可重构跨导转换偏置电路及应用该电路的调谐方法技术

本发明专利技术公开了一种可重构跨导转换偏置电路及应用该电路的调谐方法，其可实现gm单元调谐，可提高积分结构的自动调谐电路的适用范围，偏置电路包括放大器、gm单元、电容、开关、电压源VDD、电阻R0、电流镜电路，gm单元为电阻形式，电流镜电路包括第一电流镜电路、第二电流镜电路，电压源VDD通过第一电流镜电路分别连接放大器的正输入端、第一电流输入端，电压源VDD通过第二电流镜电路分别连接放大器的负输入端、第二电流输入端，第二电流镜像电路通过gm单元与放大器的输出端连接，该方法包括电流I1、I2分别镜像至晶体管M2、晶体管M9，对滤波器或调制器进行可重构控制，通过偏置电压Vb对gm单元的电流进行反馈调谐，直至所述偏置电压稳定。

【技术实现步骤摘要】
可重构跨导转换偏置电路及应用该电路的调谐方法
本专利技术涉及集成电路
，具体为一种用于调谐电路的可重构跨导转换偏置电路及应用该电路的调谐方法。
技术介绍
电路系统设计过程中，工艺偏差和温度的变化都会对电路性能造成一定的影响。电路系统主要包括积分器、滤波器、调制器等，积分器是滤波器、调制器电路的基础模块。目前常用的积分器结构主要有有源RC(activeRC)和跨导电容(gm-c)两种，工艺偏差和温度等因素变化会对activeRC积分器中的电阻和电容，或对gm-c积分器中的gm值和电容值造成影响，影响主要体现在中心频率和带宽的偏差，当受工艺偏差和温度等因素影响较大时，中心频率和带宽偏差可达50％。因此，现在的滤波器和调制器等电路设计中，通常会加入适当的调谐技术，通过调谐技术来减小实际的偏差。现有的用于滤波器或调制器的调谐电路技术较为成熟，例如在功耗要求较低电路系统中可以使用基于锁相环的频率调谐技术，当电路系统对功耗要求较高但对精度要求不高时，可以使用积分结构校准电路或者数字频率调谐技术。目前，用于gm-c结构的滤波器或调制器中的频率自动调谐技术主要为基于锁相环的频率调谐技术，该技术具有精度高的优点，但存在如下缺陷：(1)振荡器的振荡条件要求较高，不好满足；(2)其主要采用环路滤波器，环路滤波器的设置会占用较大的芯片面积；(3)该技术首先通过锁相环调谐环路振荡器的振荡频率，再将VCO振荡单元产生的偏置电压给到滤波器电路中，属于连续时间校准，锁相环的设置易使整个电路系统的功耗大大增加；(4)振荡器的振荡信号泄露至滤波器的信号通路上，造成信号干扰，降低了滤波器的滤波效果。积分结构自动调谐电路在精度上没有锁相环频率调谐技术高，但是由于这种自动调谐电路只需要进行上电校准，所以常用于低功耗但对精度要求较低的场合，如图1所示为现有常用的积分结构自动调谐电路和电阻阵列，图1中Vref是无偏差情况下的电压，采用遍历法对电阻进行控制，由于最大偏差可能达到50％，因此，控制时将电阻的调谐范围设置为0.5R0～1.5R0，初始控制字符串为00000，依次向上遍历。该自动调谐电路的工作流程为：首先闭合开关S2,将电容的电压重置为0；打开开关S2，闭合开关S1,这样电源电压VDD会通过开关S1、电阻R向电容阵列充电；延迟固定的时间T，如果电容的电压V大于参考电压Vref，说明时间常数偏小，则增大电阻的控制字，即增大电阻，当电阻上的电压小于参考电压时，锁定控制字，并将控制字SW<4:0>传输给可重构跨导转换偏置电路的电阻控制位上。这种结构的自动调谐电路结构简单，常用于activeRC滤波器和调制器中，而gm-c结构的滤波器或调制器中只有gm单元和电容，使用现有上述积分结构自动调谐电路则无法对这种gm-c结构的电路进行带宽调谐，不能满足gm-c结构滤波器或调制器的使用要求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的积分结构自动调谐电路的适用范围较窄，无法满足gm-c结构滤波器或调制器的使用要求的问题，本专利技术提供了一种用于调谐电路的可重构跨导转换偏置电路及应用该电路的方法，其可实现gm单元调谐，从而可使积分结构的自动调谐电路满足不同结构的滤波器或调制器的使用要求，可提高自动调谐电路的适用范围。为实现上述目的，本专利技术如下技术方案：一种可重构跨导转换偏置电路，所述偏置电路包括放大器、gm单元、电容、开关、电压源VDD，其特征在于，所述gm单元为电阻形式，其还包括电阻R0、电流镜电路，所述电流镜电路包括第一电流镜电路、第二电流镜电路，所述电压源VDD通过所述第一电流镜电路分别连接所述放大器的正输入端、第一电流输入端，所述电压源VDD通过所述第二电流镜电路分别连接所述放大器的负输入端、第二电流输入端，所述第二电流镜像电路通过所述gm单元与所述放大器的输出端连接。其进一步特征在于，所述第一电流镜电路包括栅极相连且镜像分布的晶体管M1和M2、M3和M4、M6和M7，所述第二电流镜电路包括栅极相连且镜像分布的晶体管M8和M9、M10和M11、M13和M14；所述第一电流镜电路中的所述晶体管M1～M7为电流镜结构，所述第二电流镜电路中的所述晶体管M8～M14为电流镜结构；所述第一电流输入端连接所述晶体管M1和M2的栅极、晶体管M1的漏极，所述晶体管M3和M4栅极连接所述晶体管M6的漏极，所述晶体管M6和M7的栅极连接所述晶体管M5的栅极，所述晶体管M2的漏极连接所述晶体管M5的漏极，所述晶体管M4的漏极通过所述电阻R0分别连接所述晶体管M7的漏极、所述放大器的正输入端，所述放大器的负输入端分别连接所述晶体管M14的漏极、gm单元的正极，所述晶体管M14和M13的栅极连接所述晶体管M12的栅极，所述晶体管M13的漏极连接所述晶体管M10和M11的基极、晶体管M10的漏极，所述晶体管M11的漏极连接所述gm单元的负极，所述晶体管M12的漏极连接所述晶体管M9的漏极，所述晶体管M9和M8的栅极连接所述第二电流输入端，所述晶体管M5、晶体管M6、M7、M14、M13、M12的源极连接所述电压源VDD，所述晶体管M1、M2、M3、M4、M11、M10、M9、M8的源极接地；所述晶体管M1～M4、晶体管M8～M11均为NMOS管，所述晶体管M5、M6、M7、M12、M13、M14均为PMOS管。将上述可重构跨导转换偏置电路应用于滤波器或调制器中对中心频率和带宽进行调谐的方法，其特征在于，该方法包括：S1、外部电流I1、I2分别通过所述第一电流输入端、第二电流输入端输送至所述偏置电路内；S2、所述电流I1、I2分别按比例镜像至晶体管M2、晶体管M9；S3、对所述滤波器或调制器进行可重构控制，所述可重构控制指通过电流镜控制字控制流过所述gm单元和所述电阻R0的电流，从而控制gm值按比例变化，同时判断所述电阻R2和所述gm单元两端的电压是否相同或接近，S31，若电压不相同，获取两者的电压差值；S32、通过所述放大器将所述电压差值放大，生成相应的偏置电压Vb，通过所述偏置电压Vb对所述gm单元的电流进行反馈调谐，直至所述偏置电压稳定，所述电阻R0和所述gm单元两端的电压相等。其进一步特征在于，所述电流镜控制字包括01、11，当所述电流镜控制字为01时，所述滤波器或调制器的带宽为+/-4kHz,具体为中心频率3.1kHz两边+/-4kHz；当所述电流镜控制字为11时，镜像到所述电阻R0的电流减小为原来的一半；通过跨导值公式，计算通过所述gm单元的gm值，所述跨导值公式为：其中，gm为所述gm单元的跨导值，即gm值，R0为所述电阻R0的电阻值，Igm为流经所述gm单元的电流，IR0为流经所述电阻R0的电流；由于镜像到所述电阻R0的电流IR0减小为原来的一半，因此通过所述跨导值公式，计算获得的所述gm值也减小为原来的一半，使得所述滤波器或调制器的带宽也减小为原来的一半；S34、如果所述放大器的正输入端的电压比所述负输入端的电压大，说明所述电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可重构跨导转换偏置电路，所述调谐电路包括放大器、gm单元、电容、开关、电压源VDD，其特征在于，其还包括电阻R0、电流镜电路，所述电流镜电路包括第一电流镜电路、第二电流镜电路，所述电压源VDD通过所述第一电流镜电路分别连接所述放大器的正输入端、第一电流输入端，所述电压源VDD通过所述第二电流镜电路分别连接所述放大器的负输入端、第二电流输入端，所述第二电流镜像电路通过所述gm单元与所述放大器的输出端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种可重构跨导转换偏置电路，所述调谐电路包括放大器、gm单元、电容、开关、电压源VDD，其特征在于，其还包括电阻R0、电流镜电路，所述电流镜电路包括第一电流镜电路、第二电流镜电路，所述电压源VDD通过所述第一电流镜电路分别连接所述放大器的正输入端、第一电流输入端，所述电压源VDD通过所述第二电流镜电路分别连接所述放大器的负输入端、第二电流输入端，所述第二电流镜像电路通过所述gm单元与所述放大器的输出端连接。


2.根据权利要求1所述的一种可重构跨导转换偏置电路，其特征在于，所述第一电流镜电路包括栅极相连并镜像分布的晶体管M1和M2、M3和M4、M6和M7，所述第二电流镜电路包括栅极相连并镜像分布的晶体管M8和M9、M10和M11、M13和M14，所述第一电流镜电路中的所述晶体管M1～M7为电流镜结构，所述第二电流镜电路中的所述晶体管M8～M14为电流镜结构。


3.根据权利要求2所述的一种可重构跨导转换偏置电路，其特征在于，所述第一电流输入端连接所述晶体管M1和M2的栅极、晶体管M1的漏极，所述晶体管M3和M4栅极连接所述晶体管M6的漏极，所述晶体管M6和M7的栅极连接所述晶体管M5的栅极，所述晶体管M2的漏极连接所述晶体管M5的漏极，所述晶体管M4的漏极通过所述电阻R0分别连接所述晶体管M7的漏极、所述放大器的正输入端，所述放大器的负输入端分别连接所述晶体管M14的漏极、gm单元的正极，所述晶体管M14和M13的栅极连接所述晶体管M12的栅极，所述晶体管M13的漏极连接所述晶体管M10和M11的栅极、晶体管M10的漏极，所述晶体管M11的漏极连接所述gm单元的负极，所述晶体管M12的漏极连接所述晶体管M9的漏极，所述晶体管M9和M8的栅极连接所述第二电流输入端，所述晶体管M5、晶体管M6、M7、M14、M13、M12的源极连接所述电压源VDD，所述晶体管M1、M2、M3、M4、M11、M10、M9、M8的源...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢丛远，樊晓华，杨中，蔡青松，郭晓旭，
申请(专利权)人：江苏集萃智能集成电路设计技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32