一種用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路的製作方法

2023-08-12 22:17:06 1

一種用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路，該頻率校準電路包含跨導放大器主從結構控制電路和RC振蕩電路以及數字邏輯電路；主從結構控制電路中的主跨導放大器與Gm-C濾波器中的從跨導放大器相匹配，由相同的偏置電壓控制，使其跨導值Gm與主從控制電路中的電阻R精確成反比關係，跨導放大器工藝誤差對頻率的影響轉變為電阻工藝誤差對頻率的影響。相比於傳統的Gm-C濾波器的頻率校準電路具有結構簡單、魯棒性好的特點。
【專利說明】—種用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路。
【背景技術】
[0002]校準電路是集成濾波器電路中必不可少的模塊。隨著半導體集成電路的發展，模擬數字單晶片越來越成為主流，低中頻濾波器作為無線射頻收發機、傳感器接口的關鍵電路也常常被選擇集成在晶片上，以減小系統尺寸、降低成本並提高系統性能。但由於製造容差、工藝變化等工藝因素以及器件老化等影響，濾波器的頻率特性會發生較大變化。如電阻電容20%的工藝偏差將會造成濾波器頻率30%?50%的誤差。解決辦法就是在集成濾波器中加入頻率校準電路，自適應調整器件的參數，使濾波器的頻率特性實現需要的功能。
[0003]不同類型的集成濾波器的頻率校準電路不同。有源RC濾波器的頻率特性由RC時間常數決定，電阻電容採用陣列的形式，通過數字邏輯改變陣列的碼率即可改變濾波器的頻率特性，頻率檢測電路可採用積分器或者振蕩器來實現。基於積分器的檢測電路由於處理的模擬信號需要放大器、比較器等電路功耗大，結構複雜，而基于振蕩器的檢測電路只需反相器即可實現，功耗低結構簡單，因此在低功耗應用場合多採用基于振蕩器的頻率校準電路。不同於有源RC濾波器，Gm-C濾波器具有超低功耗的特點，因此在主流的低功耗設計電路中多採用Gm-C濾波器。但是Gm-C濾波器的頻率特性由時間常數C/Gm決定，其中Gm是運算跨導放大器的跨導值，由尾電流源決定，一般通過調節偏置電壓來改變，只能使用連續的模擬信號調節。傳統的基於鎖相環的Gm-C濾波器頻率校準電路如圖2所示主要包含壓控振蕩器、鑑相器、低通濾波三個模塊。振蕩器、鑑相器與低通濾波器構成控制環路，環路鎖定後，壓控振蕩器VCO的振蕩頻率和鑑相器的輸入參考時鐘頻率相同，壓控振蕩器VCO與Gm-C濾波器中跨導放大器和電容相匹配，因此可以通過確定鑑相器的輸入參考頻率來確定Gm-C濾波器中頻率特性。但是這種校準電路幾個模塊均需要消耗很大的功耗，同時壓控振蕩器還存在限幅和穩定性問題。
[0004]跨導放大器的主從控制思想最早是出現在可變增益放大器中，可變增益放大器要實現高精度的增益調節，對跨導放大器的跨導值的精度要求較高，跨導放大器的跨導值通常和多個器件參數有關，同時也是簡單的線性相關，因此直接調節難以實現高精度。採用主從結構，通過主跨導放大器將跨導值轉變為與某一參數成線性相關的變量，比如電壓值或者時鐘頻率，通過系統提供的基準電壓或者參考時鐘即可將主跨導放大器的跨導值固定為一個精確值，可變增益放大器中的從跨導放大器受主跨導放大器控制，從而實現高精度的增益值。
[0005]因此，需要一種新的用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路以解決上述問題。
【發明內容】

[0006]發明目的:本發明針對現有技術中可變增益放大器的缺陷，提供一種提升增益變化範圍的用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路。[0007]技術方案:為解決上述技術問題，本發明的用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路採用如下技術方案:
[0008]一種用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路，包括跨導放大器主從控制電路，
[0009]所述跨導放大器主從控制電路包括第一 P型金屬氧化物場效應管(PMl )、第二 P型金屬氧化物場效應管(PM2)、第三P型金屬氧化物場效應管(PM3)、第四P型金屬氧化物場效應管(PM4)、第五P型金屬氧化物場效應管(PM5)、第六P型金屬氧化物場效應管(PM6)、第七P型金屬氧化物場效應管(PM7)、第八P型金屬氧化物場效應管(PM8)、第九P型金屬氧化物場效應管(PM9)、第十P型金屬氧化物場效應管(PMlO)、第十一 P型金屬氧化物場效應管(PM11)、第十二 P型金屬氧化物場效應管(PM12)、第一 N型金屬氧化物場效應管(匪I)、第二 N型金屬氧化物場效應管(NM2)、第三N型金屬氧化物場效應管(NM3)、第四N型金屬氧化物場效應管(NM4)、第五N型金屬氧化物場效應管(匪5)、第六N型金屬氧化物場效應管(NM6)以及電阻(RO)和主跨導放大器(Gm)，
[0010]所述第一 P型金屬氧化物場效應管(PMl)的源極、所述第二 P型金屬氧化物場效應管(PM2)的源極、所述第三P型金屬氧化物場效應管(PM3)的源極、所述第四P型金屬氧化物場效應管(PM4)的源極、所述第五P型金屬氧化物場效應管(PM5)的源極和所述第六P型金屬氧化物場效應管(PM6)的源極連接並接電源；
[0011]所述第一 P型金屬氧化物場效應管(PMl)的柵極、所述第二 P型金屬氧化物場效應管(PM2)的柵極、所述第三P型金屬氧化物場效應管(PM3)的柵極、所述第四P型金屬氧化物場效應管(PM4)的柵極、所述第五P型金屬氧化物場效應管(PM5)的柵極和所述第六P型金屬氧化物場效應管(PM6)的柵極連接；
[0012]所述第一 P型金屬氧化物場效應管(PMl)的漏極、所述第七P型金屬氧化物場效應管(PM7)的源極和所述第八P型金屬氧化物場效應管(PM8)的源極連接；
[0013]所述第二 P型金屬氧化物場效應管(PM2)的漏極和所述第九P型金屬氧化物場效應管(PM9)的源極連接；
[0014]所述第三P型金屬氧化物場效應管(PM3 )的漏極連接所述主跨導放大器(Gm)的同相輸入端與反相輸出端；
[0015]所述第四P型金屬氧化物場效應管(PM4)的漏極連接所述第十P型金屬氧化物場效應管(PMlO)的源極；
[0016]所述第五P型金屬氧化物場效應管(PM5)的漏極連接所述第十一 P型金屬氧化物場效應管(PMlI)的源極；
[0017]所述第六P型金屬氧化物場效應管(PM6)的漏極、所述第六P型金屬氧化物場效應管(PM6)的柵極和所述第十二 P型金屬氧化物場效應管(PM12)的源極連接；
[0018]所述第七P型金屬氧化物場效應管(PM7)的漏極、所述第一 N型金屬氧化物場效應管(匪I)的漏極、所述第一 N型金屬氧化物場效應管(NMl)的柵極和所述第二 N型金屬氧化物場效應管(匪2)的柵極連接；
[0019]所述第七P型金屬氧化物場 效應管(PM7)的柵極連接所述主跨導放大器(Gm)的同相輸入端和反相輸出端；
[0020]所述第八P型金屬氧化物場效應管(PM8)的漏極連接所述第二 N型金屬氧化物場效應管(匪2)的漏極；[0021]所述第八P型金屬氧化物場效應管(PM8)的柵極、所述第十P型金屬氧化物場效應管(PMlO)的漏極和電阻(RO)的一端的連接；
[0022]所述第九P型金屬氧化物場效應管(PM9)的柵極、所述第十P型金屬氧化物場效應管(PMlO)的柵極、所述第十一 P型金屬氧化物場效應管(PMll)的柵極和所述第十二 P型金屬氧化物場效應管(PM12)的柵極連接；
[0023]所述第九P型金屬氧化物場效應管(PM9)的漏極、所述第三N型金屬氧化物場效應管(匪3)的漏極、所述第三N型金屬氧化物場效應管(匪3)的柵極、所述第四N型金屬氧化物場效應管(NM4)的柵極連接；
[0024]所述第十P型金屬氧化物場效應管(PMlO)的漏極通過所述電阻(RO)連接所述第五P型金屬氧化物場效應管(PM5)的漏極和第四P型金屬氧化物場效應管(PM4)的漏極；
[0025]所述第十一 P型金屬氧化物場效應管(PMlI)的漏極、所述第六N型金屬氧化物場效應管(NM6)的柵極、所述第六N型金屬氧化物場效應管(NM6)的漏極和所述第五N型金屬氧化物場效應管(匪5)的柵極連接；
[0026]所述第十二 P型金屬氧化物場效應管(PM12)的漏極連接所述參考電流源(Iref)的輸入端；
[0027]所述第四N型金屬氧化物場效應管(NM4)的漏極、所述第五N型金屬氧化物場效應管(匪5)的漏極、所述主跨導放大器(Gm)的反相輸入端和所述主跨導放大器(Gm)的同相輸出端連接；
[0028]所述第一 N型金屬氧化物場效應管(匪I)的源極、所述第二 N型金屬氧化物場效應管(匪2)的源極、所述第三N型金屬氧化物場效應管(匪3)的源極、所述第四N型金屬氧化物場效應管(NM4)的源極、所述第五N型金屬氧化物場效應管(匪5)的源極、所述第六N型金屬氧化物場效應管(NM6)的源極和所述參考電流源(Iref)的輸出端均接地；
[0029]所述第二 N型金屬氧化物場效應管(匪2)的漏極連接所述主跨導放大器(Gm)的電壓控制埠和Gm-C濾波器中從跨導放大器的電壓控制埠。
[0030]更進一步的，還包括RC振蕩電路，所述RC振蕩電路包括第一倒相放大器(InvO)、第二倒相放大器(Invl)、第三倒相放大器(Inv2)、可變電容(CO)、第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)，所述第一倒相放大器(InvO)、第二倒相放大器(Invl)和第三倒相放大器(Inv2)依次首尾相接，所述第一倒相放大器(InvO)和第三倒相放大器(Inv2)之間設置有所述第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)，所述第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)串聯連接；所述可變電容(CO)的一端連接所述第二倒相放大器(Invl)和第三倒相放大器(Inv2)的連接點，所述可變電容(CO)的另一端連接所述第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)的連接點。採用低功耗的RC頻率檢測電路，通過調整電容值來校準濾波器的時間常數。RC振蕩電路相比壓控振蕩器VCO不存在輸入限幅和穩定性問題，同時功耗低，這種校準電路非常適合應用於低功耗、低成本的Gm-C濾波器中。可有效節約功耗，節約電路結構。
[0031]更進一步的，還包括數字邏輯電路，所述RC振蕩電路連接所述數字邏輯電路，所述跨導放大器主從控制電路和數字邏輯電路分別連接所述Gm-C濾波器中從跨導放大器的電壓控制埠和電容控制埠，
[0032]所述數字邏輯電路用於檢測所述RC振蕩電路的頻率並調整可調電容值，使振蕩頻率穩定在固定範圍內， 矯正時間常數RC，最後將校準後的電容值送給所述Gm-C濾波器。[0033]有益效果:本發明的用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路電路結構簡單，提供了一種用於Gm-C濾波器的頻率校準電路。Gm-C濾波器的頻率誤差主要受跨導放大器的跨導值和電容的工藝誤差和溫度影響，影響跨導放大器的跨導值Gm的因素很多，因此需要一種準確控制跨導值的電路。該校準電路使用了跨導放大器的主從控制結構，將跨導放大器的誤差轉變為電阻的工藝偏差，穩定性更高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為本發明的用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路頻率校準電路模塊框圖；
[0035]圖2為傳統基於鎖相環的Gm-C濾波器頻率校準電路模塊框圖；
[0036]圖3為本發明中關鍵模塊跨導放大器主從控制電路原理圖；
[0037]圖4為採用本發明的頻率校準電路後Gm-C低通濾波器在不同工藝角下校準前後的幅頻特性曲線對比=MO為理想曲線，Ml、M2分別為FF、SS工藝角下校準前的曲線，M3、M4為FF、SS工藝角下校準後的曲線。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步詳細描述:
[0039]請參閱圖1所示，本發明的用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路，包括跨導放大器主從控制電路，
[0040]跨導放大器主從控制電路包括第一 P型金屬氧化物場效應管PMl、第二 P型金屬氧化物場效應管PM2、第三P型金屬氧化物場效應管PM3、第四P型金屬氧化物場效應管PM4、第五P型金屬氧化物場效應管PM5、第六P型金屬氧化物場效應管PM6、第七P型金屬氧化物場效應管PM7、第八P型金屬氧化物場效應管PM8、第九P型金屬氧化物場效應管PM9、第十P型金屬氧化物場效應管PMlO、第十一 P型金屬氧化物場效應管PMl 1、第十二 P型金屬氧化物場效應管PM12、第一 N型金屬氧化物場效應管匪1、第二 N型金屬氧化物場效應管匪2、第三N型金屬氧化物場效應管匪3、第四N型金屬氧化物場效應管NM4、第五N型金屬氧化物場效應管匪5、第六N型金屬氧化物場效應管NM6以及電阻RO和主跨導放大器Gm。
[0041]其中，第一 P型金屬氧化物場效應管PMl的源極、第二 P型金屬氧化物場效應管PM2的源極、第三P型金屬氧化物場效應管PM3的源極、第四P型金屬氧化物場效應管PM4的源極、第五P型金屬氧化物場效應管PM5的源極和第六P型金屬氧化物場效應管PM6的源極連接並接電源。第一 P型金屬氧化物場效應管PMl的柵極、第二 P型金屬氧化物場效應管PM2的柵極、第三P型金屬氧化物場效應管PM3的柵極、第四P型金屬氧化物場效應管PM4的柵極、第五P型金屬氧化物場效應管PM5的柵極和第六P型金屬氧化物場效應管PM6的柵極連接。第一 P型金屬氧化物場效應管PMl的漏極、第七P型金屬氧化物場效應管PM7的源極和第八P型金屬氧化物場效應管PM8的源極連接。第二 P型金屬氧化物場效應管PM2的漏極和第九P型金屬氧化物場效應管PM9的源極連接。第三P型金屬氧化物場效應管PM3的漏極連接主跨導放大器Gm的同相輸入端與反相輸出端。第四P型金屬氧化物場效應管PM4的漏極連接第十P型金屬氧化物場效應管PMlO的源極。第五P型金屬氧化物場效應管PM5的漏極連接第十一 P型金屬氧化物場效應管PMll的源極。第六P型金屬氧化物場效應管PM6的漏極、第六P型金屬氧化物場效應管PM6的柵極和第十二 P型金屬氧化物場效應管PM12的源極連接。第七P型金屬氧化物場效應管PM7的漏極、第一 N型金屬氧化物場效應管匪I的漏極、第一 N型金屬氧化物場效應管匪I的柵極和第二 N型金屬氧化物場效應管匪2的柵極連接。第七P型金屬氧化物場效應管PM7的柵極連接跨導放大器Gm的同相輸入端和反相輸出端。第八P型金屬氧化物場效應管PM8的漏極連接第二 N型金屬氧化物場效應管匪2的漏極。第八P型金屬氧化物場效應管PM8的柵極、第十P型金屬氧化物場效應管PMlO的漏極和電阻RO的一端的連接。第九P型金屬氧化物場效應管PM9的柵極、第十P型金屬氧化物場效應管PMlO的柵極、第十一 P型金屬氧化物場效應管PMll的柵極和第十二 P型金屬氧化物場效應管PM12的柵極連接。第九P型金屬氧化物場效應管PM9的漏極、第三N型金屬氧化物場效應管NM3的漏極、第三N型金屬氧化物場效應管匪3的柵極、第四N型金屬氧化物場效應管NM4的柵極連接。第十P型金屬氧化物場效應管PMlO的漏極通過電阻RO連接第五P型金屬氧化物場效應管PM5的漏極和第四P型金屬氧化物場效應管PM4的漏極。第H^一 P型金屬氧化物場效應管PMll的漏極、第六N型金屬氧化物場效應管NM6的柵極、第六N型金屬氧化物場效應管NM6的漏極和第五N型金屬氧化物場效應管匪5的柵極連接。第十二 P型金屬氧化物場效應管PM12的漏極連接參考電流源Iref的輸入端。第四N型金屬氧化物場效應管NM4的漏極、第五N型金屬氧化物場效應管匪5的漏極、主跨導放大器Gm的反相輸入端和主跨導放大器Gm的同相輸出端連接。[0042]第一N型金屬氧化物場效應管NMl的源極、第二N型金屬氧化物場效應管匪2的源極、第三N型金屬氧化物場效應管匪3的源極、第四N型金屬氧化物場效應管NM4的源極、第五N型金屬氧化物場效應管匪5的源極、第六N型金屬氧化物場效應管NM6的源極和參考電流源Iref的輸出端均接地。第二 N型金屬氧化物場效應管匪2的漏極連接主跨導放大器Gm的電壓控制埠和Gm-C濾波器中從跨導放大器的電壓控制埠。
[0043]還包括RC振蕩電路，RC振蕩電路包括第一倒相放大器InvO、第二倒相放大器Invl、第三倒相放大器Inv2、可變電容CO、第一電阻Rl和第二電阻R2，第一倒相放大器InvO、第二倒相放大器Invl和第三倒相放大器Inv2依次首尾相接,第一倒相放大器InvO和第三倒相放大器Inv2之間設置有第一電阻Rl和第二電阻R2，第一電阻Rl和第二電阻R2串聯連接。可變電容CO的一端連接第二倒相放大器Invl和第三倒相放大器Inv2的連接點，可變電容CO的另一端連接第一電阻Rl和第二電阻R2的連接點。採用低功耗的RC頻率檢測電路，通過調整電容值來校準濾波器的時間常數。RC振蕩電路相比壓控振蕩器VCO不存在輸入限幅和穩定性問題，同時功耗低，這種校準電路非常適合應用於低功耗、低成本的Gm-C濾波器中。可有效節約功耗，節約電路結構。
[0044]還包括數字邏輯電路，RC振蕩電路連接數字邏輯電路，跨導放大器主從控制電路和數字邏輯電路分別連接Gm-C濾波器中從跨導放大器的電壓控制埠和電容控制埠，數字邏輯電路用於檢測RC振蕩電路的頻率並調整可調電容值，使振蕩頻率穩定在固定範圍內，矯正時間常數RC，最後將校準後的電容值送給Gm-C濾波器。數字邏輯電路為現有技術中常見的功能模塊，本發明未對其進行改進。
[0045]發明原理:
[0046]本發明的校準電路核心是跨導放大器主從控制電路如圖3所示，包括主跨導放大器、電流源ib、ig、電阻RO和誤差放大器:為保證輸入輸出共模電平相等，主跨導放大器接成負反饋形式；電流源ib流過電阻R0，產生固定電壓差V' p_Vn= ibR，跨導放大器的反相輸入接電阻一端電壓固定為Vn，同相輸入端與電阻的另一端分別接誤差放大器的輸入，從而使跨導放大器的輸入電壓等於電阻兩端的電壓差ibR。電流源ig從跨導放大器的輸出灌
入/抽取電流ig。由於跨導放大器的輸入電壓與輸出電流固定，其跨導值為Gm=i，電流
源由基準鏡像得到，其誤差很小，跨導放大器的跨導值與電阻R成反比，其精度也由電阻決定。
[0047]主從結構控制Gm-C濾波器中的跨導放大器，使其跨導值Gm與主從控制電路中的電阻R精確成反比關係(Gm = k/R, Ic1為常數)，從而使得決定Gm-C濾波器頻率特性(包括帶寬、中心頻率等)f的時間常數由C/Gm轉變為RC，用表達式表示為f - Qjc = k/RC。RC振蕩電路振蕩頻率fo與時間常數RC成反比(& = k2/RC)，其中電阻R和電容C分別與主從控制電路中的電阻和Gm-C濾波器中的電容相匹配，因此Gm-C濾波器的頻率特性正比於RC振蕩器的振蕩頻率即f f。= k2/RC。數字邏輯電路檢測振蕩電路的頻率並調整可調電容值，使振蕩頻率穩定在固定範圍內，實現時間常數RC的矯正，最後將校準後的電容值送給Gm-C濾波器，最終實現了 Gm-C濾波器的頻率校準。
[0048]相比於傳統的基於鎖相環的Gm-C濾波器頻率校準電路如圖2，該校準電路除主從控制電路消耗一定的靜態電流外，其餘模塊均為數字電路並只在校準結束後可關閉，具有功耗低的特點，RC振蕩電路相比壓控振蕩器VCO不存在輸入限幅和穩定性問題，同時功耗低，這種校準電路非常適合應用於低功耗、低成本的Gm-C濾波器中。
[0049]如圖4所示，採用本發明的頻率校準電路後Gm-C低通濾波器在不同工藝角下校準前後的幅頻特性曲線。其中MO為理想的幅頻特性曲線，帶寬為244KHz ;M1、M2分別為校準前FF和SS工藝角下的幅頻特性，帶寬分別為335KHz、174KHz，頻率誤差近30% ;M3、M4分別為FF和SS工藝角下校準後的幅頻特性，帶寬分別為250KHz、237KHz，頻率誤差縮減到了 5%以內，可見本發明的校準電路實現了頻率校準功能。
[0050]本發明基於這種跨導放大器主從控制思想，融合有源RC濾波器的頻率校準電路，提出了一種新的用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路頻率校準電路，電路結構簡單、功耗低、穩定性好，真正符合了 Gm-C濾波器的低功耗低成本的特點。
[0051]相比於傳統的基於鎖相環的Gm-C濾波器頻率校準電路，該校準電路除主從控制電路消耗一定的靜態電流外，其餘模塊均為數字電路並只在校準結束後可關閉，具有功耗低的特點，RC振蕩電路相比壓控振蕩器VCO不存在輸入限幅和穩定性問題，同時功耗低，這種校準電路非常適合應用於低功耗、低成本的Gm-C濾波器中。
[0052]其中，該校準電路包含跨導放大器主從控制電路、RC振蕩電路和數字邏輯電路，跨導放大器主從控制電路中的主跨導放大器與Gm-C濾波器中的從跨導放大器相匹配，由相同的偏置電壓控制；主從控制電路將跨導放大器的跨導值Gm轉變為與控制電路中的電阻R成反比關係，RC振蕩電路中的電阻R與主從結構跨導放大器中的電阻R相匹配，可調電容C與Gm-C濾波器中的可調電容C相匹配；數字邏輯電路檢測RC振蕩器的振蕩頻率並調整可調電容C使振蕩頻率穩定在固定範圍內，並將可調電容的穩定值送給Gm-C濾波器。該校準電路中採用主從結構控制Gm-C濾波器中的跨導放大器，使其跨導值Gm與主從控制電路中的電阻R精確成反比關係，跨導放大器的工藝誤差轉變為電阻R的工藝誤差，從而使得決定Gm-C濾波器頻率特性的時間常數由C/Gm轉變為與有源RC濾波器相同的RC。RC振蕩電路中的電阻R和電容C分別與主從控制電路中的電阻和Gm-C濾波器中的電容相匹配，從而精確反應濾波器的頻率特性。數字邏輯電路檢測振蕩電路的輸出頻率並調整可調電容值，最後將校準後的電容值送給Gm-C濾波器，從而實現了 Gm-C濾波器的頻率校準。相比於傳統的Gm-C濾波器的頻率校準電路具有結構簡單、功耗低、魯棒性好的特點。
[0053]本發明的用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路提供了一種用於Gm-C濾波器的頻率校準電路。Gm-C濾波器的頻率誤差主要受跨導放大器的跨導值和電容的工藝誤差和溫度影響，影響跨導放大器的跨導值Gm的因素很多，因此需要一種準確控制跨導值的電路。該校準電路使用了跨導放大器的主從控制結構，將跨導放大器的誤差轉變為電阻的工藝偏差，穩定性更高。
【權利要求】
1.一種用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路，其特徵在於，包括跨導放大器主從控制電路， 所述跨導放大器主從控制電路包括第一 P型金屬氧化物場效應管(PMl )、第二 P型金屬氧化物場效應管(PM2)、第三P型金屬氧化物場效應管(PM3)、第四P型金屬氧化物場效應管(PM4)、第五P型金屬氧化物場效應管(PM5)、第六P型金屬氧化物場效應管(PM6)、第七P型金屬氧化物場效應管(PM7)、第八P型金屬氧化物場效應管(PM8)、第九P型金屬氧化物場效應管(PM9)、第十P型金屬氧化物場效應管(PMlO)、第十一 P型金屬氧化物場效應管(PM11 )、第十二 P型金屬氧化物場效應管(PM12)、第一 N型金屬氧化物場效應管(匪I )、第二 N型金屬氧化物場效應管(NM2)、第三N型金屬氧化物場效應管(NM3)、第四N型金屬氧化物場效應管(NM4)、第五N型金屬氧化物場效應管(匪5)、第六N型金屬氧化物場效應管(NM6)以及電阻(RO)和主跨導放大器(Gm)， 所述第一 P型金屬氧化物場效應管(PMl)的源極、所述第二 P型金屬氧化物場效應管(PM2)的源極、所述第三P型金屬氧化物場效應管(PM3)的源極、所述第四P型金屬氧化物場效應管(PM4)的源極、所述第五P型金屬氧化物場效應管(PM5)的源極和所述第六P型金屬氧化物場效應管(PM6)的源極連接並接電源； 所述第一 P型金屬氧化物場效應管(PMl)的柵極、所述第二 P型金屬氧化物場效應管(PM2)的柵極、所述第三P型金屬氧化物場效應管(PM3)的柵極、所述第四P型金屬氧化物場效應管(PM4)的柵極、所述第五P型金屬氧化物場效應管(PM5)的柵極和所述第六P型金屬氧化物場效應管(PM6)的柵極連接； 所述第一 P型金屬氧化物場效應管(PMl)的漏極、所述第七P型金屬氧化物場效應管(PM7)的源極和所述第八P型金屬氧化物場效應管(PM8)的源極連接； 所述第二 P型金屬氧化物場效應管(PM2)的漏極和所述第九P型金屬氧化物場效應管(PM9)的源極連接； 所述第三P型金屬氧化物場效應管(PM3)的漏極連接所述主跨導放大器(Gm)的同相輸入端與反相輸出端； 所述第四P型金屬氧化物場效應管(PM4)的漏極連接所述第十P型金屬氧化物場效應管(PMlO)的源極； 所述第五P型金屬氧化物場效應管(PM5)的漏極連接所述第十一 P型金屬氧化物場效應管(PMlI)的源極； 所述第六P型金屬氧化物場效應管(PM6)的漏極、所述第六P型金屬氧化物場效應管(PM6)的柵極和所述第十二 P型金屬氧化物場效應管(PM12)的源極連接； 所述第七P型金屬氧化物場效應管(PM7)的漏極、所述第一 N型金屬氧化物場效應管(NMl)的漏極、所述第一 N型金屬氧化物場效應管(NMl)的柵極和所述第二 N型金屬氧化物場效應管(匪2)的柵極連接； 所述同相輸入端第七P型金屬氧化物場效應管(PM7)的柵極連接所述跨導放大器(Gm)的同相輸入端和反相輸出端； 所述第八P型金屬氧化物場效應管(PM8)的漏極連接所述第二 N型金屬氧化物場效應管(匪2)的漏極； 所述第八P型金屬氧化物 場效應管(PM8)的柵極、所述第十P型金屬氧化物場效應管(PMlO)的漏極和電阻(RO)的一端的連接； 所述第九P型金屬氧化物場效應管(PM9)的柵極、所述第十P型金屬氧化物場效應管(PMlO)的柵極、所述第十一 P型金屬氧化物場效應管(PMll)的柵極和所述第十二 P型金屬氧化物場效應管(PM12)的柵極連接； 所述第九P型金屬氧化物場效應管(PM9)的漏極、所述第三N型金屬氧化物場效應管(匪3)的漏極、所述第三N型金屬氧化物場效應管(匪3)的柵極、所述第四N型金屬氧化物場效應管(NM4)的柵極連接； 所述第十P型金屬氧化物場效應管(PMlO)的漏極通過所述電阻(RO)連接所述第五P型金屬氧化物場效應管(PM5)的漏極和第四P型金屬氧化物場效應管(PM4)的漏極； 所述第十一 P型金屬氧化物場效應管(PMlI)的漏極、所述第六N型金屬氧化物場效應管(NM6)的柵極、所述第六N型金屬氧化物場效應管(NM6)的漏極和所述第五N型金屬氧化物場效應管(匪5)的柵極連接； 所述第十二 P型金屬氧化物場效應管(PM12)的漏極連接所述參考電流源(Iref)的輸入端; 所述第四N型金屬氧化物場效應管(NM4)的漏極、所述第五N型金屬氧化物場效應管(匪5)的漏極、所述主跨導放大器(Gm)的反相輸入端和所述主跨導放大器(Gm)的同相輸出端連接； 所述第一 N型金屬氧化物場效應管(匪I)的源極、所述第二 N型金屬氧化物場效應管(匪2)的源極、所述第三N型金屬氧化物場效應管(匪3)的源極、所述第四N型金屬氧化物場效應管(NM4)的源極、所述第五N型金屬氧化物場效應管(匪5)的源極、所述第六N型金屬氧化物場效應管(NM6)的源極和所述參考電流源(Iref)的輸出端均接地； 所述第二 N型金屬氧化物場效應管(匪2)的漏極連接所述主跨導放大器(Gm)的電壓控制埠和Gm-C濾波器中從跨導放大器的電壓控制埠。
2.如權利要求1所述的用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路，其特徵在於，還包括RC振蕩電路，所述RC振蕩電路包括第一倒相放大器(InvO)、第二倒相放大器(Invl)、第三倒相放大器(Inv2)、可變電容(CO)、第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)，所述第一倒相放大器(InvO)、第二倒相放大器(Invl)和第三倒相放大器(Inv2)依次首尾相接，所述第一倒相放大器(InvO)和第三倒相放大器(Inv2)之間設置有所述第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)，所述第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)串聯連接；所述可變電容(CO)的一端連接所述第二倒相放大器(Invl)和第三倒相放大器(Inv2)的連接點，所述可變電容(CO)的另一端連接所述第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)的連接點。
3.如權利要求1所述的用於Gm-C濾波器的主從結構頻率校準電路，其特徵在於，還包括RC振蕩電路和數字邏輯電路，所述RC振蕩電路連接所述數字邏輯電路，所述跨導放大器主從控制電路和數字邏輯電路分別連接所述Gm-C濾波器中從跨導放大器的電壓控制埠和電容控制埠， 所述數字邏輯電路用於檢測所述RC振蕩電路的頻率並調整可調電容值，使振蕩頻率穩定在固定範圍內，矯正時間常數RC,最後將校準後的電容值送給所述Gm-C濾波器。
【文檔編號】H03L7/00GK103905037SQ201410085525
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】吳建輝, 周明傑, 陳超, 黃成 , 李紅 申請人:東南大學