CN102685050B - 直流偏移校准电路 - Google Patents
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Abstract
一种直流偏移校准电路，其连接于待校准电路的输出端及反馈输入端之间，直流偏移校准电路包括获取模块及校准模块，获取模块获取待校准电路输出端输出的直流偏移量，校准模块电连接于输出端及反馈输入端之间，校准模块包括第一充电电容、第一充电开关及第一电感，第一电感及第一充电开关依次串联于输出端及反馈输入端之间，第一充电电容一端电连接于反馈输入端及第一充电开关之间，另一端接地，校准模块判断直流偏移量的电压是否等于反馈输入端电压，小于时校准模块控制第一充电开关闭合，对第一充电电容充电，将反馈输入端的电压提高至直流偏移量的电压，等于时断开第一充电开关。通过将反馈输入端电压提高至直流偏移量的电压以消除直流偏移。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流偏移校准电路。
背景技术
在通讯系统中，混频或非混频系统因元件失衡将引发静态或动态的直流偏移。而过大的直流偏移会影响混频或非混频系统的正常工作。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可消除直流偏移的直流偏移校准电路。
一种直流偏移校准电路，其用于校准待校准电路的直流偏移。所述待校准电路具有信号输入端、输出端和反馈输入端。所述直流偏移校准电路连接于所述输出端及反馈输入端之间。所述直流偏移校准电路包括获取模块及校准模块。所述获取模块用于获取待校准电路输出端输出的直流偏移量。所述校准模块电连接于所述输出端及反馈输入端之间。所述校准模块包括第一充电电容、第一充电开关及第一电感。所述第一电感及第一充电开关依次串联于所述输出端及反馈输入端之间，所述第一充电电容一端电连接于所述反馈输入端及所述第一充电开关之间，另一端接地。所述校准模块判断所述直流偏移量的电压是否等于所述待校准电路的反馈输入端的电压，当小于时，所述校准模块控制所述第一充电开关闭合，对所述第一充电电容充电以将所述待校准电路的反馈输入端的电压提高至所述直流偏移量的电压，当等于时，所述校准模块控制所述第一充电开关断开。
本发明提供的直流偏移校准电路通过第一充电电容及第一电感组成的充电电路将所述待校准电路的反馈输入端的电压提高至所述直流偏移量的电压，从而消除直流偏移。
附图说明
图1为本发明的直流偏移校准电路的模块示意图。
图2为图1的直流偏移校准电路的电路示意图。
主要元件符号说明
直流偏移校准电路 100
获取模块 10
第一缓冲器 11
第二缓冲器 12
判断模块 20
第一上升沿触发器 21
暂存开关 22
暂存开关一端 22a、22b
暂存电容 23
还原放大器 24
积分器 30
积分器的输出端 31
校准模块 40
充电子模块 41
第一切换开关 410
第一充电电路 411
第一充电电容 411a
第一充电开关 411b
第一电阻 411c
第一电感 411d
第二充电电路 412
第二充电电容 412a
第二充电开关 412b
第二电阻 412c
第二电感 412d
第二切换开关 413
校准子模块 42
第一输入端 42a
第二输入端 42b
切换模块 43
复位模块 50
第一复位开关 51
第二上升沿触发器 52
第二复位开关 53
待校准电路 200
信号输入端 210
反馈输入端 211
输出端 212
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
请参阅图1及图2，本发明提供的直流偏移校准电路100用于消除待校准电路200的直流偏移，所述待校准电路200可以是一混频或非混频系统或是一多级放大器元件。本实施方式中，所述待校准电路200是一增益放大器，其增益为100V/V。所述待校准电路200包括信号输入端210、反馈输入端211及输出端212。所述信号输入端210用于接收信号，所述反馈输入端211用于接收反馈信号。
所述直流偏移校准电路100包括获取模块10、判断模块20、积分器30、校准模块40及复位模块50。
所述获取模块10电连接于所述待校准电路200的输出端212，用于获取所述待校准电路200的直流偏移量。本实施方式中，所述获取模块10包括第一缓冲器11及第二缓冲器12，其中第一缓冲器11中存储所述输出端212输出的信号量的电压值及直流偏移量的加和，所述第二缓冲器12存储所述输出端212的输出信号量的电压值的相反数及直流偏移量的加和。通过将所述第一缓冲器11及所述第二缓冲器12中的值相加获得两倍的直流偏移量。当然，所述获取模块10还可以增加电路以获得一倍的直流偏移量。
所述判断模块20内设有一个电压临界值，判断模块20用于接收所述获取模块10获得的所述直流偏移量并判断直流偏移量是否大于其内设的电压临界值，当直流偏移量大于电压临界值时，判断模块20向所述校准模块40输出所述直流偏移量。本实施方式中，所述判断模块20包括第一上升沿触发器21、暂存开关22、暂存电容23及还原放大器24。所述第一上升沿触发器21与所述获取模块10及所述暂存开关22均电连接。所述第一上升沿触发器21还连接一参考电压V1，所述参考电压V1为判断模块20内设的电压临界值。所述第一上升沿触发器21接收所述获取模块10获取的两倍的直流偏移量，并将所述两倍的直流偏移量与所述参考电压V1比较，当所述两倍的直流偏移量大于所述参考电压V1时，所述第一上升沿触发器21控制所述暂存开关22闭合。当然，若所述获取模块10输出的刚好是直流偏移量，所述电压临界值即为V1/2。所述暂存开关22一端22a连接所述获取模块10，一端22b连接所述暂存电容23及所述还原放大器24。所述暂存电容23接地，用于当所述暂存开关22闭合时充电以暂存所述直流偏移量的值。所述还原放大器24用于放大所述暂存电容23暂存的电压获得所述直流偏移量。
所述积分器30连接于所述判断模块20的还原放大器24及所述待校准电路200的反馈输入端211之间，并将积分后的直流偏移量输出至所述校准模块40。所述积分器30用于在所述待校准电路200的直流偏移发生变化时，对所述直流偏移量进行动态补偿。
所述校准模块40用于判断所述直流偏移量的电压是否等于所述待校准电路200的反馈输入端211的电压，当电压不相等时，所述校准模块40将所述待校准电路200的反馈输入端211的电压提高至所述直流偏移量的电压。本实施方式中，所述校准模块40电连接于所述积分器30及所述待校准电路200的反馈输入端211。所述校准模块40还用于判断当所述待校准电路200的直流偏移发生变化时，补偿后的直流偏移量的电压是否与所述待校准电路200的反馈输入端211的电压相等，当电压不相等时，所述校准模块40将所述待校准电路200的反馈输入端211的电压提高至所述补偿后的直流偏移量的电压，当电压相等时，所述校准模块40保持所述待校准电路200的反馈输入端211的电压。
所述校准模块40包括充电子模块41、校准子模块42及切换模块43。
所述充电子模块41电连接于所述待校准电路200的反馈输入端211及输出端212之间，并受控于所述校准子模块42。所述充电子模块41用于提高所述待校准电路200的反馈输入端211的电压。所述待校准电路200中是否有输入信号，将导致所述待校准电路200的输出电压值不同。本实施方式中，为了实现灵活快速的充电，所述充电子模块41包括第一切换开关410、第一充电电路411、第二充电电路412及第二切换开关413。所述第一充电电路411及所述第二充电电路412分别对应所述待校准电路200有信号输入及没有信号输入两种状态。
所述第一切换开关410电连接于所述待校准电路200的反馈输入端211及所述第一充电电路411、第二充电电路412之间。所述第二切换开关413电连接于所述待校准电路200的输出端212及所述第一充电电路411、第二充电电路412之间。所述第一切换开关410及所述第二切换开关413受控于所述切换模块43，用于选择性地将所述第一充电电路411或第二充电电路412电连接于所述待校准电路200的反馈输入端211及输出端212之间。
所述第一充电电路411包括第一充电电容411a、第一充电开关411b、第一电阻411c及第一电感411d。本实施方式中，所述第一充电电容411a是1nf，所述第一电阻411c是80Kohm，所述第一电感411d是40mH。所述第一充电开关411b、第一电阻411c及第一电感411d依次串联于所述第一切换开关410及第二切换开关413之间。所述第一充电电容411a一端电连接于所述第一切换开关410及所述第一充电开关411b之间，一端接地。所述第一充电开关411b受控于所述校准子模块42。
所述第二充电电路412包括第二充电电容412a、第二充电开关412b、第二电阻412c及第二电感412d。本实施方式中，所述第二充电电容412a是0.8nF，所述第二电阻412c是50Kohm，所述第二电感412d是5mH。所述第二充电开关412b、第二电阻412c及第二电感412d依次串联于所述第一切换开关410及第二切换开关413之间。所述第二充电电容412a一端电连接于所述第二切换开关413及所述第二充电开关412b之间，一端接地。所述第二充电开关412b受控于所述校准子模块42。所述第一充电电路411及所述第二充电电路412的电感、电容充放电架构相较于传统的RC滤波器充放电有更高的充放电效率。
所述校准子模块42电连接于所述积分器30及所述待校准电路200的反馈输入端211，用于比较所述补偿后的直流偏移量的电压是否与所述待校准电路200的反馈输入端211的电压相等。本实施方式中，所述校准子模块42包括第一输入端42a及第二输入端42b。所述第一输入端42a电连接于所述积分器30的输出端31，所述第二输入端42b电连接于所述反馈输入端211。当不相等时，所述校准子模块42控制所述第一充电开关411b及第二充电开关412b闭合。对所述第一充电电容411a或第二充电电容412a进行充电。当相等时，所述校准子模块42控制所述第一充电开关411b及第二充电开关412b断开，停止对所述第一充电电容411a或第二充电电容412a充电。所述第一充电电容411a或第二充电电容412a保持所述待校准电路200的反馈输入端211的电压等于补偿后的直流偏移量的电压，从而消除所述待校准电路200的直流偏移。
所述切换模块43电连接于所述待校准电路200的输出端212、所述第一切换开关410及所述第二切换开关413，所述切换模块43用于根据输出端212的输出判断所述待校准电路200中是否有信号输入。当存在信号输入时，所述切换模块43控制所述第一切换开关410及所述第二切换开关413将所述第一充电电路411连接于所述输出端212及所述反馈输入端211之间。当不存在信号输入时，所述切换模块43控制所述第一切换开关410及所述第二切换开关413将所述第二充电电路412连接于所述输出端212及所述反馈输入端211之间。本实施方式中，所述切换模块43利用信号强度指示器判断所述待校准电路200是否有信号输入。
所述复位模块50用于将所述暂存电容23、所述第一充电电容411a及所述第二充电电容412a的电量调整为0。本实施方式中，所述复位模块50包括第一复位开关51、第二上升沿触发器52及第二复位开关53。所述第一复位开关51电连接于所述校准子模块42的第一输入端42a及第二输入端42b之间，所述第二复位开关53一端电连接于所述待校准电路200的反馈输入端211，另一端接地。所述第二上升沿触发器52用于控制所述第一复位开关51及所述第二复位开关53的开闭。在所述待校准电路200所在系统开始工作的瞬间，所述第二上升沿触发器52才控制所述第一复位开关51及所述第二复位开关53的闭合，将所述第一充电电容411a或所述第二充电电容412a接地放电，并将所述第一输入端42a及第二输入端42b的电压重置为0。
所述直流偏移校准电路100的具体工作过程如下：
在所述待校准电路200所在系统开始工作的瞬间，所述第二上升沿触发器52感测到系统的电压上升，并闭合所述第一复位开关51及所述第二复位开关53，将所述第一充电电容411a或所述第二充电电容412a的电量重置为0。
当所述待校准电路200所在系统的电压平稳以后，所述第二上升沿触发器52断开所述第一复位开关51及所述第二复位开关53。所述切换模块43利用信号强度指示器判断所述待校准电路200中是否有信号输入。如果有信号，将所述第一充电电路411连接于所述输出端212及所述反馈输入端211之间。否则将所述第二充电电路412连接于所述输出端212及所述反馈输入端211之间。本实施方式中，将所述第一充电电路411接入电路。
然后所述获取模块10获取所述待校准电路200的直流偏移量。所述判断模块20判断所述直流偏移量是否大于电压临界值，当大于电压临界值时，证明所述待校准电路200的直流偏移已经过大，需要对所述待校准电路200进行调整。所述第一上升沿触发器21控制所述暂存开关22闭合，对所述暂存电容23充电，以暂存所述直流偏移量的值。通过所述还原放大器24、所述积分器30输出至所述校准子模块42的第一输入端42a。所述校准子模块42比较所述第一输入端42a及第二输入端42b的电压是否相等。由于所述复位模块50已经将所述第二输入端42b处的电压重置为0，所以所述第一输入端42a的电压大于所述第二输入端42b的电压。所述校准子模块42进而控制所述第一充电开关411b闭合，所述第一充电电路411对所述第一充电电容411a充电，从而提高所述第二输入端42b的电压，当所述第二输入端42b的电压与所述第一输入端42a的电压相等时，所述校准子模块42控制所述第一充电开关411b断开，使得所述待校准电路200的反馈输入端211的电压等于所述直流偏移量，从而消除所述待校准电路200的直流偏移。当所述待校准电路200的直流偏移量再次大于所述电压临界值时，所述直流偏移校准电路100再次完成除复位以外的上述步骤。
当所述待校准电路200的输入为10mV的直流偏移，所述直流偏移校准电路100利用所述第一充电电路411的校准时间是1.823微秒。而现有低通滤波器的校准时间一般是7微秒左右。所以所述直流偏移校准电路100能更快的消除直流偏移。
本发明提供的直流偏移校准电路通过充电电路将所述待校准电路的反馈输入端的电压提高至所述直流偏移量的电压，从而消除直流偏移。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种直流偏移校准电路，用于校准待校准电路的直流偏移，所述待校准电路具有信号输入端、输出端和反馈输入端，所述直流偏移校准电路连接于所述输出端及反馈输入端之间，所述直流偏移校准电路包括获取模块及校准模块，所述获取模块用于获取待校准电路输出端输出的直流偏移量，所述校准模块电连接于所述输出端及反馈输入端之间，所述校准模块包括第一充电电容、第一充电开关及第一电感，所述第一电感及第一充电开关依次串联于所述输出端及反馈输入端之间，所述第一充电电容一端电连接于所述反馈输入端及所述第一充电开关之间，另一端接地，所述校准模块判断所述直流偏移量的电压是否等于所述待校准电路的反馈输入端的电压，当小于时，所述校准模块控制所述第一充电开关闭合，对所述第一充电电容充电以将所述待校准电路的反馈输入端的电压提高至所述直流偏移量的电压，当等于时，所述校准模块控制所述第一充电开关断开。
2.如权利要求1所述的直流偏移校准电路，其特征在于，所述直流偏移校准电路还包括判断模块，所述判断模块接收所述获取模块获得的所述直流偏移量，所述判断模块内预设一电压临界值，所述判断模块还用于判断所述直流偏移量是否大于电压临界值，当大于时输出所述直流偏移量。
3.如权利要求2所述的直流偏移校准电路，其特征在于，所述判断模块包括暂存电容及还原放大器，当所述直流偏移量大于电压临界值时，对所述暂存电容充电以暂存所述直流偏移量的值，所述还原放大器用于放大所述暂存电容暂存的电压以获得所述直流偏移量。
4.如权利要求3所述的直流偏移校准电路，其特征在于，所述直流偏移校准电路包括复位模块，所述复位模块与所述暂存电容、所述第一充电电容电连接，所述复位模块用于将所述暂存电容及所述第一充电电容的电量调整为0。
5.如权利要求2所述的直流偏移校准电路，其特征在于，所述直流偏移校准电路还包括积分器，所述积分器连接于所述判断模块及所述待校准电路的反馈输入端之间，并将积分后的直流偏移量输出至所述校准模块。
6.如权利要求1所述的直流偏移校准电路，其特征在于，所述校准模块还包括第二充电电容、第二充电开关及第二电感，所述第二电感及第二充电开关依次串联于所述输出端及反馈输入端之间，所述第二充电电容一端电连接于所述反馈输入端及所述第二充电开关之间，一端接地，所述第二充电电容的电容量小于所述第一充电电容的电容量，所述校准模块判断所述待校准电路中是否有信号输入，当存在信号输入时，所述校准模块利用所述第一充电电容提高所述待校准电路的反馈输入端的电压，当不存在信号输入时，所述校准模块利用所述第二充电电容提高所述待校准电路的反馈输入端的电压。
7.如权利要求1所述的直流偏移校准电路，其特征在于，所述校准模块还包括切换模块，所述切换模块电连接于所述待校准电路的输出端，所述切换模块用于根据输出端的输出电压判断所述待校准电路中是否有信号输入。
8.如权利要求7所述的直流偏移校准电路，其特征在于，所述切换模块采用信号强度指示器判断所述待校准电路中是否有信号输入。
9.如权利要求1所述的直流偏移校准电路，其特征在于，所述获取模块包括第一缓冲器及第二缓冲器，其中第一缓冲器中存储所述输出端输出的信号量的电压值及直流偏移量的加和，所述第二缓冲器存储所述输出端的输出信号量的电压值的相反数及直流偏移量的加和，所述获取模块将所述第一缓冲器及所述第二缓冲器中的值相加获得两倍的直流偏移量。
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