技术领域
[0001] 本
发明属于无线通信电路技术领域，涉及一种片上集成OTA-C有源滤波器的自动频率调谐电路，采用CMOS工艺实现的频率调谐电路用于调谐芯片上的OTA-C有源滤波器的特征频率。
背景技术
[0002] 有源滤波器电路自上世纪70年代至今得到了迅猛发展，其主要结构包括Active-RC结构、
开关电容滤波器结构和OTA-C结构三种。其中Active-RC结构采用运放、
电阻和电容，三者构成反馈网络实现滤波器电路。由于运放工作在反馈模式下，该电路的线性度很好，但是频率特性很差，通常工作频率不大于1MHz，直到最近几年才出现应用在MHz范围的Active-RC结构的有源滤波器电路。开关电容滤波器结构，通常工作在音频范围，随着工艺和技术的提升，其应用
频率范围也在扩展，但是由于时钟馈通以及电荷注入等问题，使得该结构的滤波器的动态范围较小。基于OTA-C结构的片上有源滤波器电路，由于跨导工作在开环状态下，所以该结构滤波器可以工作在较高频率范围，工作频率可达上百兆赫兹。
[0003] 采用CMOS工艺实现的跨导电路，在模拟
信号处理领域得到广泛应用，CMOS电路的输入阻抗很高，级间连接容易，又特别适于大规模集成。随着CMOS工艺的兴起，采用CMOS工艺实现基于OTA-C结构的有源滤波器电路也得到很大的发展。基于OTA-C结构有源滤波器的实现方法有多种，应用最广的有两种，一个是采用双二次级联结构，构成高阶滤波器，另一个是先生成无源梯形
LC滤波器电路，然后用有源元件去替换
无源滤波器电路中的电阻和电感。上述两种方法设计的滤波器，其滤波器特征频率都是相应的跨导值gm与电容值C的比值。
[0004] 片上集成的有源滤波器电路，它的中心频率会受到工艺偏差以及
温度变化的影响，因此需要采用一个片上自动频率调谐电路，来实现对滤波器特征频率的调谐，以补偿工艺偏差和温度变化等对滤波器特征频率造成的影响。以基于OTA-C结构的有源滤波器为例，图1是一个典型的双二次结构的OTA-C有源滤波器电路，该电路是一个二阶
低通滤波器电路，滤波器的带宽为gm/C。其中gm和C都是随工艺和温度的变化而变化，所以导致滤波器的带宽会偏离预定值，此时就需要一个片上自动频率调谐电路来实现对滤波器带宽的调谐，补偿工艺温度等偏差对滤波器带宽的影响。
[0005] 已有技术的滤波器的调谐电路形式有多种，主要有直接调谐和间接调谐。直接调谐需要系统是时分复用系统，它需要利用空闲的时隙对滤波器的频率特性进行实时调谐，该种调谐方式适用于时分复用系统，不适合连续工作的系统。间接修调不需要空闲时隙，目前应用较广，其最主要的结构就是基于压控
振荡器的
锁相环结构的调谐方式，如Krummenacher F，JoehlN.发表的论文A 4-MHz CMOS continuous-time filter with on-chip automatictuning。在基于压控振荡器的
锁相环结构的调谐方式中，振荡器的振荡频率和滤波器的特征频率有相同形式的表达式，两者的频率可以相等或成比例。当振荡器的频率锁定在参考时钟频率时，相同的
控制信号也去控制滤波器电路，使得滤波器的特征频率也相应地锁定在预定的频率点上，不再随工艺和温度的变化而变化。采用基于压控振荡器的锁相环结构的调谐比较复杂，电路要包括一个压控振荡器电路，一个鉴频鉴相器电路，一个
环路滤波器电路，等等，电路需要占用大量的芯片面积和功耗。
[0006] 如何针对具体的有源滤波器电路，设计出精简的调谐电路已是目前集成滤波器电路领域中一个重要研究课题。
[0007] 本发明提出了一种片上自动频率调谐电路，该电路采用CMOS工艺实现，能够对多种OTA-C结构的有源滤波器电路进行调谐，该电路结构简单，占用面积小，消耗功耗小。
发明内容
[0008] 本发明目的是提出一种用于OTA-C有源滤波器的片上自动频率调谐电路。该调谐电路的
电流基准电路是与电源
电压无关的，该基准电路内部的电阻，采用开关电容电路来等效实现，控制该基准电路产生一个与NMOS管的工艺参数成反比，与开关电容电路电容值的平方成正比的基准电流，并通过镜像电流电路镜像此基准电流去偏置OTA-C有源滤波器电路中的跨导，实现对滤波器特征频率的调谐。电路结构简单，占用面积小，消耗功耗小。
[0009] OTA-C有源滤波器的特征频率也是与NMOS管的工艺参数和温度有关，而且还和电容值有关，所以滤波器的特征频率会随工艺和温度变化而产生变化。在同一片上的电流基准电路也会随工艺和温度变化产生变化，通过控制基准电流引起的变化值，使基准电流会产生变化与滤波器的特征频率产生的变
化成反比，正好能够补偿因工艺和温度变化引起的滤波器特征频率的变化，使得滤波器的特征频率不会随工艺和温度变化而变化，从而实现片上滤波器电路的特征频率的自动调谐功能。
[0010] 本发明的目的是通过以下的技术方案来实现：
[0011] 一种片上滤波器的自动频率调谐电路，该电路结构包括：
[0012] 一个
电流镜电路21，使其两支路输出电流Iref1和Iref2相等；
[0013] 一个基准电流产生电路22，确定其生成的基准电流值大小，其内部还包括一个等效电阻电路26；
[0014] 一路镜像电流电路23，用于镜像一路基准电流Iref为片上有源滤波器提供偏置电流；以及
[0015] 一个滤波电容组24，用于滤除自动频率调谐电路中
时钟信号产生的高频分量；
[0016] 电流镜电路21的两电流镜支路连接基准电流产生电路22，电流镜电路21的两路输出连接镜像电流电路23的两路输入端，镜像电流电路23的输出端连接片上的有源滤波器25，滤波电容组24与电流镜电路21、基准电流产生电路22和镜像电流电路23都有电连接；
[0017] 所述的自动频率调谐电路与OTA-C有源滤波器25集成在同一芯片上，片上的有源滤波器25为OTA-C有源滤波器，自动频率调谐电路的输出端直接和OTA-C有源滤波器25的差分跨导电路相连接，为差分跨导电路提供偏置用的基准电流，输出的基准电流Iref为差分跨导电路提供与滤波器特征频率调谐的偏置。
[0018] 所述的一种片上滤波器的自动频率调谐电路，其在于，所述电流镜电路21为采用自偏置共源共栅结构的PMOS管电流镜电路，用于使得两支路电流Iref1和Iref2相等；自偏置共源共栅结构的PMOS管电流镜电路构成包括：四个PMOS管M3、M4、M5和M6，以及一个电阻R；其中，
[0019] 第一个PMOS管M3的源极和第二个PMOS管M4的源极连接在一起，并连接到电源VDD，M3的栅极和M4的栅极相连接，并连接电容器组电容C2；
[0020] 第一个PMOS管M3的漏极连接到第三个PMOS管M5的源极，第二个PMOS管M4的漏极连接到第四个PMOS管M6的源极；
[0021] 第三个PMOS管M5的栅极与第四个PMOS管M6的栅极相连接，第三个PMOS管M5的漏极连接到基准电流产生电路22的第一个NMOS管M1的栅极和漏极，并同时连接到第二个NMOS管的栅极，并连接电容器组电容C1；
[0022] 第四个PMOS管M6的漏极连接到第一个PMOS管M3和第二个PMOS管M4的栅极，还连接到电阻R的一端，电阻R的另一端连接到第三个PMOS管M5和第四个PMOS管M6的栅极，还连接到基准电流产生电路22的第二个NMOS管M2的漏极；电阻R的一端还连接到镜像电流电路23第一个NMOS管M7的栅极，电阻R的另一端还连接到镜像电流电路23第二个NMOS管M8的栅极。
[0023] 所述的一种片上滤波器的自动频率调谐电路，其在于，所述基准电流产生电路22包括两个NMOS管M1和M2，它还包括一个等效电阻电路，其中
[0024] 所述基准电流产生电路22的第一个NMOS管M1的栅极和漏极连接在一起，同时还连接电流镜电路21一支路的第三个PMOS管M5的漏极，基准电流产生电路22的第二个NMOS管M2的漏极连接电流镜电路21二支路电阻R的一端，同时还连接镜像电流电路23第二个NMOS管M8的栅极；
[0025] 所述等效电阻电路26的A、B两端与电流基准电路22的内部电阻的接入端有电连接；电流镜电路21的一支路电流Iref2经M2管的漏-源极流过A和B两端的等效电阻电路26，以等效电阻电路为等效电阻，在NMOS管M2的源极产生直流压降，用于为镜像电流电路
23的PMOS管M1和M2提供栅极偏置电压，从而确定基准电流Iref的值，基准电流Iref值的大小与NMOS管的工艺参数成反比，并与电容值CS和时钟频率的平方成正比。
[0026] 以开关电容电路等效其内部电阻，电流基准电路产生的基准电流表达式为：
[0027]
[0028] 式中：fck为片外的时钟频率，un和Cox为工艺参数，L为NMOS管的
沟道长度，W为NMOS管的沟道宽度，下脚标1，2表示相应的MOS管。时钟信号CLK1和CLK2控制开关SW1和SW2使A和B两端交替连接等效电阻电阻电路的电容器Cs，获得基准电流的一平衡点，就能确定基准电流的大小值；由公式(1)可知，基准电流Iref与NMOS管的工艺参数un和Cox成反比，并与电容值CS及时钟频率fck的平方成正比。
[0029] 所述的一种片上滤波器的自动频率调谐电路，其在于，所述等效电阻电路26为开关电容等效电阻电路，它的结构包括
串联连接的
电子开关对SW1和SW2，以及一端接SW1和SW2串联接点另一端接地的电容器Cs；等效电阻电路26的A端连接第二个NMOS管M2的源极，B端连接到地。
[0030] 所述的一种片上滤波器的自动频率调谐电路，其还在于所述开关电容等效电阻电路26的电子开关对SW1和开关SW2为开关管，该开关管采用PMOS管结构；
[0031] 开关SW1的一端连接A端，开关SW2的一端连接B端，开关SW1的另一端和开关SW2的另一端的串联接点连接电容Cs的一端，电容Cs的另一端连接到地；开关SW1的控制信号为时钟信号CLK1，开关SW2的控制信号为与时钟信号CLK1异步的CLK2；由开关SW1和开关SW2以及电容Cs构成的开关电容等效电阻电路连接在NMOS管M2的源极和地之间。
[0032] 开关电容等效电阻电路26的开关SW1由时钟信号CK1驱动，开关SW2由时钟信号CK2驱动，开关SW1和开关SW2交替导通，使A端和B端轮流接通电容Cs，在一个时钟周期内，A端和B端的开关电容等效电阻电路等效成一个电阻，电流Iref2流过该等效电阻，形成直流压降。
[0033] 所述的一种片上滤波器的自动频率调谐电路，其在于，所述滤波电容组24包括三个电容C1、C2、和C3，滤波电容组的连接特征为：
[0034] 电容器C1的一端连接到电流镜电路21第三个PMOS管M5和第四个PMOS管M6的栅极以及基准电流产生电路22第二个NMOS管M2的漏极，还连接到镜像电流电路23第二个PMOS管M8的栅极，其另一端接地；
[0035] 电容器C2的一端连接到电流镜电路21第一个PMOS管M3和第二个PMOS管M4的栅极以及第四个PMOS管M6的漏极，还连接到镜像电流电路23第一个PMOS管M7的栅极，其另一端接地；
[0036] 电容器C3的一端连接到基准电流产生电路22第一个NMOS管M1的栅极和漏极，其另一端接地；
[0037] 该滤波电容组24用于滤除由开关电容等效电阻电路26上由时钟信号控制电子开关而产生的时钟信号高频分量。
[0038] 所述的一种片上滤波器的自动频率调谐电路，其在于所述镜像电流电路23包括PMOS管M7和M8；其中：
[0039] PMOS管M7的源极连接电源Vdd，PMOS管M7的漏极连接PMOS管M8的源极，PMOS管M7的栅极连接到PMOS共源共栅电流镜的PMOS管M3和M4的栅极，PMOS管M8的栅极连接到PMOS共源共栅电流镜的PMOS管M5和M6的栅极，PMOS管M8的漏极为镜像电流电路的输出端连接到片上的有源滤波器电路；该镜像电流电路23以PMOS共源共栅电流镜产生的基准电流为基准，镜像输出一路基准电流Iref，为OTA-C有源滤波器电路中的跨导单元提供偏置电流。
[0040] 所述的一种片上滤波器的自动频率调谐电路，其在于所述电子开关对SW1和SW2各对应连接时钟信号CLK1与CLK2中的一个时钟信号；时钟信号CLK1与CLK2来自于片外的两个非交叠的时钟电路，两个电子开关SW1和SW2受对应的时钟信号CLK1和CLK2驱动而交替导通，用于分时控制导通电荷，使得整体开关电容等效电路等效成电阻；时钟信号CLK1与CLK2的时钟频率是由芯片外部提供的参考时钟频率。
[0041] 所述的一种片上滤波器的自动频率调谐电路，其还在于所述自动频率调谐电路的镜像电流电路23直接连接同一片上的OTA-C有源滤波器的跨导
放大器电路，片上的有源滤波器的
跨导放大器电路为差分结构，镜像电流电路输出的基准电流Iref分别为差分结构的跨导放大器提供偏置；
[0042] 所述跨导放大器电路有多种结构，包括典型的全差分跨导电路，带源极
负反馈结构的全差分跨导电路，伪差分结构的跨导电路，片上的自动频率调谐电路都能对每种结构跨导电路实现特征频率调谐。
[0043] 本发明的一种片上滤波器的自动频率调谐电路，该电路采用CMOS工艺实现，整体电路就是一个与电源无关的电流基准产生电路，电路结构包括：一个电流镜电路，一个基准电流产生电路，一个用于滤波的电容组，一路镜像电流电路。自动频率调谐电路为滤波器提供偏置电流。作为一种片上自动频率调谐的OTA-C有源滤波器电路，该滤波器电路的芯片上还包括一个自动频率调谐电路，该滤波器电路是一个OTA-C有源滤波器电路。该OTA-C有源滤波器可以是低通滤波器，
带通滤波器，
高通滤波器，
带阻滤波器，复数滤波器。滤波器中的跨导单元可以采用多种的跨导结构。在同一片上的OTA-C有源滤波器电路配置本发明的自动频率调谐电路，可以调谐多种OTA-C有源滤波器电路的特征频率，以补偿工艺偏差和温度变化等对滤波器特征频率造成的影响。
[0044] 本发明的实质性效果：
[0045] 1、本发明克服了PLL结构的调谐电路结构相对复杂，占用大量的芯片面积和功耗的
缺陷，电路结构简单，占用芯片面积和功耗都很小。
[0046] 2、本发明采用一个片上自动频率调谐电路，来对同一片上有源滤波器实现特征频率的调谐，以补偿工艺偏差和温度变化等对滤波器特征频率造成的影响。
[0047] 3、本发明采用的电流基准电路与
电源电压VDD无关，并采用开关电容等效电阻电路来等效其内部电阻，生成电流基准，并以此电流基准去偏置有源滤波器的跨导电路，通过控制基准电流引起的变化值，使之与滤波器的特征频率产生的变化值成反比，使得滤波器的特征频率不受工艺参数以及温度的影响。
[0048] 4、本发明采用CMOS工艺实现的频率调谐电路可应用于同一芯片上的多种OTA-C有源滤波器的特征频率调谐。
附图说明
[0049] 图1为一个典型的二阶双二次滤波器电路结构图。
[0050] 图2a为本发明的片上自动频率调谐电路结构
框图。
[0051] 图2b为本发明第一
实施例的一种片上自动频率调谐电路结构原理图；
[0052] 图2b中：21-电流镜电路，22-基准电流产生电路，23-镜像电流电路，24-滤波电容组，25-有源滤波器，26-等效电阻电路。
[0053] 图2c为本发明第二实施例的一种片上自动频率调谐电路结构原理图；
[0054] 图2c中：21-电流镜电路，22-基准电流产生电路，23-镜像电流电路，24-滤波电容组，25-有源滤波器，26-1-等效电阻电路。
[0055] 图3为本发明的片上自动频率调谐电路提供基准电流的第一种OTA-C有源滤波器电路中全差分结构的跨导放大器电路原理图；
[0056] 图3中：Iref-图2b本发明的片上自动频率调谐电路提供的基准电流，为跨导电路提供基准电流偏置。
[0057] 图4为本发明的片上自动频率调谐电路提供基准电流的第二种OTA-C有源滤波器电路中带源极负反馈全差分结构的跨导放大器电路原理图；
[0058] 图4中：Iref-图2b本发明的片上自动频率调谐电路提供的基准电流，为跨导电路提供基准电流偏置。
[0059] 图5为本发明的片上自动频率调谐电路提供基准电流的第三种OTA-C有源滤波器电路中伪差分结构的跨导放大器电路原理图；
[0060] 图5中：Iref-图2b本发明的片上自动频率调谐电路提供的基准电流，为跨导电路提供基准电流偏置。
具体实施方式
[0061] 根据已有技术可知，基于OTA-C的有源滤波器电路的构成方法主要有两种：一种是采用双二次级联法，另一种是先生成无源LC滤波器，然后用有源元件替换其中的电感和电阻。本发明的片上自动频率调谐电路可应用于基于OTA-C的有源滤波器电路。为了便于描述，本发明实施例中所述片上滤波器都以双二次级联的OTA-C低通滤波器为例来说明。
[0062] 图1是典型的双二次结构的二阶低通滤波器电路，它由四个差分的跨导单元Gm1～Gm4和4个电容器C1～C2构成。该滤波器的传输函数为：
[0063]
[0064] 式中：通常gm1＝gm2＝gm3＝gm4＝gm， K为电容C1和C2之间的比例系数，S为频率参变量。滤波器带宽的表达式为：
[0065]
[0066] 由式(2)可知，滤波器的带宽正比于跨导值gm与电容值C的比值，工艺和温度的变化会引起跨导值gm与电容值C的变化，而导致滤波器的频率特性偏移，因此需要有一种片上频率调谐电路来对滤波器的频率特性实时进行调谐。目前频率调谐电路的实现形式有多种，但是这些结构相对复杂，且消耗一定的功耗，占用一定的芯片面积。
[0067] 图2a给出本发明用于有源滤波器的一种片上自动频率调谐电路的结构框图。在有源滤波器的同一
块芯片2上，还集成有一个自动频率调谐电路，本发明提出一种片上自动频率调谐电路，实际上它是一种带有频率调谐功能的电流基准电路，电路结构简单，消耗功耗极低，占用芯片面积极小。
[0068] 自动频率调谐电路由电流镜电路21、基准电流产生电路22、镜像电流电路23和电容滤波网络24组成，开关电容的等效电阻电路连接接在基准电流产生电路22的内部，电流镜电路21的输出端连接镜像电流电路23，镜像电流电路23的输出端连接到有源滤波器的跨导放大器电路。电流镜电路21、基准电流产生电路22和镜像电流电路23分别连接电容滤波网络24。有源滤波器的跨导放大器电路为差分结构，镜像电流电路镜像的基准电流分别为差分结构的跨导放大器提供偏置用的基准电流Iref。
[0069] 下面通过实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明。
[0070] 第1实施例
[0071] 本发明第一实施例用于OTA-C的有源滤波器的一种片上自动频率调谐电路如图2b所示，它是一种带有频率调谐功能的电流基准电路。采用自偏置共源共栅结构的PMOS电流镜，减小沟道长度调制效应引入的误差。
[0072] 第2实施例
[0073] 图2c为本发明第二实施例的一种片上自动频率调谐电路结构原理图，实施例给出图2b中开关电容等效电阻电路的一种电路结构。
[0074] 片上自动频率调谐电路的详细工作过程描述如下：
[0075] PMOS电流镜电路21的PMOS管M3、M4、M5和M6，以及电阻R为自偏置共源共栅结构，由PMOS管M3和M5构成一支路的基准电流是Iref1，由PMOS管M4和M6构成二支路的基准电流是Iref2。由于采用共源共栅结构，两支路电流Iref1和Iref2相等。一支路M5漏极连接基准电流产生电路22的NMOS管M1栅极和漏极以及NMOS管M2栅极，基准电流Iref1为M1和M2提供偏置，使M1和M2导通。二支路M6漏极通过电阻R连接基准电流产生电路22的NMOS管M2漏极，基准电流是Iref2通过NMOS管M2的漏极-源极，送到基准电流产生电路22的等效电阻电路26的A端。
[0076] 开关电容等效电阻电路26由NMOS的开关管对SW1和SW2以及电容器Cs构成，开关管对的控制信号是片外提供的两个异步时钟信号CLK1和CLK2，开关管SW1和SW2的栅极对应连接时钟信号CLK1和CLK2。当CLK1为高电平，CLK2为低电平，开关管SW1导通，SW2关闭，A点经开关管SW1接通电容器Cs。电流镜电路21的二支路基准电流Iref2，通过电阻R经基准电流产生电路22的M2管和开关管SW1，给电容器Cs提供充电电流。当CLK1为低电平，CLK2为高电平，开关管SW1关闭，SW2导通，B点经开关管SW2接通电容器Cs，给电容器Cs提供放电到地通路。开关电容等效电阻电路26等效成一个内部的电阻，电阻的均值取决于Cs电容值和片外参考时钟频率。以开关电容等效电阻电路来等效其内部电阻，生成电流基准Iref，并以此电流基准去偏置有源滤波器的跨导电路，通过控制基准电流引起的变化值，使之与滤波器的特征频率产生的变化值成反比，使得滤波器的特征频率不受工艺参数un和Cox变化的影响。等效电阻电路26的电子开关产生的高频分量由滤波电容器组24的C1、C2和C3来消除。
[0077] 电流镜电路21的M6漏极和电阻R相连点还连接镜像电流电路23的PMOS管M7栅极，电阻R和基准电流产生电路22的M2漏极相连点还连接镜像电流电路23的PMOS管M8栅极，电流产生电路22生成的电流基准Iref2流过电阻R，为镜像电流电路23的PMOS管M7和M8的栅极提供偏置，从而实现镜像电流电路23流过的基准电流Iref与电流镜电路21中的Iref1、Iref2具有相同的特性。
[0078] 片上自动频率调谐电路输出的基准电流Iref送到片上OTA-C有源滤波器，采用不受工艺参数和温度变化的影响的片上自动频率调谐电路基准电流Iref，就能实现多种OTA-C有源滤波器频率特征曲线的调谐。
[0079] 以此片上自动频率调谐电路的基准电流Iref去偏置片上OTA-C有源滤波器中的跨导放大器，就能实现对滤波器频率特性的调谐。图3、图4、图5给出了片上自动频率调谐电路的基准电流Iref去偏置有源滤波器的三种跨导放大器，即片上自动频率调谐电路和滤波器跨导单元电原理图的三个实施例，采用下述三种跨导单元设计OTA-C滤波器，就能在片上采用本发明提出的自动频率调谐电路，实现调谐滤波器的特征频率。
[0080] 第3实施例
[0081] 在图3中，片上的滤波器跨导放大器电路为典型的全差分结构跨导电路，以图2b中片上自动频率调谐电路产生的电流为基准，全差分跨导电路的输入管MN31、MN32的跨导值的表达式(4)为：
[0082]
[0083] 式中，M是跨导尾电流ISS与基准电流Iref的比例关系值。跨导电路以电流基准为偏置，其跨导值的表达式(4)中已消除了NMOS管随本身工艺和温度变化的因子un、Cox，表达式(4)中随工艺变化的因子只有电容Cs一项。
[0084] 跨导电路以电流基准为偏置的有源滤波器的带宽正比于跨导值gm与电容值C的比值，其表达式为：
[0085]
[0086] 从公式(5)可见，片上滤波器带宽BW是一个与工艺和温度都无关的常量，即以此电流为跨导提供基准电流，能够实现跨导和电容的比值是一个常量。其中N是两个电容Cs和C的比值，Cs是图2片上自动频率调谐电路中的电容，C是滤波器中的电容。在CMOS工艺中两个电容的比值N可以按设计精确实现。所以采用本发明自动频率调谐电路的片上滤波器的带宽是个常量，不会随工艺和温度的变化而变化，从而实现了调谐功能。
[0087] 第4实施例
[0088] 在图4中，片上的滤波器跨导电路为带源极负反馈全差分结构的跨导电路，负反馈电阻采用有源电阻M41、M42来实现，M41，M42是相同的管子。MN41、MN42是输入管，M44、M45各是一个支路的尾电
流管，其共模电平由M43产生的偏置电压来提供。跨导电路以图2b片上自动频率调谐电路产生的基准电流为偏置电流，得到跨导放大器的跨导值表达式为(6)：
[0089]
[0090]
[0091] 式中：gm1是输入管本身的小信号跨导，M是每一支路的跨导尾电流ISS与基准电流Iref的比例关系值， 是一个常数。以片上自动频率调谐电路产生的基准电流为偏置电流，跨导值的表达式中就消除了NMOS管本身随工艺和温度变化的因子un、Cox，表达式中随工艺变化的因子只有电容Cs一项。
[0092] 片上的滤波器带宽正比于跨导值与电容值的比值，带宽表达式为：
[0093]
[0094] 从公式(7)中可见，片上的滤波器带宽是一个与工艺和温度都无关的常量，即以此基准电流为跨导电路提供基准偏置电流，能够实现跨导和电容的比值是一个常量。其中N是两个电容Cs和C的比值，Cs是图2片上自动频率调谐电路中的电容，C是滤波器中的电容。在CMOS工艺中两个电容的比值可以做得很精确。所以滤波器带宽是个常量，不会随工艺和温度的变化而变化，实现了调谐功能。
[0095] 第5实施例
[0096] 在图5中，片上的滤波器跨导电路为伪差分结构的跨导放大器电路，MN51、MN52为输入管，M51为栅极源极相连的共模管。输入管MN51、MN52的栅极分别通过一个偏置电阻R连接M51的源极，其共模电平由M51产生的偏置电压来提供。流过共模管M51的基准电流Iref来自频率调谐电路，以此电流为基准，跨导值的表达式中消除了MOS管本身随工艺和温度变化的因子un、Cox，表达式中随工艺变化的因子只有电容Cs一项，得到MN51、MN52输入管跨导值的表达式(8)为：
[0097]
[0098]
[0099] 片上的滤波器带宽正比于跨导值与电容值的比值：
[0100]
[0101] 从式(9)可见，片上的滤波器带宽是一个与工艺和温度都无关的常量，即以此电流为跨导电路提供偏置电流，能够实现跨导和电容的比值是一个常量。其中N是两个电容Cs和C的比值，Cs是图2b片上自动频率调谐电路中的电容，C是滤波器中的电容。在CMOS工艺中两个电容的比值可以做得很精确。所以滤波器带宽是个常量，不会随工艺和温度的变化而变化，实现了调谐功能。
[0102] 本发明的多个实施例为一种片上自动频率调谐电路用于OTA-C有源滤波器。片上自动频率调谐电路接入到一个OTA-C有源滤波器电路。该滤波器可以是低通滤波器，带通滤波器，高通滤波器，带阻滤波器，复数滤波器。滤波器中的跨导单元采用的结构为图3～图5所示。本发明的片上自动频率调谐电路可以调谐上述多种OTA-C有源滤波器电路。
[0103] 以上所述，仅为本发明
说明书描述之实现本发明具体实施例的详细说明与图式，用于例证而非限制，但本发明的特征并不局限于此，本领域技术人员显然理解，本发明的所有范围应以其
权利要求的保护范围为准，在不背离所附权利要求书所界定的发明精神和发明范围的前提下，凡根据本发明的精神与其类似变化而实施的其它实施例，皆应包含在本发明的保护范畴之中。
