直流偏移校准电路
技术领域
本发明涉及校准电路,尤其涉及一种直流偏移校准电路。
背景技术
在通信系统中,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。如何消除直流偏移成为一大研究课题。
发明内容
有鉴于此,需提供一种可消除直流偏移的直流偏移校准电路。
本发明实施方式提供的一种直流偏移校准电路,用于校准待校准电路的直流偏移,所述待校准电路包括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、控制器及校准模块。所述获取模块用于获取所述待校准电路输出端输出的直流偏移量。所述控制器用于电性连接于所述获取模块,用于根据所述直流偏移量与预设电压判断是否输出校准信号。所述校准模块用于电性连接于所述获取模块、所述待校准电路及所述控制器,用于根据所述校准信号与所述直流偏移量对所述待校准电路进行直流偏移补偿。
优选地,所述控制器在所述直流偏移量大于所述预设电压时,输出校准信号。
优选地,所述获取模块包括第一获取单元、第二获取单元。所述第一获取单元用于电性连接于所述待校准电路及所述校准模块,用于获取所述待校准电路输出端输出的直流偏移量并传送至所述校准模块。所述第二获取单元用于电性连接于所述待校准电路及所述控制器,用于获取所述待校准电路输出端输出的直流偏移量并传送至所述控制器。
优选地,所述第一获取单元、第二获取单元均包括第一缓冲器、第二缓冲器及加法器,其中所述第一缓冲器中存储所述待校准电路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待校准电路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,所述第一获取单元、第二获取单元将所述第一缓冲器及所述第二缓冲器中的值通过所述加法器进行相加以获得两倍的直流偏移量。
优选地,所述校准模块包括直流偏移暂存单元、直流偏移补偿单元。所述直流偏移暂存单元用于根据所述校准信号暂存所述获取模块输出的直流偏移量。所述直流偏移补偿单元用于根据所述校准信号及所述直流偏移暂存单元暂存的直流偏移量对所述待校准电路进行直流偏移补偿。
优选地,所述直流偏移暂存单元包括第一电子开关、第一电容。所述第一电子开关包括第一端,第二端及控制端,所述第一端电性连接于所述获取模块,所述控制端电性连接于所述控制器。所述第一电容一端电性连接于所述第一电子开关的第二端,另一端接地。
优选地,所述直流偏移补偿模块包括第一放大器、电阻、第二电子开关、第二电容、第二放大器。所述第一放大器包括正向输入端、反向输入端及输出端,所述正向输入端电性连接于所述直流偏移暂存单元。所述电阻一端电性连接于所述第一放大器的输出端。所述第二电子开关包括第一端、第二端及控制端,所述第一端电性连接于所述电阻的另一端,所述控制端电性连接于所述控制器。所述第二电容一端电性连接于所述第二电子开关的第二端及所述待校准电路的反馈输入端,另一端接地。所述第二放大器包括正向输入端、反向输入端及输出端,所述正向输入端接地,所述反向输入端电性连接于所述第二电容的一端,所述输出端电性连接于所述第一放大器的反向输入端。
优选地,所述校准信号用于控制所述第一电子开关、第二电子开关交叉导通。
优选地,当所述第一电子开关导通时,对所述第一电容充电以暂存所述直流偏移量。
优选地,当所述第二电子开关导通时,对所述第二电容进行充电或放电以对所述待校准电路进行直流偏移补偿。
本发明实施方式提供的直流偏移校准电路通过校准模块使待校准电路的反馈输入端的电压与直流偏移量的电压相等,从而消除直流偏移。
附图说明
图1为本发明直流偏移校准电路一实施方式的模块图。
图2为本发明直流偏移校准电路另一实施方式的模块图。
图3为本发明直流偏移校准电路一实施方式的电路图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明
具体实施方式
图1为本发明直流偏移校准电路20一实施方式的模块图。在本发明一实施例中,直流偏移校准电路20用于消除待校准电路10的直流偏移,待校准电路10可以是混频或非混频系统或是多级放大器元件。在本实施方式中,待校准电路10可以是增益放大器。
在本实施方式中,直流偏移校准电路20包括获取模块202、控制器204及校准模块206。获取模块202用于获取待校准电路10输出的直流偏移量并传送至控制器204及校准模块206。控制器204电性连接于获取模块202,根据获取模块202输出的直流偏移量与预设电压判断是否输出校准信号。校准模块206电性连接于获取模块202、控制器204及待校准电路10,根据控制器204输出的校准信号对待校准电路10进行直流偏移补偿。在本实施方式中,预设电压可根据实际情况进行设定,具体的设定情况请参见下文。
图2为本发明直流偏移校准电路20另一实施方式的模块图。在本实施方式中,获取模块202包括第一获取单元2022及第二获取单元2024。第一获取单元2022电性连接于待核准电路10及校准模块206,用于获取待校准电路10输出的直流偏移量并传送至校准模块206。第二获取单元2024电性连接待核准电路10及控制器204,用于获取待校准电路10输出的直流偏移量并传送至控制器204。
在本实施方式中,校准模块206包括直流偏移暂存单元2062及直流偏移补偿单元2064。直流偏移暂存单元2062根据控制器204输出的校准信号暂存第一获取单元2022输出的直流偏移量。直流偏移补偿单元2064根据控制器204输出的校准信号及直流偏移暂存单元2062暂存的直流偏移量对待校准电路10进行直流偏移补偿。
图3为本发明直流偏移校准电路20一实施方式的电路图。在本实施方式中,待校准电路10包括信号输入端Vin+、反馈输入端Vin-及输出端Vout。信号输入端Vin+用于接收信号,所述反馈输入端Vin-用于接收反馈信号。
在本实施方式中,获取模块202包括第一获取单元2022及第二获取单元2024,第一获取单元2022与第二获取单元2024的电路图及工作原理相似,故以下将仅以第一获取单元2022做详细介绍。
第一获取单元2022包括第一缓冲器B11、第二缓冲器B21及加法器A1。第一缓冲器B11中存储待校准电路10的输出端Vout输出的信号量的电压值与直流偏移量的和,第二缓冲器B21存储待校准电路10的输出端Vout输出的信号量的电压值的相反数及直流偏移量的和。通过加法器A1将第一缓冲器B11及第二缓冲器B21中的值相加获得两倍的直流偏移量。
在本发明的其他实施方式中,第一获取单元2022还可以增加电路以获得一倍的直流偏移量。第一获取单元2022将获取的直流偏移量传送至校准模块206,同理,第二获取单元2024将获取的直流偏移量传送至控制器204。
在本实施方式中,控制器204内设有一个预设电压,控制器204接收第二获取单元2024获得的直流偏移量并判断直流偏移量是否大于其内设的预设电压,当直流偏移量大于预设电压时,控制器204输出校准信号。在本发明一具体实施例中,该预设电压可为50mV,当控制器204侦测到直流偏移量大于50mV时,控制器输出校准信号,否则不输出。
需要注意的是,由于在本实施方式中,第二获取单元2024获得的直流偏移量为两倍的待校准电路10的输出端Vout输出的直流偏移量,故控制器204是判断两倍的待校准电路10的输出端Vout输出的直流偏移量是否大于其内设的预设电压,当两倍的待校准电路10的输出端Vout输出的直流偏移量大于控制器204内设的预设电压时,控制器204输出校准信号。在本实施方式,控制器204可以为单片机、可编程逻辑器件、微控制单元等其中的任意一种。
需要注意的是,为了保证对待校准电路10输出端Vout输出的直流偏移量的校准速度,在本实施方式中分别运用了第一获取单元2022、第二获取单元2024来同时获取直流偏移量并分别传送至校准模块206及控制器204。在本发明的其他实施方式中,也可以只采用一个获取单元来获取直流偏移量并传送至校准模块206及控制器204。
在本实施方式中,校准模块206包括直流偏移暂存单元2062及直流偏移补偿单元2064。直流偏移暂存单元2062包括第一电子开关K1及第一电容C1。直流偏移补偿单元2064包括第二电子开关K2、电阻R、第二电容C2、第一放大器OP1及第二放大器OP2。第一电子开关K1包括第一端,第二端及控制端,第一电子开关K1的第一端电性连接于第一获取单元2022,第一电子开关K1的控制端电性连接于控制器204。第一电容C1一端电性连接于第一电子开关K1的第二端,另一端接地。第一放大器OP1包括正向输入端、反向输入端及输出端,第一放大器OP1的正向输入端电性连接于第一电子开关K1与第一电容的公共端。电阻R一端电性连接于第一放大器OP1的输出端。第二电子开关K2包括第一端、第二端及控制端,第二电子开关K2的第一端电性连接于电阻R的另一端,第二电子开关K2的控制端电性连接于控制器204。第二电容C2一端电性连接于第二电子开关K2的第二端及待校准电路10的反馈输入端Vin-,另一端接地。第二放大器OP2包括正向输入端、反向输入端及输出端,第二放大器OP2的正向输入端接地,第二放大器OP2的反向输入端电性连接于第二电容C2与第二电子开关K2的公共端,第二放大器OP2的输出端电性连接于第一放大器OP1的反向输入端。
在本实施方式中,控制器204输出的校准信号为控制第一电子开关K1及第二电子开关K2交叉导通。换言之,当第一电子开关K1处于导通状态时,第二电子开关K2截止,当第二电子开关K2处于导通状态时,第一电子开关K1截止。第一电子开关K1及第二电子开关K2导通的时长由控制器204预先设定。当控制器204控制第一电子开关K1处于导通状态时,第一获取单元2022输出直流偏移量以对第一电容C1充电,实现第一获取单元2022通过第一电子开关K1将获取的两倍的待校准电路10的输出端Vout输出的直流偏移量暂存至第一电容C1。当控制器204控制第二电子开关K2处于导通状态时,此时第一电子开关K1处于截止状态,第一电容C1、第一放大器OP1、电阻R、第二电子开关K2、第二电容C2及第二放大器OP2构成一回路,第二电容C2暂存的电量为待校准电路10当前输入信号的电压,第一电容C1暂存的电量为第一获取单元2022获取的直流偏移量,若第一电容C1的电量大于第二电容C2的电量,对第二电容C2进行充电,若第一电容C1的电量小于第二电容C2的电量,第二电容C2放电,从而实现第一电容C1的电量与第二电容C2的电量相等,从而消除所述待校准电路10的直流偏移。当第一电容C1的电量与第二电容C2的电量相等时,控制器204使第二电子开关K2断开,从而结束补偿。同时,由于在本实施方式中第二电容C2是通过线性元器件来进行充电或放电,从而实现快速充放电效果,进一步降低校准的时间。
举例而言,当所述待校准电路10的输入为50mV的直流偏移,所述直流偏移校准电路20利用所述直流偏移补偿单元2064的校准时间是0.115微秒。而现有低通滤波器的校准时间一般是7微秒左右。直流偏移校准电路20能更快的消除直流偏移。
本发明提供的直流偏移校准电路20通过校准模块206使待校准电路10的反馈输入端的电压与直流偏移量的电压相等,从而消除直流偏移。