专利名称：一种可编程滤波电路的制作方法
技术领域：
一种可编程滤波电路
技术领域：
本实用新型涉及一种滤波器，尤其涉及一种可编程滤波器。背景技术：
请参考图1所示，其为一种常用的RC无源滤波器，其包括电阻RO和电阻C0，其滤波截止频率f为/ =---
Ι-π-R-C输入信号IN中远高于截止频率的信号将被滤除掉，远低于截止频率的信号将可以通过，传递到输出信号OUT上。此截止频率也被称为特征频率。一般集成电路中实现的RC滤波器的特征频率都非常不准确，随工艺偏差较大，例如电阻R通常存在+/-40%的偏差，电容值C通常存在+/-15%的偏差。这样导致滤波器的特征频率偏差非常大，经常超过+/-50%的偏差。而有些信号处理系统中，希望滤波器具有比较精确的特征频率。因为有必要提出一种改进的技术方案来克服上述问题。
实用新型内容本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。本实用新型的目的在于提供一种可编程滤波电路，其可以获得比较精确的特征频率。根据本实用新型的目的，本实用新型提供一种可编程滤波电路，其包括RC滤波器，其包括第一电阻和第一电容，第一电阻的电阻值或/和第一电容的电容值是可调整的； RC振荡器，其包括有第二电阻和第二电容，第二电阻与第一电阻相匹配，第二电容与第一电容相匹配；校准电路，根据一基准时钟信号和所述RC振荡器输出的RC时钟信号生成并输出校准信号；基于所述校准信号对所述RC滤波器的第一电阻的电阻值或/和第一电容的电容值进行调整。在一个进一步的实施例中，所述校准电路在所述RC时钟信号的时钟周期内对所述精确时钟信号进行计数，根据计数得到的计数值确定所述校准信号。在一个进一步的实施例中，第一电阻包括若干个串连的电阻单元，部分或所有电阻单元中的每个都与一个开关并联，根据所述校准信号控制各个开关的导通或截止来调整第一电阻的电阻值；或/和第一电容包括若干个并联的电容单元，部分或所有电容单元中的每个都与一个开关串联，根据所述校准信号控制各个开关的导通或截止来调整第一电容的电容值。[0012]在一个更进一步的实施例中，所述RC滤波器为多个，基于所述校准信号对各个RC 滤波器的第一电阻的电阻值或/和第一电容的电容值同时进行调整。与现有技术相比，本实用新型根据RC振荡器的RC时钟信号对RC滤波器的特征频率进行校准，从而使实现了比较准确的特征频率。
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中图1为现有技术中的RC无源滤波器的电路示意图；图2为本实用新型中的可编程滤波电路在一个实施例中的结构示意图；图3为本实用新型中RC滤波器的第一实施例的电路示意图；图4为本实用新型中RC滤波器的第二实施例的电路示意图；图5为本实用新型中RC滤波器的第三实施例的电路示意图；图6为本实用新型中RC滤波器的第四实施例的电路示意图；图7为本实用新型中的RC滤波器的第五实施例的电路示意图；和图8为本实用新型中的RC振荡器在一个实施例中的电路示意图。
具体实施方式本实用新型的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本实用新型技术方案的运作。为透彻的理解本实用新型，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本实用新型则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本实用新型的目的，由于熟知的方法和程序已经容易理解，因此它们并未被详细描述。此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。本文中R表示电阻，C表示电容。图2为本实用新型中的可编程滤波电路在一个实施例中的结构示意图。所述可编程滤波电路包括RC滤波器、RC振荡器和校准电路。RC滤波器，其包括第一电阻和第一电容，第一电阻的电阻值或/和第一电容的电容值是可调整的。为了使所述RC滤波器的第一电阻可调整，所述第一电阻可以设计为若干个电阻单元串联的形式，部分或所有电阻单元中的每个都与一个开关并联，控制各个开关的导通或截止来调整所述第一电阻的电阻值，进而可以调整所述RC滤波器的特征频率。为了使所述RC滤波器的第一电容可调整，所述第一电容可以设置成若干个电容单元并联的形式，部分或所有电容单元中的每个都与一个开关串联，控制各个开关的导通或截止来调整所述电容的电容值，进而调整所述RC滤波器的特征频率。
4[0027]RC振荡器，其包括有第二电阻和第二电容，第二电阻与第一电阻相匹配，第二电容与第一电容相匹配。在集成电路版图中可以采用各种版图技术进行匹配设计，如共心设计等技术。通过匹配设计在集成电路中可以实现RC振荡器中的电阻和RC滤波器中的电阻相对比例精度达0. 1 %，也可以实现RC振荡器中的电容和RC滤波器中的电容相对比例精度达 0.1%。由于RC振荡器的第二电阻和第二电容分别与RC滤波器的第一电阻和第一电容相匹配。因此，RC振荡器输出的RC时钟信号的频率可以反映RC滤波器的特征频率，也可以说根据RC振荡器的RC时钟信号CK-RC的频率就可以知晓RC滤波器的特征频率。校准电路，根据一基准时钟信号CK-Crystal和所述RC振荡器输出的RC时钟信号 CK-RC生成并输出校准信号(图中表示为D0、D1、D2、D3、D4)，基于所述校准信号对所述RC 滤波器的第一电阻的电阻值或/和第一电容的电容值进行调整。本实施例中，仅以5位数字信号为例，实际设计中，可根据精度来增加或减少数字信号位数。更多的数字信号位数可以实现更高的频率控制精度。所述基准时钟信号为更为精准的时钟，在本实施例中，所述基准时钟信号 CK-Crystal由晶体振荡器产生。通常，晶体振荡器产生的时钟信号都比较精准，能够满足很多应用的需求。设计中CK-RC信号和CK-Crystal信号的频率无需相近，例如CK-RC信号的期望频率可以为ΙΟΚΗζ，而CK-Crystal信号的频率可以为100MHz，相差一千倍。所述校准电路可以由ARM (Advanced RISC Machines)等通用处理器来实现，也可以由专门设计的数字电路来实现。所述校准电路通过比较基准时钟信号CK-Crystal和RC时钟信号CK-RC的频率以获得校准信号有很多种方法。通常，所述校准信号可以采用现有技术中的各种编码方式，如温度码、格雷码、补码等。在一个实施例中，所述校准电路在所述RC时钟信号CK-RC的时钟周期内对所述精确时钟信号CK-Crystal进行计数，根据计数得到的计数值确定所述校准信号。例如所述 CK-RC信号的期望频率为ΙΟΚΗζ，其期望周期为lOOuS，CK-Crystal信号的频率为10MHz，其周期为0. OluS。那么通过在所述CK-RC信号的一个周期内对所述CK-Crystal信号进行计数，就可以计算得到所述CK-RC信号的实际频率，这样可以得到CK-RC信号的实际频率和期望频率之间的频率偏差。在本实用新型中，所述CK-RC信号的频率与所述RC滤波器的特征频率的相对误差是很小的，所述CK-RC信号的实际频率和期望频率之间的频率偏差同样可以反映所述RC滤波器的期望特征频率和实际特征频率的频率偏差，基于该频率偏差可以得到合适的校准信号来调整RC滤波器的第一电阻或第一电容，使得RC滤波器的特征频率为期望的频率值。为了简化描述，可以设计所述RC滤波器的特征频率等于所述CK-RC信号的频率， 即为ΙΟΚΗζ，但实际中可以不同。一种方法是做单向校准，将校准前所述RC滤波器的特征频率的初始频率值设计得偏大，并将所述RC振荡器的初始频率也设计得偏大，两者保持相同。例如，设计校准前的所述RC滤波器的特征频率初始值为20KHz，采用5兆欧姆的电阻和 1.6皮法电容。图3描述了本实用新型中的RC滤波器的第一实施例的电路示意图。该RC滤波器为无源滤波器，所述第一电阻包括依次串联的电阻单元Rla、Rib、Rlc、Rid、Rle和Rlf，电阻单元Rla的一端作为所述RC滤波器的输入端IN，电阻单元Rlf的另一端通过电容Cl接地，电阻单元Rlf和电容Cl的连接的节点作为所述RC滤波器的输出端OUT，信号开关SO、 Si、S2、S3和S4分别与电阻单元Rib、Rlc、Rid、Rle、Rlf并联。所述校准信号DO、Dl、D2、 D3和D4分别通过反相器INVO, INV1、INV2、INV3和INV4连接在所述开关SO、Si、S2、S3和 S4的控制端以控制各个开关的导通和截止。其中，Rla可设计为典型值5兆欧姆，电容Cl 的典型值为1. 6皮法。Rlb的典型值设计为0. 5兆欧姆(Rla的10% )，Rlc的典型值为1 兆欧姆(Rla的20% )，Rld的典型值为2兆欧姆(Rla的40% )，Rle的典型值为4兆欧姆 (Rla的80%)，Rlf的典型值为8兆欧姆(Rla的160%)。如果实际生产过程中导致RC的乘积偏差为-50% 100%，即最小偏差到25uS，最大偏差到100uS。
请参考下表所示，其为与图3对应的校准信号对照表。
权利要求1.一种可编程滤波电路，其特征在于，其包括RC滤波器，其包括第一电阻和第一电容，第一电阻的电阻值或/和第一电容的电容值是可调整的；RC振荡器，其包括有第二电阻和第二电容，第二电阻与第一电阻相匹配，第二电容与第一电容相匹配；校准电路，根据一基准时钟信号和所述RC振荡器输出的RC时钟信号生成并输出校准信号；基于所述校准信号对所述RC滤波器的第一电阻的电阻值或/和第一电容的电容值进行调整。
2.根据权利要求1所述的可编程滤波电路，其特征在于所述校准电路在所述RC时钟信号的时钟周期内对所述精确时钟信号进行计数，根据计数得到的计数值确定所述校准信号。
3.根据权利要求1所述的可编程滤波电路，其特征在于第一电阻包括若干个串连的电阻单元，部分或所有电阻单元中的每个都与一个开关并联，根据所述校准信号控制各个开关的导通或截止来调整第一电阻的电阻值；或/和第一电容包括若干个并联的电容单元，部分或所有电容单元中的每个都与一个开关串联，根据所述校准信号控制各个开关的导通或截止来调整第一电容的电容值。
4.根据权利要求3所述的可编程滤波电路，其特征在于所述RC滤波器为多个，基于所述校准信号对各个RC滤波器的第一电阻的电阻值或/和第一电容的电容值同时进行调離iF. ο
专利摘要本实用新型提供一种可编程滤波电路，其包括RC滤波器，其包括第一电阻和第一电容，第一电阻的电阻值或/和第一电容的电容值是可调整的；RC振荡器，其包括有第二电阻和第二电容，第二电阻与第一电阻相匹配，第二电容与第一电容相匹配；校准电路，根据一基准时钟信号和所述RC振荡器输出的RC时钟信号生成并输出校准信号；基于所述校准信号对所述RC滤波器的第一电阻的电阻值或/和第一电容的电容值进行调整。本实用新型根据RC振荡器的RC时钟信号对RC滤波器的特征频率进行校准，从而使实现了比较准确的特征频率。
文档编号H03H1/02GK202268855SQ201120379449
公开日2012年6月6日 申请日期2011年10月1日 优先权日2011年10月1日
发明者王钊 申请人:无锡中星微电子有限公司