CN101610140A - 信号幅度检测电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种信号幅度检测电路及方法，涉及数字信号领域，解决现有信号幅度检测时对检测阈值调整不方便的问题。本发明实施例中采用全波整流电路对目标信号进行全波整流；然后通过比较电路比较整流后目标信号的电压与参考电压的大小，并输出判决信号。通过调整参考电压调整检测阈值，使得调整较为简单方便。本实施例主要用在对接收到的高速数据进行幅度检测。

Description

信号幅度检测电路及方法

技术领域

本发明涉及数字信号领域，为了降低信号的误码率，需要对接收到的数字信号进行检测，特别是检测接收的数字信号的幅度，本发明尤其涉及对信号幅度进行检测的电路，以及该检测方法。

背景技术

在串行通信技术中，数据传输速率越高，在相同的传输距离下，信号幅度的衰减也越大，因此数据接收端接收到的信号幅度也就越低，接收到的信号幅度越低，就越容易造成误码，从而引起误码率较高。为确保数据接收端接收信号的误码率能控制在一个适合的程度，往往需要保证接收到的信号的幅度。

所以，在数据接收端需要设置一个信号幅度检测电路，检测接收到的信号的幅度。当检测到接收到的信号的幅度，由正常值变化到一个可能引起后续电路不能正常识别该信号的较低值时，该信号幅度检测电路会提供一个判决信号，引导后续电路进行相应的处理。上述的检测电路也称为LOS(Loss Of Signal，信号丢失)检测电路。通过设定LOS检测电路的阈值(即预定的信号幅度)，就可以判断输入的信号是否达到预定的信号幅度。

如图1所示，为一个目前较为常用的信号幅度检测电路，该电路在输入级为差分对管，其中差分对管中的一边引入失调电阻R，从而引入固定的输入失调电压，当该差分对管的输入信号Vip与Vin的差值大于该失调电压时，就会使得差分对管的输出端产生输出信号，该输出信号经过放大器和反相器，使得RC滤波器放电，这样就相当于该LOS检测电路输出了一个下降沿的判决信号，后续电路根据该下降沿判决信号，判断本次接收到信号的幅度属于正常状况。

如果输入信号Vip与Vin的差值小于该失调电压时，就会使得RC滤波器充电，这样就相当于LOS检测电路输出了一个上升沿的判决信号，后续电路根据该上升沿判决信号，判断本次接收到信号的幅度较低，需要进行相应的处理。

由于接收到的信号是交流信号，需要检测正向幅度和反向幅度，因此需要两个差分对管输入，并且通过一个或门将正向幅度的检测信号和反向幅度的检测信号耦合成一路信号，在输出到RC滤波器，以控制输出的判决信号。

图1所述的LOS检测电路存在以下缺陷：

1、在不同的高速数据通信的应用环境中，需要根据不同的应用场景对接收信号幅度的不同要求，来调整该LOS检测电路的阈值，图1中的LOS检测电路可以通过调整失调电阻来调整LOS检测电路的阈值，但由于是在输入级的差分对管调整阈值，后续的放大器、反相器以及或门都会对输出的信号产生影响，使得调整阈值后，需要对后续电路进行同步调整。

2、由于图1中的LOS检测电路最后需要通过RC滤波器产生判决信号，而RC滤波器的响应时间受到电容充放电时间的影响，造成该LOS检测电路产生判决信号的时间较长。而当前高速数据通信往往要求能够处理一些突发事件，对突发事件的响应速度提出了很高的要求，所以，LOS检测电路的判断信号需要在极短的时间内产生。故而，图1中的LOS检测电路很难应用於超过1Gbps(吉比特每秒)的高速数据通信的检测中。

3、由于图1中的LOS检测电路采用了两个差分对管、两个放大器，造成该电路功耗较大。

发明内容

本发明实施例提供一种信号幅度检测电路及方法，能够方便地调整该检测电路的检测阈值。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种信号幅度检测电路，包括：

全波整流电路，用于对目标信号进行全波整流；

比较电路，用于比较整流后目标信号的电压与参考电压的大小，并输出判决信号。

一种信号幅度检测方法，包括：

对目标信号进行全波整流；

比较目标信号的电压与参考电压，并输出判决信号。

由上述技术方案所描述的本发明的实施例，将目标信号的电压大小与参考电压的电压大小比较，根据这两者的大小关系，可以输出判决信号。其中的参考电压就可以表征该信号幅度检测电路的检测阈值，当需要调整检测阈值时，调整参考电压的大小即可，并不需要对电路的其他部分做必要调整。相对于现有技术中调整失调电阻及其后续电路的方式而言，本发明实施例在调整检测阈值时更为方便简单。

附图说明

图1为现有技术中信号幅度检测电路原理图；

图2为本发明第一实施例中信号幅度检测电路框图；

图3为本发明第一实施例中信号幅度检测方法流程图；

图4为本发明第二实施例中信号幅度检测电路原理图；

图5为本发明第二实施例中信号幅度检测方法流程图。

具体实施方式

本发明实施例通过参考电压就表征该信号幅度检测电路的检测阈值，当需要调整检测阈值时，调整参考电压的大小即可满足条件，使得检测阈值的调整更为简单方便。下面结合附图，对本发明信号幅度检测电路及方法的实施例进行详细描述。

实施例1：

如图2所示，本实施例中的信号幅度检测电路包括：全波整流电路21和比较电路22。

将待检测的目标信号输入到全波整流电路21，通过该全波整流电路21对输入的目标信号进行全波整流，以得到一个保留了电压形状但是改变了电压方向的目标信号(即目标信号的电压方向一致了)，然后通过比较电路22，比较整流后目标信号的电压与参考电压的大小，根据这两者的大小关系输出判决信号。

对应于上述信号幅度检测电路，本实施例还提供一种信号幅度检测方法，如图3所示，该方法包括如下步骤：

301、首先对待检测的目标信号进行全波整流，以得到一个保留了电压形状但是改变了电压方向的目标信号。

302、比较全波整流之后目标信号的电压与参考电压的大小，并根据两者的大小关系输出判决信号。

由于本实施例中的参考电压可以表征检测阈值，当需要调整检测阈值时，只需要调整参考电压的大小，并不用对其他电路做调整，使得调整检测阈值时更为方便简单。

实施例2：

本实施例是对实施例1的进一步改进，如图4所示，本实施例中的信号幅度检测电路主要包括全波整流电路41、低通滤波电路42和比较电路43。以实现对输入的目标信号幅度的检测，并输出相应的判决信号。

该信号幅度检测电路的具体工作原理为：将接收到的待检测目标信号输入到全波整流电路41，该全波整流电路41对目标信号进行全波整流，使得目标信号的电压方向全为正向电压，但并不改变目标信号的基本波形。本实施例中的全波整流电路为吉尔伯特全波整流器，具体见图4，将接收到的目标信号的两端(Vip和Vin)分别输入到场效应管M1和M2的栅极，场效应管M4和M3的栅极，以及场效应管M5和M6的栅极。并且通过在场效应管M7的栅极接入电流BIAS，从而为M1至M6提供偏置电流。上述场效应管M1至M7的连接关系见图4。

通过上述的吉尔伯特全波整流器的处理后，其输出端为目标信号的幅度，并且全为正电压的幅度。将此这种全为正电压幅度的目标信号输入到低通滤波电路42，实现对目标信号的滤波，使得目标信号变成直流电压。在本实施例中，低通滤波电路还具有放大功能，具体可以通过有源低通滤波器来实现，在对目标信号进行滤波的同时对其进行放大，如图4所示，其中的放大器与电阻R3、R4、R5以及R6组成一个有源低通滤波器。

这种对目标信号的滤波和放大也可以通过两个不同的电路实现，例如：只有滤波功能的低通滤波器，以及实现放大功能的放大器组合而成。

在得到滤波并放大后的目标信号后，将其输入到比较电路43的其中一个比较端，比较电路43的另一个比较端输入参考电压Vref，从而实现目标信号的电压与参考电压的大小的比较，并根据两者的大小关系输出判决信号。例如：若目标信号的电压大于或等于参考电压，则输出表示信号幅度正常的判决信号；若目标信号的电压小于参考电压，则输出表示信号幅度偏低的判决信号。通过调整输入到比较电路43另一个比较端的参考电压Vref的大小，可以调整该检测电路的阈值，调整起来比较简单方便。

对应于上述信号幅度检测电路，本实施例还提供一种信号幅度检测方法，如图5所示，该方法包括如下步骤：

501、接收到待检测的目标信号后，对该目标信号进行全波整流，主要是将目标信号整流成全为正电压的目标信号，但不改变目标信号的整体波形。

502、对进行了全波整流的目标信号进行低通滤波以及信号放大，主要是将目标信号滤波成直流信号，并放大成后续电路较好识别的大小。

503、得到直流的放大后的目标电压后，将目标信号的电压与参考电压进行比较，根据比较结果输出判决信号，例如：在目标信号的电压大于或等于参考电压时，输出表示信号幅度正常的判决信号；在目标信号的电压小于参考电压时，输出表示信号幅度偏低的判决信号。

采用本实施例后，由于只通过调整参考电压就可以改变检测阈值，所以使得信号幅度的检测阈值调整更加方便。同时由于本实施例中没有采用RC滤波电路，而采用有源低通滤波器，其带宽可以灵活选择，使得本实施例对于信号的滤波没有充放电时间的限制，从而降低了滤波的时间，并且由于采用吉尔伯特全波整流电路，能够实现高速差分数据的整流，使得电路处理信号的时间更加短，本实施例中的电路能够使得产生判决信号的时间缩短到100ns以内，从而加强了本实施例对高速数据的处理，一般的处理速度能够大于2.5Gbps。

由于本实施例中采用了单通道处理方式，只需要一个放大器，比图1中的方案要少一个放大器，这样也就减小了该信号幅度检测电路的功耗。并且可以避免由于多通道引起的各个通道之间信号匹配的误差。

本发明实施例主要用在高速数据通信中，特别使用在对接收到的高速数据进行幅度检测，以保证接收到信号的有效性，这样就可以相对降低高速数据传输的误码率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1、一种信号幅度检测电路，其特征在于包括：

全波整流电路，用于对目标信号进行全波整流；

比较电路，用于比较整流后目标信号的电压与参考电压的大小，并输出判决信号。

2、根据权利要求1所述的信号幅度检测电路，其特征在于还包括：

低通滤波电路，用于对全波整流后的目标信号进行滤波，并将滤波后的目标信号输出到比较电路；

所述比较电路比较滤波后目标信号的电压与参考电压的大小，并输出判决信号。

3、根据权利要求2所述的信号幅度检测电路，其特征在于，所述低通滤波电路为有源低通滤波电路，用于全波整流后的目标信号进行滤波和对全波整流后的目标信号进行放大。

4、根据权利要求2所述的信号幅度检测电路，其特征在于还包括：

放大电路，用于将滤波后的目标信号放大，并将放大后的目标信号输出到比较电路；

所述比较电路比较放大后目标信号的电压与参考电压的大小，并输出判决信号。

5、根据权利要求1至4任意一项所述的信号幅度检测电路，所述全波整流电路为吉尔伯特全波整流器。

6、一种信号幅度检测方法，其特征在于包括以下步骤：

对目标信号进行全波整流；

比较目标信号的电压与参考电压，并输出判决信号。

7、根据权利要求6所述的信号幅度检测方法，其特征在于，所述比较目标信号的电压与参考电压，并输出判决信号具体为：

若目标信号的电压大于或等于参考电压，则输出表示信号幅度正常的判决信号；

若目标信号的电压小于参考电压，则输出表示信号幅度偏低的判决信号。

8、根据权利要求6所述的信号幅度检测方法，其特征在于，在比较目标信号的电压与参考电压的步骤之前，该方法还包括：对目标信号进行低通滤波。

9、根据权利要求8所述的信号幅度检测方法，其特征在于，在比较目标信号的电压与参考电压的步骤之前，该方法还包括：对目标信号进行放大。

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