一種截止頻率自校正的混模低通濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及濾波器領(lǐng)域，具體涉及一種截止頻率自校正的混模低通濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于無線通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，使用范圍逐漸擴(kuò)大，使得射頻電路在無線電傳輸、太空人造衛(wèi)星和地質(zhì)探測(cè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。其中，低通濾波器是射頻技術(shù)中最基本的基帶信號(hào)處理模塊之一。在無線通信系統(tǒng)中，需要運(yùn)用低通濾波器提取有用的頻譜信號(hào)，選擇合適的信道，抑制干擾和濾除諧波分量，其能否準(zhǔn)確而快速的完成濾波任務(wù)將對(duì)整個(gè)射頻系統(tǒng)性能產(chǎn)生重大影響。然而，在傳統(tǒng)的濾波器設(shè)計(jì)中，不同的濾波器響應(yīng)模型特點(diǎn)不同，通帶平坦度最好的巴特沃斯低通濾波器阻帶衰減較慢，而能夠快速達(dá)到衰減要求的切比雪夫低通濾波器存在較大的通帶波紋。另外，隨著CMOS集成電路工藝的發(fā)展，愈來愈小的特征尺寸和電源電壓使得低通濾波器的頻率響應(yīng)受到工藝、電壓、溫度等波動(dòng)的影響愈來愈大，使得實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的低通濾波器截止頻率成為了設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是提供一種截止頻率自校正的混模低通濾波器，其可有效解決上述問題，實(shí)現(xiàn)兼顧濾波器快速衰減和良好帶內(nèi)平坦度的同時(shí)，有效抑制工藝、電壓、溫度等波動(dòng)對(duì)低通濾波器截止頻率的影響。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案進(jìn)行實(shí)施:
[0005]一種截止頻率自校正的混模低通濾波器，其特征在于:包括混模低通濾波器、環(huán)形振蕩器以及頻率調(diào)諧模塊；混模低通濾波器由兩級(jí)有源RC雙二階濾波器級(jí)聯(lián)組成；環(huán)形振蕩器包括或非門、第一、二反相器、電阻R5、R6以及可調(diào)電容陣列Ct，或非門、第一、二反相器和電阻R5、R6順次連接形成環(huán)形回路，可調(diào)電容陣列Ct的一端連接第一、二反相器之間的接點(diǎn)a，可調(diào)電容陣列Ct的另一端連接電阻R5、R6之間的接點(diǎn)b，或非門與起振信號(hào)輸入端EN相連接，第二反相器的輸出端接振蕩信號(hào)輸出端Vosc ;頻率調(diào)諧模塊包括第一、二頻率計(jì)數(shù)器、比較器和累加器，比較器的輸入端分別連接第一、二頻率計(jì)數(shù)器的輸出端，比較器的輸出端連接累加器的輸入端，第一、二頻率計(jì)數(shù)器的輸入端分別連接環(huán)形振蕩器的振蕩信號(hào)輸出端Vosc和參考電壓頻率信號(hào)輸入端fref，累加器的輸出端分別連接混模低通濾波器和環(huán)形振蕩器。
[0006]具體的方案為:
[0007]混模低通濾波器包括運(yùn)算放大器0TA1、0TA2、可調(diào)電容陣列C2、C3、C5、C6以及電阻Rl、R4 ;電阻Rl的一端連接正極信號(hào)輸入端Vin+，電阻Rl的另一端分三路分別連接電容Cl的一端、電阻R2的一端、電阻R3的一端；電阻R2的另一端分兩路分別連接可調(diào)電容陣列C2的一端、運(yùn)算放大器OTAl的正極輸入端；電阻R3的另一端分三路分別連接可調(diào)電容陣列C2的另一端、運(yùn)算放大器OTAl的負(fù)極輸出端以及電阻R7的一端；電阻R7的另一端分三路分別連接電容C4的一端、電阻R8的一端、電阻R9的一端；電阻R8的另一端分兩路分別連接可調(diào)電容陣列C5的一端、運(yùn)算放大器0TA2的正極輸入端；電阻R9的另一端分三路分別連接可調(diào)電容陣列C5的另一端、運(yùn)算放大器0TA2的負(fù)極輸出端、差分信號(hào)正極輸出端Vout+ ;電阻R4的一端連接負(fù)極信號(hào)輸入端Vin-，電阻R4的另一端分三路分別連接電容Cl的另一端、電阻R5的一端、電阻R6的一端；電阻R5的另一端分兩路分別連接可調(diào)電容陣列C3的一端、運(yùn)算放大器OTAl的負(fù)極輸入端；電阻R6的另一端分三路分別連接可調(diào)電容陣列C3的另一端、運(yùn)算放大器OTAl的正極輸出端、電阻RlO的一端；電阻RlO的另一端分三路分別連接電容C4的另一端、電阻Rll的一端、電阻R12的一端；電阻Rll的另一端分兩路分別連接可調(diào)電容陣列C6的一端、運(yùn)算放大器0TA2的負(fù)極輸入端；電阻R12的另一端分三路分別連接可調(diào)電容陣列C6的另一端、運(yùn)算放大器0TA2的正極輸出端、差分信號(hào)負(fù)極輸出端Vout-。
[0008]可調(diào)電容陣列Ct包括電容C9、C1、ClU C12，電容C9、C1、ClU C12的一端并接后與接點(diǎn)b相連接，電容ClO的另一端與開關(guān)SO的一端連接，電容Cll的另一端與開關(guān)SI的一端連接，電容C12的另一端與開關(guān)S2的一端連接，電容C9的另一端以及開關(guān)S0、S1、S2的另一端并接后與接點(diǎn)a相連。
[0009]第一、二反相器的結(jié)構(gòu)相同，第一反相器包括反相器輸入端IN2、反相器輸出端0UT2，反相器輸入端IN2分別連接晶體管M24、M25的柵極，晶體管M24的源極連接電源電壓，晶體管M24的漏極分別連接反相器輸出端0UT2和晶體管M25的漏極，晶體管M25的源極接地。
[0010]或非門包括晶體管M20、M21、M22，晶體管M20的源極連接電源電壓，晶體管20的漏極連接晶體管21的源極，晶體管21的漏極分別連接晶體管M22、M23的漏極和輸出端VOUTl，晶體管M21、M23的柵極分別連接起振信號(hào)輸入端EN，晶體管M20、M22的柵極分別連接輸入端INl，晶體管M22、M22的源極均接地。
[0011]上述技術(shù)方案中，基于混合使用濾波器響應(yīng)模型的全差分四階低通濾波器，在達(dá)到高阻帶衰減度的同時(shí)獲得良好帶內(nèi)平坦度；環(huán)形振蕩器可消除振蕩器亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)振蕩頻率可調(diào)功能；頻率調(diào)諧模塊對(duì)濾波器截止頻率的實(shí)時(shí)監(jiān)控和快速自動(dòng)校正，極大的抑制工藝、電壓、溫度等波動(dòng)對(duì)濾波器頻率響應(yīng)精確度的影響。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為全差分四階混模低通濾波器的電路結(jié)構(gòu)原理圖；
[0014]圖3為運(yùn)算放大器0TA1、0TA2的電路結(jié)構(gòu)原理圖；
[0015]圖4為環(huán)形振蕩器的原理圖；
[0016]圖5為或非門的電路結(jié)構(gòu)原理圖；
[0017]圖6為第一、二反相器的電路結(jié)構(gòu)原理圖；
[0018]圖7為可調(diào)電容陣列電路結(jié)構(gòu)原理圖；
[0019]圖8為頻率調(diào)諧模塊的電路結(jié)構(gòu)原理圖；
[0020]圖9為頻率調(diào)諧模塊的信號(hào)處理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明。應(yīng)當(dāng)理解，以下文字僅僅用以描述本發(fā)明的一種或幾種具體的實(shí)施方式，并不對(duì)本發(fā)明具體請(qǐng)求的保護(hù)范圍進(jìn)行嚴(yán)格限定。
[0022]本發(fā)明采取的技術(shù)方案如圖1所示，一種截止頻率自校正的混模低通濾波器，包括混模低通濾波器10、頻率可調(diào)的環(huán)形振蕩器30和頻率調(diào)諧模塊20。上述三個(gè)部分組成一個(gè)主從型頻率調(diào)諧系統(tǒng)，混模低通濾波器10作為主系統(tǒng)，由兩級(jí)雙二階有源RC低通濾波器組成，第一級(jí)為巴特沃斯低通濾波器，第二級(jí)為切比雪夫低通濾波器，兩級(jí)濾波器均采用多路反饋結(jié)構(gòu)，其中反饋電容皆由可調(diào)電容陣列組成；頻率可調(diào)的環(huán)形振蕩器30作為從系統(tǒng)，由一個(gè)或非門33、第一、二反相器31、32和電阻R5、R6首尾相接串聯(lián)而成，一組可調(diào)電容陣列Ct嵌入到第一、二反相器31、32相連結(jié)點(diǎn)與電阻R5、R6相連結(jié)點(diǎn)之間；頻率調(diào)諧模塊20基于逐次逼近算法，由第一、二頻率計(jì)數(shù)器、比較器和累加器組成，通過比較參考信號(hào)與環(huán)形振蕩器30的輸出信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)調(diào)諧信號(hào)同時(shí)送達(dá)至混模低通濾波器10與環(huán)形振蕩器30。
[0023]具體的操作為:四階混模低通濾波器10的輸入、輸出信號(hào)端Vin和Vout，也即整個(gè)主從調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)端，頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器30受起振信號(hào)EN激勵(lì)產(chǎn)生輸出振蕩信號(hào)Vosc ;Vref為外接參考電壓信號(hào)，其信號(hào)頻率為環(huán)形振蕩器30的固有諧振頻率；環(huán)形振蕩器30的輸出信號(hào)Vosc與參考電壓信號(hào)Vref作為頻率調(diào)諧模塊20的輸入信號(hào)，頻率調(diào)諧模塊20通過頻率計(jì)數(shù)器記錄上述兩個(gè)信號(hào)頻率，將兩個(gè)記錄結(jié)果通過比較器進(jìn)行差值運(yùn)算，最終輸出3位二進(jìn)制碼形式的調(diào)諧信號(hào)，該調(diào)諧信號(hào)將分別輸入