一种有源带通滤波器Q值校准电路的制作方法

一种有源带通滤波器q值校准电路
技术领域
1.本发明涉及集成电路设计与制造技术领域，尤其涉及一种有源带通滤波器q值校准电路。


背景技术：

2.随着射频前端链路小型化和集成化的发展趋势越来越明显，实现高集成、低功耗片上带通滤波器的需求越来越强烈。中频有源带通滤波器位于信号下变频链路的中间，作为射频信号和本振信号混频后滤除带外噪声的有效手段，其性能的好坏直接关系到信号链路的质量。利用硅基方式实现的有源带通滤波器电路，其性能往往受到工艺偏差的影响，尤其是有源rc方式实现的中频有源带通滤波器电路，滤波器的q值往往受电阻r和电容c网络的影响。因此需要设计一种能够校准滤波器的q值的电路。


技术实现要素：

3.为解决现有的技术问题，本发明提供了一种有源带通滤波器q值校准电路，有效的对滤波器的q值进行调谐。
4.本发明的具体内容如下：一种有源带通滤波器q值校准电路，包括ldo电路、校准信号滤波电路和q值校准检测电路；其中ldo电路的输出端v1和v2给校准信号滤波电路供电，ldo电路的输出端vref给q值校准检测电路提供参考电压，校准信号滤波电路的输出端信号vbp和vbn作为q值校准检测电路的输入，q值校准检测电路的输出信号vrz《n:0》作为校准信号滤波电路的控制信号。
5.进一步的，ldo电路包括运放a1、a2、a3和若干rc器件；其中电阻r1一端连电源vdd，另一端和电阻r2相连，同时和电容c1的一端相连，并作为运放a1的正向输入端；电阻r2的另一端和运放a2的正向输入端相连，同时和电阻r3的一端相连，还和电容c5的一端相连；电阻r3的另一端和电阻r4的一端相连，同时和电容c2的一端相连，还和运放a2的正向输入端相连；运放a1的负向输入端和输出端v1相连，同时和电容c3的一端相连；运放a2的负向输入端和输出端v2相连，同时和电容c4的一端相连；运放a3的负向输入端和输出端vref相连，同时和电容c6的一端相连；电容c1～c6的另一端都接地。
6.进一步的，校准信号滤波电路包括反相器inv1～inv6、带通滤波器电路；其中clk为反相器inv1的输入端，反相器inv1的输出端同时连接反相器inv2和反相器inv5的输入端；反相器inv2的输出端和反相器inv3的输入端相连；反相器inv3的输出端和反相器inv4的输入端相连，反相器inv4的输出端和带通滤波器的正向输入相连，反相器inv4的高侧由v1供电，低侧由v2供电；反相器inv5的输出端和反相器inv6的输入端相连，反相器inv6的输出端和带通滤波器的反向输入端相连，反相器inv6的高侧由v1供电，低侧由v2供电；带通滤波器和控制信号vrz《n:0》相连，输出差分信号vbp和vbn。
7.进一步的，q值校准检测电路包括dac、缓冲器u1、缓冲器u2、迟滞比较器、复位电路、幅度检测电路、运放a4、数字电路以及若干rc器件；其中dac的输出端和缓冲器u1的输入
端相连；缓冲器u1的输出端和电阻r5的一端相连，另一端和电容c7的一端相连，同时和迟滞比较器的正向输入端相连；电阻r6的一端和信号vbp相连，另一端和缓冲器u2的输入端以及电阻r7的一端同时相连；电阻r7的另一端接信号vbn；缓冲器u2的输出端接电阻r8的一端；电阻r8的另一端接电阻r9的一端，同时和电容c8的一端相连；电阻r9的另一端和运放a4的负向输入端相连，同时和电阻r10的一端相连；电阻r10的另一端和运放a4的输出端相连，同时和电容c9的一端以及迟滞比较器的反向输入端相连；迟滞比较器的输出端l和数字电路的输入端相连；数字电路输出控制信号vrz《n:0》；复位电路的输出reset和幅度检测电路的输入端相连；幅度检测电路的另一个输入端和信号vbp相连，幅度检测电路的输出端和电阻r11的一端相连；电阻r11的另一端和电阻r12的一端相连，同时和运放a4的正向输入端相连；电阻r12的另一端和信号vref相连；电容c7～c9的另一端都接地。
8.本发明的有益效果：采用这样的结构后，通过对校准电路通路施加已知信号幅度和频率的方波激励，对滤波后的输出信号进行幅度检测，将获取的幅值和既定的参考信号进行比较，根据比较的结果来调整数字电路控制信号的输出，从而调谐带通滤波器内部的rc网络，调整后的输出信号幅值继续和既定的参考信号进行比较，直至幅值和参考信号相等，实现q值的校准。能够有效的对滤波器的q值进行调谐，提升芯片的一致性。相对于传统的有源带通滤波器q值校准电路而言，具有实现难度小，可集成度高的特点。
附图说明
9.下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。
10.图1为ldo电路示意图；
11.图2为校准信号滤波电路示意图；
12.图3为q值校准检测电路示意图；
13.图4为有源rc网络的开关导通电阻调谐方式示意图。
具体实施方式
14.结合图1-图4，本发明的提出的一种有源带通滤波器q值校准电路由ldo电路、校准信号滤波电路、q值校准检测电路三部分组成。
15.其中ldo电路的输出端v1和v2给校准信号滤波电路供电，ldo电路的输出端vref给q值校准检测电路提供参考电压，校准信号滤波电路的输出端信号vbp和vbn作为q值校准检测电路的输入，q值校准检测电路的输出信号vrz《n:0》作为校准信号滤波电路的控制信号。
16.ldo电路包括运放a1、a2、a3和若干rc器件；其中电阻r1一端连电源vdd，另一端和电阻r2相连，同时和电容c1的一端相连，并作为运放a1的正向输入端；电阻r2的另一端和运放a2的正向输入端相连，同时和电阻r3的一端相连，还和电容c5的一端相连；电阻r3的另一端和电阻r4的一端相连，同时和电容c2的一端相连，还和运放a2的正向输入端相连；运放a1的负向输入端和输出端v1相连，同时和电容c3的一端相连；运放a2的负向输入端和输出端v2相连，同时和电容c4的一端相连；运放a3的负向输入端和输出端vref相连，同时和电容c6的一端相连；电容c1～c6的另一端都接地。
17.校准信号滤波电路包括反相器inv1～inv6、带通滤波器电路；其中clk为反相器inv1的输入端，反相器inv1的输出端同时连接反相器inv2和反相器inv5的输入端；反相器
inv2的输出端和反相器inv3的输入端相连；反相器inv3的输出端和反相器inv4的输入端相连，反相器inv4的输出端和带通滤波器的正向输入相连，反相器inv4的高侧由v1供电，低侧由v2供电；反相器inv5的输出端和反相器inv6的输入端相连，反相器inv6的输出端和带通滤波器的反向输入端相连，反相器inv6的高侧由v1供电，低侧由v2供电；带通滤波器和控制信号vrz《n:0》相连，输出差分信号vbp和vbn。
18.q值校准检测电路包括dac、缓冲器u1、缓冲器u2、迟滞比较器、复位电路、幅度检测电路、运放a4、数字电路以及若干rc器件；其中dac的输出端和缓冲器u1的输入端相连；缓冲器u1的输出端和电阻r5的一端相连，另一端和电容c7的一端相连，同时和迟滞比较器的正向输入端相连；电阻r6的一端和信号vbp相连，另一端和缓冲器u2的输入端以及电阻r7的一端同时相连；电阻r7的另一端接信号vbn；缓冲器u2的输出端接电阻r8的一端；电阻r8的另一端接电阻r9的一端，同时和电容c8的一端相连；电阻r9的另一端和运放a4的负向输入端相连，同时和电阻r10的一端相连；电阻r10的另一端和运放a4的输出端相连，同时和电容c9的一端以及迟滞比较器的反向输入端相连；迟滞比较器的输出端l和数字电路的输入端相连；数字电路输出控制信号vrz《n:0》；复位电路的输出reset和幅度检测电路的输入端相连；幅度检测电路的另一个输入端和信号vbp相连，幅度检测电路的输出端和电阻r11的一端相连；电阻r11的另一端和电阻r12的一端相连，同时和运放a4的正向输入端相连；电阻r12的另一端和信号vref相连；电容c7～c9的另一端都接地。
19.图1中的ldo电路中，r2＝r3，r1＝r4，因此，vref电压值为vdd/2，另外，11*r2＝4*r1，因此，v1＝19vdd/30，v2＝11vdd/30，则δv＝v1-v2＝4vdd/15。电容c1、c2、c5为了滤除电源噪声，电容c3、c4、c6为了稳压。
20.图2中clk为和主通路滤波器中心频率一致的方波信号，幅值为vdd，经过多级反相器驱动后，经过inv4和inv6产生差分输入信号，该差分输入信号频率和输入的参考时钟频率一致，也即滤波器的中心频率。但是幅值为4vdd/15，共模电平为vref。带通滤波器为简单的二阶有源rc滤波器结构，其中心频率和主通路被校准的滤波器一致。vrz《n:0》为n 1为控制信号，用于控制带通滤波器内部的dac电路，产生一个直流电压，用来改变开关导通电阻。例如图4所示的有源rc网络的开关导通电阻调谐方式，dac产生的电压用来作为nmos管m管的栅压，不同的栅压会导致nmos管的导通电阻不同，其和电容c组成零点用来补偿滤波器的q值。图2中的带通滤波器输入信号频率和滤波器的中心接近时，输出信号的幅值为4*δv*q/π。
21.通常情况下，由于有源带通滤波器为差分电路，因此，如果将其一端信号拿来进行幅度检测，则会产生共模电平偏离的问题。为了解决这个问题，图3中电阻r6、r7、r8、缓冲器u2、电容c8组成了共模电平检测电路，其中r6＝r7，共模电平vr的值为(vbp vbn)/2，r8和c8组成一阶低通滤波器，滤除直流外噪声，缓冲器u2提供驱动能力。幅度检测电路检测到vbp信号的幅值，且幅度检测电路需要依赖复位电路的复位信号作为检测使能。电阻r9～r12组成共模电平转换电路，其中r9～r12四个电阻阻值相等，则输出信号幅度为vbp vref-(vbp vbn)/2，其将差分滤波器vbp信号的共模电压转换为vref，且dac输出的幅值检测基准电压vrefp的共模电压也为vref，因此，迟滞比较器的两个输入信号能够在同一共模电平下进行幅值检测。
22.图3的q值校准检测电路中，dac产生幅值检测基准电压信号4*δv/π，该电压信号作
为迟滞比较器的一个输入信号。以校准q值目标为1为例，当图2中的带通滤波器q值小于1时，则迟滞比较器的另一端输入信号小于4*δv/π，则迟滞比较器输出逻辑0，数字电路对控制位vrz《n:0》进位，直至带通滤波器的输出信号幅值达到4*δv/π。此时比较器开始翻转，校准指示位信号l为1，校准完成，此时的控制位vrz《n:0》作为主滤波器通路的q值调整最终控制信号。
23.本发明采用ldo电路、校准信号滤波电路和q值校准检测电路组成的有源带通滤波器q值校准电路，实现中频有源带通滤波器电路的q值调谐，跟传统的方法相比，电路实现简单，集成度高，能够跟现有的有源rc电路高度集成。本发明电路简单，能够在片上完全集成所有的校准电路，且提出的校准电路包含共模电平检测和转换电路，能够抑制差分滤波器共模电平漂移带来的检测精度下降的影响。
24.在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。