[发明专利]一种Gm‑C滤波器的频率自调谐方法

摘要

本发明属于集成电路设计范畴，具体为一种Biquad双二次结构滤波器截止频率自调谐方法。在Biquad结构的跨导‑电容滤波器电路中同时存在低通输出端和带通输出端；对于带通滤波器而言，在中心频率的前后附近取两个频率点f1和f2，f1<f2，本发明通过输入到滤波器的两个频率f1和f2且幅值相等的测试信号，检测并比较带通输出端的信号幅值大小，从而判断中心频率的偏移方向，以此控制负载电容值的改变，这样即可以同时实现带通中心频率和低通截止频率的自调谐。本发明方法实现的调谐电路模块不会因被调谐电路设计参数的改变而改变，有很强的通用性。同时基于数字控制字调谐可实现电路模块的复用和节省功耗。

主权项

一种频率自调谐方法，其特征在于：利用一个锁幅环路，实施对存在于不同时刻的两个模拟电平的比较，根据两个模拟电平的大小关系判断频率的偏移方向，并相应增加或减小负载电容的一个比特电容值；再进行下一次比较，不断循环，使得这两个模拟电平逐渐接近，最后达到幅值相等以完成调谐；在Biquad结构的跨导‑电容滤波器电路中，同时存在低通输出端和带通输出端；低通的截止频率等于带通的中心频率；对于带通滤波器而言，在中心频率的前后附近取两个频率点f1和f2，f1<f2，这两个频点的增益相同；通过在不同时刻分别输入到滤波器的两个频率分别为f1和f2且幅值相等的测试信号，检测并比较带通输出端的信号幅值大小，从而判断中心频率的偏移方向，并以此控制负载电容值的改变，这样就同时实现带通中心频率和低通截止频率的自调谐；将频率分别为f1和f2且幅值相等的两个测试信号各自通过一个开关连接到滤波器的输入端：设f1频率信号连接开关S1，f2频率信号连接开关S2，在任意时刻只有一个开关导通；将滤波器的带通输出端连接到PD电路中，得到输出信号的幅值电平；用复位信号Reset使数字电路为初始状态A0，此时开关S1闭合，S2断开；PD输出端得到频率为f1的信号的幅值电平Vf1，将该电平输入到比较器中，与此时的参考电平Vref作比较：当Vf1>Vref，则比较器输出高电平，该高电平信号使得计数器输出码字Q[n:0]增加，输出码字连接到DAC使得参考电平Vref增加并不断接近Vf1；当达到最终状态时，输出码字Q[n:0]在相邻的两组码字间切换，此时认为计数器达到稳定；当Vf1<Vref时，计数器码字先减小然后达到稳定；计数器的输出码字同时连接到数字逻辑电路中，数字电路判断计数器达到稳定后，使计数器输出保持稳定，数字电路进入中间状态A1；此时开关S1断开，S2闭合，滤波器输入频率为f2的信号；将滤波器的输出端的信号幅值Vf2与此时的Vref电平作比较：若Vf2>Vref ，则比较器输出高电平，使数字电路进入结果执行状态A2，并使数字电路的输出b[n:0]增加一个比特，同时使开关S1闭合，开关S2断开，计数器开始计数；若Vf2<Vref，使数字电路进入结果执行状态A3，并使数字电路的输出b[n:0]减小一个比特，同时使开关S1闭合，开关S2断开，计数器开始计数；在结果执行状态A2或A3完成b[n:0]增加或减小一个比特的操作后，立即进入初始状态A0，完成一个循环过程。