有源rc濾波器直流校正電路和校正方法
2023-05-07 16:25:41
專利名稱：有源rc濾波器直流校正電路和校正方法
技術領域：
本發明涉及射頻接收機領域，更具體地說，涉及一種有源RC濾波器直流校正電路 和校正方法。
背景技術：
濾波器是射頻收發機中的重要模塊。有源RC濾波器具有高的線性度，是集成射頻 收發機中常用的一種濾波器，特別是在零中頻射頻接收機和直接上變頻的發射機中，有源 RC濾波器與其他類型的濾波器如跨導-電容濾波器相比具有明顯的優勢。零中頻射頻接收機和直接上變頻的發射機具有高的可集成度，在高度集成的射 頻收發機晶片中被廣泛的採用。但是在零中頻接收機中存在一個重要的問題直流失調。 直流失調主要產生在射頻前端，直流失調會降低電路的性能，嚴重的直流失調會使後級基 帶電路模塊出現飽和，不能正常工作。在射頻接收機中濾波器用於混頻器之後，進行信帶 選擇，使有用的信號通過濾波器同時抑制幹擾信號。由於濾波器用在混頻器之後，受到前 端電路產生的直流失調影響很嚴重，直流失調經過濾波器之後進一步惡化，導致後續電路 AGC(Automatic Gain Control、自動增益控制)出現飽和，影響接收機的正常工作，因此在 零中頻結構的接收機中必需採用一種有效的直流校正方法來校正直流失調，保證電路的正 常工作及電路的整體性能。為了消除直流失調，現有技術中，主要是利用數位訊號處理技術來確定直流失調 的大小，再將結果反饋回模擬電路消除直流失調。例如在校正模式下，接收信號並經過 FFT (Fast Fourier Transformation、快速傅立葉變換)運算生成直流校正表；在接收機工 作時，通過查找已存儲好的直流校正表實現對電路直流失調的校正。通過對現有技術中直流校正方法的研究，發明人發現現有技術中，校正直流失調 的反饋控制信號需要採用FFT等複雜的算法來生成，導致直流校正的效率低下；同時現有 技術中需要存儲空間來存儲直流失調校正表，造成了零中頻接收機的校正裝置結構複雜。
發明內容
為解決上述技術問題，本發明的目的在於提供一種有源RC濾波器直流校正電路 和校正方法，使該電路在校正直流失調過程中，無需採用FFT等複雜算法，提高直流校正的 效率，同時無需存儲空間來存儲直流失調校正表，簡化校正裝置的結構。為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案一種有源RC濾波器直流校正電路，包括採樣保持電路、比較器、數字控制碼產生 電路和D/A轉換器；所述採樣保持電路，用於對濾波器正輸出端和負輸出端的直流信號進行採樣，並 對採樣信號進行保持直到下一個採樣時鐘到來；所述比較器，用於對採樣得到的濾波器正負輸出端的直流信號進行比較，並將比 較結果發送到數字控制碼產生電路；
所述數字控制碼產生電路，用於根據比較結果生成數字控制碼；所述D/A轉換器，用於將數字控制碼轉換為模擬控制信號，並發送到濾波器的輸入端。優選的，所述數字控制碼產生電路包括逐次逼近寄存器和移位寄存器；所述移位寄存器，用於將預設的信號值發送給所述逐次逼近寄存器；所述逐次逼近寄存器，用於接收所述比較器發送的比較結果，並根據所述信號值 和所述比較結果產生數字控制碼。優選的，所述D/A轉換器的第一輸出端通過第一電阻連接到濾波器的負輸入端；所述D/A轉換器的第二輸出端通過第二電阻連接到濾波器的正輸入端；所述第一電阻和第二電阻的阻值相同。本發明實施例還提供了一種有源RC濾波器直流校正方法，包括對濾波器正輸出端和負輸出端的直流信號進行採樣和保持；對採樣得到的濾波器正負輸出端的直流信號進行比較，並將比較結果發送到數字 控制碼產生電路；根據所述比較結果生成數字控制碼；將所述數字控制碼通過D/A轉換器轉換為模擬控制信號；將所述模擬控制信號發送到濾波器的輸入端。優選的，所述將所述數字控制碼通過D/A轉換器轉換為模擬控制信號具體包括將所述數字控制碼通過D/A轉換器轉換為第一模擬控制信號；將所述數字控制碼的補碼通過D/A轉換器轉換為第二模擬控制信號；所述將模擬控制信號發送到濾波器的輸入端具體包括將所述第一模擬控制信號通過第一電阻發送到濾波器的負輸入端；將所述第二模擬控制信號通過第二電阻發送到濾波器的正輸入端；
所述第一電阻和第二電阻的阻值相同。優選的，所述根據所述比較結果生成數字控制碼具體包括重複執行採樣保持步驟和比較步驟N次，根據所述得到的N次的比較結果生成數字控制碼；所述N為數字控制碼和D/A轉換器的位數。應用本發明實施例所提供的技術方案，通過對正輸出端和負輸出端的直流信號 進行採樣和比較，根據比較結果利用逐次逼近的算法得到數字控制碼，並將所述數字控制 碼經過D/A轉換器轉換生成互補的模擬控制信號，將模擬控制信號加到濾波器的正負輸入 端，可以有效的進行直流校正，在進行直流校正時，無需採用FFT等複雜算法，同時無需佔 用存儲空間來存儲直流失調校正表，提高了直流校正的效率，簡化了校正裝置的結構。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例提供的有源RC濾波器直流校正電路的結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的帶直流校正的有源RC濾波器直流校正電路的工作狀 態示意圖；圖3為本發明實施例提供的有源RC濾波器直流校正電路數字控制碼生成過程示 意圖；
圖4為本發明實施例提供的有源RC濾波器直流校正方法的流程示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬於本發明保護的範圍。實施例一參見圖1所示，為本發明實施例提供的一種有源RC濾波器直流校正電路的結構示 意圖，該校正電路包括採樣保持電路101、比較器102、數字控制碼產生電路103和D/A轉 換器104 ；所述採樣保持電路101，用於對濾波器正輸出端和負輸出端的直流信號進行採樣， 並對採樣信號進行保持直到下一個採樣時鐘到來；所述比較器102，用於對採樣得到的濾波器正負輸出端的直流信號進行比較，並將 比較結果發送到數字控制碼產生電路103 ；所述數字控制碼產生電路103，用於根據比較結果生成數字控制碼；所述D/A轉換器104，用於將數字控制碼轉換為模擬控制信號，並接入到濾波器的 輸入端。參見圖2所述，為本發明實施例提供的帶直流校正的有源RC濾波器的工作狀態示 意圖，其校正直流失調的工作流程如下採樣保持電路獲取濾波器的正負輸出端的直流信號V。utp和V。utn，並保持到下一個 採樣時鐘。比較器對直流信號V。utp和V。utn進行比較，並將比較結果發送到數字控制碼產生電 路；比較結果可以用V。。表示，Vco = 1表示直流信號V。utp高於V。utn，Vco = 0表示直流信號
Voutp 低於 Voutn。數字控制碼產生電路可以採用逐次逼近的算法產生數字控制碼，即重複採樣和比 較步驟N次，獲得最終的數字控制碼。N為數字控制碼和D/A轉換器的位數，位數越高直流 校正的精度就越高，同時電路的複雜度增加，功耗和面積變大。在實際的應用過程中，可以 根據系統的需要，綜合考慮各方面因素，合理選擇數字控制碼和相應D/A轉換器的位數。數字控制碼產生電路可以由逐次逼近寄存器103a和移位寄存器103b構成。所述 移位寄存器103b，用於將預設的信號值發送給所述逐次逼近寄存器；所述逐次逼近寄存器 103a，用於接收所述比較器發送的比較結果，並根據所述信號值和所述比較結果產生數字 控制碼。下面以N = 3及一個一階的有源RC濾波器為例，說明直流校正電路的工作過程，參見圖3所示，為一個3位的數字控制碼C2-Ctl的生成過程。起始脈衝使移位寄存器中內容S2-Sci* 100，逐次逼近寄存器清零。數字控制碼 C2-Ctl初始值為000。第一個採樣時鐘到來時，將C2置1。採樣保持電路對此時的濾波器輸出 電壓採樣，在採樣時鐘的下降沿，比較器對採樣得到的結果進行第一次比較。如果比較結果 為高，即比較結果為Vm= 1，表示正輸出端的直流電位高於負輸出端，保持C2不變；如果比 較結果為低，即比較結果為V。。= 0，表示正輸出端的直流電位低於負輸出端，將C2置0。在 這個採樣時鐘的下降沿確定了 C2,同時將C1置1，移位寄存器移位，移位寄存器中內
為010，完成一次比較。重複以上過程，在下一個採樣時鐘進行第二次採樣和比較確定C1 ； 重複以上過程，在下一個採樣時鐘進行第三次採樣和比較確定Ccitj三次比較完成之後，得到 最終的數字控制碼。模擬控制信號V。p由數字控制碼Clri Ctl經D/A轉換器轉換得到，模擬控制信號 Vcn由數字控制碼Clri Ctl的補碼經D/A轉換器轉換得到。V。p和V。n對應的數字控制碼互 為補碼，保證了 v。p與Vm是互補的。參見圖1和圖2所示，D/A轉換器的第一輸出埠將模擬控制信號V。p通過電阻R。p 接入到濾波器的負輸入端，D/A轉換器的第二輸出埠將模擬控制信號Vm通過電阻Rm接 入到濾波器的正輸入端，電阻R。p和電阻Rm阻值相等，電阻R21和電阻R11阻值相等，電阻R22 和電阻R12阻值相等。假設運放是理想的，根據運放的虛短可以得到運放的正負輸入端電壓 相等，即Vp = \。對濾波器的直流電壓進行分析，在直流條件下電容開路，對點Vn，由KCL得 formula see original document page 6
在電路中Vinn和Vn是一定的，當V。p增大，則V。utp減小。同理對Vp點進行分析得 formula see original document page 6
由上述公式可知，當Vjf大，則V。utn減小，當￥。 減小，則V。utn增大；同理，當Vjl 大，則V。_減小，當V。p減小，則v。utp增大。在二進位運算中減去一個數等於加上這個數的補碼，Vcp和Vm是用互為補碼的數 字控制碼生成的，當所以當V。utp在v。p控制下加入一定的電壓而增大時，則v。utn在v。n控制 下減去一定的電壓而減小。由上述可知，在直流校正的過程中，當濾波器的正端輸出電壓V。utp增大時，負端輸 出電壓V。utn以相同的量減小，當濾波器的正端輸出電壓V。utp減小時，負端輸出電壓V。utn以 相同的量增大。正端輸出電壓與負端輸出電壓變化方向相反。在模擬控制信號ν。ρ*ν。η& 作用下，濾波器正負輸出端的電壓差不斷的減小，達到了校正正負輸出端電壓的失調的目 的。本實施例提供的有源RC濾波器直流校正電路，通過對正輸出端和負輸出端的直流信號進行採樣和比較，根據比較結果利用逐次逼近寄存器和移位寄存器，得到數字控制 碼，並將所述數字控制碼經過D/A轉換器轉換生成互補的模擬控制信號，將模擬控制信號 加到濾波器的正負輸入端，可以有效的進行直流校正，在進行直流校正時，無需採用FFT等複雜算法，同時無需佔用存儲空間來存儲直流失調校正表，提高了直流校正的效率，簡化了 校正裝置。 實施例二 相對於實施例一中所述的有源RC濾波器直流校正電路，本發明還提供了一種有 源RC濾波器直流校正方法，參見圖4所示，為該方法的流程示意圖，包括以下步驟步驟S401 對濾波器正輸出端和負輸出端的直流信號進行採樣和保持；步驟S402 對採樣得到的濾波器正負輸出端的直流信號進行比較，並將比較結果 發送到數字控制碼產生電路；步驟S403 根據所述比較結果生成數字控制碼；步驟S404 將所述數字控制碼通過D/A轉換器轉換為模擬控制信號；步驟S405 將所述模擬控制信號發送到濾波器的輸入端。其中所述根據所述比較結果生成數字控制碼具體包括重複執行N次步驟S401和步驟S402，根據所述得到的N次的比較結果生成數字控制碼；所述N為數字控制碼和D/A轉換器的位數。此外，所述將所述數字控制碼通過D/A轉換器轉換為模擬控制信號，具體可以包 括將所述數字控制碼通過D/A轉換器轉換為第一模擬控制信號；將所述數字控制碼的補碼通過D/A轉換器轉換為第二模擬控制信號；對應的，所述將模擬控制信號發送到濾波器的輸入端，具體可以包括將所述第一模擬控制信號通過第一電阻發送到濾波器的負輸入端；將所述第二模擬控制信號通過第二電阻發送到濾波器的正輸入端；所述第一電阻和第二電阻的阻值相同。本實施例提供的有源RC濾波器直流校正方法，通過對正輸出端和負輸出端的直 流信號進行採樣和比較，根據比較結果利用逐次逼近的算法，得到數字控制碼，並將所述數 字控制碼經過D/A轉換器轉換生成互補的模擬控制信號，將模擬控制信號加到濾波器的正 負輸入端可以有效的進行直流校正，在進行直流校正時，無需採用FFT等複雜算法，同時無 需佔用存儲空間來存儲直流失調校正表，提高了直流校正的效率。以上所描述的裝置或系統實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的 單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物 理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選 擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創 造性勞動的情況下，即可以理解並實施。在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭示的系統，裝置和方法，在沒 有超過本申請的精神和範圍內，可以通過其他的方式實現。當前的實施例只是一種示範性 的例子，不應該作為限制，所給出的具體內容不應該限制本申請的目的。例如，所述單元或 子單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單 元或多個子單元結合一起。另外，多個單元可以或組件可以結合或者可以集成到另一個系 統，或一些特徵可以忽略，或不執行。
另外，所描述系統，裝置和方法以及不同實施例的示意圖，在不超出本申請的範圍 內，可以與其它系統，模塊，技術或方法結合或集成。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦 合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以 是電性，機械或其它的形式。
以上所述僅是本發明的具體實施方式
，應當指出，對於本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護範圍。
權利要求
一種有源RC濾波器直流校正電路，其特徵在於，包括採樣保持電路、比較器、數字控制碼產生電路和D/A轉換器；所述採樣保持電路，用於對濾波器正輸出端和負輸出端的直流信號進行採樣，並對採樣信號進行保持直到下一個採樣時鐘到來；所述比較器，用於對採樣得到的濾波器正負輸出端的直流信號進行比較，並將比較結果發送到數字控制碼產生電路；所述數字控制碼產生電路，用於根據比較結果生成數字控制碼；所述D/A轉換器，用於將數字控制碼轉換為模擬控制信號，並發送到濾波器的輸入端。
2.根據權利要求1所述的有源RC濾波器直流校正電路，其特徵在於，所述數字控制碼 產生電路包括逐次逼近寄存器和移位寄存器；所述移位寄存器，用於將預設的信號值發送給所述逐次逼近寄存器； 所述逐次逼近寄存器，用於接收所述比較器發送的比較結果，並根據所述信號值和所 述比較結果產生數字控制碼。
3.根據權利要求1所述的有源RC濾波器直流校正電路，其特徵在於 所述D/A轉換器的第一輸出端通過第一電阻連接到濾波器的負輸入端； 所述D/A轉換器的第二輸出端通過第二電阻連接到濾波器的正輸入端； 所述第一電阻和第二電阻的阻值相同。
4. 一種有源RC濾波器直流校正方法，其特徵在於，包括 對濾波器正輸出端和負輸出端的直流信號進行採樣和保持；對採樣得到的濾波器正負輸出端的直流信號進行比較，並將比較結果發送到數字控制 碼產生電路；根據所述比較結果生成數字控制碼； 將所述數字控制碼通過D/A轉換器轉換為模擬控制信號； 將所述模擬控制信號發送到濾波器的輸入端。
5.根據權利要求4所述的有源RC濾波器直流校正方法，其特徵在於 所述將所述數字控制碼通過D/A轉換器轉換為模擬控制信號具體包括 將所述數字控制碼通過D/A轉換器轉換為第一模擬控制信號；將所述數字控制碼的補碼通過D/A轉換器轉換為第二模擬控制信號； 所述將模擬控制信號發送到濾波器的輸入端具體包括 將所述第一模擬控制信號通過第一電阻發送到濾波器的負輸入端； 將所述第二模擬控制信號通過第二電阻發送到濾波器的正輸入端； 所述第一電阻和第二電阻的阻值相同。
6.根據權利要求4所述的有源RC濾波器直流校正方法，其特徵在於 所述根據所述比較結果生成數字控制碼具體包括重複執行採樣保持步驟和比較步驟N次， 根據所述得到的N次的比較結果生成數字控制碼； 所述N為數字控制碼和D/A轉換器的位數。
全文摘要
本發明實施例公開了一種有源RC濾波器直流校正電路和校正方法，應用所述校正電路和校正方法，通過對正輸出端和負輸出端的直流信號進行採樣和比較，根據比較結果利用逐次逼近的算法得到數字控制碼，並將所述數字控制碼經D/A轉換器轉換生成互補的模擬控制信號，將模擬控制信號加到濾波器的正負輸入端可以有效的進行直流校正，在進行直流校正時無需採用FFT等複雜算法，同時無需佔用存儲空間來存儲直流失調校正表，提高了直流校正的效率，簡化了校正裝置的結構。
文檔編號H03H11/00GK101820268SQ20101015861
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月27日 優先權日2010年4月27日
發明者李周群 申請人:廣州市廣晟微電子有限公司