CN101977030B - 用数模混合方法校正Gm-C滤波器转角频率的结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用数模混合方法校正Gm-C滤波器转角频率的结构，其使得芯片面积缩小，成本降低。其包括Gm-C滤波器，其特征在于：其还包括Gm-C开关电容电路模块、开关电容比较器模块、数字计数器和解码器模块，所述Gm-C开关电容电路模块的输入端分别连接参考电压V、固定时钟f，所述Gm-C开关电容电路模块包含有电容（C）的充电线路、Gm-C放电线路，所述Gm-C开关电容电路模块的输出端耦合连接所述开关电容比较器模块，所述开关电容比较器模块连接所述数字计数器和解码器模块，所述数字计数器和解码器模块连接调节电阻串，所述调节电阻串分别连接所述Gm-C滤波器的跨导放大器（Gm）、所述Gm-C开关电容电路内的跨导放大器（Gm）。
Description
技术领域
本发明涉及Gm-C滤波器的技术领域，其具体为用数模混合方法校正Gm-C滤波器转角频率的结构。
背景技术
Gm-C滤波器由跨导放大器（Gm）和电容（C）构成，由于半导体工艺参数的飘移以及电压与温度的变化，造成Gm-C滤波器的转角频率随工艺参数、电压以及温度的变化而变化。
Gm-C滤波器的转角频率正比于Gm/C，而Gm/C通常会随工艺参数、电压以及温度的变化而变化。而转角频率的变化会引起滤波器通带带宽、群时延以及阻带衰减的变化，从而引起滤波器性能的变化。因此，在实际应用中根据不同的应用环境会对Gm-C滤波器的转角频率的稳定度提出不同的要求。
现有技术中，图1所示的调整机制由相位/频率检测器(201)、电荷泵(202)、环路滤波器(203)以及由Gm/C压控振荡器(204)构成的模拟锁相环来完成的。Gm/C的值可以通过Gm/C压控振荡器来调整。但是，该机制中Gm/C压控振荡器需要数级的Gm-C电路，同时环路滤波器也需要较大的电容来滤波，因此，芯片的面积随之增加，从而造成成本的增加。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了用数模混合方法校正Gm-C滤波器转角频率的结构，其使得芯片面积缩小，成本降低。
用数模混合方法校正Gm-C滤波器转角频率的结构，其技术方案是这样的：其包括Gm-C滤波器，其特征在于：其还包括Gm-C开关电容电路模块、开关电容比较器模块、数字计数器和解码器模块，所述Gm-C开关电容电路模块的输入端分别连接参考电压V、固定时钟f，所述Gm-C开关电容电路模块包含有电容（C）的充电线路、Gm-C放电线路，所述Gm-C开关电容电路模块的输出端耦合连接所述开关电容比较器模块，所述开关电容比较器模块连接所述数字计数器和解码器模块，所述数字计数器和解码器模块连接调节电阻串，所述调节电阻串分别连接所述Gm-C滤波器的跨导放大器（Gm）、所述Gm-C开关电容电路内的跨导放大器（Gm）。
其进一步特征在于：所述Gm-C开关电容电路包括跨导放大器（Gm）、电容（C）、两相非交叠时钟Φ1和Φ2对应控制的两组开关，所述Φ1对应控制的开关、电容（C）依次连接组成充电线路，所述电容（C）、Φ2对应控制的开关、跨导放大器（Gm）依次连接组成放电线路；
所述开关电容比较器模块比较放电线路最终是否将充电线路所形成的电量全部放完；
所述数字计数器和解码器模块接收每个固定时钟周期内所述开关电容比较器模块所传递的信息，依次计数，通过解码器解码输出对应的数值0~n，所述对应的数值对应传送至连接调节电阻串；
所述调节电阻串具体包括相同的电阻均布串联而成，所述中间的电阻两头并联有开关b0, 开关b0两外侧的单个电阻的外侧两头并联有开关b1，开关b（n-1）两外侧的单个电阻的外侧两头并联有开关bn，所述解码器解码对应输出的数值0~n控制对应的b0~bn的闭合。
采用上述结构后，所述Gm-C开关电容电路模块接收到的参考电压V、固定时钟f为定值，判断Gm-C开关电容电路模块的电容C充电线路、Gm-C放电线路的电量是否平衡，如果Gm-C充电线路的电量大于Gm-C放电线路的电量，则根据放电电量与Gm数值成正比的关系，只需调大Gm数值，而Gm数值与接在其两端的电阻数值成反比关系，此时通过开关电容比较器模块得到数据，然后将数据传送至数字计数器和解码器模块，最终输出对应数字控制调节电阻串的数值，从而使得电容C充电线路、Gm-C放电线路的电量平衡，进而确保Gm/C的数值稳定，使得Gm-C滤波器转角频率稳定，由于该结构不再需要环路滤波器的较大电容来滤波，其使得芯片面积缩小，成本降低。
附图说明
图1为现有的Gm-C滤波器的转角频率校正结构；
图2为本发明的结构示意框图；
图3为本发明调节电阻串的结构示意图。
具体实施方式
见图2、图3，其包括Gm-C滤波器、Gm-C开关电容电路模块、开关电容比较器模块、数字计数器和解码器模块，Gm-C开关电容电路模块的输入端分别连接参考电压V、固定时钟f，Gm-C开关电容电路模块包含有电容C充电线路、Gm-C放电线路，Gm-C开关电容电路模块的输出端耦合连接开关电容比较器模块，开关电容比较器模块连接数字计数器和解码器模块，数字计数器和解码器模块连接调节电阻串，调节电阻串分别连接Gm-C滤波器的跨导放大器（Gm）、Gm-C开关电容电路内的跨导放大器（Gm）。
Gm-C开关电容电路包括跨导放大器（Gm）、电容（C）、两相非交叠时钟Φ1和Φ2对应控制的两组开关，Φ1对应控制的开关、电容（C）依次连接组成充电线路，电容（C）、Φ2对应控制的开关、跨导放大器（Gm）依次连接组成放电线路；
开关电容比较器模块比较放电线路最终是否将充电线路所形成的电量全部放完；
数字计数器和解码器模块接收每个固定时钟周期内开关电容比较器模块所传递的信息，依次计数，通过解码器解码输出对应的数值0~n，对应的数值对应传送至连接调节电阻串；
调节电阻串具体包括相同的电阻均布串联而成，中间的电阻两头并联有开关b0, 开关b0两外侧的单个电阻的外侧两头并联有开关b1，开关b（n-1）两外侧的单个电阻的外侧两头并联有开关bn，解码器解码对应输出的数值0~n控制对应的b0~bn的闭合。
其工作原理如下：假设Φ1、Φ2的周期为T，频率即为固定时钟的频率为f，其开、关时间均为T/2，则可知充电电量Q1=V×C/2，放电电量Q2= V×Gm×T/2，当Q1= Q2时，V×C/2= V×Gm×T/2，进而可得f=Gm/C，可知当Q1= Q2，Gm/C为定值，此时Gm-C滤波器的转角频率稳定，故当Q1﹥Q2，需要调大Gm的数值，Gm的数值反比于调节电阻串的电阻值R，可知需要调小R，当Q1﹥Q2时，开关电容比较器模块耦合到两者的差值，对外输出为低电平，数字计数器和解码器模块接受到开关电容比较器模块的信息，即开始从0开始做+1的解码输出、直至n，对应的控制调节电阻串的开关b0~bn的闭合，当b0闭合时接入电阻最大，即Gm的数值最小，当调节至周期内Q1= Q2时，开关电容比较器模块耦合到两者的差值为0，则对外输出高电平，数字计数器和解码器模块维持此前的数值不变，保持电阻R不变，从未保持Gm/C为定值，使得Gm-C滤波器转角频率稳定。
Claims (2)
1.一种用数模混合方法校正Gm-C滤波器转角频率的结构装置，其包括Gm-C滤波器，其特征在于：其还包括Gm-C开关电容电路模块、开关电容比较器模块、数字计数器和解码器模块，所述Gm-C开关电容电路模块的输入端分别连接参考电压V、固定时钟f，所述Gm-C开关电容电路模块包含有电容C的充电线路、Gm-C放电线路，所述Gm-C开关电容电路模块的输出端耦合连接所述开关电容比较器模块，所述开关电容比较器模块连接所述数字计数器和解码器模块，所述数字计数器和解码器模块连接调节电阻串，所述调节电阻串分别连接所述Gm-C滤波器的跨导放大器Gm、所述Gm-C开关电容电路模块内的跨导放大器Gm；所述Gm-C开关电容电路模块包括跨导放大器Gm、电容C、两相非交叠时钟Φ1和Φ2对应控制的两组开关，所述Φ1对应控制的开关、电容C依次连接组成充电线路，所述电容C、Φ2对应控制的开关、跨导放大器Gm依次连接组成放电线路；所述开关电容比较器模块比较放电线路最终是否将充电线路所形成的电量全部放完；所述数字计数器和解码器模块接收每个固定时钟周期内所述开关电容比较器模块所传递的信息，依次计数，通过所述解码器模块解码输出对应的数值0至n，所述对应的数值对应传送至所述调节电阻串。
2.根据权利要求1所述的一种用数模混合方法校正Gm-C滤波器转角频率的结构装置，其特征在于：所述调节电阻串具体包括相同的电阻均布串联而成，中间的电阻两头并联有开关b0, 开关b0两外侧的单个电阻的外侧两头并联有开关b1，开关b（n-1）两外侧的单个电阻的外侧两头并联有开关bn，所述解码器模块解码对应输出的数值0至n控制对应的b0至bn的闭合。
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Date of cancellation: 20220929 Granted publication date: 20130403 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd. Wuxi science and Technology Branch Pledgor: STEADICHIPS Inc. Registration number: 2018990000133 |
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