CN101814902A - 增益控制电路和增益控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种增益控制电路，其通过检测单元检测前端电路的输出信号而产生检测信号，运算单元对检测信号进行累计运算而产生运算信号，并根据重置信号来重置运算单元，重置单元在预定间隔时产生该重置信号，控制单元根据该运算信号与第一阈值来产生控制信号，以控制前端电路的输出增益。

Description

增益控制电路和增益控制方法

技术领域

本发明关于一种增益控制电路，具体地说，关于一种自动增益控制电路。

背景技术

在无线通信网络内，因为无线通信的信号大小会随着气候、地点、各装置间的距离、居间障碍物的不同或者天线位置而有很大的差异，导致信号到达接收端时，无法事先预知强度变化幅度，所以无线通信接收器需要自动增益控制器(Automatic Gain Control，AGC)来使解调器所接收的信号在可容许的范围内，而能正常地工作。

用于控制增益的组件形式有两种：一种是可变增益放大器(Variable GainAmplifier，VGA)，另一种是可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier，PGA)。根据组件特性，后者较前者更容易在硅芯片调谐器中制造，不过也较不适用于连续数据传输的应用，例如电视系统。因此，如何扩展可编程增益放大器模式的应用也就成为一需要克服的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种增益控制电路及增益控制方法，其可解决上述提到的问题。

本发明的目的之一在于提供一种增益控制电路及增益控制方法，其可控制前端电路的输出信号的增益大小。

本发明的目的之一在于提供一种增益控制电路及增益控制方法，其可增加电视信号的稳定度。

本发明的增益控制电路包含检测单元、运算单元、重置单元以及控制单元。其中，该检测单元检测前端电路的输出信号而产生检测信号，并将该检测信号传送至该运算单元，而产生运算信号，且对该检测信号进行累计运算，并产生运算信号，以及依据重置信号来重置该运算单元；该控制单元依据该运算信号与第一阈值来产生控制信号，以控制该前端电路的输出增益；而该重置单元在预定间隔时产生该重置信号。

本发明的增益控制方法包含下列步骤：检测前端电路的输出信号而产生检测信号；对该检测信号进行积分以产生积分信号；在预定值时产生重置信号，并依据该重置信号对该检测信号进行重新积分；以及比较该积分信号与第一阈值而产生控制信号，以控制该前端电路的输出增益。

附图说明

图1是本发明的无线接收器的框图；

图2是本发明优选实施例的增益控制器的框图；

图3A是本发明优选实施例的检测单元的框图；

图3B是本发明另一优选实施例的检测单元的框图；

图4A是本发明优选实施例的调整单元的框图；

图4B是本发明另一优选实施例的调整单元的框图；以及

图5是本发明优选实施例的运算单元的输出波形图。

具体实施方式

参考图1，其是本发明的无线接收器的框图。如图所示，无线接收器包含调谐器(tuner)1与解调处理电路2。调谐器1包括接收天线10、混合器(mixer)14与可编程增益放大器(PGA)16。接收天线10用于接收输入信号而产生接收信号，并将该接收信号传送至混合器14，混合器14对该接收信号与本地振荡信号进行混频，而产生混频信号，可编程增益放大器16接收该混频信号，而依据增益系数放大该混频信号，并将放大后的混频信号传送至解调处理电路2，其中，该混频信号为模拟信号。

解调处理电路2包含模拟数字转换器20、数字降频转换器22、取样电路24、同步电路26、信道估测电路28、译码电路29与增益控制电路30。模拟数字转换器20接收该混频信号，并将其转换为第一数字信号，此时，该第一数字信号可以是中频信号，接着，再由数字降频转换器22对该第一数字信号进行降频，而产生第二数字信号，其中，该第二数字信号可以是基频信号，取样电路24对该第二数字信号进行取样而产生取样信号后，由同步电路26对该取样信号进行同步化而产生同步取样信号，并将该同步取样信号传送至信道估测电路28，以产生估测信号，在实施例中，同步电路26可依据PN序列来对该取样信号进行同步，译码电路29接收该估测信号而产生译码信号，以供后端电路使用，上述为本领域中公知的技术，故在此不再多加赞述。

如上所述，增益控制电路30接收并分析该第一数字信号，而产生分析结果，并依据该分析结果控制前端电路的输出增益的大小，即增益控制电路30依据该分析结果而控制调谐器1的可编程增益放大器16的增益大小，进而控制调谐器1的输出信号的大小。

参考图2，其是本发明优选实施例的增益控制器的框图。如图所示，本发明的增益控制器30包含检测单元300、调整单元310、运算单元320与控制单元330。检测单元300接收并检测该第一数字信号，而产生检测信号，其中检测单元300可以是误差检测单元，以检测该第一数字信号与目标值间的误差值，一并参考图3A，其是本发明优选实施例的检测单元的框图。如图所示，检测单元300包含运算电路302，运算电路302对该第一数字信号与该目标值间的误差值进行运算，而产生该检测信号，其中，该目标值可以是预先设定的数值，而且，运算电路302包含绝对值电路304与减法器306。绝对值电路304接收该第一数字信号，并对该第一数字信号进行绝对值运算，以取得该第一数字信号的绝对值，减法器306接收该第一数字信号的绝对值，并将该第一数字信号的绝对值与目标值相减，而产生该检测信号。

但此方法所得到的该误差值可能会不够明显，所以可采用平方电路308，如图3B所示，其是本发明的另一优选实施例的检测单元的框图。如图所示，与图3A的不同之处在于本实施例的运算电路302进一步包括平方电路308及减法器306，平方电路308接收该第一数字信号，并对该第一数字信号进行平方运算，以产生该第一数字信号的平方值，并传送至减法器306来将该第一数字信号的平方值与该目标值相减，而产生该检测信号。

再参考图2，运算单元320接收该检测信号后，对该检测信号进行累计运算，而产生运算信号，同时，运算单元320依据重置信号而重置运算单元320，其中，该重置信号是由重置单元321在预定间隔产生的。控制单元330接收该运算信号，并将该运算信号与阈值进行比较，而产生控制信号，以控制调谐器1的输出增益，即控制可编程增益放大器16的增益大小，进而控制调谐器1的输出信号的大小，其中，该运算单元可以是积分器，以对该检测信号进行积分运算，而产生该运算信号。

当控制单元330产生该控制信号而对调谐器1的输出增益进行调制时，重置运算单元320。而且，该阈值可以是第一正阈值与第一负阈值。当控制单元330确定该运算信号大于第一正阈值th_up1(如图5所示)时，产生控制信号，以驱动可编程增益放大器16调高该输出增益，即调高调谐器1的输出信号，同时，重置运算单元320，以驱动运算单元320重新进行累计运算。同理，当控制单元330确定该运算信号小于阈值，即该运算信号小于第一负阈值th_dw1(如图5所示)时，产生该控制信号而调降输出增益，并重置运算单元320，此外，在预设时间内，若该运算信号并没有大于该第一正阈值th_up1或小于该第一负阈值th_dw1，则依然重置运算单元320(如图5中所示的积分信号50)。另外，本发明的重置单元321也可被设置在运算单元320或控制单元330内部，而不局限于设置在运算单元320的外部。

此外，本发明的增益控制器进一步包括调整单元310。调整单元310耦接于检测单元300与运算单元320之间，调整单元310接收并调整检测信号，即缩放(scaling)该检测信号的大小，进而控制增益控制器30的收敛时间与稳定度。其中，一并参考图4A，其是本发明优选实施例的调整电路的框图。如图所示，本发明的调整单元310包含乘法器312，乘法器312接收该检测信号，将该检测信号与比例因子相乘，而调整检测信号。其中该比例因子可决定该检测信号的缩放大小。

而且，一并参考图4B，其是本发明的另一优选实施例的调整电路的框图。如图所示，本发明的调整单元310包含移位器314，移位器314接收并将该检测信号移位，以调整该检测信号。其中，移位器314通过将检测信号移位的位的数量，而决定该检测信号的缩放大小。

一并参考图5，其是本发明的优选实施例的运算单元的输出波形图。如图所示，本发明的控制单元330依据运算单元320所输出的运算信号而产生控制信号，即重置单元321进一步包含计数器(图中未示出)，以对运算单元320所进行的累计运算的次数进行计数，并在该累计运算的次数大于基准值时，重置运算单元320，其中，该基准值为比例因子的倒数，而且，控制单元330设置二个阈值，分别为第一正阈值th_up1与第一负阈值th_dw1。当运算单元320输出的运算信号超出该两个阈值时，则产生控制信号以驱动调谐器1调整其输出增益，即，如果运算信号大于第一正阈值th_up1，则增加调谐器1的输出增益，而放大调谐器1的输出信号，也就是，调高调谐器1的输出增益(如图5中所示的G+)；如果运算信号小于第一负阈值th_dw1，则降低调谐器1的输出增益，而缩小调谐器1的输出信号，也就是调降调谐器1的输出增益(如图5中所示的G-)，此时，只要控制单元330所产生的控制信号驱动调谐器1改变输出增益时，则重置积分器320。如此，增益控制器30就可以控制调谐器1的输出信号的增益大小。

此外，本发明的增益控制器30可应用于电视系统，而由于在电视系统中，如果在调整增益的瞬间，则极有可能会使电视信号发生被噪声干扰的情况，在实施例中，此干扰情况可为马赛克现象，所以增益调整器30在增益稳定后，就不需要任意地变动，基于上述，本发明的增益控制器30的控制单元330进一步设置第二正阈值th_up2与第二负阈值th_dw2，并且该第二正阈值th_up2大于该第一正阈值th_up1，且该第二负阈值th_dw2小于该第一负阈值th_dw1。此外，控制单元330内部进一步设置拴锁值(agc)，用以表示控制单元330将调谐器1的输出增益进行锁定。

如上所述，并且再次同时参考图5。图中的运算信号的斜率与该第一数字信号与该目标值间的误差值大小呈对应关系，在实施例中，其对应关系是成正比，也就是误差值越大，则斜率也就越大。此外，控制单元330依据来自运算单元320的运算信号进行判定；当运算信号大于该第一正阈值th_up1时，且当该拴锁值为逻辑0(如图5中所示的agc_unlock)时，则调高调谐器1的输出增益，同时，重置运算单元320，以驱动运算单元320重新进行该累计运算；当运算信号小于该第一负阈值th_dw1时，且当该拴锁值为逻辑0时，调降调谐器1的输出增益，同时，并重置运算单元320及锁定该拴锁值，以驱动运算单元320重新进行该累计运算；此外，在预设时间或运算单元320的累计运算的次数到达基准值时(在一例子中，为1～3次)，虽然该运算信号并没有大于该第一正阈值th_up1或小于该第一负阈值th_dw1(如图5中所示的运算信号52)，则依然重置运算单元320，并设定该拴锁值为逻辑1(如图5中所示的agc_lock)。

此外，控制单元330可再次依据该第一正阈值th_up1、该第一负阈值th_dw1、该第二正阈值th_up2、该第二负阈值th_dw2及该拴锁值，来产生控制信号，从而调控调谐器1的输出增益。也就是，当运算单元320重置至少一次且该运算信号小于该第一阈值的绝对值时，控制单元330产生控制信号，以锁定前端电路的输出增益，即将该拴锁值设定为逻辑1(这里仅为举例说明，并非用以限定本发明，也就是，也可设定该拴锁值为逻辑0时为锁定前端电路的输出增益)，也就是运算信号在该拴锁值为逻辑1的情况下，必须大于该第二正阈值th_up2，控制单元330才会调高调谐器1的输出增益，由此，增益调整器30在增益稳定后，就不会任意地变动，而增加电视信号的稳定度。同时，重置运算单元320，以驱动运算单元320重新进行累计运算，并将拴锁值设定为逻辑0(如图5中所示的运算信号54)；同理，当运算信号小于第二负阈值th_dw2时，且拴锁值为逻辑1时，则再次调降调谐器1的输出增益，同时，重置运算单元320，以驱动运算单元320重新进行累计运算，并将拴锁值设定为逻辑0；而在预设时间或运算单元320的累计运算的次数达到基准值时(在一例子中，为1～3次)，虽然该运算信号并没有大于第一正阈值th_up1或小于第一负阈值th_dw1，依然重置运算单元320，并设定该拴锁值为逻辑1。如此反复进行调整，以得到调谐器1的最适当的输出增益。

综上所述，本发明的增益控制电路的控制方法是由检测单元检测调谐器的输出信号，而产生检测信号，并将该检测信号传送至运算单元运算而产生运算信号，以由控制单元来将运算信号与阈值进行比较，而控制前端电路的输出增益。由此，本发明可自动控制前端电路的输出信号的增益大小。

以上所述的仅是本发明的优选实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围，任何根据本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所做出的等效变化与改进，均应被包括在本发明的权利要求的范围内。

Claims (23)

1.一种增益控制电路，其包含：

检测单元，检测前端电路的输出信号，而产生检测信号；

运算单元，接收该检测信号，且对该检测信号进行累计运算，并产生运算信号，以及依据重置信号以重置该运算单元；

重置单元，用于在预定间隔时产生该重置信号；以及

控制单元，依据该运算信号与第一阈值而产生控制信号，以控制该前端电路的输出增益。

2.如权利要求1所述的电路，其中，该运算单元为积分器，且该累计运算为积分运算。

3.如权利要求1所述的电路，其中，该控制单元确定该运算信号大于该第一阈值时，产生该控制信号以调高该输出增益，其中该控制单元确定该运算信号小于该第一阈值时，产生该控制信号以调降该输出增益。

4.如权利要求1所述的电路，其中，当该运算单元重置至少一次且该运算信号大于该第一阈值的绝对值时，该控制单元依据该运算信号与第二阈值产生控制信号。

5.如权利要求4所述的电路，其中，该控制单元确定该运算信号大于该第二阈值时，产生该控制信号以调高该输出增益，而当该控制单元确定该运算信号小于该第二阈值时，产生该控制信号以调降该输出增益。

6.如权利要求1所述的电路，其中，当该运算单元重置至少一次且该运算信号小于该第一阈值的绝对值时，该控制单元产生控制信号，以锁定该前端电路的输出增益。

7.如权利要求1所述的电路，其中，该前端电路包含：

可编程增益放大器，依据该控制信号控制该前端电路的输出增益，该可编程增益放大器依据该输出增益控制输出信号的强度。

8.如权利要求1所述的电路，其中，该检测单元包含：

运算电路，对该前端电路的输出信号与目标值进行运算，而产生检测信号。

9.如权利要求8所述的电路，其中，该运算电路包括：

绝对值电路，接收输出信号，并产生该输出信号的绝对值；以及

减法器，将该绝对值与目标值相减，而产生检测信号。

10.如权利要求8所述的电路，其中，该运算电路进一步包含：

平方电路，接收该输出信号并对该输出信号进行平方运算，以产生输出信号的平方值；以及

减法器，将该平方值与目标值相减，而产生检测信号。

11.如权利要求1所述的电路，进一步包括：

调整单元，接收检测信号，并依据比例因子调整该检测信号。

12.如权利要求11所述的电路，其中，该调整单元包含：

乘法器，接收检测信号，并将该检测信号与比例因子相乘，而调整该检测信号。

13.如权利要求11所述的电路，其中，该调整单元包含：

移位器，接收并将该检测信号移位，而调整该检测信号。

14.一种增益控制方法，其包含步骤：

检测前端电路的输出信号，而产生检测信号；

对该检测信号进行累计运算，而产生运算信号；

在预定间隔产生重置信号，并依据该重置信号对该检测信号进行重新累计运算；以及

比较运算信号与第一阈值，而产生控制信号，控制该前端电路的输出增益。

15.如权利要求14所述的方法，其中，在对该检测信号进行累计运算的步骤中，是对该检测信号进行积分运算，而产生积分信号。

16.如权利要求14所述的方法，其中，在比较该运算信号与该第一阈值的步骤中，当该运算信号大于该第一阈值时，产生该控制信号而调高该输出增益，且当该运算信号小于该第一阈值时，产生该控制信号而调低该输出增益。

17.如权利要求14所述的方法，其中，当至少一次重新进行该累计运算且该运算信号大于该第一阈值的绝对值时，依据该运算信号与第二阈值，而产生该控制信号。

18.如权利要求17所述的方法，其中，当该运算信号大于该第二阈值，产生该控制信号以调高该输出增益，且当该运算信号小于该第二阈值，产生该控制信号以调降该输出增益。

19.如权利要求14所述的方法，其进一步包含步骤：

当至少一次重新进行累计运算且该运算信号小于该第一阈值的绝对值时，产生控制信号，以锁定输出增益。

20.如权利要求14所述的方法，其中，在产生检测信号的步骤中，进一步包括步骤：

对该前端电路的输出信号与目标值进行运算，而产生该检测信号。

21.如权利要求20所述的方法，其中进一步包括：

对该输出信号进行绝对值运算或平方运算，以产生经处理的信号；以及

将该经处理的信号与该目标值相减，而产生该检测信号。

22.如权利要求14所述的方法，进一步包括步骤：

将该检测信号乘上比例因子以调整该检测信号。

23.如权利要求14所述的方法，进一步包括步骤：

将该检测信号移位以调整该检测信号。

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