CN104506171A - 一种信号共模电平及幅值调整方法和电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种信号共模电平及幅值调整方法和电路，包括有源积分器电路以及信号幅值调整电路；信号幅值调整电路用于将需要调整的交流信号根据预先设定的阻值比例进行幅度调整后得到输出信号Vout，作为有源积分器电路的输入信号；有源积分器电路用于根据参考电压Vref，对输出信号Vout进行积分处理，得到共模电压，再次作为信号幅值调整电路的输入信号。本发明为了防止信号共模电平偏移造成错误判决，降低接收机的误码率，本发明提供一种对输入信号共的模电平及幅值调整方法和电路，可解决模拟信号共模电平以及信号幅值调整的问题。

Description

一种信号共模电平及幅值调整方法和电路

技术领域

本发明提供一种对输入信号的共模电平以及信号幅值进行调整的方法和电路。该发明可用于模拟信号处理及总线接收机等应用。

背景技术

信号在通过传输线传输时，由于传输介质的低通特性以及码间干扰(ISI)等非理想因素的影响，接收机接收到的信号共模电平会发生偏移。当信号共模电平发生偏移时，会引起判决电路发生误决，从而导致接收错误。为了防止信号共模电平偏移造成错误判决，降低接收机的误码率，接收机必须对输入信号的共模电平以及信号幅值进行调整。

发明内容

为了防止信号共模电平偏移造成错误判决，降低接收机的误码率，本发明提供一种对输入信号共的模电平及幅值调整方法和电路，可解决模拟信号共模电平以及信号幅值调整的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种信号共模电平及幅值调整电路，其特殊之处于：包括有源积分器电路以及信号幅值调整电路；

所述信号幅值调整电路用于将需要调整的交流信号根据预先设定的阻值比例进行幅度调整后得到输出信号Vout，作为有源积分器电路的输入信号；

所述有源积分器电路用于根据参考电压Vref，对输出信号Vout进行积分处理，得到共模电压，再次作为信号幅值调整电路的输入信号。

上述信号幅值调整电路包括运算放大器OPA2、电阻R₂和电阻R₃，所述运算放大器OPA2的正相输入端与有源积分器电路的输出连接，所述运算放大器OPA2的反相输入端通过电阻R₂接需要调整的交流信号，所述运算放大器OPA2的输出端通过电阻R₃与运算放大器的反相输入端连接。

上述有源积分器电路包括运算放大器OPA1、电阻R1和电容C1，所述运算放大器OPA1的正相输入端接参考电压Vref，所述运算放大器OPA1的反相输入端通过电阻R1与运算放大器OPA2输出端连接，所述运算放大器OPA1的输出端接与运算放大器OPA2的正相输入端连接，所述运算放大器OPA1的输出端通过电容C1与运算放大器OPA1的反相输入端连接。

上述运算放大器OPA1和运算放大器OPA2均为轨对轨运算放大器。

一种信号共模电平及幅值调整方法，包括以下步骤：

1】配置：

1.1】根据对交流信号的幅度放大要求，设置调整倍数A_CL，配置电阻R₂与电阻R₃的阻值；

$A_{\mathrm{CL}}=-\frac{R_3}{R_2};$

1.2】根据需要输出的共模电压的要求，设定参考电压Vref；

2】幅度调整：

对需要调整的交流信号，根据步骤1设置的调整倍数进行幅度调整，得到输出信号Vout；

3】积分处理：

根据设定的参考电压Vref，对输出信号Vout进行积分处理，得到共模电压，再对共模电压进行幅度调整；

4】执行步骤2】。

本发明所具有的优点：

本发明提供的对输入信号的共模电平以及信号幅值调整的方法和电路，通过有源积分器电路的负反馈环路，有源积分器电路的输出即为输入信号的共模电平，可将输出信号的共模电平稳定在设定电压值。而信号幅值调整电路采用反相端输入的闭环结构，信号幅值调整电路的输出与有源积分器电路的反相端相连。当对信号幅值调整电路的输出信号进行积分时，由于积分器的低通特性，可将高频噪声信号滤除，使输出信号的共模电平稳定在设定电压值。

附图说明

图1是本发明的对输入信号共模电平以及信号幅值调整电路的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地表述。显然，所表述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，一种信号共模电平及幅值调整电路，包括有源积分器电路以及信号幅值调整电路；信号幅值调整电路用于将需要调整的交流信号根据预先设定的阻值比例进行幅度调整后得到输出信号Vout，作为有源积分器电路的输入信号；有源积分器电路用于根据参考电压Vref，对输出信号Vout进行积分处理，得到共模电压，再次作为信号幅值调整电路的输入信号。

信号幅值调整电路可以采用以下方式实现：包括运算放大器OPA2、电阻R₂和电阻R₃，运算放大器OPA2的正相输入端与有源积分器电路的输出连接，所述运算放大器OPA2的反相输入端通过电阻R₂接需要调整的交流信号，运算放大器OPA2的输出端通过电阻R₃与运算放大器的反相输入端连接。

有源积分器电路可以采用以下方式实现：包括运算放大器OPA1、电阻R1和电容C1，所述运算放大器OPA1的正相输入端接参考电压Vref，运算放大器OPA1的反相输入端通过电阻R1与运算放大器OPA2输出端连接，运算放大器OPA1的输出端接与运算放大器OPA2的正相输入端连接，运算放大器OPA1的输出端通过电容C1与运算放大器OPA1的反相输入端连接。

运算放大器OPA1和运算放大器OPA2一般优选轨对轨运算放大器。

一种信号共模电平及幅值调整方法，包括以下步骤：

1】配置：

1.1】根据对交流信号的幅度放大要求，设置调整倍数A_CL，配置电阻R₂与电阻R₃的阻值；

$A_{\mathrm{CL}}=-\frac{R_3}{R_2};$

1.2】根据需要输出的共模电压的要求，设定参考电压Vref；

2】幅度调整：

对需要调整的交流信号，根据步骤1设置的调整倍数进行幅度调整，得到输出信号Vout；

3】积分处理：

根据设定的参考电压Vref，对输出信号Vout进行积分处理，得到共模电压，再对共模电压进行幅度调整；

4】执行步骤2】。

本发明提供对输入信号的共模电平以及信号幅值调整的一种电路，该电路方法包括以下步骤：

步骤1，设计运算放大器电路；

有源积分器电路和信号幅值调整电路中都包含有运算放大器。因此，需要设计合适的运算放大器。运算放大器的第一级为折叠共源共栅放大器结构，PMOS管作为差分输入对管，输出采用共源共栅电流镜作为负载。第二级为推挽式输出，对电源采用PMOS管，对地采用NMOS管。为了保证运算放大器的稳定性采用引入零极点的补偿方式，即由电容和电阻组成补偿网络。

步骤2，设计有源积分器电路；

具体为，有源积分器电路的正相输入接设定电压，即理想的直流电平，另一端接信号幅值调整电路的输出；有源积分器电路的输出接信号幅值调整电路的正相输入端。当积分器的输出变化时，放大电路的输出信号共模电平也随之变化。由于积分器和信号幅值调整电路构成一个负反馈环路，当信号幅值调整电路输出信号的共模电平大于设定电压值时，积分器的输出向减小的方向积分；当输出信号的直流电平小于设定电压时，积分器的输出向增大的方向积分。由于这个负反馈环路的存在，从而确保输出信号的直流电平稳定在参考电压值附近。

步骤3，设置信号幅值调整电路；

具体为，信号幅值调整电路采用反相端输入的闭环结构，由一个运算放大器和两个电阻组成负反馈环路，放大倍数A_CL由电阻R₂和R₃的比值决定，即为

$A_{\mathrm{CL}}=-\frac{R_3}{R_2}$

当R₃＝2R₂时，放大倍数A_CL＝-2。

步骤4，积分器和信号幅值调整电路组成一个负反馈环路，实现共模电平调整功能。

具体为，积分器的反相输入端连接信号幅值调整电路的输出，积分器的输出端连接信号幅值调整电路的正相输入端。当积分器对放大电路的输出信号进行积分时，由于积分器的低通特性，积分器的输出即为输入信号的直流共模电平，放大电路的输出幅值为其输入信号的R₃/R₂倍，实现了信号幅值的放大功能。

本发明通过有源积分器电路的积分作用(低通特性)和信号幅值调整电路的信号放大，可有效解决输入信号的共模电平偏移现象，并对信号幅值进行调整，可广泛应用于需求稳定电平及调整幅值的电路系统中。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种信号共模电平及幅值调整电路，其特征在于：包括有源积分器电路以及信号幅值调整电路；

所述信号幅值调整电路用于将需要调整的交流信号根据预先设定的阻值比例进行幅度调整后得到输出信号Vout，作为有源积分器电路的输入信号；

所述有源积分器电路用于根据参考电压Vref，对输出信号Vout进行积分处理，得到共模电压，再次作为信号幅值调整电路的输入信号。

2.根据权利要求1所述的信号共模电平及幅值调整电路，其特征在于：所述信号幅值调整电路包括运算放大器OPA2、电阻R₂和电阻R₃，所述运算放大器OPA2的正相输入端与有源积分器电路的输出连接，所述运算放大器OPA2的反相输入端通过电阻R₂接需要调整的交流信号，所述运算放大器OPA2的输出端通过电阻R₃与运算放大器的反相输入端连接。

3.根据权利要求1所述的信号共模电平及幅值调整电路，其特征在于：所述有源积分器电路包括运算放大器OPA1、电阻R1和电容C1，所述运算放大器OPA1的正相输入端接参考电压Vref，所述运算放大器OPA1的反相输入端通过电阻R1与运算放大器OPA2输出端连接，所述运算放大器OPA1的输出端接与运算放大器OPA2的正相输入端连接，所述运算放大器OPA1的输出端通过电容C1与运算放大器OPA1的反相输入端连接。

4.根据权利要求2或3所述的信号共模电平及幅值调整电路，其特征在于：所述运算放大器OPA1和运算放大器OPA2均为轨对轨运算放大器。

5.一种信号共模电平及幅值调整方法，其特征在于：包括以下步骤：

1】配置：

1.1】根据对交流信号的幅度放大要求，设置调整倍数A_CL，配置电阻R₂与电阻R3的阻值；

$A_{\mathrm{CL}}=-\frac{R_3}{R_2};$

1.2】根据需要输出的共模电压的要求，设定参考电压Vref；

2】幅度调整：

对需要调整的交流信号，根据步骤1设置的调整倍数进行幅度调整，得到输出信号Vout；

3】积分处理：

根据设定的参考电压Vref，对输出信号Vout进行积分处理，得到共模电压，再对共模电压进行幅度调整；

4】执行步骤2】。