其通断；电荷栗模块的输出端分别连接比较器B 的输入端和电容矩阵C的输入端；比较器B的输出端连接电容矩阵C的控制端和移位计数 器的输入端；该移位计数器输出端连接混频器输入端；电容矩阵C的输出端经电阻Rp产生 电容矩阵支路电压V。,接入压控振荡器的输入端和比较器B的输入端，压控振荡器输出端连 接混频器输入端，混频器输出端输出参考信号匕接入鉴相鉴频器J，鉴相鉴频器J比较参考 信号fd与输入信号fin。
[0030] 本例所述鉴相鉴频器J包括D触发器和与门逻辑门。
[0031] 本例电容矩阵为8位矩阵，其结构如图3所示，矩阵中各支路包括电容C。~C7和 MOS管开关13。~b7，移位计数器输出控制电压信号，各支路的MOS管开关高电平导通、低电 平关断，各支路电容值如表1所示。
[0032] 表1本实施例电容矩阵中各支路对应电容值（单位：pf)
[0033]
[0034] 本例对应的移位计数器为8进制。
[0035] 如图2所示，接入本例电路的直流电压为Vdd，本例电荷栗模块包括3个相同的N型 MOS晶体管乂為和N2，还有2个相同的P型MOS晶体管PjPP2;本例N型MOS晶体管沟道 宽W长L，P型MOS晶体管的沟道宽Wp长Lp，它们的宽长比如下：
[0036] 本例第一P型MOS晶体管P1和第一N型MOS晶体管Ni串联，即它们的漏极相连；、 第一P型MOS晶体管P1和第二P型MOS晶体管P2的栅极相连接并连接第一P型MOS晶体 管P1和第一N型MOS晶体管Ni的漏极，其接点引出电荷栗模块的参考电压V输出端、接 入比较器输入端；第一N型MOS晶体管N。、第二N型MOS晶体管N1和第三N型MOS晶体管 N2的栅极相连接并连接第一、第二P型MOS晶体管P:和P2的源极；第一、第二和第三N型 MOS晶体管N。、&和N2的源极相连接、接地，并连接电容矩阵C的输出端；所述的第二P型 MOS晶体管P2的漏极连接电荷栗模块的PMOS开关s。，通过开关s。和电阻Rp连接到电容矩 阵C的输入端；第二N型MOS晶体管N2的漏极连接电荷栗模块的NMOS开关si，通过开关S1 和电阻Rp连接到电容矩阵C的输入端。s。的活动接点与s:的固定接点连接，并连接比较器 B的另一个输入端。在电路正常工作时，流过各MOS晶体管漏极电流值均为i。
[0037] 如图2所示，输入比较器B的^为电容矩阵支路电压，Vraf为参考电压；同时输 入鉴相鉴频器J的输入信号fin和参考信号fd的频率差值决定电荷栗模块的控制信号、决 定电压值Vep的值。当电压值Vep多V时，比较器B产生一个计数脉冲使得移位计数器发 出控制信号重置电容矩阵C并控制混频器的工作；电容矩阵C与Rp产生电容矩阵支路电压 Ip、控制压控振荡器的信号使压控振荡器输出信号频率f。与输入频率相同。当移位计数器 控制信号触发混频器产生输出频率为fd=fc+匕的信号；最终使得重置的电容矩阵C的电 容值与参考频率fd相适应，且电容矩阵C跟随输入信号进行动态变换，利用接入混频器的 信号频率匕的可调特性，调节频率间隙Af。fm为固定频率信号，可直接外接正弦信号进 行仿真实验，电路的实际运行中，该fm由压控振荡器产生。本实施例频率间隙Af= ^= 0? 6MHz。fd初始频率为I. 2MHz，电容矩阵C初始值C= 0? 5p，当fin=fd+ Af=I. 8MHz时， 电路重置，电容矩阵C和混频器使电容值和参考频率匕同时发生改变；电容矩阵C电容值 C' =0.8p，f/ =2. 4MHz。改变电容矩阵C接入的不同支路，电容矩阵C得到不同的电容 值，本实施例电容矩阵C的电容值与频率自适应的结果如图4所示。图4中横坐标为频率 f，单位为MHz ;纵坐标为电容矩阵C的电容值C'，单位为pF。由图4可见，本例电路的电容 矩阵C的电容值随频率的提高同步自适应增大，
[0038] 上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体 个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改 进等，均包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种频率自适应的可变电容电路，包括电容矩阵（C)和MOS晶体管构成的电荷栗模 块，其特征在于： 还包括鉴相鉴频器（J)、比较器（B)、压控振荡器、移位计数器和混频器，输入信号fin 和参考信号心接入鉴相鉴频器（J)的输入端，鉴相鉴频器（J)的输出端连接电荷栗模块的 Sps1开关，控制其通断；电荷栗模块的输出端分别连接比较器⑶的输入端和电容矩阵（C) 的输入端；比较器（B)的输出端连接电容矩阵（C)的控制端和移位计数器的输入端；该移 位计数器输出端连接混频器输入端；电容矩阵（C)的输出端经电阻R p产生电容矩阵支路电 压Ip接入压控振荡器的输入端和比较器（B)的输入端，压控振荡器输出端连接混频器输入 端，混频器输出端输出参考信号心接入鉴相鉴频器（J)，鉴相鉴频器（J)比较参考信号匕与 输入信号f in。2. 根据权利要求1所述的频率自适应的可变电容电路，其特征在于： 所述鉴相鉴频器（J)包括D触发器和与门逻辑门。3. 根据权利要求1所述的频率自适应的可变电容电路，其特征在于： 所述的电荷栗模块包括3个相同的N型MOS晶体管㈨為和N 2)，还有2个相同的P型 MOS晶体管的和P 2);所述的第一 P型MOS晶体管（P1)和第一 N型MOS晶体管（N1)串联， 即它们的漏极相连；第一 P型MOS晶体管（P1)和第二P型MOS晶体管（P2)的栅极相连接并 连接第一 P型MOS晶体管（P1)和第一 N型MOS晶体管（N1)的漏极，其接点引出电荷栗模块 的参考电压Vraf输出端、接入比较器（B)输入端；第一、第二和第三N型MOS晶体管（N。、N 1 和N2)的栅极相连接并连接第一、第二P型MOS晶体管的和P 2)的源极；第一、第二和第三 N型MOS晶体管（N。、NjPN2)的源极相连接、接地，并连接电容矩阵（C)的输出端；所述的 第二P型MOS晶体管（P 2)的漏极连接电荷栗模块的PMOS开关s。，通过开关s。和电阻1^连 接到电容矩阵（C)的输入端；第二N型MOS晶体管（N 2)的漏极连接电荷栗模块的NMOS开 关S1，通过开关S1和电阻R p连接到电容矩阵（C)的输入端；s。的活动接点与s i的固定接点 连接，并连接比较器（B)的另一个输入端。4. 根据权利要求3所述的频率自适应的可变电容电路，其特征在于： 所述N型MOS晶体管和P型MOS晶体管的沟道宽长比不同，N型MOS晶体管的沟道宽 长比与P型MOS晶体管的沟道宽长比的比值为0. 2~0. 5 ;在电路正常工作时，流过MOS晶 体管漏极电流值均为i。
【专利摘要】本发明为一种频率自适应的可变电容电路，输入信号和参考信号接入鉴相鉴频器，后者比较二信号、输出信号控制电荷泵模块的s0、s1开关的通断，以对电容矩阵充电；电荷泵模块的输出分别连接比较器和电容矩阵；比较器的输出端连接电容矩阵的控制端和移位计数器；移位计数器输出端连接混频器；电容矩阵的输出端经电阻产生电容矩阵支路电压接入压控振荡器和比较器，压控振荡器输出端连接混频器，混频器输出参考信号接入鉴相鉴频器。电荷泵模块包括3个相同的N型MOS晶体管和2个相同的P型MOS晶体管。本电路电容矩阵的电容值可根据输入信号频率自适应地改变；结构简单,成本低廉,可以广泛应用于多模多频滤波器的设计中。
【IPC分类】H03L7/18, H03L7/099
【公开号】CN105162462
【申请号】CN201510522139
【发明人】宋树祥, 李玉龙, 蒋品群, 岑明灿
【申请人】广西师范大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月24日