一种截止频率自校正的混模低通滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及滤波器领域，具体涉及一种截止频率自校正的混模低通滤波器。
【背景技术】
[0002]近年来，由于无线通信系统的快速发展，使用范围逐渐扩大，使得射频电路在无线电传输、太空人造卫星和地质探测方面得到了广泛的应用。其中，低通滤波器是射频技术中最基本的基带信号处理模块之一。在无线通信系统中，需要运用低通滤波器提取有用的频谱信号，选择合适的信道，抑制干扰和滤除谐波分量，其能否准确而快速的完成滤波任务将对整个射频系统性能产生重大影响。然而，在传统的滤波器设计中，不同的滤波器响应模型特点不同，通带平坦度最好的巴特沃斯低通滤波器阻带衰减较慢，而能够快速达到衰减要求的切比雪夫低通滤波器存在较大的通带波纹。另外，随着CMOS集成电路工艺的发展，愈来愈小的特征尺寸和电源电压使得低通滤波器的频率响应受到工艺、电压、温度等波动的影响愈来愈大，使得实现准确的低通滤波器截止频率成为了设计重点和难点。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是提供一种截止频率自校正的混模低通滤波器，其可有效解决上述问题，实现兼顾滤波器快速衰减和良好带内平坦度的同时，有效抑制工艺、电压、温度等波动对低通滤波器截止频率的影响。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案进行实施:
[0005]一种截止频率自校正的混模低通滤波器，其特征在于:包括混模低通滤波器、环形振荡器以及频率调谐模块；混模低通滤波器由两级有源RC双二阶滤波器级联组成；环形振荡器包括或非门、第一、二反相器、电阻R5、R6以及可调电容阵列Ct，或非门、第一、二反相器和电阻R5、R6顺次连接形成环形回路，可调电容阵列Ct的一端连接第一、二反相器之间的接点a，可调电容阵列Ct的另一端连接电阻R5、R6之间的接点b，或非门与起振信号输入端EN相连接，第二反相器的输出端接振荡信号输出端Vosc ;频率调谐模块包括第一、二频率计数器、比较器和累加器，比较器的输入端分别连接第一、二频率计数器的输出端，比较器的输出端连接累加器的输入端，第一、二频率计数器的输入端分别连接环形振荡器的振荡信号输出端Vosc和参考电压频率信号输入端fref，累加器的输出端分别连接混模低通滤波器和环形振荡器。
[0006]具体的方案为:
[0007]混模低通滤波器包括运算放大器0TA1、0TA2、可调电容阵列C2、C3、C5、C6以及电阻Rl、R4 ;电阻Rl的一端连接正极信号输入端Vin+，电阻Rl的另一端分三路分别连接电容Cl的一端、电阻R2的一端、电阻R3的一端；电阻R2的另一端分两路分别连接可调电容阵列C2的一端、运算放大器OTAl的正极输入端；电阻R3的另一端分三路分别连接可调电容阵列C2的另一端、运算放大器OTAl的负极输出端以及电阻R7的一端；电阻R7的另一端分三路分别连接电容C4的一端、电阻R8的一端、电阻R9的一端；电阻R8的另一端分两路分别连接可调电容阵列C5的一端、运算放大器0TA2的正极输入端；电阻R9的另一端分三路分别连接可调电容阵列C5的另一端、运算放大器0TA2的负极输出端、差分信号正极输出端Vout+ ;电阻R4的一端连接负极信号输入端Vin-，电阻R4的另一端分三路分别连接电容Cl的另一端、电阻R5的一端、电阻R6的一端；电阻R5的另一端分两路分别连接可调电容阵列C3的一端、运算放大器OTAl的负极输入端；电阻R6的另一端分三路分别连接可调电容阵列C3的另一端、运算放大器OTAl的正极输出端、电阻RlO的一端；电阻RlO的另一端分三路分别连接电容C4的另一端、电阻Rll的一端、电阻R12的一端；电阻Rll的另一端分两路分别连接可调电容阵列C6的一端、运算放大器0TA2的负极输入端；电阻R12的另一端分三路分别连接可调电容阵列C6的另一端、运算放大器0TA2的正极输出端、差分信号负极输出端Vout-。
[0008]可调电容阵列Ct包括电容C9、C1、ClU C12，电容C9、C1、ClU C12的一端并接后与接点b相连接，电容ClO的另一端与开关SO的一端连接，电容Cll的另一端与开关SI的一端连接，电容C12的另一端与开关S2的一端连接，电容C9的另一端以及开关S0、S1、S2的另一端并接后与接点a相连。
[0009]第一、二反相器的结构相同，第一反相器包括反相器输入端IN2、反相器输出端0UT2，反相器输入端IN2分别连接晶体管M24、M25的栅极，晶体管M24的源极连接电源电压，晶体管M24的漏极分别连接反相器输出端0UT2和晶体管M25的漏极，晶体管M25的源极接地。
[0010]或非门包括晶体管M20、M21、M22，晶体管M20的源极连接电源电压，晶体管20的漏极连接晶体管21的源极，晶体管21的漏极分别连接晶体管M22、M23的漏极和输出端VOUTl，晶体管M21、M23的栅极分别连接起振信号输入端EN，晶体管M20、M22的栅极分别连接输入端INl，晶体管M22、M22的源极均接地。
[0011]上述技术方案中，基于混合使用滤波器响应模型的全差分四阶低通滤波器，在达到高阻带衰减度的同时获得良好带内平坦度；环形振荡器可消除振荡器亚稳态点的同时实现振荡频率可调功能；频率调谐模块对滤波器截止频率的实时监控和快速自动校正，极大的抑制工艺、电压、温度等波动对滤波器频率响应精确度的影响。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的结构示意图；
[0013]图2为全差分四阶混模低通滤波器的电路结构原理图；
[0014]图3为运算放大器0TA1、0TA2的电路结构原理图；
[0015]图4为环形振荡器的原理图；
[0016]图5为或非门的电路结构原理图；
[0017]图6为第一、二反相器的电路结构原理图；
[0018]图7为可调电容阵列电路结构原理图；
[0019]图8为频率调谐模块的电路结构原理图；
[0020]图9为频率调谐模块的信号处理流程图。
【具体实施方式】
[0021]为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
[0022]本发明采取的技术方案如图1所示，一种截止频率自校正的混模低通滤波器，包括混模低通滤波器10、频率可调的环形振荡器30和频率调谐模块20。上述三个部分组成一个主从型频率调谐系统，混模低通滤波器10作为主系统，由两级双二阶有源RC低通滤波器组成，第一级为巴特沃斯低通滤波器，第二级为切比雪夫低通滤波器，两级滤波器均采用多路反馈结构，其中反馈电容皆由可调电容阵列组成；频率可调的环形振荡器30作为从系统，由一个或非门33、第一、二反相器31、32和电阻R5、R6首尾相接串联而成，一组可调电容阵列Ct嵌入到第一、二反相器31、32相连结点与电阻R5、R6相连结点之间；频率调谐模块20基于逐次逼近算法，由第一、二频率计数器、比较器和累加器组成，通过比较参考信号与环形振荡器30的输出信号，产生一个调谐信号同时送达至混模低通滤波器10与环形振荡器30。
[0023]具体的操作为:四阶混模低通滤波器10的输入、输出信号端Vin和Vout，也即整个主从调节系统的输入、输出信号端，频率可调环形振荡器30受起振信号EN激励产生输出振荡信号Vosc ;Vref为外接参考电压信号，其信号频率为环形振荡器30的固有谐振频率；环形振荡器30的输出信号Vosc与参考电压信号Vref作为频率调谐模块20的输入信号，频率调谐模块20通过频率计数器记录上述两个信号频率，将两个记录结果通过比较器进行差值运算，最终输出3位二进制码形式的调谐信号，该调谐信号将分别输入