CN106656086B - 一种自动增益放大器电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动增益放大器电路。自动增益放大器电路包含幅度判断器、自动增益控制器、可变增益放大器，可根据输入信号的幅度进行适当增益的放大。

Description

一种自动增益放大器电路

技术领域：

本发明应用于集成电路领域，主要用于信号接收通路。

背景技术：

对于信号接收通路来说，输入信号的幅度变化量有时会很大，当输入信号幅度小时，希望对信号进行较大增益的放大，以达到后级电路的需求，当输入信号幅度大时，希望对信号进行较小增益的放大或不放大，对于上述的情况需要放大器的增益值可变，而如果信号到来之前，不能预知信号的幅度，那么就需要自动增益的放大器，在很多文献中都有对自动增益放大器的公开，但是这些自动增益放大器往往是实时变化的，在信号的接收过程中，增益的切换会使输出信号在切换瞬间产生畸变，本文提出一种自动增益放大器，可解决这一问题。

发明内容：

一种自动增益放大器电路，包括可变增益放大器、信号幅度判断器、自动增益控制器三部分。其中可变增益放大器对输入信号幅度进行放大，可变增益放大器的增益由自动增益控制器控制；信号幅度判断器对输入信号幅度进行判断，并将判断结果输出到自动增益控制器；自动增益控制器对信号幅度判断器的输出值进行检测并检测结果将可变增益放大器的配置到相应的增益；自动增益控制器将可变增益放大器的增益初始值配置为最大增益值，一帧信号的第一个信号脉冲期间对信号幅度判断器的输出值进行检测，并根据检测结果将可变增益放大器的配置到相应的增益，然后对该增益进行锁存，直到停止接收本帧数据，然后将增益复位到最大增益值。

其优点在于，只在第一个信号脉冲期间产生增益的切换，而在后面信号的接收过程中增益值被锁存，自动增益放大器的输出信号不会产生由于增益切换导致的畸变，而第一个信号脉冲往往是帧的SOF(帧起始)，真正的数据信号还未到来，此期间切换增益导致的信号畸变不会影响后续的信号接收。

信号幅度判断器包含N个比较器，其中N可以为任意自然数，优选的，N为小于10的自然数；上述N个比较器的输入参考电压依次单调变化。可变增益放大器的放大增益共N+1个可选配置。

比较器的输入参考电压均小于可变增益放大器的直流参考电压(VDC)，第一比较器的输入参考电压为VREF1，第二比较器的输入参考电压为VREF2，依次类推，第N比较器的输入参考电压为VREFN，那么VDC>VREF1>VREF2>…>VREFN。对N个比较器中的任意一个第K比较器，在输入信号电压VIN大于比较器的参考电压VREFK时，比较器输出1，当输入信号电压低于比较器的输入参考电压VREFK时，比较器输出0。

自动增益控制器在的有效检测区间为输入信号的第一个向下的脉冲期间，即自动增益控制器只在此期间对信号幅度判断器的输出进行检测，并配置相应的增益值，在此期间之外信号幅度判断器的输出并不对自动增益控制器输出的增益值产生影响。

可变增益放大器的放大增益GAIN共有如下N+1个可选配置：GAIN0>GAIN1>GAIN2>…>GAINN。

自动增益控制器对可变增益放大器的放大增益的配置与输入信号幅度判断器的输出有如下关系：放大增益的初始配置为GAIN0，在有效检测区间内：如果所有N个比较器均未输出0，则放大增益仍配置为GAIN0；如果第一比较器输出了0而第二比较器未输出0，则放大增益配置为GAIN1；依次类推，如果第K比较器输出了0而第K+1比较器未输出0，则放大增益配置为GAINK；如果第N比较器输出了0，则放大增益配置为GAINN。

在有效检测区间过后，自动增益控制器对放大增益配置进行锁存，在本帧数据结束接收之前，不再对放大增益配置进行任何变化。在本帧数据结束接收之后，将放大增益配置重新恢复到最大增益配置GAIN0，并在下一帧数据的有效检测区间按照上述方法重新对增益进行配置。

附图说明：

图1表示本发明的电路结构图

图2表示本发明的一个具体实施例

具体实施方式：

图2为本发明的一个具体实施例。图中可变增益放大器由电阻负反馈运算放大器实现，当S<1:5>＝00001时，放大增益为8倍，S<1:5>＝00010时，放大增益为4倍，S<1:5>＝00100时，放大增益为2倍，S<1:5>＝01000时，放大增益为1.5倍，S<1:5>＝10000时，放大增益为1倍。输入信号为VIN，输出信号为VOUT。信号幅度判断器包含4个比较器，可变增益放大器的直流参考电压(VDC)及4个比较器的参考电压(VREF1、VREF2、VREF3、VREF4)均由电源到地的电阻串分压产生，其中VREF1＝VDC-25mV，VREF2＝VDC-50mV，VREF4＝VDC-67mV，VREF4＝VDC-100mV，四个比较器的输出信号分别为A1、A2、A3、A4(A<1:4>)。A<1:4>连接到自动增益控制器的输入端。

S<1:5>的默认初始值为00001，在输入信号的第一个向下的脉冲到来之前A<1:4>＝1111，当输入信号的第一个向下的脉冲到来之时，信号的瞬时电压如果超过了某个比较器的参考电压，则该比较器的输出会变为0。定义输入信号第一个负脉冲的时间范围为有效检测区间，如果在有效检测区间内，A1、A2、A3、A4未输出0，则S<1:5>的配置保持为00001；如果A1输出了0而A2未输出0，则S<1:5>的配置变为00010；如果A2输出了0而A3未输出0，则S<1:5>的配置变为00100；如果A3输出了0而A4未输出0，则S<1:5>的配置变为01000；如果A4输出了0，则S<1:5>的配置变为10000。在信号有效检测区间之后，S<1:5>的配置值进行锁存，在本帧数据接收期间一直维持这一配置，在本帧数据接收完成之后将S<1:5>恢复到初始值00001。

Claims (6)

1.一种自动增益放大器电路，包括可变增益放大器、信号幅度判断器、自动增益控制器三部分,其中:可变增益放大器对输入信号幅度进行放大，可变增益放大器的增益由自动增益控制器控制；信号幅度判断器对输入信号幅度进行判断，并将判断结果输出到自动增益控制器；自动增益控制器对信号幅度判断器的输出值进行检测并根据检测结果将可变增益放大器配置到相应的增益；自动增益控制器将可变增益放大器的增益初始值配置为最大增益值，一帧信号的第一个信号脉冲期间对信号幅度判断器的输出值进行检测，并根据检测结果将可变增益放大器配置到相应的增益，然后对该增益进行锁存，直到停止接收本帧数据，然后将增益复位到最大增益值。

2.如权利要求1所述的自动增益放大器电路，其特征在于，所述的信号幅度判断器包含N个比较器，其中N可以为任意自然数；上述N个比较器的输入参考电压依次单调变化；所述的可变增益放大器的放大增益共N+1个可选配置。

3.如权利要求2所述的自动增益放大器电路，其特征在于，所述比较器的输入参考电压均小于可变增益放大器的直流参考电压VDC，第一比较器的输入参考电压为VREF1，第二比较器的输入参考电压为VREF2，依次类推，第N比较器的输入参考电压为VREFN，那么VDC>VREF1>VREF2>…>VREFN；对N个比较器中的任意一个第K比较器，在输入信号电压VIN大于比较器的参考电压VREFK时，比较器输出1，当输入信号电压低于比较器的输入参考电压VREFK时，比较器输出0。

4.如权利要求1所述的自动增益放大器电路，其特征在于，所述自动增益控制器的有效检测区间为输入信号的第一个向下的脉冲期间，即自动增益控制器只在此期间对信号幅度判断器的输出进行检测，并配置相应的增益值，在此期间之外信号幅度判断器的输出并不对自动增益控制器输出的增益值产生影响。

5.如权利要求1所述的自动增益放大器电路，其特征在于，所述可变增益放大器的放大增益GAIN共有如下N+1个可选配置：GAIN0>GAIN1>GAIN2>…>GAINN。

6.如权利要求5所述的自动增益放大器电路，其特征在于，所述自动增益控制器对可变增益放大器的放大增益的配置与信号幅度判断器的输出有如下关系：放大增益的初始配置为GAIN0，在有效检测区间内：如果所有N个比较器均未输出0，则放大增益仍配置为GAIN0；如果第一比较器输出了0而第二比较器未输出0，则放大增益配置为GAIN1；依次类推，如果第K比较器输出了0而第K+1比较器未输出0，则放大增益配置为GAINK；如果第N比较器输出了0，则放大增益配置为GAINN；在有效检测区间过后，自动增益控制器对放大增益配置进行锁存，在本帧数据结束接收之前，不再对放大增益配置进行任何变化；在本帧数据结束接收之后，将放大增益配置重新恢复到最大增益配置GAIN0，并在下一帧数据的有效检测区间按照上述重新对增益进行配置。