一种基于跨导运算放大器的锁相环低通滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及集成电路领域，尤其是一种基于跨导运算放大器的锁相环低通滤波 器。
【背景技术】
[0002]P化(Phase-LockedLoop,锁相环）电路是一种利用反馈技术，将输入相位和输出 相位进行比较从而得到稳定的输出信号的系统。它被广泛应用于电子信息系统中。
[0003] 现代无线通信中广泛采用了电荷累锁相环。图1为现有技术中电荷累锁相环的结 构框图，包括鉴频鉴相器（P抑）、电荷累（CP)、环路滤波器（LP巧、压控振荡器（VCO)、分频器 值ivider)。其中，鉴频鉴相器比较输入的参考信号化ef和反馈信号fdiv，输出包含了相位 差的化信号和Down信号。电荷累提取出输入的相位差信号，输出一个跟输入相位差成线 性比例的电流信号给环路滤波器。环路滤波器滤去此电流信号中的高频分量，得到一个低 频的电压信号Vout。压控振荡器再根据该电压信号Vout输出确定的高频信号化ut。分频 器提取此高频信号化Ut,输出一个反馈信号fdiv给鉴频鉴相器。运样，最终可W得到稳定 的输出信号化Ut,且输出信号化Ut满足关系式化Ut=N杆ref,N为分频器的分频比。
[0004] 对于减小相位噪声和确保环路的稳定性而言，锁相环的环路带宽是一个重要的设 计参数。在电感电容型压控振荡器中，为了确保较低的调谐增益和较宽的频率范围，通常采 用电容阵列来实现频率范围的调节，如图2所示。图3为接入不同的电容时压控振荡器输 出的频率随控制电压变化的关系曲线。
[0005] 由图4可知，环路滤波器主要用于实现电荷累输入的电荷平均分布，W输出稳定 的电压值，运样表现为一种滤波的功能。其中，应用较广泛的环路滤波器为如图5所示的无 源型滤波器，由电阻阵列和电容阵列构成，结构简单，无功耗。但是运种结构有两个缺点，第 一是其所采用的电容阵列占用的忍片面积较大；第二是无法线性调节接入电路的电阻值和 电容值，运为改变环路带宽带来很大的困难，不易在压控振荡器的增益变化或分频器的分 频比变化时保持环路的带宽恒定，不够稳定。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种忍片面积小和能线性调节环 路带宽的，基于跨导运算放大器的锁相环低通滤波器。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008] -种基于跨导运算放大器的锁相环低通滤波器，包括：
[0009] 第一跨导运算放大器和第一电容，用于对鉴频鉴相器输入的化信号和Down信号 的相位差值进行积分运算，得到积分运算后的电压信号；
[0010] 第二跨导运算放大器和第二电容，用于对积分运算后的电压信号进行放大，得到 第一电流信号和第二电流信号；
[0011] 第=跨导运算放大器，用于对第二电流信号进行放大，得到第=电流信号；
[0012] 第四跨导运算放大器，用于将和电流信号转换为低频电压信号进行输出，所述和 电流信号为第一电流信号与第=电流信号之和；
[0013] 所述第一跨导运算放大器的正相输入端与鉴频鉴相器的化信号输出端连接，所 述第一跨导运算放大器的负相输入端与鉴频鉴相器的Down信号输出端连接；所述第一跨 导运算放大器的输出端分别与第一电容的一端和第二跨导运算放大器的正相输入端连接， 所述第一电容的另一端接信号地；
[0014] 所述第二跨导运算放大器的第一输出端与该锁相环低通滤波器的输出端连接，所 述第二跨导运算放大器的第二输出端分别与第=跨导运算放大器的正相输入端、第二跨导 运算放大器的负相输入端W及第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端接信号地；
[0015] 所述第=跨导运算放大器的负相输入端接信号地，所述第=跨导运算放大器的输 出端接与该锁相环低通滤波器的输出端连接；
[0016] 所述第四跨导运算放大器的正相输入端接信号地，所述第四跨导运算放大器的负 相输入端与该锁相环低通滤波器的输出端连接，所述第四跨导运算放大器的输出端构成 该锁相环低通滤波器的输出端。
[0017] 进一步，所述第一跨导运算放大器、第二跨导运算放大器、第=跨导运算放大器和 第四跨导运算放大器均设有控制端，所述第一跨导运算放大器、第二跨导运算放大器、第= 跨导运算放大器和第四跨导运算放大器的跨导值均根据控制端的电流大小线性变化。
[001引进一步，所述第一电流信号与第二电流信号的大小相等且方向相同。
[0019] 进一步，所述第二跨导运算放大器的跨导值为第=跨导运算放大器跨导值的n倍，所述第一电容的电容值和第二电容的电容值相等，其中，n为正整数。
[0020] 进一步，所述第二跨导运算放大器的跨导值为第=跨导运算放大器跨导值的12 倍。
[0021] 本发明的有益效果是：包括第一跨导运算放大器、第二跨导运算放大器、第=跨导 运算放大器、第四跨导运算放大器、第一电容和第二电容，采用4个基于MOS工艺的跨导运 算放大器和2个电容来实现低通滤波器，不再需要电容阵列，占用的忍片面积小；不再需要 通过调节接入电路的电阻值和电容值来改变环路的带宽，只需通过线性改变4个跨导运算 放大器的跨导值就能对环路的带宽进行线性调节，易在压控振荡器的增益变化或分频器的 分频比变化时保持环路的带宽恒定，更加稳定。进一步，能根据控制端的电流大小来改变各 个跨导运算放大器的跨导值，进而对环路的带宽进行线性调节，更加简单和方便。
【附图说明】
[0022] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0023] 图1为现有技术中电荷累型锁相环的结构框图；
[0024] 图2为电感电容型压控振荡器的电路原理图；
[0025] 图3为图2中接入不同的电容时输出频率随控制电压的变化而变化的曲线；
[0026] 图4为图1中电荷累和环路滤波器的电路原理图；
[0027] 图5为图4中环路滤波器的电容阵列和电阻阵列的电路原理图；
[0028] 图6为本发明一种基于跨导运算放大器的锁相环低通滤波器的整体结构图；
[0029] 图7为本发明一种基于跨导运算放大器的锁相环低通滤波器的一个应用实例的 系统框图。
【具体实施方式】
[0030] 参照图6,一种基于跨导运算放大器的锁相环低通滤波器，包括：
[0031] 第一跨导运算放大器201和第一电容Cl,用于对鉴频鉴相器输入的化信号和 Down信号的相位差值进行积分运算，得到积分运算后的电压信号Vi;
[0032] 第二跨导运算放大器202和第二电容C2,用于对积分运算后的电压信号Vi进行放 大，得到第一电流信号Il和第二电流信号I2;
[0033] 第=跨导运算放大器203,用于对第二电流信号I2进行放大，得到第=电流信号 13;
[0034] 第四跨导运算放大器，用于将和电流信号转换为低频电压信号V。。,进行输出，所述 和电流信号为第一电流信号Il与第=电流信号I3之和；
[0035] 所述第一跨导运算放大器201的正相输入端与鉴频鉴相器的化信号输出端连接， 所述第一跨导运算放大器201的负相输入端与鉴频鉴相器的Down信号输出端连接；所述第 一跨导运算放大器201的输出端分别与第一电容Cl的一端和第二跨导运算放大器202的 正相输入端连接，所述第一电容Cl的另一端接信号地；
[0036] 所述第二跨导运算放大器202的第一输出端与该锁相环低通滤波器的输出端连 接，所述第二跨导运算放大器202的第二输出端分别与第=跨导运算放大器203的正相输 入端、第二跨导运算放大器202的负相输入端W及第二电容C2的一端连接，所述第二电容 C2的另一端接信号地；
[0037] 所述第=跨导运算放大器203的负相输入端接信号地，所述第=跨导运算放大器 203的输出端接与该锁相环低通滤波器的输出端连接；
[0038] 所述第四跨导运算放大器204的正相输入端接信号地，所述第四跨导运算放大器 204的负相输入端与该锁相环低通滤波器的输出端连接，所述第四跨导运算放大器204的 输出端构成该锁相环低通滤波器的输出端。