一种基于环形振荡器的低通滤波器电容补偿电路及方法与流程

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种基于环形振荡器的低通滤波器电容补偿电路及方法。

背景技术：

滤波器是模拟集成电路中的一个重要的模块，精确的带宽无疑是滤波器最重要的设计指标。然而滤波器所使用的电容由于制造工艺、温度等影响会偏离设计值，使滤波器带宽产生误差，因此需要对滤波器的电容进行补偿。

滤波器是常用的电路单元。为了对滤波器所使用的电容进行补偿，通常使用一个比较器和一个缓冲器与四阶低通滤波器一起实现振荡，然后对振荡产生的波形进行频率检测，进而对电容进行补偿。然而这种电路虽然能实现电容补偿的目的，但是比较器自身有一定的延时，振荡频率不能很好的跟随四阶低通滤波器的带宽，使检测得到的频率产生一定的误差。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能降低延时的基于环形振荡器的低通滤波器电容补偿电路及方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种基于环形振荡器的低通滤波器电容补偿电路，包括四阶低通滤波器、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器和电容控制调整电路，所述四阶低通滤波器的输出端通过第一反相器进而与第二反相器的输入端连接，所述第二反相器的输出端分别与第三反相器的输入端和第四反相器的输入端相连接，所述第三反相器的输出端与四阶低通滤波器的第一输入端连接，所述第四反相器的输出端与电容控制调整电路的输入端连接，所述电容控制调整电路的输出端与四阶低通滤波器的第二输入端连接。

作为所述的一种基于环形振荡器的低通滤波器电容补偿电路的进一步改进，所述电容控制调整电路包括脉冲计算器和算数比较器，所述第四反相器的输出端与脉冲计算器的输入端连接，所述脉冲计算器的输出端与算数比较器的输入端连接，所述算数比较器的输出端与四阶低通滤波器的第二输入端连接。

作为所述的一种基于环形振荡器的低通滤波器电容补偿电路的进一步改进，所述四阶低通滤波器由两个双二阶低通滤波器组成。

本发明所采用的另一个技术方案是：

一种用于所述的基于环形振荡器的低通滤波器电容补偿电路的补偿方法，包括以下步骤：

a、通过第一反相器、第二反相器和第三反相器对四阶低通滤波器生成的振荡波形进行调整；

b、通过脉冲计算器对振荡波形进行脉冲计数，得到脉冲计数值；

c、将脉冲计数值与预设的最大阈值和最小阈值进行比较，若脉冲计数值小于最小阈值或脉冲计数值大于最大阈值，则通过电容控制调整电路对四阶低通滤波器中的电容进行调整，并返回执行步骤a；反之，则断开第一反相器、第二反相器、第三反相器和四阶低通滤波器组成的振荡回路。

本发明的有益效果是：

本发明一种基于环形振荡器的低通滤波器电容补偿电路及方法通过第一反相器、第二反相器、第三反相器和四阶低通滤波器组成振荡回路，从而能有效减少延时，使得振荡频率监测点的方波频率能很好的跟随四阶低通滤波器的带宽，进而能更精确地对四阶低通滤波器的电容进行补偿，而且本发明的电路设计结构简单，能有效降低功耗。

附图说明

图1是本发明一种基于环形振荡器的低通滤波器电容补偿电路的原理示意图；

图2是本发明补偿方法步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

参考图1，本发明一种基于环形振荡器的低通滤波器电容补偿电路，包括四阶低通滤波器、第一反相器i1、第二反相器i2、第三反相器i3、第四反相器i4和电容控制调整电路，所述四阶低通滤波器的输出端通过第一反相器i1进而与第二反相器i2的输入端连接，所述第二反相器i2的输出端分别与第三反相器i3的输入端和第四反相器i4的输入端相连接，所述第三反相器i3的输出端与四阶低通滤波器的第一输入端连接，所述第四反相器i4的输出端与电容控制调整电路的输入端连接，所述电容控制调整电路的输出端与四阶低通滤波器的第二输入端连接。

本发明中，所述第一反相器i1、第二反相器i2、第三反相器i3和四阶低通滤波器组成一个环形振荡器，电路简单，延时低；而且使用四阶低通滤波器的单端输入输出而不是差分输入输出，使得振荡器面积更小，功耗更低。

本实施例中，四阶低通滤波器的截止频率fc＝1/2πreqc，反相器的特征频率为ft。因为ft>>fc,所以振荡器的振荡频率fosc≈fc，即振荡频率紧紧跟随四阶低通滤波器的带宽，使得电容调整控制电路能够更精确地对滤波器电容大小c进行调整，而且反相器自身的特征频率远大于四阶低通滤波器的截止频率，反相器延时极小。

进一步作为优选的实施方式，所述电容控制调整电路包括脉冲计算器和算数比较器，所述第四反相器i4的输出端与脉冲计算器的输入端连接，所述脉冲计算器的输出端与算数比较器的输入端连接，所述算数比较器的输出端与四阶低通滤波器的第二输入端连接。

进一步作为优选的实施方式，所述四阶低通滤波器由两个双二阶低通滤波器组成。

参考图2，本发明实施例补偿方法，具体包括以下步骤：

s1、开始工作时，所述四阶低通滤波器的单端输入和输出接入振荡回路，而另一端的输入输出悬空，然后通过第一反相器i1、第二反相器i2和第三反相器i3对四阶低通滤波器生成的振荡波形进行调整；

s2、通过脉冲计算器对振荡波形进行脉冲计数，得到脉冲计数值；

s3、将脉冲计数值与预设的最大阈值nmax和最小阈值进行比较nmin，若脉冲计数值小于最小阈值nmin或脉冲计数值大于最大阈值nmax，则通过电容控制调整电路对四阶低通滤波器中的电容进行调整，并返回执行步骤s1；反之，则断开第一反相器i1、第二反相器i2、第三反相器i3和四阶低通滤波器组成的振荡回路。

从上述内容可知，本发明通过第一反相器i1、第二反相器i2、第三反相器i3和四阶低通滤波器组成振荡回路，从而能有效减少延时，使得振荡频率监测点的方波频率能很好的跟随四阶低通滤波器的带宽，进而能更精确地对四阶低通滤波器的电容进行补偿，而且本发明的电路设计结构简单，能有效降低功耗。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在

本技术：
权利要求所限定的范围内。

技术特征：

1.一种基于环形振荡器的低通滤波器电容补偿电路，其特征在于，包括四阶低通滤波器、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器和电容控制调整电路，所述四阶低通滤波器的输出端通过第一反相器进而与第二反相器的输入端连接，所述第二反相器的输出端分别与第三反相器的输入端和第四反相器的输入端相连接，所述第三反相器的输出端与四阶低通滤波器的第一输入端连接，所述第四反相器的输出端与电容控制调整电路的输入端连接，所述电容控制调整电路的输出端与四阶低通滤波器的第二输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于环形振荡器的低通滤波器电容补偿电路，其特征在于：所述电容控制调整电路包括脉冲计算器和算数比较器，所述第四反相器的输出端与脉冲计算器的输入端连接，所述脉冲计算器的输出端与算数比较器的输入端连接，所述算数比较器的输出端与四阶低通滤波器的第二输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于环形振荡器的低通滤波器电容补偿电路，其特征在于：所述四阶低通滤波器由两个双二阶低通滤波器组成。

4.一种用于权利要求1所述的基于环形振荡器的低通滤波器电容补偿电路的补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、通过第一反相器、第二反相器和第三反相器对四阶低通滤波器生成的振荡波形进行调整；

b、通过脉冲计算器对振荡波形进行脉冲计数，得到脉冲计数值；

c、将脉冲计数值与预设的最大阈值和最小阈值进行比较，若脉冲计数值小于最小阈值或脉冲计数值大于最大阈值，则通过电容控制调整电路对四阶低通滤波器中的电容进行调整，并返回执行步骤a；反之，则断开第一反相器、第二反相器、第三反相器和四阶低通滤波器组成的振荡回路。

技术总结
本发明公开了一种基于环形振荡器的低通滤波器电容补偿电路，包括四阶低通滤波器、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器和电容控制调整电路，所述四阶低通滤波器的输出端通过第一反相器进而与第二反相器的输入端连接，所述第四反相器的输出端与电容控制调整电路的输入端连接，所述电容控制调整电路的输出端与四阶低通滤波器的第二输入端连接。本发明通过第一反相器、第二反相器、第三反相器和四阶低通滤波器组成振荡回路，从而能有效减少延时，进而能更精确地对四阶低通滤波器的电容进行补偿，而且本发明的电路设计结构简单，能有效降低功耗。本发明可广泛应用于电子电路领域中。

技术研发人员：吴为民;胡胜发
受保护的技术使用者：安凯(广州)微电子技术有限公司
技术研发日：2018.11.16
技术公布日：2020.05.26