[发明专利]一种有源-电阻电容滤波器的自动频率校正方法和电路

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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发明显。

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：

                                                                             

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1个。

发明内容

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，本发明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。

本发明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（1）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。 

本发明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V_ref作为输入的一端，另一端的电压会被嵌位到与参考电压V_ref同样大小，此电压作用在电阻上，产生电流I=V_ref/R。从而将参考电压V_ref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。