一位作为新的被除数A。根据商的精度要求，控制上述算法循环的次数。有益效果 本专利技术提供的自动频率校正方法和电路，检测出电阻电容乘积的偏差，计算出偏差的系数大小，将该系数补偿到要校正的电容控制字上，实现滤波器的自动频率校正。由于得到该偏差系数后，在数字逻辑电路中可以方便地将该系数补偿到多个不同的电容控制字，所以该自动频率校正方法和电路不仅实现了一般的频率校正电路所具有的功能，并且具有适用于校正多个可变元件的优点。附图说明图I为本专利技术使用的有源-电阻电容型滤波器电路结构示意图。图2为图I中电容所采用的阵列结构的示意图。图3为本专利技术提供的滤波器自动频率校正电路示意图。具体实施方式 下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图I为本专利技术使用的滤波器结构中多级级联中的一级的电路结构，它是传输函数包含两个极点和两个零点的双二次(Biquad)结构,用来实现椭圆型函数的滤波器。此结构的滤波器对应有极点频率fp=l/ [2 * (R2R4C1C2)1/2]和零点频率fz=l/ [2 Ji* (R2R3C2C3)1/2]。滤波器的频率校正通过调整电容C1X2和C3的大小来实现，电容的结构如图2所示，是二进制权重的单元电容阵列，所以电容控制字就是该电容所包含的单元电容的个数。自动频率校正就是针对电容控制字进行调整。图3为本专利技术提供的滤波器自动频率校正电路示意图。包含电压电流转换模块，用于产生随电阻偏差的电流；电容充电模块，用于复制有偏差的电流对有偏差的电容进行充电；比较器模块，用于判断电容电压是否充电到参考电压，若达到则输出高电平；数字逻辑模块，控制充电模块的工作，并计算电阻电容的偏差系数和滤波器的电容控制字。所述的电压电流转换模块通过负反馈连接的运放A、电阻R、M0S管Ml和MOS管M3实现。运放A的一端连接参考电压VMf，由于负反馈的作用另一端的电压也被嵌位到参考电压VMf，此电压加到电阻R上，于是在电阻上流过大小为I1=UR的电流。所述的电容充电模块由MOS管M2、M4、M本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种有源-电阻电容滤波器的自动频率校正方法，其特征在于，具体步骤为 (1)产生与电阻相关的电流对电容充电； (2)比较器检测充电电压，同时数字电路记录充电时间； (3)计算电阻电容偏差系数，并将偏差系数补偿到滤波器的电容上。2.根据权利要求I所述的自动频率校校正方法，其特征在于步骤(I)所述产生与电阻相关的电流对电容充电，是通过ー个參考电压，用电压电流转换电路产生ー个基准电流，由于片上电阻随エ艺和温度的偏差，此电流是有偏差的电流；用此基准电流的镜像电流对电容充电，由于电容大小也是随エ艺和温度变化的，因此充电时间同时受到电阻和电容的影响；从而建立电阻电容与时间的关系。3.根据权利要求I所述的自动频率校校正方法，其特征在于步骤(2)所述比较器检测充电电压，同时数字电路记录充电时间，是通过比较电容电压和參考电压大小，当电容电压大小达到參考电压吋，则充电计时结束；以晶体振荡器产生的数字逻辑电路时钟作为基准，通过数字逻辑电路中的计数器计数，得到电容电压充电到參考电压时的计数值，即充电的时间。4.根据权利要求I所述的自动频率校校正方法，其特征在于步骤(3)所述计算电阻电容偏差系数，并将偏差系数补偿到滤波器的电容个数，是计算理想充电时间与实际充电时间的比值，得到电阻电容偏差系数，将这个系数和预设的电容个数相乗，得到实际需要的电容个数。5.ー种有源-电阻电容滤波器的自动频率校正电路，其特征在于，包括 电压电流转换模块，用于产生随电阻偏差的电流； 电容充电模块，用于对有偏差的电容充电； 比较器模块，用于判断电容电压是否充电到參考电压； 数字逻辑模块，用于计算偏差系数和滤波器的电容控制字。6.根据权利要求5所述的自动频率校正电路，其特征在于所述的电压电流转换模块，使用运放的负反馈连接，用...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐长文，卓晨飞，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：
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