CN101534131A - 校准电路以及相应方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种校准电路，用于校准解调器的输出电平，包含：测试信号产生器，耦接至解调器，用于产生测试信号；接收信号强度指示器模块，耦接至解调器及测试信号产生器，用于检测测试信号以产生控制信号，其中控制信号控制解调器以处理测试信号并产生输出信号；以及校准模块，耦接至解调器与接收信号强度指示器模块，用于根据输出信号校准接收信号强度指示器模块来校准解调器的输出电平。本发明能够使解调器的输出更为理想。

Description

校准电路以及相应方法
技术领域
本发明有关于校准电路与校准方法，更具体的，是关于校准解调器的输出电平的校准电路以及相应的方法。
背景技术
频率调制(Frequency Modulation，FM)解调器将FM信号解调为音频信号，然后控制播放给使用者的音频信号的音量。音频信号的音量控制取决于FM信号的信号质量。当FM信号的信号强度较弱时，也就是FM信号的信噪比小于特定阈值时，FM解调器将输出(即为音频信号)递减以降低噪声效果。该操作被称作“柔和静音(soft mute)”操作。
传统的做法，如图1所示，FM解调器110耦接至放大器120与接收信号强度指示器(Received Signal Strength Indicator，RSSI)模块130以接收放大器120放大的FM信号与RS SI模块130检测的FM信号的信号强度。在RSSI模块130中，比较器132将由RS SI单元131产生的RSSI信号SFM与参考电压源133产生的参考信号Sref比较。当SFM的信号强度与参考信号Sref的信号强度相同时，RSSI模块130输出控制信号给FM解调器110以启动柔和静音功能，即开始将音频信号递减。图中140为高通滤波器(High-Pass Filter，HPF)。
音频信号的递减程度可用如图2的图表来显示。图2中的实线表示理想柔和静音曲线，其柔和静音功能于选择点S1开始，根据特定斜率将音频信号递减。可是FM解调器110、放大器120与RSSI模块130的过程变化(process variations)，会影响理想柔和静音曲线的开始点与斜率。FM解调器110实际操作的递减如图2中的点线所示。FM解调器110的输入电压偏移，比较器132、参考电压源133与RSSI单元131的缓冲会导致开始点偏离(drift away)S1。FM解调器110，放大器120与比较器132的增益变换会导致斜率的变化。由于实际的柔和静音的结果与理想的设计不同，FM解调器110输出的音频信号不是最优的。
发明内容
为了解决解调器输出电平不理想的技术问题，本发明利用检测接收信号强度并加以校准来提供一种解决方法。
本发明提供一种校准电路，用于校准解调器的输出电平，包含：测试信号产生器，耦接至解调器，用于产生测试信号；接收信号强度指示器模块，耦接至解调器及测试信号产生器，用于检测测试信号以产生控制信号，其中控制信号控制解调器以处理测试信号并产生输出信号；以及校准模块，耦接至解调器与接收信号强度指示器模块，用于根据输出信号校准接收信号强度指示器模块以校准解调器的输出电平。
本发明另提供一种校准解调器的输出电平的方法，由接收信号强度指示器模块控制，包含：产生测试信号；利用接收信号强度指示器模块检测测试信号以产生控制信号；根据控制信号利用解调器处理测试信号以产生输出信号；以及根据输出信号校准接收信号强度指示器模块以校准解调器的输出电平。
利用本发明通过校准解调器的输出电平能够改善输出的音频信号的质量。
附图说明
图1为方框图，显示耦接至放大器与接收信号强度指示器模块的FM解调器。
图2显示解调器的理想与实际柔和静音功能的曲线图。
图3是根据本发明的实施方式的用于校准解调器的输出电平的校准电路的方框图。
图4是图3中校准电路的详细示意图。
图5显示根据本发明的实施方式的解调器的输出电路。
图6显示根据本发明的实施方式的解调器的改良后输出电路。
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来称呼特定的元件。本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”是开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接到第二装置。
图3是根据本发明的实施方式的校准电路的方框图，其是用来校准解调器320的输出电平。解调器320根据RSSI模块350的控制信号解调输入降频(down-conversion)信号以产生输出信号。校准模块310利用根据输出信号通过校正RSSI模块350以校正解调器320的输出电平。参考如图2中所示的输入-输出关系曲线(relationship curve)，可以了解第一既定信号强度S1是对应理想曲线的特定特性，例如转折点(turning point)，以及第二既定信号强度S2，是对应于曲线的另一特性，例如斜率。因此，当校准两个输入信号强度S1与S2的输出电平时，就校准了解调器320的输出电平。
在实施方式中，校准解调器320输出电平大致包含两个阶段：校准输入偏移是第一校准阶段，校准增益变化(gain variation)是第二校准阶段。可是本发明并非限定于仅用两个阶段来分别进行第一与第二校准阶段以获取更佳的解调性能，这也属于本发明的范围。
在第一校准阶段，为了校准解调器320与RS SI模块350的输入偏移，测试信号产生器360提供具有第一既定信号强度S1的测试信号，其中S1即解调器320开始调节输出信号强度时需要的输入信号强度。请参考图4，测试信号产生器360包含振荡器362与调整电路364，其中振荡器362产生降频信号，调整电路364控制降频信号的幅度以产生具有特定带宽与第一既定信号强度S1的测试信号。测试信号产生器360与解调器320可制造于同一芯片中以降低生产成本并简化制造流程。举例来说，振荡器362可作为芯片的内部振荡器。请注意，这仅仅为一个实施方式，并非本发明的限制。
多任务器330选择并输出测试信号至放大器340，然后测试信号传输至RSSI模块350的RSSI单元351。RSSI模块350将RSSI单元351产生的输出信号与参考电压源352产生的参考信号比较。RSSI模块350与图1中所示的传统RSSI模块不同的是，参考电压源352是可调的。举例来说，其可以是校准模块310控制的数字模拟转换器。RSSI模块350的比较器354产生差动控制信号，包含对应于正控制端(positive control terminal)的第一控制信号Ct1与对应于负控制端(negative control terminal)的第二控制信号Ct2。接着解调器320根据第一控制信号Ct1与第二控制信号Ct2处理从放大器340接收的测试信号。更具体的，解调器320根据第一控制信号Ct1与第二控制信号Ct2产生第一输出信号Out1与第二输出信号Out2。
图5显示根据本发明的实施方式的解调器320的输出电路。如图5所示，第一与第二信号Ct1与Ct2使能晶体管Q1与Q2并利用电流I1与I2分别在晶体管Q1与Q2的漏极端产生第一与第二输出信号Out1与Out2。若第一控制信号Ct1与第二控制信号Ct2相等，则流过晶体管Q1与Q2的电流会是同样的，且第一与第二输出信号Out1与Out2也是同样的。基于这个原因，在本实施方式中，校准模块310检测第一输出信号Out1与第二输出信号Out2，并且当第一输出信号Out1不等于第二输出信号Out2时调整参考电压源352。参考电压源352的调整是为了使第一输出信号Out1等于第二输出信号Out2，当参考电压源352的参考电压电平被调整至第一既定信号强度S1时可达到目的。
在实施方式中，校准模块310包含比较器312与控制器314。比较器312确定第一输出信号Out1是否等于第二输出信号Out2，接着输送比较结果给控制器314。当比较结果指示第一输出信号Out1不等于第二输出信号Out2时，控制器314(本实施方式中为连续近似缓存器)逐渐调整参考电压源352(会相应改变第二控制信号Ct2与第二输出信号Out2)直到比较器312检测到第一输出信号Out1等于第二输出信号Out2。如此，RSSI模块350的参考电压电平调整到接近第一既定信号强度S1，这样一来，输入偏移就得到了补偿。
在第二校准阶段，校准模块310通过调整RSSI模块350的输出增益来补偿由解调器320，放大器340及比较器354的增益变化。首先，产生具有第二既定信号强度S2的测试信号。比较器354比较测试信号与参考信号，其中参考信号在第一校准阶段被校准以具有需求的第一既定信号强度S1。比较器354接着产生第一控制信号Ct1与第二控制信号Ct2的差动输出信号给解调器320。因为测试信号的第二既定信号强度S2比参考信号的低，流过晶体管Q1的电流I1比流过晶体管Q2的电流I2要大；即第二输出信号Out2会比第一输出信号Out1要大。因而，在此情况下，校准模块310无法使用简单的比较器来检测，因为简单比较器仅可检测第一与第二输出信号是否相等。需要一个更复杂的比较器，如模拟数字转换器。为了解决降低生产成本的问题，提供如图6所示的电路。阻抗R2，耦接至晶体管Q1的漏极以使耦接于晶体管Q1的漏极的总阻抗(total impedance)比耦接于晶体管Q2的漏极的总阻抗要小。结果，即使电流I1总大于电流I2，输出信号Out1与Out2仍旧相等。因为这样能使用简单的比较器，所以就降低了校准模块310的架构与计算的复杂度。在实施方式中，R1与R2的平行阻抗(R1//R2)被设计为R1的阻值乘以因子(-A)，其中A是由图2中S1与S2所确定的需要斜率。
解调器根据第一控制信号Ct1与第二控制信号Ct2产生第一输出信号Out1与第二输出信号Out2。比较器312接着判定第一信号Out1是否等于第二输出信号Out2。当比较结果指示第一输出信号Out1不等于第二输出信号Out2时，控制器314调整比较器354的增益，在本实施方式中由可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier，PGA)实施。当比较器354的增益被调整以使第一输出信号Out1与第二输出信号Out2相等时，补偿了增益变化，然后第二校准阶段就结束了。然后，阻抗R2断开与晶体管Q1的耦接，多任务器330变换为输入降频信号而非测试信号给放大器340，从而将系统切换至一般操作模式(normal operation mode)。
在另一实施方式中，解调器320的输出级(例如放大器)从解调器320中分离(segment)出来，成为连接解调器320的电路。RSSI模块350的控制信号控制输出级，校准模块310根据输出级的输出信号校准RSSI模块350。解调器的输出电平也可被调整。
如上所述的实施方式，利用比较输出信号与既定参考，以及根据比较结果补偿RSSI模块的控制信号，如此可校准解调器的输出电平。当控制信号用于使能或取消解调器内的柔和静音递减时，现有技术所遇到的问题(即实际柔和静音结果与理想设计不同)可得以解决。从解调器320输出的音频信号就是最佳的。
本发明虽用较佳实施方式说明如上，然而其并非用来限定本发明的范围，任何本领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，做的任何更动与改变，都在本发明的保护范围内，具体以权利要求界定的范围为准。

Claims (22)

1.一种校准电路，用于校准解调器的输出电平，包含：
测试信号产生器，耦接至上述解调器，用于产生测试信号；
接收信号强度指示器模块，耦接至上述解调器及上述测试信号产生器，用于检测上述测试信号以产生控制信号，其中上述控制信号控制上述解调器以处理上述测试信号并产生输出信号；以及
校准模块，耦接至上述解调器与上述接收信号强度指示器模块，用于根据上述输出信号校准上述接收信号强度指示器模块以校准上述解调器的上述输出电平。
2.如权利要求1所述的校准电路，其特征在于，上述测试信号产生器与上述解调器构建于同一芯片中。
3.如权利要求1所述的校准电路，其特征在于，上述控制信号包含第一控制信号与第二控制信号，分别对应于上述测试信号与上述接收信号强度指示器模块中参考电压源的参考电压电平；上述输出信号包含第一输出信号与第二输出信号，其中上述解调器根据上述第一控制信号与上述第二控制信号产生上述第一输出信号与上述第二输出信号；上述测试信号产生器根据既定信号强度产生上述测试信号，以及上述校准模块包含：
比较器，耦接至上述解调器，用于确定上述第一输出信号是否等于上述第二输出信号以产生比较结果；以及
控制器，耦接至上述比较器与上述接收信号强度指示器模块，用于当上述比较结果指示上述第一输出信号不等于上述第二输出信号时，根据上述比较结果校准从上述接收信号强度指示器模块产生的上述控制信号。
4.如权利要求3所述的校准电路，其特征在于，上述控制器是连续近似缓存器。
5.如权利要求3所述的校准电路，其特征在于，上述控制器校准上述接收信号强度指示器模块的输入电压偏移。
6.如权利要求5所述的校准电路，其特征在于，上述控制器通过根据上述比较结果校准上述参考电压源的上述参考电压电平来校准上述接收信号强度指示器模块的上述输入电压偏移。
7.如权利要求3所述的校准电路，其特征在于，上述控制器校准上述接收信号强度指示器模块的增益变化。
8.如权利要求7所述的校准电路，其特征在于，上述控制器通过根据上述比较结果校准上述接收信号强度指示器模块的输出增益以校准上述接收信号指示器模块的上述增益变化。
9.如权利要求8所述的校准电路，其特征在于，上述控制器根据上述比较结果通过校准上述接收信号强度指示器模块的放大器的增益来校准上述接收信号强度指示器模块的上述输出增益，其中上述放大器是用于产生上述第一控制信号与上述第二控制信号给上述解调器。
10.如权利要求3所述的校准电路，其特征在于，上述解调器包含：
第一晶体管，具有用于接收上述第一控制信号的控制端，耦接至电流源的第一端，以及用于输出上述第一输出信号的第二端；以及
第二晶体管，具有用于接收上述第二控制信号的控制端，耦接至上述电流源的第一端，以及用于输出上述第二输出信号的第二端；
其中当上述控制器校准上述接收信号强度指示器模块的上述输出增益时，耦接至上述第一晶体管的第二端的阻抗被控制为不等于耦接至上述第二晶体管的第二端的阻抗。
11.如权利要求1所述的校准电路，其特征在于，更包含多任务器，耦接至上述测试信号产生器、上述解调器与上述接收信号强度指示器模块，用于选择性地输出上述测试信号给上述解调器或上述接收信号强度指示器模块。
12.如权利要求1所述的校准电路，其特征在于，上述控制信号是用于选择性地使能或取消上述解调器中柔和静音递减操作。
13.一种校准解调器的输出电平的方法，由接收信号强度指示器模块控制，包含：
产生测试信号；
利用上述接收信号强度指示器模块检测上述测试信号以产生控制信号；
根据上述控制信号利用上述解调器处理上述测试信号以产生输出信号；以及
根据上述输出信号校准上述接收信号强度指示器模块以校准上述解调器的上述输出电平。
14.如权利要求13所述的校准解调器的输出电平的方法，其特征在于，上述产生上述测试信号的步骤包含通过芯片的电路产生上述测试信号，其中上述解调器设置于上述芯片上。
15.如权利要求13所述的校准解调器的输出电平的方法，其特征在于，上述控制信号包含分别对应于上述测试信号与参考电压电平的第一控制信号与第二控制信号；上述输出信号包含第一输出信号与第二输出信号，其中上述解调器根据上述第一控制信号与上述第二控制信号产生上述第一输出信号与上述第二输出信号；上述测试信号根据既定信号强度产生；以及校准上述接收信号强度指示器模块的步骤包含：
确定上述第一输出信号是否等于上述第二输出信号以产生比较结果；以及
当上述比较结果指示上述第一输出信号不等于上述第二输出信号时，根据上述比较结果校准从上述接收信号强度指示器模块产生的上述控制信号。
16.如权利要求15所述的校准解调器的输出电平的方法，其特征在于，上述校准上述接收信号强度指示器模块的步骤包含校准上述接收信号强度指示器模块的输入电压偏移。
17.如权利要求16所述的校准解调器的输出电平的方法，其特征在于，上述校准上述输入信号强度指示器模块的上述输入电压偏移包含根据上述比较结果校准上述参考电压电平。
18.如权利要求15所述的校准解调器的输出电平的方法，其特征在于，上述校准上述接收信号强度指示器模块的步骤包含校准上述接收信号强度指示器模块的增益变化。
19.如权利要求18所述的校准解调器的输出电平的方法，其特征在于，上述校准上述接收信号强度指示器模块的增益变化的步骤包含根据上述比较结果校准上述接收信号强度指示器模块的输出增益。
20.如权利要求19所述的校准解调器的输出电平的方法，其特征在于，上述校准上述接收信号强度指示器模块的上述输出增益的步骤包含根据上述比较结果校准上述接收信号指示器模块中的放大器的增益，其中上述放大器是用于产生上述第一控制信号与上述第二控制信号给上述解调器。
21.如权利要求19所述的校准解调器的输出电平的方法，其特征在于，上述解调器包含：
第一晶体管，具有用于接收上述第一控制信号的控制端，耦接至电流源的第一端，以及用于输出上述第一输出信号的第二端；以及
第二晶体管，具有用于接收上述第二控制信号的控制端，耦接至上述电流源的第一端，以及用于输出上述第二输出信号的第二端；以及
上述校准上述接收信号强度指示器模块的上述输出增益的步骤更包含：
将耦接至上述第一晶体管的第二端的阻抗控制为不等于耦接至上述第二晶体管的第二端的阻抗。
22.如权利要求13项所述的校准解调器的输出电平的方法，其特征在于，上述控制信号是选择性地使能或取消上述解调器中的柔和静音递减操作。
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