[发明专利]一种差分电容的RC常数测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于差分电容电路结构的RC常数测量方法，一般应用于微小电阻电容常数乘积检测，如模拟滤波器中检测RC常数值大小并对其有效校正的电路装置。

背景技术

目前,在模拟滤波器设计中，滤波器的转角频率，它与电阻电容的乘积成反比。对特定的滤波器，其RC常数应是恒定的。片上集成的滤波器一般分为有源RC（电阻电容）和                                                （跨导电容）两种结构。结构实现跨导时一般使用电阻，使。由于片上电阻电容一般会有10%～25%的偏差，影响滤波器的转角频率高达±50%。需要对滤波器的转角频率进行校正，使其偏差小于±5％，过渡带和带外抑制才能满足要求。我们一般使用开关电阻或开关电容实现滤波器频率校正，随滤波器实现的结构而不同。在有源RC 滤波器中一般使用开关电容阵列，而在滤波器中一般使用开关电容阵列，调节原理完全一致，因此，滤波器的校正需要对RC常数作准确的测量。

RC常数的测量方法很多，对于不同RC常数结构，可采用不用的测量方法。针对上述一般的RC常数电路结构形式不同，存在的较大偏差，需要减少误差，准确测量的问题，本发明基于差分电容为RC常数的电路结构，把RC常数转换为脉冲宽度，采用数字电路而实现的一种针对差分电容为RC常数的测量方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电路结构简单，测量方便准确，精度可控的差分电容的RC常数测量方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种差分电容的RC常数测量方法，包括差分电容电路模块和测量模块；

所述的差分电容电路模块作用为实现RC常数与比较器输出RCOUT时间长度（）的比例关系，电路具体工作状态转换及计算如下：

1） 在t0时刻，开关S1闭合，复位电路，此时，RCOUT输出为低，因，流过电阻R1电流为：

，  （1）

2） 在t1时刻，开关S1断开，复位过程结束，流过电阻R1电流I通过C1，有：

   ，推出：；有，  （2）

此时输出电压下降，最终导致，比较器输出翻转，RCOUT由低电平转为高电平，由开关S1断开到RCOUT电平变高这一过程，时间为：

   ，（3）

设固定系数为，，，，则，（4）

由公式（3）可知，与RC常数成正比，对RC常数的测量转化为对的测量；

所述的测量模块，RCOUT时间测量模块由数字电路实现，通过使用较高频率的数字时钟可以对RCOUT时间常数进行脉冲宽度计数，假设数字参考时钟为，计数值为N，所以

，（5）

测量精度由数字时钟频率决定，最后计算得出RC常数为：

，（6）。

本发明还包括RC电路校正，校正过程分为两步：初始化和搜索校正（；

初始化时，送出RC常数测量模块电路的校正上电信号（PWR_RCTUNE）和复位开关信号（RST），上电信号比复位开关信号提前一定周期，复位开关信号送出后即开始CNT计数器计数；

搜索校正时，通过公式（6）可得预设参考计数值，通过使用较高频率的数字时钟实现测量实际N值与参考值比较，根据比较结果并调整电容阵列，改变RC取值大小，直到使RC取值最大地接近预设的R1*C1取值。

所述的差分电容做成可调控阵列形式，电容阵列调整使用二进制搜索算法。

所述的二进制搜索算法分为 3个阶段：初始化、向下搜索、左右搜索；

1）初始化时，开关电容阵列的最高位置 1，其它位置 0，使其处于中间值。对差分电容电路输出的脉冲宽度（RCOUT）进行计数；

2）向下搜索时，对计数值进行判断，若小于预设值，则表明当前电容值偏小，此时当前搜索位不变（为1），把下一搜索位置1；否则表明电容值偏大，当前搜索位置0，把下一搜索位置 1 后开始下一次搜索，直至最低位方向确定；

3）左右搜索时，在向下搜索过程确定的电容阵列的左右进行搜索，确定左、右、当前三个状态中计数误差最小的设置；

假设电容阵列共有 N 位，则共需 N＋2 次搜索，每次搜索时间均相同。

本发明的有益效果：本方法实现了差分电容RC常数的测量及其在电路中的校正。差分电容电路模块简单地实现了RC常数与RCOUT电压值的转换，为采用数字电路测量及校正提供条件，数字电路校正RC常数方便灵活，二进制搜索算法使校正速度得到较大地提高。

附图说明

图１是差分电容RC常数测量电路图。