Gm-C 滤波器频率校准电路及频率校准方法
【专利摘要】本发明公开了Gm?C滤波器频率校准电路及频率校准方法，Gm?C滤波器的频率校准电路，包括：Gm?C振荡器、缓冲放大器、参考时钟电路、测量计数器、数值比较器、数据寄存器以及二进制搜索算法电路，其特征在于：Gm?C振荡器接收二进制搜索算法电路输出的振荡频率控制码，产生相应的差分振荡信号，输出到缓冲放大器；缓冲放大器对Gm?C振荡器输出的差分振荡信号进行放大，并将其转化为单端信号，再转化为方波信号；二进制搜索算法电路输出振荡频率控制码至Gm?C振荡器；参考时钟电路受二进制搜索算法电路的控制，输出参考时钟到测量计数器；本发明减小了校准电路的面积和功耗，提高了校正速度，保障了滤波器的线性度，可广泛应用在电子通信系统中。
【专利说明】
Gm-C滤波器频率校准电路及频率校准方法
技术领域
[0001] 本发明涉及Gm-c滤波器，具体涉及Gm-c滤波器频率校准电路及频率校准方法。
【背景技术】
[0002] 滤波器的频率特性是由滤波器传递函数中的零、极点的位置所决定，在有源Gm-C 滤波器中，零、极点的位置是由电容、有源元件的跨导值决定的。在集成电路制造过程中，由 于温度的变化和工艺的容差会导致元器件参数偏离设计值，从而导致滤波器中心频率和带 宽发生变化。一般电容可以有10%的变化范围，同时，跨导可以有20%的变化范围，这些因 素是相当不确定的，由于上述的变化，结果Gm/C时序值只能精确到30%左右;虽然绝对系数 容限很高，但相对精度可以很好，具体的说，两个电容的比例(两个晶体管)可以在1%的精 度下匹配。因此，为了实现高精度的滤波特性，我们需要采用校准电路对其进行校正。
[0003] 目前Gm-C滤波器的校准电路主要是基于积分器的锁幅环、基于VC0的锁相环以及 基于电荷平衡等形式来实现的，它们都是通过输出模拟电平来控制跨导放大器偏置电流的 大小从而改变跨导的大小，以实现滤波器频率特性的校准，但是这会影响跨导放大器的线 性输入范围，导致跨导放大器的线性度下降，从而使滤波器的线性度下降。
[0004] 现有技术如图1所示的频率校准电路，该电路基于自动锁幅原理，参考信号经过积 分器（由跨导Gm和电容阵列C组成）后，通过峰值检测电路对积分器的输出信号和参考信号 分别进行幅度检测，然后通过比较器电路对比积分器的输出信号幅度和参考信号幅度，并 产生一误差数字控制位，控制可逆计数器的计数，并通过可逆计数器的输出码字增大或者 减小积分器和滤波器中的电容阵列，直到比较器的输出为〇,此时积分器的单位增益频率与 参考信号的频率相同，由于积分器中的跨导和电容阵列与滤波器中一样，两者具有相同的 频率特性，从而实现了频率的校准。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于提供Gm-C滤波器频率校准电路及频率校准方法。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是，Gm-C滤波器的频率校准电路，包 括:Gm-C振荡器、缓冲放大器、参考时钟电路、测量计数器、数值比较器、数据寄存器以及二 进制搜索算法电路，其特征在于：
[0007] Gm-C振荡器接收二进制搜索算法电路输出的振荡频率控制码，产生相应的差分振 荡信号，输出到缓冲放大器；
[0008] 缓冲放大器对Gm-c振荡器输出的差分振荡信号进行放大，并将其转化为单端信 号，再转化为方波信号；
[0009] 二进制搜索算法电路输出振荡频率控制码至Gm-C振荡器；
[0010] 参考时钟电路受二进制搜索算法电路的控制，输出参考时钟到测量计数器；
[0011] 测量计数器利用参考时钟电路输出的参考时钟对缓冲放大器输出的方波信号进 行计数，在下一个方波信号到来时停止计数，并输出计数值到数值比较器；
[0012] 数值比较器将测量计数器输出的计数值与数据寄存器存储的参考数值进行比较， 得到计数值与参考数值的误差绝对值，并将误差绝对值输出到二进制搜索算法电路；
[0013] 二进制搜索算法电路对误差绝对值进行判断，如果误差绝对值等于0时，则二进制 搜索算法电路停止搜索，并输出锁定信号LATCH至Gm-C振荡器和参考时钟电路，以关闭校准 电路电源和时钟信号，再将相对应的电容阵列控制码输出至Gm-C滤波器;如果误差绝对值 不等于0时，则二进制搜索算法电路更新电容阵列控制码，输出至Gm-C振荡器，以改变振荡 频率。
[0014] 本发明提出的Gm-C滤波器的频率校准电路，减小了校准电路的面积和功耗，提高 了校正速度，由于不再通过模拟电压控制跨导偏置电流来改变跨导的大小，使得跨导放大 器的线性度不再受影响，从而保障了滤波器的线性度。本发明的校正精度主要由电容阵列 的位数决定，电容阵列的控制码位数越多精度越高，通过对电容阵列中单位电容合理的设 计，可以最大限度的提高校正精度。
[0015] 根据本发明所述的Gm-C滤波器频率校准电路的一种优选方案，该缓冲放大器包括 差分放大与转换电路和两级反相器电路;差分放大与转换电路将Gm-C振荡器输出的振荡 信号进行放大，并同时将差分信号转化为单端信号，两级反相器电路将差分放大与转换电 路输出的信号转化成方波信号。
[0016] 根据本发明所述的Gm-C滤波器频率校准电路的一种优选方案，所述6!11_(：振荡器包 括依次相连的第三跨导运算放大器、第二跨导运算放大器、等效LC振荡器和第五跨导运算 放大器;其中，第二跨导运算放大器和第五跨导运算放大器为等效正电阻，第三跨导运算放 大器为等效负电阻;等效LC振荡器由第一电容阵列、第二电容阵列、第一跨导运算放大器和 第四跨导运算放大器构成;第一电容阵列连接在第二跨导运算放大器的同相输出端与反相 输出端之间，第二电容阵列连接在第五跨导运算放大器的同相输入端与反相输入端之间； 第一跨导运算放大器和第四跨导运算放大器的同相输入端均与第二跨导运算放大器的反 相输出端连接，第一跨导运算放大器和第四跨导运算放大器的反相输入端均与第二跨导运 算放大器的同相输出端连接;第一跨导运算放大器的反相输出端和第四跨导运算放大器的 同相输出端均与第五跨导运算放大器的同相输入端连接，第一跨导运算放大器的同相输出 端和第四跨导运算放大器的反相输出端均与第五跨导运算放大器的反相输入端连接。
[0017] Gm-c滤波器频率校准方法，其特征在于:包括如下步骤：
[0018] 步骤一、二进制搜索算法电路将电容阵列控制码送至Gm-C振荡器；
[0019]步骤二、Gm-c振荡器产生相应的差分振荡信号;缓冲放大器对Gm-c振荡器输出的 差分振荡信号进行放大，并将其转化为单端信号，再转化为方波信号；
[0020]步骤三、测量计数器利用参考时钟电路输出的参考时钟对缓冲放大器输出的方波 信号进行计数，在下一个方波信号到来时停止计数，并输出计数值到数值比较器；
[0021 ]步骤四、数值比较器将测量计数器输出的计数值与数据寄存器存储的参考数值进 行比较，得到计数值与参考数值的误差绝对值，并将误差绝对值输出到二进制搜索算法电 路；
[0022]步骤五、二进制搜索算法电路对误差绝对值进行判断，如果误差绝对值等于0时， 进入步骤八;如果误差绝对值不等于〇且搜索次数等于1，则记录当前的误差绝对值和对应 的电容阵列控制码，再进入步骤七；如果误差绝对值不等于〇且搜索次数大于1，进入步骤 、- /N ；
[0023] 步骤六、将当前的误差绝对值与上一次搜索后记录的误差绝对值进行比较，记录 误差绝对值小的值和与误差绝对值小的值相对应的电容阵列控制码;如果搜索次数没有达 到最大搜索次数时，进入步骤七，如果搜索次数达到最大搜索次数时，进入步骤九；
[0024] 步骤七、二进制搜索算法电路更新电容阵列控制码，并将新的电容阵列控制码输 出至Gm-C振荡器，返回步骤二；
[0025]步骤八、二进制搜索算法电路停止搜索，并输出锁定信号至Gm-C振荡器和参考时 钟电路，以关闭校准电路电源和时钟信号，再将与误差绝对值等于〇相对应的电容阵列控制 码输出至Gm-C滤波器，校准结束；
[0026]步骤九、二进制搜索算法电路停止搜索，并输出锁定信号至Gm-C振荡器和参考时 钟电路，以关闭校准电路电源和时钟信号，并将记录的与最小误差绝对值相对应的电容阵 列控制码输出至Gm-C滤波器，校准结束。
[0027] 根据本发明所述的Gm-C滤波器频率校准方法的优选方案，该缓冲放大器包括差分 放大与转换电路和两级反相器电路;差分放大与转换电路将Gm-C振荡器输出的振荡信号进 行放大，并同时将差分信号转化为单端信号，两级反相器电路将差分放大与转换电路输出 的信号转化成方波信号。
[0028] 根据本发明所述的Gm-C滤波器频率校准方法的优选方案，所述Gm_C振荡器（1)包 括依次相连的第三跨导运算放大器、第二跨导运算放大器、等效LC振荡器和第五跨导运算 放大器;其中，第二跨导运算放大器和第五跨导运算放大器为等效正电阻，第三跨导运算放 大器为等效负电阻;等效LC振荡器由第一电容阵列、第二电容阵列、第一跨导运算放大器和 第四跨导运算放大器构成;第一电容阵列连接在第二跨导运算放大器的同相输出端与反相 输出端之间，第二电容阵列连接在第五跨导运算放大器的同相输入端与反相输入端之间； 第一跨导运算放大器和第四跨导运算放大器的同相输入端均与第二跨导运算放大器的反 相输出端连接，第一跨导运算放大器和第四跨导运算放大器的反相输入端均与第二跨导运 算放大器的同相输出端连接;第一跨导运算放大器的反相输出端和第四跨导运算放大器的 同相输出端均与第五跨导运算放大器的同相输入端连接，第一跨导运算放大器的同相输 出端和第四跨导运算放大器的反相输出端均与第五跨导运算放大器的反相输入端连接。 [0029]本发明所述的Gm-C滤波器频率校准电路及频率校准方法的有益效果是:本发明提 出的Gm-C滤波器的频率校准电路，减小了校准电路的面积和功耗，提高了校正速度，保障了 滤波器的线性度，可以最大限度的提高校正精度;可广泛应用在电子通信系统中，具有良好 的应用前景。
【附图说明】
[0030] 图1是现有技术的频率校准电路。
[0031] 图2是本发明所述的Gm-c滤波器频率校准电路原理框图。
[0032]图3是本发明技术方案采用的Gm-C振荡器电路图。
[0033]图4是本发明技术方案采用的输出缓冲电路图。
[0034]图5a、b、c是5位电容阵列控制码分别在tt、ff和SS工艺模型下的搜索过程。
[0035]图6是在tt、ff和ss工艺模型下Gm-C滤波器的幅频特性。
[0036]图7是Gm-C滤波器频率校准方法流程框图。
【具体实施方式】
[0037]参见图1至图3，Gm-C滤波器的频率校准电路，包括:Gm-C振荡器1、缓冲放大器2、参 考时钟电路3、测量计数器4、数值比较器6、数据寄存器5以及二进制搜索算法电路7,其特征 在于：
[0038] Gm-C振荡器1接收二进制搜索算法电路7输出的振荡频率控制码，产生相应的差分 振荡信号，输出到缓冲放大器2;
[0039]缓冲放大器对Gm-C振荡器1输出的差分振荡信号进行放大，并将其转化为单端信 号，再转化为方波信号；
[0040]二进制搜索算法电路7输出振荡频率控制码至Gm-C振荡器；
[0041 ]参考时钟电路3受二进制搜索算法电路的控制，输出参考时钟到测量计数器4;
[0042] 测量计数器4利用参考时钟电路3输出的参考时钟对缓冲放大器2输出的方波信号 进行计数，可采用对上升沿或下降沿计数，在下一个方波信号到来时停止计数，并输出计数 值到数值比较器6;
[0043] 数值比较器6将测量计数器4输出的计数值与数据寄存器5存储的参考数值进行比 较，得到计数值与参考数值的误差绝对值，并将误差绝对值输出到二进制搜索算法电路7;
[0044] 二进制搜索算法电路7对误差绝对值进行判断，如果误差绝对值等于0时，则二进 制搜索算法电路7停止搜索，并输出锁定信号LATCH至Gm-C振荡器1和参考时钟电路3,以关 闭校准电路电源和时钟信号，再将相对应的电容阵列控制码输出至Gm-C滤波器8;如果误差 绝对值不等于〇时，则二进制搜索算法电路7更新电容阵列控制码，输出至Gm-C振荡器1，以 改变振荡频率。
[0045] 在具体实施例中，参见图4,该缓冲放大器2包括差分放大与转换电路21和两级反 相器电路22;差分放大与转换电路21将Gm-C振荡器1输出的振荡信号进行放大，并同时将差 分信号转化为单端信号，两级反相器电路22将差分放大与转换电路21输出的信号转化成方 波信号。如图4所示，1^2131415构成一个双转单放大器，放大6111-(：振荡器输出的小摆 幅的信号，并同时将差分信号转化为单端信号，M6、M7和M8、M9构成两级反相器，将放大后 的信号进一步转化为理想的方波信号。
[0046] 在具体实施例中，所述Gm-C振荡器由若干级跨导和N位电容阵列组成，具体参见图 5，所述6!11_(：振荡器包括依次相连的第三跨导运算放大器Gm3、第二跨导运算放大器Gm2、等 效LC振荡器和第五跨导运算放大器Gm5;其中，第二跨导运算放大器Gm2和第五跨导运算放 大器Gm5为等效正电阻，第三跨导运算放大器Gm3为等效负电阻；等效LC振荡器由第一电容 阵列C1、第二电容阵列C2、第一跨导运算放大器Gm3和第四跨导运算放大器Gm4构成;第一电 容阵列C1连接在第二跨导运算放大器Gm2的同相输出端与反相输出端之间，第二电容阵列 C2连接在第五跨导运算放大器Gm5的同相输入端与反相输入端之间；第一跨导运算放大器 Gm3和第四跨导运算放大器Gm4的同相输入端均与第二跨导运算放大器Gm2的反相输出端连 接，第一跨导运算放大器Gm3和第四跨导运算放大器Gm4的反相输入端均与第二跨导运算放 大器Gm2的同相输出端连接;第一跨导运算放大器Gm3的反相输出端和第四跨导运算放大器 Gm4的同相输出端均与第五跨导运算放大器Gm5的同相输入端连接，第一跨导运算放大器 Gm3的同相输出端和第四跨导运算放大器Gm4的反相输出端均与第五跨导运算放大器Gm5的 反相输入端连接。跨导单元采用与滤波器相同的跨导类型和控制电压，电容阵列也与滤波 器一样。如图3所示，等效正、负电阻，实现振荡器振荡条件以及控制其品质因数。Gm-C振荡 器产生的振荡频率为
，与滤波器具有完全相同的固有频率
，因此两者 具有相同的频率特性，其受工艺条件变化、环境温度变化等因素的影响也完全相同。
[0047]二进制搜索算法电路采用Verilog HDL硬件语言进行电路设计，其主要由移位寄 存控制电路构成。由N位寄存器首先设置中间刻度，即最高位置1，其它位置0。如果Ncal〈 Nref，N位寄存器的最高位保持为1;相反，如果Ncal>Nref，N位寄存器的最高位置为0。在最 高位确定后，逐次逼近控制逻辑移至下一位，并将该位置为1，继续重复前面的过程，逐次确 定每一位的数字输出，直至最低位确定。
[0048] 参见图7，Gm_C滤波器频率校准方法，包括如下步骤：
[0049] 步骤一、二进制搜索算法电路将电容阵列控制码送至Gm-C振荡器1;
[0050] 步骤二、Gm-C振荡器1产生相应的差分振荡信号;缓冲放大器2对Gm-C振荡器1输出 的差分振荡信号进行放大，并将其转化为单端信号，再转化为方波信号；
[0051] 步骤三、测量计数器4利用参考时钟电路3输出的参考时钟对缓冲放大器2输出的 方波信号进行计数，在下一个方波信号到来时停止计数，并输出计数值到数值比较器6;
[0052] 步骤四、数值比较器6将测量计数器4输出的计数值与数据寄存器5存储的参考数 值进行比较，得到计数值与参考数值的误差绝对值，并将误差绝对值输出到二进制搜索算 法电路7;
[0053]步骤五、二进制搜索算法电路7对误差绝对值进行判断，如果误差绝对值等于0 时，进入步骤八;如果误差绝对值不等于0且搜索次数等于1，则记录当前的误差绝对值和对 应的电容阵列控制码，再进入步骤七;如果误差绝对值不等于0且搜索次数大于1，进入步骤 、- /N ；
[0054]步骤六、将当前的误差绝对值与上一次搜索后记录的误差绝对值进行比较，记录 误差绝对值小的值和与误差绝对值小的值相对应的电容阵列控制码;如果搜索次数没有达 到最大搜索次数时，进入步骤七，如果搜索次数达到最大搜索次数时，进入步骤九；
[0055]步骤七、二进制搜索算法电路7更新电容阵列控制码，并将新的电容阵列控制码输 出至Gm-C振荡器1，返回步骤二；
[0056]步骤八、二进制搜索算法电路7停止搜索，并输出锁定信号至Gm-C振荡器1和参考 时钟电路3,以关闭校准电路电源和时钟信号，再将与误差绝对值等于0相对应的电容阵列 控制码输出至Gm-C滤波器8，校准结束；
[0057]步骤九、二进制搜索算法电路7停止搜索，并输出锁定信号至Gm-C振荡器1和参考 时钟电路3,以关闭校准电路电源和时钟信号，并将记录的与最小误差绝对值相对应的电容 阵列控制码输出至Gm-C滤波器8，校准结束。
[0058]本发明的具体校正过程如下，初始化时，待频率校准电路上电后，二进制搜索算法 电路会将N位电容阵列输出中间比特位电容阵列的最高位置1，其它位置0的频率控制码送 至Gm-C振荡器，等待Gm-C振荡器所输出相应的振荡频率稳定后，然后通过测量计数器使用 较高频率的参考时钟对该缓冲放大器2输出方波信号的上升沿进行计数，在下一个上升沿 或下降沿到来后停止计数，并令该计数值记为Neal。在向下搜索过程中，通过数值比较器将 计数值Neal与存储于数据寄存器的参考数值Nref进行比较，其输出结果为绝对误差|Ae | = Neal - Nref。若输出结果|Ae |=0,则二进制搜索算法电路会停止搜索并输出锁定信号 LATCH至振荡器部分和参考时钟，以关闭校准电路电源和时钟信号，并将相对应的电容阵列 控制码输出至Gm-C滤波器，校准结束。若输出结果|Ae |辛0,则二进制搜索算法电路会更新 电容阵列控制码至振荡器，以改变振荡频率，在进行下一次搜索时，将新的振荡频率对应的 计数值再与参考数值进行比较；同时在每次搜索过程中会记录当前的误差绝对值I Ae |和其 相对应的电容阵列控制码，并与上一次搜索后记录的误差绝对值进行比较，记录下较小的 误差绝对值和其相对应的电容阵列控制码。对于有N位控制码的电容阵列，其设定需要进行 搜索的次数最多为N+1次，如果每次误差绝对值| Ae |都不为0，当搜索比较次数为N+1次后， 校准结束，不再搜索，锁定信号LATCH会输出至振荡器部分和参考时钟，以关闭校准电路电 源和时钟信号，以及会将最终保留的最小误差绝对值相对应的电容阵列控制码输出至Gm-C 滤波器。其判断依据为：当Ae>0, 即Ncal>Nref，说明当前电容值偏大，二进制搜索算法电路 需要将下一次输出至振荡器的电容阵列控制码减小；当Ae〈0，即Ncal〈Nref，说明当前电容 值偏小，二进制搜索算法电路需要将下一次输出至振荡器的电容阵列控制码增大。
[0059] Gm-C滤波器频率校准方法的具体实施例中，该缓冲放大器(2)包括差分放大与转 换电路(21)和两级反相器电路(22);差分放大与转换电路(21)将Gm-C振荡器（1)输出的振 荡信号进行放大，并同时将差分信号转化为单端信号，两级反相器电路(22)将差分放大与 转换电路(21)输出的信号转化成方波信号。
[0060] 所述Gm-c振荡器由若干级跨导和N位电容阵列组成，具体参见图5,所述Gm_C振荡 器包括依次相连的第三跨导运算放大器Gm3、第二跨导运算放大器Gm2、等效LC振荡器和第 五跨导运算放大器Gm5;其中，第二跨导运算放大器Gm2和第五跨导运算放大器Gm5为等效正 电阻，第三跨导运算放大器Gm3为等效负电阻；等效LC振荡器由第一电容阵列C1、第二电容 阵列C2、第一跨导运算放大器Gm3和第四跨导运算放大器Gm4构成;第一电容阵列C1连接在 第二跨导运算放大器Gm2的同相输出端与反相输出端之间，第二电容阵列C2连接在第五跨 导运算放大器Gm5的同相输入端与反相输入端之间;第一跨导运算放大器Gm3和第四跨导运 算放大器Gm4的同相输入端均与第二跨导运算放大器Gm2的反相输出端连接，第一跨导运算 放大器Gm3和第四跨导运算放大器Gm4的反相输入端均与第二跨导运算放大器Gm2的同相输 出端连接;第一跨导运算放大器Gm3的反相输出端和第四跨导运算放大器Gm4的同相输出端 均与第五跨导运算放大器Gm5的同相输入端连接，第一跨导运算放大器Gm3的同相输出端和 第四跨导运算放大器Gm4的反相输出端均与第五跨导运算放大器Gm5的反相输入端连接。跨 导单元采用与滤波器相同的跨导类型和控制电压，电容阵列也与滤波器一样。如图3所示， 等效正、负电阻，实现振荡器振荡条件以及控制其品质因数。Gm-C振荡器产生的振荡频率为 ./：?=#，与滤波器具有完全相同的固有频率因此两者具有相同的频率特性， 其受工艺条件变化、环境温度变化等因素的影响也完全相同。
[0061 ]图5a、b、c为一个5位电容阵列控制码分别在tt、ff和ss工艺模型下的搜索过程，经 锁定信号LATCH的电平由低变高锁存后，降低了电路功耗，校准电路在校正完成后时钟信号 将不会对滤波器再造成干扰，其最终控制码分别为01100、111〇〇、〇〇〇1〇;图6为Gm-C滤波器 在11、f f和S S工艺模型下的幅频特性。
[0062] 图6为不同工艺模型下Gm-C滤波器的幅频特性，从图中可以看出滤波器的幅频特 性基本是重合的，达到了较好的校准效果。
[0063] 在具体实施例中，可将数据寄存器设计成可编程形式，不同的参考计数值将对应 于一个中心频率或带宽，这对于目前的多模式、多频和多功能的无线收发机中的滤波器校 准提供了一种有效而安全的解决方案。
[0064] 上面对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但是，本发明保护的不仅限于具体实 施方式的范围。
【主权项】
1. Gm-C滤波器的频率校准电路，包括:Gm-C振荡器（I)、缓冲放大器（2)、参考时钟电路 (3)、测量计数器(4)、数值比较器(6)、数据寄存器(5)以及二进制搜索算法电路(7)，其特征 在于： Gm-C振荡器（1)接收二进制搜索算法电路(7)输出的振荡频率控制码，产生相应的差分 振荡信号，输出到缓冲放大器(2); 缓冲放大器对Gm-C振荡器(1)输出的差分振荡信号进行放大，并将其转化为单端信号， 再转化为方波信号； 二进制搜索算法电路(7)输出振荡频率控制码至Gm-C振荡器； 参考时钟电路(3)受二进制搜索算法电路的控制，输出参考时钟到测量计数器(4); 测量计数器(4)利用参考时钟电路(3)输出的参考时钟对缓冲放大器(2)输出的方波信 号进行计数，在下一个方波信号到来时停止计数，并输出计数值到数值比较器(6); 数值比较器(6)将测量计数器(4)输出的计数值与数据寄存器(5)存储的参考数值进行 比较，得到计数值与参考数值的误差绝对值，并将误差绝对值输出到二进制搜索算法电路 (7)； 二进制搜索算法电路(7)对误差绝对值进行判断，如果误差绝对值等于O时，则二进制 搜索算法电路(7)停止搜索，并输出锁定信号至Gm-C振荡器(1)和参考时钟电路(3)，以关闭 校准电路电源和时钟信号，再将相对应的电容阵列控制码输出至Gm-C滤波器(8);如果误差 绝对值不等于〇时，则二进制搜索算法电路（7)更新电容阵列控制码，输出至Gm-C振荡器 (1)，以改变振荡频率。2. 根据权利要求1所述的Gm-C滤波器的频率校准电路，其特征在于:该缓冲放大器(2) 包括差分放大与转换电路(21)和两级反相器电路(22);差分放大与转换电路(21)将Gm-C振 荡器（1)输出的振荡信号进行放大，并同时将差分信号转化为单端信号，两级反相器电路 (22)将差分放大与转换电路(21)输出的信号转化成方波信号。3. 根据权利要求1或2所述的Gm-C滤波器的频率校准电路，其特征在于:所述Gm_C振荡 器包括依次相连的第三跨导运算放大器、第二跨导运算放大器、等效LC振荡器和第五跨导 运算放大器;其中，第二跨导运算放大器和第五跨导运算放大器为等效正电阻，第三跨导运 算放大器为等效负电阻;等效LC振荡器由第一电容阵列、第二电容阵列、第一跨导运算放大 器和第四跨导运算放大器构成;第一电容阵列连接在第二跨导运算放大器的同相输出端与 反相输出端之间，第二电容阵列连接在第五跨导运算放大器的同相输入端与反相输入端之 间；第一跨导运算放大器和第四跨导运算放大器的同相输入端均与第二跨导运算放大器的 反相输出端连接，第一跨导运算放大器和第四跨导运算放大器的反相输入端均与第二跨导 运算放大器的同相输出端连接;第一跨导运算放大器的反相输出端和第四跨导运算放大器 的同相输出端均与第五跨导运算放大器的同相输入端连接，第一跨导运算放大器的同相输 出端和第四跨导运算放大器的反相输出端均与第五跨导运算放大器的反相输入端连接。 4. Gm-C滤波器频率校准方法，其特征在于:包括如下步骤： 步骤一、二进制搜索算法电路将电容阵列控制码送至Gm-C振荡器(1); 步骤二、Gm-C振荡器(1)产生相应的差分振荡信号;缓冲放大器(2)对Gm-C振荡器(1)输 出的差分振荡信号进行放大，并将其转化为单端信号，再转化为方波信号； 步骤三、测量计数器(4)利用参考时钟电路(3)输出的参考时钟对缓冲放大器(2)输出 的方波信号进行计数，在下一个方波信号到来时停止计数，并输出计数值到数值比较器 (6)； 步骤四、数值比较器(6)将测量计数器(4)输出的计数值与数据寄存器(5)存储的参考 数值进行比较，得到计数值与参考数值的误差绝对值，并将误差绝对值输出到二进制搜索 算法电路(7); 步骤五、二进制搜索算法电路(7)对误差绝对值进行判断，如果误差绝对值等于O时，进 入步骤八;如果误差绝对值不等于O且搜索次数等于1，则记录当前的误差绝对值和对应的 电容阵列控制码，再进入步骤七;如果误差绝对值不等于O且搜索次数大于1，进入步骤六； 步骤六、将当前的误差绝对值与上一次搜索后记录的误差绝对值进行比较，记录误差 绝对值小的值和与误差绝对值小的值相对应的电容阵列控制码;如果搜索次数没有达到最 大搜索次数时，进入步骤七，如果搜索次数达到最大搜索次数时，进入步骤九； 步骤七、二进制搜索算法电路(7)更新电容阵列控制码，并将新的电容阵列控制码输出 至Gm-C振荡器(1 )，返回步骤二； 步骤八、二进制搜索算法电路(7)停止搜索，并输出锁定信号至Gm-C振荡器（1)和参考 时钟电路(3)，以关闭校准电路电源和时钟信号，再将与误差绝对值等于O相对应的电容阵 列控制码输出至Gm-C滤波器⑶，校准结束； 步骤九、二进制搜索算法电路(7)停止搜索，并输出锁定信号至Gm-C振荡器（1)和参考 时钟电路(3)，以关闭校准电路电源和时钟信号，并将记录的与最小误差绝对值相对应的电 容阵列控制码输出至Gm-C滤波器(8)，校准结束。5. 根据权利要求4所述的Gm-C滤波器频率校准方法，其特征在于:该缓冲放大器(2)包 括差分放大与转换电路(21)和两级反相器电路(22);差分放大与转换电路(21)将Gm-C振荡 器(1)输出的振荡信号进行放大，并同时将差分信号转化为单端信号，两级反相器电路(22) 将差分放大与转换电路(21)输出的信号转化成方波信号。6. 根据权利要求4或5所述的Gm-C滤波器频率校准方法，其特征在于:所述Gm_C振荡器 (1)包括依次相连的第三跨导运算放大器、第二跨导运算放大器、等效LC振荡器和第五跨导 运算放大器;其中，第二跨导运算放大器和第五跨导运算放大器为等效正电阻，第三跨导运 算放大器为等效负电阻;等效LC振荡器由第一电容阵列、第二电容阵列、第一跨导运算放大 器和第四跨导运算放大器构成;第一电容阵列连接在第二跨导运算放大器的同相输出端与 反相输出端之间，第二电容阵列连接在第五跨导运算放大器的同相输入端与反相输入端之 间；第一跨导运算放大器和第四跨导运算放大器的同相输入端均与第二跨导运算放大器的 反相输出端连接，第一跨导运算放大器和第四跨导运算放大器的反相输入端均与第二跨导 运算放大器的同相输出端连接;第一跨导运算放大器的反相输出端和第四跨导运算放大器 的同相输出端均与第五跨导运算放大器的同相输入端连接，第一跨导运算放大器的同相输 出端和第四跨导运算放大器的反相输出端均与第五跨导运算放大器的反相输入端连接。
【文档编号】H03H11/04GK105958964SQ201610248590
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】韦学强, 陈鹏, 范麟, 万天才, 刘永光, 徐骅, 李明剑
【申请人】重庆西南集成电路设计有限责任公司