一種截止頻率自校正的混模低通濾波器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及濾波器領域，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】
[0002]近年來，由于無線通信系統的快速發展，使用范圍逐漸擴大，使得射頻電路在無線電傳輸、太空人造衛星和地質探測方面得到了廣泛的應用。其中，低通濾波器是射頻技術中最基本的基帶信號處理模塊之一。在無線通信系統中，需要運用低通濾波器提取有用的頻譜信號，選擇合適的信道，抑制干擾和濾除諧波分量，其能否準確而快速的完成濾波任務將對整個射頻系統性能產生重大影響。然而，在傳統的濾波器設計中，不同的濾波器響應模型特點不同，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受到工藝、電壓、溫度等波動的影響愈來愈大，使得實現準確的低通濾波器截止頻率成為了設計重點和難點。

【發明內容】

[0003]本發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，實現兼顧濾波器快速衰減和良好帶內平坦度的同時，有效抑制工藝、電壓、溫度等波動對低通濾波器截止頻率的影響。
[0004]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案進行實施:
[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、環形振蕩器以及頻率調諧模塊；混模低通濾波器由兩級有源RC雙二階濾波器級聯組成；環形振蕩器包括或非門、第一、二反相器、電阻R5、R6以及可調電容陣列Ct，或非門、第一、二反相器和電阻R5、R6順次連接形成環形回路，可調電容陣列Ct的一端連接第一、二反相器之間的接點a，可調電容陣列Ct的另一端連接電阻R5、R6之間的接點b，或非門與起振信號輸入端EN相連接，第二反相器的輸出端接振蕩信號輸出端Vosc ;頻率調諧模塊包括第一、二頻率計數器、比較器和累加器，比較器的輸入端分別連接第一、二頻率計數器的輸出端，比較器的輸出端連接累加器的輸入端，第一、二頻率計數器的輸入端分別連接環形振蕩器的振蕩信號輸出端Vosc和參考電壓頻率信號輸入端fref，累加器的輸出端分別連接混模低通濾波器和環形振蕩器。
[0006]具體的方案為:
[0007]混模低通濾波器包括運算放大器0TA1、0TA2、可調電容陣列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電容陣列C2的一端、運算放大器OTAl的正極輸入端；電阻R3的另一端分三路分別連接可調電容陣列C2的另一端、運算放大器OTAl的負極輸出端以及電阻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電容陣列C5的一端、運算放大器0TA2的正極輸入端；電阻R9的另一端分三路分別連接可調電容陣列C5的另一端、運算放大器0TA2的負極輸出端、差分信號正極輸出端Vout+ ;電阻R4的一端連接負極信號輸入端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電容陣列C3的一端、運算放大器OTAl的負極輸入端；電阻R6的另一端分三路分別連接可調電容陣列C3的另一端、運算放大器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電容陣列C6的一端、運算放大器0TA2的負極輸入端；電阻R12的另一端分三路分別連接可調電容陣列C6的另一端、運算放大器0TA2的正極輸出端、差分信號負極輸出端Vout-。
[0008]可調電容陣列Ct包括電容C9、C1、ClU C12，電容C9、C1、ClU C12的一端并接后與接點b相連接，電容ClO的另一端與開關SO的一端連接，電容Cll的另一端與開關SI的一端連接，電容C12的另一端與開關S2的一端連接，電容C9的另一端以及開關S0、S1、S2的另一端并接后與接點a相連。
[0009]第一、二反相器的結構相同，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]上述技術方案中，基于混合使用濾波器響應模型的全差分四階低通濾波器，在達到高阻帶衰減度的同時獲得良好帶內平坦度；環形振蕩器可消除振蕩器亞穩態點的同時實現振蕩頻率可調功能；頻率調諧模塊對濾波器截止頻率的實時監控和快速自動校正，極大的抑制工藝、電壓、溫度等波動對濾波器頻率響應精確度的影響。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的結構示意圖；
[0013]圖2為全差分四階混模低通濾波器的電路結構原理圖；
[0014]圖3為運算放大器0TA1、0TA2的電路結構原理圖；
[0015]圖4為環形振蕩器的原理圖；
[0016]圖5為或非門的電路結構原理圖；
[0017]圖6為第一、二反相器的電路結構原理圖；
[0018]圖7為可調電容陣列電路結構原理圖；
[0019]圖8為頻率調諧模塊的電路結構原理圖；
[0020]圖9為頻率調諧模塊的信號處理流程圖。
【具體實施方式】
[0021]為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行具體說明。應當理解，以下文字僅僅用以描述本發明的一種或幾種具體的實施方式，并不對本發明具體請求的保護范圍進行嚴格限定。
[0022]本發明采取的技術方案如圖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、頻率可調的環形振蕩器30和頻率調諧模塊20。上述三個部分組成一個主從型頻率調諧系統，混模低通濾波器10作為主系統，由兩級雙二階有源RC低通濾波器組成，第一級為巴特沃斯低通濾波器，第二級為切比雪夫低通濾波器，兩級濾波器均采用多路反饋結構，其中反饋電容皆由可調電容陣列組成；頻率可調的環形振蕩器30作為從系統，由一個或非門33、第一、二反相器31、32和電阻R5、R6首尾相接串聯而成，一組可調電容陣列Ct嵌入到第一、二反相器31、32相連結點與電阻R5、R6相連結點之間；頻率調諧模塊20基于逐次逼近算法，由第一、二頻率計數器、比較器和累加器組成，通過比較參考信號與環形振蕩器30的輸出信號，產生一個調諧信號同時送達至混模低通濾波器10與環形振蕩器30。
[0023]具體的操作為:四階混模低通濾波器10的輸入、輸出信號端Vin和Vout，也即整個主從調節系統的輸入、輸出信號端，頻率可調環形振蕩器30受起振信號EN激勵產生輸出振蕩信號Vosc ;Vref為外接參考電壓信號，其信號頻率為環形振蕩器30的固有諧振頻率；環形振蕩器30的輸出信號Vosc與參考電壓信號Vref作為頻率調諧模塊20的輸入信號，頻率調諧模塊20通過頻率計數器記錄上述兩個信號頻率，將兩個記錄結果通過比較器進行差值運算，最終輸出3位二進制碼形式的調諧信號，該調諧信號將分別輸入