[发明专利]一种有源RC滤波器带宽校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于频率测量技术的RC滤波器带宽调节方法，通过对频率的测量检测并调节电容RC常数达到改变滤波器带宽的目的，其应用于RC滤波器电路中频率测量，检测RC常数值大小并对RC常数作校正。

背景技术

目前，有源RC滤波器中，由于PVT（工艺，电压，温度）的变化会引起R（电阻）和C（电容）变化，从而会影响滤波器的拐角频率的变化，改变滤波器的频率特性，因此需要对滤波器的频率特性进行测量并校正以克服PVT变化的影响。有源滤波器中，其频率特性与RC电阻电容乘积成反比，对于固定的输出频率，其电路中RC常数应是恒定的，因此RC常数的测量与校正可以有效校准滤波器的频率特性；对特定的滤波器，其RC常数也应是恒定的。通过RC常数的测量，并将其校正到合适的范围内。对RC常数的测量，一般都不是直接测量，而是通过一定手段，把RC乘积常数转化成其它物理量，从而进行有效准确的测量。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阻阵列，而在滤波器中一般使用开关电容阵列，调节原理完全一致。因此滤波器的校正也就是通过对RC常数作准确的测量然后进行校正。

RC常数的测量及校准方法很多，对于不同RC常数结构，可采用不同的方法，本发明基于滤波器输出频率与RC常数成比例的关系，提出的一种针对基于RC常数的频率测量方法的滤波器带宽校准方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过频率测量的电路结构来测量并校正RC（电阻电容）常数，进而能对有源RC（电阻电容）滤波器带宽进行校准的方法，该方法能较好地应用于有源RC（电阻电容）滤波器中滤波器带宽的自动校准。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：有源RC滤波器带宽校准方法，包括有源RC滤波器、测量模块；

所述的滤波器输出为固定频率方波信号，方波信号频率与RC电阻电容成反比例关系，通过调节RC大小，可改变滤波器输出方波频率，计算如下：

，（1）

输出方波信号周期即脉冲宽度为：

（m为常数），（2）

由公式（1）可知，与RC常数成反比，如此，对RC常数的测量转化为对的测量；

所述的测量模块，其数字电路中采用较高频率为的参考时钟对滤波器输出方波脉冲进行计数，将RC值的测量转化为在脉冲宽度内用频率为的时钟计数的参考值，计算如下：

，

当存在PVT变化影响R和C时，计数值N不等于参考值；

采用增加电容阵列的方式，可以通过调节电容阵列使RC乘积逼近参考值，通过调节电容阵列使计数值N接近，采用n位开关电容阵列，可以通过调节电容阵列开关选择导通或者关断相应位电容得到实际电容值如下：

，

当存在PVT（工艺，电压，温度）偏差而影响到RC值时，假设偏差因子为α，则此时用参考频率对脉冲宽度计数值N为:

，

根据已知计数值N，则可以计算出α=N/，通过改变电容阵列将当前RC常数乘以系数1/α即可将滤波器的拐角频率校准到设计值。

本发明还包括译码器，译码器将计数值N转换为开关电容阵列的系数即可得如下方程：

联立上述二式既可以求得开关电容阵列系数，

用开关电容阵列系数控制相应开关电容阵列的导通和关闭，就可以调整电容值，进而让RC常数满足滤波器带宽调整要求，弥补滤波器带宽偏离。

本发明的有益效果：本方法实现了基于频率测量的有源滤波器带宽的测量及校正应用。测量模块电路根据RC常数设定与输出频率有确定的反比例关系，而有源RC滤波器带宽与RC常数成比例关系，有效地实现了利用频率测量来检测并校正滤波器带宽的功能，为采用数字电路测量及校正调整提供前提条件。使用数字电路测量振荡频率，校正滤波器带宽，方便灵活，通过对计数值直接译码的方式也提高了检测校正效率。

附图说明

图１是有源RC滤波器带宽校准逻辑框图。

图２是有源RC滤波器带宽校准时序图。

图３是开关电容阵列图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。