Automatic Tuning of Continuous-time filters

Integrated  high-Qcontinuous-time  filters  require  adaptive  tuning  circuits  thatwill  correct  the  filter  parameters  such  as  center  frequency  and  quality  factor  (Q).Three  different  automatic  tuning  techniques  are  introduced.  In  all  of  the  proposedmethods,  frequency  and  quality  factor  tuning  loops  are  controlled  digitally,  providingstable  tuning  by  activating  only  one  loop  at  a  given  time.  In  addition,  a  direct  rela-tionship  between  passband  gain  and  quality  factor  is  not  required,  so  the  techniquescan  be  applied  to  active  LC  filters  as  well  as  Gm-C  filters.

The  digital-tuning  method  based  on  phase  comparison  was  verified  with  1%tuning  accuracy  at  5.5  MHz  forQof  20.  It  uses  phase  information  for  bothQandcenter-frequency  tuning.  The  filter  output  phase  is  tuned  tothe  known  references,which  are  generated  by  a  frequency  synthesizer.    The  core  tuning  circuit  consistsof  D  flip-flops  (DFF)  and  simple  logic  gates.  DFFs  are  utilizedto  perform  binaryphase  comparisons.  The  second  method,  high-order  digital  tuning  based  on  phasecomparison,  is  an  extension  of  the  previous  technique  to  high-order  analog  filterswithout  depending  on  the  master-slave  approach.  Direct  tuning  of  the  overall  fil-ter  response  is  achieved  without  separating  individual  biquad  sections,  eliminatingswitches  and  their  parasitics.  The  tuning  system  was  verified  with  a  prototype  6thorder  bandpass  filter  at  19  MHz  with  0.6  MHz  bandwidth,  which  was  fabricated  ina  conventional  0.5μm  CMOS  technology.  Analysis  of  different  practical  limitations  is  also  provided.  Finally,  the  digital-tuning  method  basedon  magnitude  comparisonis  proposed  for  second-order  filters  for  higher  frequency  operations.  It  incorporatesa  frequency  synthesizer  to  generate  reference  signals,  an  envelope  detector  and  aswitched  comparator  to  compare  output  magnitudes  at  three  reference  frequencies.The  theoretical  analysis  of  the  technique  and  the  simulation  results  are  provided.