[发明专利]一种跨导-电容滤波器的频率调谐方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及微电子学领域，更具体的说是涉及一种跨导-电容滤波器的频率调谐的方法与系统。

背景技术

随着移动通信技术与计算机技术的快速发展，连续时间有源滤波器在通信领域，以及计算机领域等需要进行信号处理的系统中被广泛的应用。其中，在高频领域常用的连续时间有源滤波器是跨导-电容滤波器。跨导-电容滤波器主要是由跨导放大器与电容构成，用于表征跨导-电容滤波器的重要的性能指标是该滤波器的频率参数。其中，频率参数包括：中心频率与带宽。而中心频率与带宽是由跨导-电容滤波器中的跨导放大器的跨导g_m与电容C的比值决定的，即由g_m/C决定的。由于在制造跨导-电容滤波器的过程中，电容，以及其他跨导-电容滤波器上的晶体管存在20％-50％的工艺偏差，同时由于温度、湿度等外部环境的影响，得到的g_m/C的值会产生偏离，进而影响跨导-电容滤波器的性能无法满足要求，所以在现有技术中采用频率调谐电路将跨导-电容滤波器的中心频率、带宽的值稳定在所需的范围内，以达到跨导-电容滤波器的工作性能要求。

在现有技术中，跨导-电容滤波器的频率调谐主要是基于锁相环完成的。基于锁相环的频率调谐电路主要由压控振荡器VCO、限幅器、整形电路、鉴频鉴相器、环路滤波器等子电路组成。其中，VCO由跨导放大器与电容组成，并且与跨导-电容滤波器中的跨导放大器和电容相匹配。在利用基于锁相环的频率调谐电路进行频率调谐时，VCO产生的振荡信号频率与g_m/C的值成比例，当锁相环锁定时，振荡信号的频率等于参考频率的倍频或分频，即g_m/C等于参考频率的倍频或分频.将接入VCO的控制电压接入滤波器中的跨导放大器改变跨导的大小以实现对跨导-电容滤波器频率参数的调谐。

由于，在跨导-电容滤波器中的跨导放大器的线性输入范围是有限的，当VCO输出信号的范围大于跨导放大器的线性输入范围时，跨导放大器进入非线性区，致使VCO输出的信号的频率与g_m/C的值不成比例，从而无法实现对跨导-电容滤波器的频率调谐，所以利用限幅器来限制VCO输出信号的振幅，将其限制在跨导放大器的线性输入范围内，使跨导放大器工作在线性区，实现对跨导-电容滤波器传输函数的控制，达到对跨导-电容滤波器进行频率调谐的目的。由上述可知基于锁相环的频率调谐电路是基于模拟电路的调谐，通过其输出的模拟电压信号，即控制信号来控制跨导放大器尾电流的大小从而改变跨导的大小。因为滤波器中电容是固定的，在控制信号的控制下调整跨导的大小，从而保持跨导-电容滤波器中的跨导与电容的比值保持在所需的范围内不变。

但是，现有技术的缺点是，基于锁相环的频率调谐电路，电路复杂、功耗大、芯片面积大、锁定时间较长。并且通过模拟电压信号控制跨导放大器尾电流的大小来改变跨导的大小，会影响跨导放大器的线性输入范围，致使跨导放大器性能下降，进一步使得跨导-电容滤波器的性能也下降。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种跨导-电容滤波器的频率调谐方法与系统，解决了现有技术中利用基于锁相环的频率调谐电路进行调谐，通过模拟电压信号控制跨导电流的大小来改变跨导的大小，影响跨导放大器的线性输入范围，从而使跨导放大器性能下降的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种跨导-电容滤波器的频率调谐方法，包括：

振荡器依据n位逐次逼近电路反馈的控制信号，改变所述振荡器中电容阵列的电容值；

所述振荡器依据所述电容值输出频率为g_m/C的振荡信号，其中g_m是跨导放大器的跨导值，C为电容值；

计数器在所述输出振荡信号电平有效期间进行计数，以获取所述振荡器输出的振荡信号频率所对应的数值；

数值比较器利用所述振荡器输出振荡信号频率所对应的数值与参考数值进行比较，获取比较结果；

所述n位逐次逼近电路依据所述比较结果产生控制信号，将所述控制信号反馈至所述振荡器中，并判断重复执行n次上述步骤之后，由所述n位逐次逼近电路依据获取的最接近参考数值的比较结果生成控制码；

跨导-电容滤波器依据所述控制码，改变所述跨导-电容滤波器中的电容阵列的电容值，完成频率参数的调整。

优选的，包括，所述振荡器中的电容阵列与所述跨导-电容滤波器中的电容阵列结构相同，所述电容阵列由一个基础电容和一组2n权重的电容并联组成，以及，各个所述权重电容上都串联有一个开关。