本发明涉及电力有源滤波器技术领域，是一种有源滤波器的自动调谐结构。
背景技术：
电能作为一种清洁、高效的能源形式而得到广泛应用，是维持当代社会正常运行的重要保障,随着大量电力电子设备的投入使用，使电力环境中的谐波污染、功率因数低等电能质量问题也越来越严重，另一方面随着电力用户对电能质量的要求越来越高，建设安全可靠的电网环境，为电力用户提供优质清洁的电能是首要任务,谐波的来源主要可分为以下几方面:发电机产生的少量谐波；输配电系统产生的谐波；用电设备产生的谐波；变频设备产生的谐波,谐波对系统的危害存在于方方面面，根据电力系统中发、输、变、配、用等不同环节，谐波污染所造成的影响：谐波流经变压器和电机等设备，会带来额外损耗，降低发电设备的利用率；增加输配电线路损耗，造成线路过热，加速设备老化；造成频率波动，引起继电保护装置误动甚至拒动，降低电力系统可靠性；对于电力系统中常见电容器与电抗器,谐波还可引起局部串联谐振或并联谐振，使电容器发热甚至损毁；针对工业中大量使用的电机，谐波会使其产生噪声、震动、发热等影响，降低使用效率与使用寿命，故而，谐波治理已成为研究重点。
目前滤波器一般用集成运放、r、c组成，常称为有源滤波器，其实现方法简单，为使有源滤波器频率特性的精度和稳定性满足系统要求，要求构成该滤波器的电阻值和电容值具有足够的精度和稳定性，有源滤波器是处理连续时间信号的系统，需要具有恒定的时间常数或者截止频率，然而，在现今的集成技术中，一方面，由于电容及电阻的制造工艺精度有限；另一方面，由于电容及电阻因工艺过程不同而具有不同的温度系数，导致电路的时间常数t=rc随工艺角和温度有较大的偏差，通常使用精度较高的片外电容来减小偏差，但是片外电容体积大、成本高，且不利于芯片集成。
技术实现要素：
本发明为解决上述问题，提供了一种可应用于有源滤波器的自动调谐结构，该结构的优点是结构简单、易于片上集成且可以灵活拓展应用。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
一种有源滤波器的自动调谐结构，是基于开关电容的应用，开关电容可等效为一个电阻，为时钟周期与电容的比值，在不同工艺角和温度条件下，滤波器的截止频率随电容和电阻的变化较大，利用开关电容的理论则可使得滤波器的截止频率仅与变量时钟周期和两个电容的比值有关，由于用相同工艺制造出的电容,其电容值随工艺角和温度的变化系数一致，它们的比值也近似为恒定值，这样，截止频率随工艺角和温度的偏差就大大减小了。
该有源滤波器的自动调谐结构包括：增益运放、比较器、开关电容、逻辑控制。
增益运放用于固定v1，以保证对电容阵列充电的电流为v1/r1，且仅与r1有关，该结构运算放大器可以在相同功耗下达到较高增益，v1的精度越高越好，这样可以保证对电容阵列充电的电流的大小只反映电阻r1的变化；比较器为带前置运放的锁存比较器，比较器在ck1为低时处于复位状态，在ck1为高时处于比较状态；逻辑控制电路主要包括：保存当前比较器的输出，并可以判断相邻两次的输出是否相同；根据当前比较器的输出改变电容阵列的控制字；保持更新后的控制字并生成s0脉冲来释放电容阵列当前存储的电荷，其中，s0控制脉冲的宽度要小于ck的半个时钟周期，以保证不影响下一次充电，此外，逻辑控制电路有独立的使能信号及复位信号，其中使能信号用于上电开启或断电关闭自动调谐电路，当使能信号开启自动调谐电路时，控制字从约定的初始值开始变化复位信号用于控制自动调谐电路在一次调谐完成后是否进行重新调谐，当复位信号作用时电容控制字将从上次调谐所得的控制字开始变化，复位信号的使用使得自动调谐电路具有一定的记忆能力，即可以把上一次调谐的结果作为本次调谐的起始态，当工作环境不变时，可以缩短调谐时间，从而增加了调谐方式的灵活度。
附图说明
图1是本发明的有源滤波器自动调谐结构图。
图中：1-增益运放、2-开关电容、3-比较器、4-逻辑控制。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行进一步的详细说明。
具体实施方式：图中，v1、v2为两个固定的参考电压；r1为电阻，c1为带控制字的可变电容阵列，电阻和电容的种类与滤波器中所使用的相同；ck、ckn和ck1为同频率时钟，ck与ckn反相，ck与ck1反相且非交叠；ck、ck1及c1构成开关电容结构；开关s1、s2、s3、s4及其控制信号。
电压v1作用于电阻r1并产生电流i，在时钟控制下，电流对电容阵列充电，且充电时间为t，充电结束后电容下极板的电压为v，比较器将此电压与参考电压v2=vdd-v1作比较，比较结果即可以表征t与r1c1的关系，当r1c1发生变化时，逻辑电路调节c1的大小使r1c1=t，即将r1对准到t/c1。
假如比较器正极输入高于负极输入时，输出为“1”，反之输出为“0”，那么自动调谐电路的工作过程可如下描述。
第一个周期，时钟信号控制s1、s4闭台，s2、s3断开，大小为v1/r1的电流对电容阵列充电；充电结束时电容下极板电压为v，时钟信号翻转并控制s2、s3闭合，s1、s4断开，比较器比较v和v2，若v>v2，比较器输出为“1”，逻辑电路接收比较器的输出信号并完成三个操作存储当前信号，使电容阵列当前控制字向c1减小的方向变化；发出信号s0使开关闭合，将电容阵列中的电荷清零。
第二个周期，时钟信号再次控制s1、s4闭合，s2、s3断开，大小为v1/r1的电流对改变后的电容阵列充电，而后时钟翻转并控制开关改变，比较器再次比较v和vref2，若比较结果与上次不同，即比较器输出变为“0”，说明电容值不再偏大于标准值，逻辑电路保存并维持当前控制字不变，等待下一次自动调谐的指令，若比较结果与上次相同，即仍然为“1”，则逻辑重复上述操作，直到比较器的输出结果变为“0”。
若在第一个周期的首次比较中，v<v2，则比较器的输出为“0”，逻辑电路同样做三个操作：存储比较器输出信号；使电容阵列当前控制字向c1增加的方向变化；发出信号s0使开关闭合，清零电容中的电荷，之后整个电路的运行类似于v>v2的情形。
尽管已经参照附图描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，等同物可以替代其元件而不偏离本发明的范围，本发明的最大特点是截止频率的精度主要由两个电容的比值决定，通过控制字调节电容大小，实现rc恒定，便于集成于芯片内部，通过变换电容阵列控制字的位数、更改电容或电阻的种类即可以将此自动调谐结构灵活地应用于其他滤波器。
1.一种有源滤波器的自动调谐结构，包括：增益运放（1）、开关电容（2）、比较器（3）、逻辑控制（4），其特征在于，固定参考电压v1作用于电阻并产生电流，在时钟控制下，电流对电容阵列充电，充电结束后电容下极板的电压为v，比较器将此电压与参考电压v2作比较，比较结果即可以表征t与r1c1的关系，当r1c1发生变化时，逻辑电路调节c1的大小r1c1=t，即将r1对准到t/c1，通过控制字调节电容大小，实现rc恒定，用相同工艺制造出的电容，其电容值随工艺角和温度的变化系数一致，它们的比值也近似为恒定值，这样，截止频率随工艺角和温度的偏差就大大减小了。
技术总结