专利名称：滤波器特性调整装置及其特性调整方法
技术领域：
本发明涉及一种调整滤波器的特性频率的特性调整装置及其特性调整方法。
背景技术：
滤波器多由MOSFET-C滤波器或Gm-C滤波器构成。这是因为MOSFET-C滤波器或Gm-C滤波器是不使用运算放大器的滤波器，所以具有可实现高速化的优点。
但是，上述的模拟滤波器存在由于构成该滤波器的元件值的偏差或温度变动而导致滤波器特性劣化的问题。例如，在低通型滤波器的情况下，作为该滤波器的特性频率的截止频率的设计值与实际值之间产生误差。为了消除该误差，现在使用如下方法在具有滤波器的装置中，除了滤波器以外还另外设置包含压控振荡器(Voltage ControlledOscillator)(下面称为“VCO”)的PLL电路，使用该PLL电路，以被称为主/从方式的方式调整上述滤波器特性(例如参照非专利文献1)，或者使用在实际动作中使用的滤波器本身来调整该滤波器的特性(例如参照专利文献1)。
下面，详述现有滤波器的特性调整方法。
现有的主/从方式的滤波器特性调整装置300如图15所示，设滤波器10为从侧，设包含在PLL电路60中的VCO61为主侧。作为主侧的PLL电路60具备根据基准时钟s62振荡的VCO61；测定从该VCO61输出的振荡信号s64的频率的振荡频率测定部62；和根据来自该振荡频率测定部62的输出信号，生成控制滤波器10的控制信号s61的控制部63。其中，设VCO61的振荡频率与滤波器10的特性频率成正比关系。具有这种结构的滤波器特性调整装置300在作为主侧的PLL电路60中，向振荡频率测定部62输入VCO61的振荡波形s64，以在此测定的频率的信息为基础，由控制部63生成控制滤波器10的特性频率的控制信号s61，通过控制VCO61及滤波器10的Gm值，实现自动调整滤波器10的频率特性(例如，参照非专利文献1)。
另外，现有的使用在通常动作中使用的滤波器本身的滤波器特性调整装置400如图16所示，具备生成在滤波器10的调谐动作时使用的步进信号s74的步进信号生成部77；根据选择信号s72选择将输入所述滤波器10的信号的信号选择部71；通过对从滤波器10输出的滤波器输出信号s76进行计数来测定其频率的响应波形周期测定部74；和控制部78，生成控制成使得从该响应波形周期测定部74输出的测定信号s78进入基准频率范围内的特性频率控制信号s71。由于该滤波器10用于通常动作和调谐动作这两者，所以滤波器特性调整装置400在滤波器10的通常动作时，由信号选择部71选择通常信号s73作为输入信号，将其输入滤波器10，滤波器10输出作为针对该滤波器输入信号s75的响应波形的滤波器输出信号s76。另一方面，在滤波器10的调谐动作时，向滤波器10直接输入步进信号s74，由响应波形周期测定部74测定针对该步进信号s74的滤波器10的响应波形的周期，利用控制部78实现自动地将滤波器10的特性频率调整至期望的频率(例如，参照专利文献1)。
非专利文献1ケ-.タンアンドピ-.ア-ル.グレイ(K.Tan andP.R.Gray)「フルリ-インテグレイテツドアナログフイルタ-ズユ-ジングビポラ--ジエイエフイ-テイ-テクノロジイ(Fully IntegratedAnalog Filters Using Bipolar-JFET Technology)」，アイイ-イ-イ-ジエイエスエスシ-(IEEE JSSC)，1978年12月专利文献1特开2000-59162号公报(第4-7页、图1)发明内容发明所要解决的技术问题但是，在上述的主/从方式的情况下，通常使用的VCO61的次数为2次，作为一个控制对象的滤波器10的次数多为2次以上。图17是表示次数互不相同的低通型滤波器及VCO的频率特性的图。如图17所示，VCO也具有作为低通型滤波器的特性。次数低的VCO61与次数高的低通型滤波器相比，在截止频率附近，增益的下降迟缓，另外，次数低的滤波器的相位特性比次数高的滤波器变化缓慢。
因此，例如在主/从方式的特性调整装置300进行了滤波器10的调谐之后，控制滤波器特性频率的控制信号s61即使稍微偏离最佳点，从而在VCO61中产生相位误差ΔP1时，如图18所示，在滤波器10中产生比上述相位误差ΔP1还大的相位误差ΔP2，结果，存在滤波器的特性频率发生偏离的问题。
因此，在主/从方式中，为了抑制由于滤波器10与VCO61之间的相对偏差而引起的滤波器特性从最佳调谐状态的偏离，另外还需要用于修正上述误差的电路，由此，还存在电路规模变大的问题。
另外，在主/从方式中，还存在滤波器10的特性频率与VCO61的振荡频率在设计上设定的相关与实际的相关不同的问题。
另一方面，在上述的在调谐中直接使用现有滤波器10的方法中，在响应波形周期测定部74中，在滤波器10的频率测定时，需要比上述滤波器10的特性频率高的采样频率。
另外，响应波形周期测定部74中的滤波器10的频率测定是利用未图示的比较器比较针对步进信号s74的、来自滤波器10的响应波形和基准电平，测定该比较器的输出波形的上升转变或下降转变的周期，但通过频带的增益特性由于特性调整对象的滤波器10的次数不同而变动较大，所以利用比较器不能正确地比较，由此，还存在产生调整误差的问题。而且，为了防止这样的调整误差，另外还需要用于调整误差的调整部件，从而电路规模变大。
并且，在现有方法中，在滤波器10的特性频率达到期望的频率误差范围之前，重复以下动作一边变更控制信号的值，一边多次生成步进信号s74并输入滤波器10中，在响应波形周期测定部74中测定来自该滤波器10的滤波器输出信号s76并进行误差的判定，所以还存在滤波器的调整花费时间的问题。
本发明为了解决上述问题而作出，其目的在于提供一种可以防止滤波器特性调整装置的电路规模的增大、即电路面积的增大，并且可以更高速地将滤波器的特性频率调整至期望频率的滤波器特性调整装置及其特性调整方法。
解决技术问题的技术方案为了解决上述问题，本发明权利要求1所述的滤波器特性调整装置具备测试信号生成部，以基准信号为输入，生成在调整滤波器的频率特性时供给所述滤波器的测试信号；相位移动部，根据所述滤波器的相位特性和该测试信号的频率，移动所述测试信号生成部生成的所述测试信号的相位，以与向所述滤波器输入了所述测试信号时得到的理想滤波器输出信号的相位产生规定的相位差；和控制信号生成部，利用向所述滤波器输入了所述测试信号时得到的滤波器输出信号、和由所述相位移动部移动了相位后的所述测试信号，生成控制所述滤波器的特性频率的控制信号。
由此，在所述滤波器的特性调整时，可以在移动了由测试信号生成部生成的测试信号的相位后的信号的上升或下降的定时，检测出滤波器输出信号，根据该结果，生成控制滤波器的频率特性的控制信号，所以，可在短时间内执行滤波器的特性调整、可以简化该滤波器特性调整装置的结构，并且可以减小其电路面积。
另外，本发明权利要求2所述的滤波器特性调整装置是在权利要求1所述的滤波器特性调整装置中，所述相位移动部移动所述测试信号的相位，以使所述测试信号的相位与所述理想的滤波器输出信号的相位差为180°。
由此，可通过二分支搜索来检测控制滤波器特性频率的控制信号，从而可在短时间内执行所述滤波器的特性调整处理。
另外，本发明权利要求3所述的滤波器特性调整装置是在权利要求1所述的滤波器特性调整装置中，所述控制信号生成部具备将所述滤波器输出信号与基准信号进行比较的第1比较器；将来自所述相位移动部的输出信号与所述基准信号进行比较的第2比较器；进行从所述第1、第2比较器分别输出的二值信号的相位比较的相位比较器；和利用来自所述相位比较器的输出和来自所述第2比较器的输出，生成所述控制信号的逻辑部。
由此，可以根据从测试信号移动了相位后的信号、与来自该滤波器的滤波器输出信号的相位比较结果，生成控制滤波器的频率特性的控制信号，从而可简化且减小滤波器特性调整装置的结构。
另外，本发明权利要求4所述的滤波器特性调整装置是在权利要求3所述的滤波器特性调整装置中，所述逻辑部由以下部分构成二分支搜索处理部，以来自所述相位比较器的输出和所述第2比较器的输出为输入，在该第2比较器的输出的上升或下降的定时，对来自所述相位比较器的输出进行二分支搜索；和控制信号决定部，根据在该二分支搜索处理部中得到的值，生成所述控制信号。
由此，可通过二分支搜索得到所述控制信号，从而可在短时间内执行滤波器的特性调整。
另外，本发明权利要求5所述的滤波器特性调整装置是在权利要求1所述的滤波器特性调整装置中，所述测试信号是脉冲信号。
由此，可以连续测量滤波器的相位差，所以可在短时间内执行该特性调整处理。
另外，本发明权利要求6所述的滤波器特性调整装置是在权利要求5所述的滤波器特性调整装置中，所述测试信号具有与所述滤波器的特性频率相同的频率。
由此，具有容易设定滤波器的相位移动量的效果。
另外，本发明权利要求7所述的滤波器特性调整装置是在权利要求1所述的滤波器特性调整装置中，在所述滤波器的前级还具备信号选择部，该信号选择部以所述测试信号和通常动作时作为处理对象的输入信号为输入，在所述滤波器的特性调整时选择所述测试信号，在所述通常动作时选择所述输入信号。
由此，在所述滤波器的通常动作时和调谐动作时可以使用相同的滤波器，并且，可以不另外需要VCO或PLL等调整部件，从而可减小该装置的面积。
另外，本发明权利要求8所述的滤波器特性调整装置具备测试信号生成部，以基准信号为输入，生成在调整低通型4次巴特沃兹(Butterworth)滤波器的频率特性时供给所述滤波器的、与该滤波器的频率特性相同频率的测试信号；和控制信号生成部，利用在向所述低通型4次巴特沃兹滤波器输入了所述测试信号时得到的滤波器输出信号和所述测试信号，生成控制所述滤波器的特性频率的控制信号。
由此，可不必设置相位移动部，从而可以进一步减小特性调整装置的电路面积。
本发明权利要求9所述的控制滤波器的特性频率的滤波器特性调整方法包括测试信号生成步骤，生成在所述滤波器的特性调整时供给该滤波器的测试信号；相位移动步骤，根据所述滤波器的相位特性和该测试信号的频率，移动在所述测试信号生成步骤中生成的所述测试信号的相位，以与向所述滤波器输入了所述信号时得到的理想滤波器输出信号产生规定的相位差；和控制信号生成步骤，利用向所述滤波器输入了所述测试信号时得到的滤波器输出信号、和在所述相位移动步骤中移动了相位后的所述测试信号，生成控制所述滤波器的特性频率的控制信号。
由此，可在所述滤波器的特性调整时直接测定滤波器的特性，在从测试信号移动了相位后的信号的上升或下降的定时，检测出滤波器输出信号，以其结果为基础，生成控制滤波器的频率特性的控制信号，所以可在短时间内执行滤波器的特性调整。
另外，本发明权利要求10所述的滤波器特性调整方法是在权利要求9所述的滤波器特性调整方法中，所述控制信号生成步骤包括相位比较步骤，比较向所述滤波器输入了所述测试信号时得到的滤波器输出信号的相位、和在所述相位移动步骤中移动了相位后的所述测试信号的相位；和二分支搜索步骤，对所述相位比较步骤的比较结果进行二分支搜索处理，生成所述控制信号。
由此，可在所述滤波器的特性调整时直接测定滤波器的特性，在从测试信号移动了相位后的信号的上升或上降的定时，检测出滤波器输出信号，以其结果为基础，生成控制滤波器的频率特性的控制信号，所以可在短时间内执行滤波器的特性调整。
发明效果根据本发明的滤波器特性调整装置，具备在所述滤波器的特性调整时将所述测试信号的相位移动规定量的相位移动部，根据来自所述滤波器的输出与所述相位移动部的输出的相位差，生成控制信号，所以可以使滤波器的特性调整处理高速化。
另外，根据本发明的滤波器特性调整装置，特别是为了使滤波器的特性频率成为最佳状态，在滤波器的通常动作时和调谐动作时使用相同的滤波器，所以，不另外需要PLL电路或VCO等，所以可防止其电路面积增大。
另外，根据本发明的滤波器特性调整装置，在相位移动部中移动所述测试信号的相位，以使测试信号与向在特性调整后处于最佳状态的滤波器输入了测试信号时得到的理想滤波器输出信号的相位差为180°，通过使用了二分支搜索的数字处理，生成移动了该相位后的测试信号与滤波器输出信号的相位差，所以所述滤波器的控制信号生成部可以在短时间内生成控制信号，从而可以简化该滤波器特性调整装置的结构，并且可以用较小的面积来实现。
另外，根据本发明的滤波器特性调整装置，尤其是如果滤波器是4次巴特沃兹低通型滤波器或4次巴特沃兹高通型滤波器，则由于输入该滤波器的信号的频率是与其特性频率相同的频率时，相位特性在理论上旋转180°，所以不必设置相位移动部。因此，可进一步简化特性调整装置的结构，并且可使其面积变小。
图1是表示本发明实施方式1的滤波器特性调整装置的结构的图。
图2是表示本发明实施方式1的滤波器特性调整装置在特性调整动作时所需的结构的图。
图3是详细地表示本发明实施方式1的滤波器特性控制部中的控制信号生成部的结构的图。
图4是表示本发明实施方式1的滤波器特性调整装置在通常动作时所需的结构的图。
图5是表示本发明实施方式1的滤波器特性调整装置在特性调整动作时的一系列流程的图。
图6是本发明实施方式1的来自滤波器特性控制部中的各部分的信号波形图。
图7是表示二次巴特沃兹低通型滤波器的频率特性的图。
图8是表示本发明实施方式1的滤波器特性控制部中的逻辑部的一个结构例的图。
图9是说明本发明实施方式1的逻辑部中的二分支搜索处理的图。
图10是说明本发明实施方式1的逻辑部中的控制信号决定部的处理的图。
图11是表示本实施方式2的滤波器特性调整装置的结构的图。
图12是表示由Gm·C电路构成的4次巴特沃兹低通型滤波器的图。
图13是表示4次低通型巴特沃兹滤波器的频率特性的图。
图14是表示本实施方式2的滤波器特性调整装置在特性调整动作时所需的结构的图。
图15是表示现有的使用PLL的主/从方式的滤波器特性调整装置的图。
图16是表示现有的使用通常动作时使用的滤波器本身的特性调整装置的结构的图。
图17是表示次数不同的2个低通型滤波器的频率特性的图。
图18是表示次数不同的2个低通型滤波器的相位特性的图。
符号说明10 滤波器20、61信号选择部30、50滤波器特性调整部31、51测试信号生成部32相位移动部33、53控制信号生成部34第1比较器35第2比较器36相位比较器37逻辑部38二分支搜索处理部39控制信号决定部40 4次巴特沃兹低通型滤波器41～44Gm电路45～48C电路60 PLL电路61 VCO62振荡频率测定部63控制部74响应波形周期测定部77步进信号生成部78控制部具体实施方式
(实施方式1)下面，利用
本发明的实施方式1。
图1是表示本实施方式1的滤波器特性调整装置的结构的图。在图1中，滤波器特性调整装置100具备滤波器10；信号选择部20，根据选择信号s12，选择将输入所述滤波器10的滤波器输入信号s15；和滤波器特性控制部30，根据基准信号s17，输出调整所述滤波器10的特性的控制信号s11。向所述信号选择部20输入该滤波器特性调整装置100为通常动作时(下面称为“通常模式时”)作为处理对象的通常输入信号s13、和由所述滤波器特性控制部30生成的测试信号s14，根据选择信号s12，选择所述通常输入信号s13和测试信号s14之一作为所述滤波器输入信号s15并输入滤波器10。具体地说，在滤波器特性调整装置100为通常模式时，所述信号选择部20选择所述通常输入信号s13并输入滤波器10，另一方面，在该滤波器特性调整装置100为特性调整时(下面称为“调谐模式时”)，选择所述测试信号s14并输入滤波器10。该选择信号s12可以是在该装置100外部独立调整并输入的信号，也可以是从所述滤波器特性控制部30输出的信号。
图2是表示本实施方式1的特性调整装置100中的滤波器特性控制部30的详细结构的图。另外，图2仅示出调谐模式时所需的结构。在图2中，滤波器特性控制部30由如下部分构成根据基准信号s17生成测试信号s14的测试信号生成部31；对应于滤波器10的相位特性，使所述测试信号s14的相位移动的相位移动部32；和控制信号生成部33，以从该相位移动部32输出的相位移动测试信号s14′、和从所述滤波器10输出的滤波器输出信号s16为输入，生成控制滤波器10的频率特性的控制信号s11。
并且，图3是表示所述滤波器特性控制部30中的控制信号生成部33的详细结构的图。在图3中，控制信号生成部33具备第1比较器34，生成以所述测试信号s14的中心值为基准、使所述滤波器输出信号s16二值化后的第1二值信号s34；第2比较器35，生成以所述测试信号s14的中心值为基准、使所述相位移动测试信号s14′二值化后的第2二值信号s35；相位比较器36，对所述第1二值信号s34和第2二值信号s35进行相位比较，输出该相位比较结果s36；和逻辑部37，利用该比较结果s36和所述第2二值信号s35，生成所述控制信号s11。
这里，所述测试信号s14的中心值形成作为在所述第1、第2比较器34、35的比较中使用的阈值的基准信号。另外，尽管所述相位移动测试信号s14′已经是二值化信号，但还设置第2比较器35的理由是为了在相同定时向后级的相位比较器36输入所述第1二值信号s34和第2二值信号s35。
下面，说明动作。
首先，利用图4说明滤波器10的通常动作。图4是表示本实施方式1的滤波器的与通常模式时等价的结构的图。
上述滤波器10在通过后述的滤波器特性调整动作生成该滤波器10的控制信号s11之后，变成通常模式状态。这时，如上所述，信号选择部20根据所述选择信号s12，选择所述通常输入信号s13，并输入滤波器10中。
然后，如图4所示，在通常模式时，向其特性频率被控制、固定的滤波器10输入通常输入信号s13，输出其响应波形作为滤波器输出信号s16。
下面，一边参照图2、图5、图6，一边说明滤波器10的特性调整动作。图5是本实施方式1中的滤波器特性调整装置在调谐模式时的流程图，图6是本实施方式1的滤波器特性调整装置中的控制信号生成部的信号波形图。
首先，使滤波器特性调整装置100成为调谐模式(步骤S1)。具体地说，在图1所示的信号选择部20中，设定成利用选择信号s12选择测试信号s14，并在逻辑部37中设定初始值C0。逻辑部37的结构及其具体的处理将后述。
接着，生成所述测试信号s14(步骤S2)。在所述滤波器特性控制部30内的测试信号生成部31中，根据基准信号s17生成所述测试信号s14。这里，所述测试信号s14是如图6(a)所示的脉冲信号，是与滤波器10的特性频率相同频率的信号。另外，此时限制测试信号s14的振幅，使其进入滤波器10的动态范围。
接着，所述测试信号s14向滤波器10输出，并向相位移动部32输出(步骤S3)。
所述滤波器10以测试信号s14为输入，输出滤波器输出信号s16。
另一方面，相位移动部32以测试信号s14为输入，使其相位移动，输出相位移动测试信号s14′。这里，所述相位移动部32中的相位移动量如下设定。即，设定相位移动量，使得在向频率特性调整完毕的滤波器10输入了所述测试信号s14时，从该滤波器10输出的理想的滤波器输出信号s16与从所述相位移动部32输出的相位移动测试信号s14′的相位差为180°。该相位移动量的设定如果如图17所示利用滤波器10的相位特性来决定输入的测试信号的频率，则可预知所述理想的滤波器输出信号的相位移动量，因此只要根据该相位移动量设定使测试信号s14移动的相位量即可。
例如，以所述滤波器10是2次巴特沃兹低通型滤波器的情况为例进行说明。图7示出2次巴特沃兹低通型滤波器的增益特性及频率特性。
2次巴特沃兹低通型滤波器的情况如图7所示，如果使输入该滤波器的信号的频率与其特性频率fc一致，则从该滤波器输出的响应波形的相位从输入信号移动90°(参照图6(a)、(b))。因此，若向滤波器10输入与特性频率fc相同频率的测试信号s14，则从该滤波器10输出的滤波器输出信号s16在滤波器10的特性为最佳时，应该是相位从测试信号s14移动90°后输出的、理想的滤波器输出，所以设定-90°作为由相位移动部32移动的相位移动量。
接着，将从所述滤波器10输出的滤波器输出信号s16和由所述相位移动部32进行相位移动后的相位移动测试信号s14′输入控制信号生成部33，对该滤波器输出信号s16和相位移动测试信号s14′进行相位比较(步骤S5)，根据该相位比较的结果，生成控制该滤波器10的频率特性的控制信号s11(步骤S6)。
下面，详细描述控制信号生成部33。
首先，将所述滤波器输出信号s16输入第1比较器34，并将所述相位移动测试信号s14′输入第2比较器35。所述第1、第2比较器34、35以测试信号s14的中心值为基准，使所述滤波器输出信号s16及相位移动测试信号s14′二值化，分别作为第1、第2二值信号s34、s35输出(参照图6(b)、(c))。这里，设所述各比较器34、35在各信号的电平比测试信号的中心值低时输出“L”电平，高时输出“H”电平。
然后，在相位比较器36中比较所述第1、第2二值信号s34、s35的相位，输出相位比较结果s36。所述相位比较器36例如由触发器来实现，以所述第2二值信号s35为时钟，在该第2二值信号s35的上升沿或下降沿(图6中为上升沿)锁存所述第1二值信号s34，这时，如果第1二值信号s34的电平是“H”电平，则输出“H”电平，如果是“L”电平，则输出“L”电平(参照图6(e))。
在图6的关系中，在滤波器10处于最佳状态时，第1二值信号s34(滤波器输出信号的数字值)和第2二值信号s35(相位移动测试信号的数字值)应为与图6(b)、(d)示出的关系同样的关系，所以在第1二值信号s34的相位比该理想的第1二值信号(图6(d))提前时输出“H”电平、相位滞后时输出“L”电平的信号s36。
然后，在逻辑部37中，以所述相位比较结果s36的状态为基础，对在步骤S1中设定成初始值C0的控制信号s11进行微调整。
这里，相位比较结果s36为“H”电平时，沿下降方向对控制信号s11的值进行微调整，相位比较结果s36为“L”电平时，沿上升方向对控制信号s11的值进行微调整。进行微调整的期间设为对所述第2二值信号s35进行n次(n为1以上的整数)计数的规定期间。即，如果所述计数次数n多，则滤波器的调整花费长时间，但滤波器的特性调整精度提高，另一方面，如果计数次数n少，则滤波器的调整在短时间内完成，但滤波器的特性调整精度下降。
逻辑部37例如可由图8所示的结构实现。图8是表示逻辑部的详细结构的一例的图，图9是说明逻辑部的二分支搜索处理部的处理的图，图10是说明逻辑部的控制信号决定部的处理的图。
如图8所示，逻辑部37由如下部分构成二分支搜索处理部38，以第2二值信号s35为时钟，对相位比较结果s36进行二分支搜索处理；和控制信号决定部39，对应于由该二分支搜索处理部38生成的n位控制寄存器值Cn，决定控制信号s11的值。
在二分支搜索处理部38中，如上所述，在图5的步骤S1中设定初始值C0。初始值C0仅最高位为“1”，其它的低位全部为“0”(图9的Step0)。
之后，在所述第2二值信号s35的每个上升沿或下降沿的定时(图6中为上升沿定时)，监视相位比较结果s36的信息。具体地说，在所述第2二值信号s35的上升沿的定时，如果相位比较结果s36的状态为“H”电平，则将控制寄存器值C0的最高位设定为“1”，如果为“L”电平，则设定为“0”，并生成使最高位的下一位为“1”的控制寄存器C1(图9的Step1)。
接着，在第2二值信号s35的下一个上升沿的定时，如果相位比较结果s36为“H”电平，则将控制寄存器值C1的最高位的下一位设定为“1”，如果为“L”电平，则设定为“0”，并生成使最高位的下下一位为“1”的控制寄存器C2(图9的Step2)。
下面，同样地，通过将n位控制寄存器值Cn的第(n-i+1)位(其中，i表示Step的次数，是满足1≤i≤n的整数)的值的二分支搜索动作，即对应于相位比较结果s36的状态将控制寄存器值Cn的第(n-i+1)位决定为“1”或“0”的动作，依次继续至第n次，得到控制寄存器值Cn(图9的Step(n))。另外，图9中的“*”表示该位是“1”或“0”之一的值。
通过执行上述动作，例如在图6的关系中，得到控制寄存器值C7＝“1111101”。
接着，将如上所述得到的控制寄存器值Cn输入控制信号决定部39。然后，在该控制信号决定部39中决定对应于所述控制寄存器值Cn的控制信号s11的值。控制信号s11和控制寄存器值Cn如图10所示，为1对1的关系，控制寄存器值Cn为“000...00”最小时，控制信号s11的值也为最小，控制寄存器信号Cn为“111...11”最大时，控制信号s11的值也为最大。通常如图10所示，控制寄存器值的初始值C0对应于控制信号s11的值的中心值。另外可知，由于所述二分支搜索处理部38中的Step数随着控制寄存器值Cn的位数而变化，所以滤波器10的频率特性的调整时间受到制约。
利用这样决定的控制信号s11，控制滤波器10的特性频率，决定滤波器10的特性频率。
一旦调谐动作结束，滤波器特性调整装置100就变为通常模式状态，信号选择部20根据选择信号s12选择通常输入信号s13，滤波器10前后的信号流如上述的图4所示。
另外，即使滤波器10是差动结构时，与上述相同的调谐动作也可适用。这时，可采用向所述第1、第2比较器34、35输入差动信号的结构，以差动信号的一方为基准，同样地进行处理。
如上所述，根据本实施方式1，向用于通常动作时的滤波器10直接输入与频率特性已调整完毕的状态下的该滤波器的特性频率相等频率的测试信号s14，并调整成使该滤波器10的特性频率与设计值相等，所以，可以不必另外设置VCO或PLL电路，从而可以大大减小滤波器特性调整装置100的电路规模。
另外，根据本实施方式1，在调整滤波器10的特性的滤波器特性控制部30中设置使测试信号s14的相位移动规定量的相位移动部32，根据由该相位移动部32移动了相位后的相位移动测试信号s14′、和将所述测试信号s14输入滤波器10而得到的滤波器输出信号s16，生成控制该滤波器10的频率特性的控制信号s11，所以在测定滤波器10的频率时，不必另外产生比该滤波器10的特性频率高的采样频率来用作时钟，从而具有进一步减小滤波器特性调整装置100的电路规模的效果。
另外，根据本实施方式1，在滤波器10的频率特性处于最佳状态时，在所述相位移动部32中使所述测试信号s14移动规定量，使得使所述测试信号s14相位移动后的相位移动测试信号s14′与所述滤波器输出信号s16的相位差为180°，根据该相位移动测试信号s14′和所述滤波器输出信号s16的相位差，得到控制滤波器10的频率特性的控制信号s11，所以，可以通过二分支搜索处理得到所述控制信号s11，从而可在短时间内调整滤波器10的特性频率。另外，通过采用这种结构，只要变更相位移动部32中设定的相位移动量，就可应对所有的滤波器。
另外，在本实施方式1中，说明了使测试信号s14的频率与滤波器的特性频率一致的情况，但也可以是不同的频率，这时，可以根据滤波器10的相位特性，确认对应于测试信号s14的频率的相位量，由相位移动部32生成与该相位量产生180°相位差的相位移动测试信号s14′。
另外，在本实施方式1中，第1、第2比较器34、35以测试信号s14的中心值为基准信号进行二值化，但在所述比较器中实际使用的基准信号不限于该值。另外，所述比较器例如也可以如滞后(hysteresis)型那样，以2个基准信号为基础，使输入的信号二值化。
(实施方式2)在本实施方式2中，说明滤波器是4次巴特沃兹低通型滤波器(下面称为“4次巴特沃兹LPF”)、或4次巴特沃兹高通型滤波器的情况。
图11是表示本实施方式2的滤波器特性调整装置的结构的图，图12是表示利用本实施方式2来调整频率特性的4次巴特沃兹低通型滤波器的结构的图，图13是表示图12示出的4次巴特沃兹低通型滤波器的频率特性的图，图14是详细地表示本实施方式2的滤波器特性调整装置中的滤波器特性控制部50的结构的图。图14仅示出调谐模式时所需的结构。
如图11所示，本实施方式2的滤波器特性调整装置的结构与上述实施方式1相同，具备滤波器40；信号选择部20，根据选择信号s12，选择将输入所述滤波器40的滤波器输入信号s15；和滤波器特性控制部50，根据基准信号s17，输出调整所述滤波器40的特性的控制信号s11。而且，与所述实施方式1相同，向所述信号选择部20输入该滤波器特性调整装置200为通常模式时作为处理对象的通常输入信号s13、和由所述滤波器特性控制部50生成的测试信号s14，对应于选择信号s12，选择所述通常输入信号s13和测试信号s14之一作为所述滤波器输入信号s15，并输入滤波器40。所述选择信号s12可以是在该装置200外部独立调制并输入的信号，也可是从所述滤波器特性控制部50输出的信号。
作为本实施方式2的特性调整对象的滤波器40的4次巴特沃兹LPF如图12所示，由Gm-C滤波器构成，该Gm-C滤波器由Gm电路41～44及C电路45～48构成。这种4次巴特沃兹LPF 40通过利用控制信号s11调整Gm电路41～44的Gm值，来控制作为其特性频率的截止频率。
这样，如果作为特性调整对象的滤波器40是上述的4次巴特沃兹LPF，则如图14所示，在滤波器特性调整装置200的滤波器特性控制部50中不需要相位移动部。其理由是如图13所示，4次巴特沃兹LPF40的相位特性在理论上其相位在截止频率fc处移动180°。因此，尤其是在特性调整对象的滤波器是4次巴特沃兹低通型LPF40时，如图13所示，由于相位特性在特性频率fc的位置处移动180°，所以不必设置，不必使测试信号s14的相位移动，以与理想的滤波器输出信号s16的相位差成为180°，从而不需要相位移动部32。当然，4次巴特沃兹高通型滤波器的情况也相同。
下面，说明动作。由于本实施方式2中的滤波器40的通常动作与所述实施方式1相同，所以这里用图14说明滤波器40的调谐动作。
在本实施方式2的特性调整装置200中的滤波器特性控制部50中，由测试信号生成部51生成的测试信号s14经由4次巴特沃兹LPF40输入控制信号生成部53，并且不经由相位移动部而直接输入控制信号生成部53。然后，在控制信号生成部53中，在进行了直接输入的该测试信号s14与4次巴特沃兹LPF40的滤波器输出信号s16的相位比较之后，与所述实施方式1相同，对该相位比较结果进行二分支搜索处理，得到控制寄存器值Cn，检测出相当于该控制寄存器值Cn的控制信号s11。然后，利用该控制信号s11控制图12的Gm电路41～44的Gm值，结果，将滤波器40的截止频率调整至期望的频率。
如上所述，根据本实施方式2，滤波器200特性调整装置200如图14所示，只要将测试信号s14直接输入控制信号生成电路53即可，所以不需要使测试信号s14的相位移动规定量的相位移动部，从而可进一步减小装置规模。
产业上的可利用性本发明的滤波器特性调整装置为了调整滤波器的频率特性，具有生成输入滤波器的测试信号的测试信号生成部；移动测试信号的相位的相位移动部；和比较滤波器的输出信号与测试信号的相位差，通过数字处理生成控制信号的控制信号生成部，在高精度地调整滤波器的特性频率并且防止其电路面积增加方面是有用的。
权利要求
1.一种滤波器特性调整装置，其特征在于，具备测试信号生成部，以基准信号为输入，生成在调整滤波器的频率特性时供给所述滤波器的测试信号；相位移动部，根据所述滤波器的相位特性和该测试信号的频率，移动所述测试信号生成部生成的所述测试信号的相位，以与向所述滤波器输入了所述测试信号时得到的理想滤波器输出信号的相位产生规定的相位差；和控制信号生成部，利用向所述滤波器输入了所述测试信号时得到的滤波器输出信号、和由所述相位移动部移动了相位后的所述测试信号，生成控制所述滤波器的特性频率的控制信号。
2.根据权利要求1所述的滤波器特性调整装置，其特征在于所述相位移动部移动所述测试信号的相位，以使所述测试信号与所述理想的滤波器输出信号的相位差为180°。
3.根据权利要求1所述的滤波器特性调整装置，其特征在于所述控制信号生成部具备将所述滤波器输出信号与基准信号进行比较的第1比较器；将来自所述相位移动部的输出信号与所述基准信号进行比较的第2比较器；进行从所述第1、第2比较器分别输出的二值信号的相位比较的相位比较器；和利用来自所述相位比较器的输出和来自所述第2比较器的输出，生成所述控制信号的逻辑部。
4.根据权利要求3所述的滤波器特性调整装置，其特征在于所述逻辑部由以下部分构成二分支搜索处理部，以来自所述相位比较器的输出和所述第2比较器的输出为输入，在该第2比较器的输出的上升或下降的定时，对来自所述相位比较器的输出进行二分支搜索；和控制信号决定部，根据在该二分支搜索处理部中得到的值，生成所述控制信号。
5.根据权利要求1所述的滤波器特性调整装置，其特征在于所述测试信号是脉冲信号。
6.根据权利要求5所述的滤波器特性调整装置，其特征在于所述测试信号具有与所述滤波器的特性频率相同的频率。
7.根据权利要求1所述的滤波器特性调整装置，其特征在于在所述滤波器的前级还具备信号选择部，该信号选择部以所述测试信号和通常动作时作为处理对象的输入信号为输入，在所述滤波器的特性调整时选择所述测试信号，在所述通常动作时选择所述输入信号。
8.一种滤波器特性调整装置，其特征在于，具备测试信号生成部，以基准信号为输入，生成在调整低通型4次巴特沃兹滤波器的频率特性时供给所述滤波器的、与该滤波器的频率特性相同频率的测试信号；和控制信号生成部，利用在向所述低通型4次巴特沃兹滤波器输入了所述测试信号时得到的滤波器输出信号和所述测试信号，生成控制所述滤波器的特性频率的控制信号。
9.一种控制滤波器的特性频率的滤波器特性调整方法，其特征在于，包括测试信号生成步骤，生成在所述滤波器的特性调整时供给该滤波器的测试信号；相位移动步骤，根据所述滤波器的相位特性和该测试信号的频率，移动在所述测试信号生成步骤中生成的所述测试信号的相位，以与向所述滤波器输入了所述信号时得到的理想滤波器输出信号产生规定的相位差；和控制信号生成步骤，利用向所述滤波器输入了所述测试信号时得到的滤波器输出信号、和在所述相位移动步骤中移动了相位后的所述测试信号，生成控制所述滤波器的特性频率的控制信号。
10.根据权利要求9所述的滤波器特性调整方法，其特征在于所述控制信号生成步骤包括相位比较步骤，比较向所述滤波器输入了所述测试信号时得到的滤波器输出信号的相位、和在所述相位移动步骤中移动了相位后的所述测试信号的相位；和二分支搜索步骤，对所述相位比较步骤的比较结果进行二分支搜索处理，生成所述控制信号。
全文摘要
本发明提供一种滤波器特性调整装置及其特性调整方法，可以防止滤波器特性调整装置的电路面积增大，并且可以更高速地将滤波器的特性频率调整至期望的频率。在进行滤波器的特性调整时，测试信号生成部(31)根据基准信号(s17)，生成作为与滤波器(10)的特性频率相同频率的脉冲信号的测试信号(s14)，比较由控制信号生成部(33)中的相位移动部(32)使该测试信号(s14)的相位移动规定量后的相位移动测试信号(s14′)、与将所述测试信号(s14)输入滤波器(10)而得到的滤波器输出信号(s16)的相位差，通过二分支搜索处理生成控制该相位差的控制信号(s11)。
文档编号H03H11/12GK101076941SQ200580042740
公开日2007年11月21日 申请日期2005年11月29日 优先权日2004年12月13日
发明者藤山博邦, 森江隆史, 上野博也 申请人:松下电器产业株式会社