CN107608443A - 一种交流信号幅度精确控制电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交流信号幅度精确控制电路及方法，该电路包括：增益控制信号产生电路，用于产生稳定的增益控制信号；可变增益驱动电路，用于在该增益控制信号的控制信号控制下将输入信号放大至设定值输出；幅度检测电路，用于对所述可变增益驱动电路的输出信号进行幅度取样，将取样结果输出至控制信号控制电路；控制信号控制电路，用于将所述幅度检测电路的取样结果与一参考电压进行比较并产生一充放电控制信号至该增益控制信号产生电路以控制该增益控制信号产生电路产生稳定的增益控制信号，通过本发明，实现一种结构简单且能够自动调节并精确控制交流信号幅度的控制电路。

Description

一种交流信号幅度精确控制电路及方法

技术领域

本发明涉及一种控制电路及方法，特别是涉及一种交流信号幅度精确控制电路及方法。

背景技术

固定幅度的交流信号在现有的集成电路系统中被广泛应用。然而由于集成电路中输入信号及其驱动电路本身会随着工艺角、温度和负载的变化而变化，输出信号的幅度是不确定的，在现有技术中，想要获得固定的输出信号幅度往往要使用微处理器和模数转换器，但这样不仅增加了系统的复杂度,同时也增加了芯片面积。因此有必要提供一种结构简单且能够自动调节并精确控制交流信号幅度的控制电路。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种交流信号幅度精确控制电路及方法，以实现一种结构简单且能够自动调节并精确控制交流信号幅度的控制电路。

为达上述及其它目的，本发明提出一种交流信号幅度精确控制电路，包括：

增益控制信号产生电路，用于产生稳定的增益控制信号；

可变增益驱动电路，用于在该增益控制信号的控制信号的控制下将输入信号放大至设定值输出；

幅度检测电路，用于对所述可变增益驱动电路的输出信号进行幅度取样，将取样结果输出至控制信号控制电路；

控制信号控制电路，用于将所述幅度检测电路的取样结果与一参考电压进行比较并产生一充放电控制信号至该增益控制信号产生电路以控制该增益控制信号产生电路产生稳定的增益控制信号。

进一步地，所述幅度检测电路包括检波二极管、续流二极管、检波电阻以及检波电容，所述可变增益驱动电路的输出端连接所述检波二极管的阳极以及所述续流二极管的阴极，所述检波二极管的阴极连接所述检波电阻的一端、检波电容的一端以及所述控制信号控制电路。

进一步地，所述控制信号控制电路包括一比较器，所述检波二极管的阴极与所述参考电压分别连接所述比较器的两输入端。

进一步地，所述检波二极管的阴极连接所述比较器的同相输入端，所述比较器的反相输入端连接所述参考电压。

进一步地，在控制信号控制电路输出的充放电控制信号作用下，逐渐使增益控制信号的电压保持一恒定电压。

进一步地，所述增益控制信号产生电路包括第一PMOS管、第一NMOS管、第一恒流源、第二恒流源、第一电阻以及储能电容，所述第一PMOS管的源极连接电源电压，所述第一PMOS管的漏极通过所述第二恒流源连接至所述第一电阻的一端和所述恒流源的一端，所述第一电阻的另一端与所述储能电容的一端和所述可变增益驱动电路连接，所述第一恒流源的另一端连接第一NMOS管的漏极，第一NMOS管的源极和所述储能电容的另一端接地，第一NMOS管栅极接所述比较器的输出端。

进一步地，所述可变增益驱动电路的增益与所述增益控制信号幅度成正比，其输入接输入信号，其增益控制端连接所述第一电阻形成增益控制信号节点，输出端连接所述幅度检测电路与负载。

进一步地，当系统上电后，所述幅度检测电路对所述可变增益驱动电路的输出信号的幅度取样，取样后通过所述比较器与所述参考电压比较，若取样后的信号大于参考电压，则所述比较器输出为高，控制所述第一NMOS晶体管打开，所述第一PMOS管关闭，所述增益控制信号节点的电压降低，进而使可变增益驱动电路增益下降，其输出电压的幅度降低，如此反复直至所述增益控制信号节点的电压保持一稳定电压，此时所述可变增益驱动电路的输出电压保持稳定。

为达到上述目的，本发明还提供一种交流信号幅度精确控制方法，包括如下步骤：

步骤一，利用幅度检测电路对可变增益驱动电路的输出信号进行幅度取样，将取样结果输出至控制信号控制电路；

步骤二，利用控制信号控制电路将所述幅度检测电路的取样结果与一参考电压进行比较并产生一充放电控制信号至增益控制信号产生电路以控制该增益控制信号产生电路产生稳定的增益控制信号；

步骤三，利用增益控制信号产生电路产生稳定的增益控制信号至可变增益驱动电路；

步骤四，利用可变增益驱动电路在增益控制信号的控制下将输入信号放大至设定值输出。

进一步地，于步骤三中，当系统上电后，该幅度检测电路对可变增益驱动电路输出的取样结果与参考电压经比较后产生的充放电控制信号使增益控制信号升高或降低，逐渐使增益控制信号保持一恒定电压。

与现有技术相比，本发明一种交流信号幅度精确控制电路及方法通过利用增益控制信号产生电路产生稳定的增益控制信号，在增益控制信号的控制下利用可变增益驱动电路将其输入信号放大至设定值输出，利用幅度检测电路对可变增益驱动电路的输出进行取样后利用控制信号控制电路将幅度检测电路的取样结果与参考电压进行比较产生一充放电控制信号至增益控制信号产生电路以控制该增益控制信号产生电路产生稳定的增益控制信号，实现了一种结构简单且能够自动调节并精确控制交流信号幅度的控制电路。

附图说明

图1为本发明一种交流信号幅度精确控制电路的电路结构图；

图2为本发明一种交流信号幅度精确控制方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种交流信号幅度精确控制电路的电路结构图。如图1所示，本发明一种交流信号幅度精确控制电路，包括：增益控制信号产生电路10、可变增益驱动电路20、幅度检测电路30以及控制信号控制电路40。

其中，增益控制信号产生电路10由PMOS管P1、NMOS管N1、第一恒流源I1、第二恒流源I2、第一电阻R1以及储能电容C1组成，用于产生稳定的增益控制信号Vctr；可变增益驱动电路20，其增益与增益控制信号Vctr幅度成正比，用于将输入信号IN放大至设定值；幅度检测电路30，包括检波二极管D1、续流二极管D2、检波电阻R2、检波电容C2，用于对可变增益驱动电路20的输出信号OUT进行幅度取样，将取样结果输出至控制信号控制电路40；控制信号控制电路40由比较器CMP1组成，用于将幅度检测电路30的取样结果与一参考电压Vref进行比较产生一充放电控制信号Vdis并输出至增益控制信号产生电路10；负载RL为系统实际负载或后续电路形成的等效负载。

PMOS管P1的源极连接电源VCC，PMOS管P1的漏极通过第二恒流源I2连接至第一电阻R1的一端和恒流源I1的一端，第一电阻R1的另一端与储能电容C1的一端和可变增益驱动电路PGA1的增益控制端组成增益控制信号节点Vctr，恒流源I1的另一端连接NMOS管N1的漏极，NMOS管N1的源极和储能电容C1的另一端接地VSS，可变增益驱动电路PGA1的输入端连接输入信号IN，其输出端OUT连接至负载RL之一端和检波二极管D1的阳极以及续流二极管D2之阴极，检波二极管D1的阴极连接检波电阻R2之一端、检波电容C2之一端以及比较器CMP1的同相输入端，比较器CMP1的反相输入端连接参考电压Vref，比较器CMP1的输出端Vdis连接NMOS管N1的栅极、PMOS管P1的栅极，检波电阻R2之另一端、检波电容C2之另一端、续流二极管D2之阳极以及负载RL之另一端连接地VSS。

该系统上电后，幅度检测电路(D1、D2、R2、C2)对输出信号OUT的幅度取样，取样后通过比较器CMP1和参考电压Vref比较，如果取样后的信号大于参考电压Vref，则比较器输出为高—>NMOS晶体管N1打开，PMOS管P1管关闭，增益控制信号节点的电压Vctr降低—>可变增益驱动电路增益下降—>输出电压OUT幅度降低，如此反复直至增益控制信号节点的电压vctr保持一稳定电压，此时输出电压OUT保持稳定。第一电阻R1和第一电容C1组成一低通滤波器，降低Vctr电压纹波。通过改变电流I1、电阻R1和电容C1的值得到所需输出电压幅度的精度。

图2为本发明一种交流信号幅度精确控制方法的步骤流程图。如图2所示，本发明一种交流信号幅度精确控制方法，包括如下步骤：

步骤201，利用幅度检测电路对可变增益驱动电路的输出信号OUT进行幅度取样，将取样结果输出至控制信号控制电路。

步骤202，利用控制信号控制电路将所述幅度检测电路的取样结果与一参考电压Vref进行比较并产生一充放电控制信号Vdis至增益控制信号产生电路以控制该增益控制信号产生电路产生稳定的增益控制信号；

步骤203，利用增益控制信号产生电路产生稳定的增益控制信号至可变增益驱动电路；

步骤204，利用可变增益驱动电路在增益控制信号的控制下将输入信号IN放大至设定值输出，并进入步骤201。

具体地，当系统上电后，幅度检测电路对可变增益驱动电路的输出进行取样后与参考电压Vref经比较器后产生的充放电控制信号Vdis使增益控制信号升高或降低，逐渐使增益控制信号保持一恒定电压，达到精确控制可变增益驱动电路的输出信号幅度的目的。本发明无需外加控制信号即可实现幅度实时的自动调节，且提高了幅度的控制精度。

综上所述，本发明一种交流信号幅度精确控制电路及方法通过利用增益控制信号产生电路产生稳定的增益控制信号，在增益控制信号的控制下利用可变增益驱动电路将其输入信号放大至设定值输出，利用幅度检测电路对可变增益驱动电路的输出进行取样后利用控制信号控制电路将幅度检测电路的取样结果与参考电压进行比较产生一充放电控制信号至增益控制信号产生电路以控制该增益控制信号产生电路产生稳定的增益控制信号，实现了一种结构简单且能够自动调节并精确控制交流信号幅度的控制电路，本发明无需外加控制信号即可实现幅度实时的自动调节，且提高了幅度的控制精度。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种交流信号幅度精确控制电路，包括：

增益控制信号产生电路，用于产生稳定的增益控制信号；

可变增益驱动电路，用于在该增益控制信号的控制信号控制下将输入信号放大至设定值输出；

幅度检测电路，用于对所述可变增益驱动电路的输出信号进行幅度取样，将取样结果输出至控制信号控制电路；

控制信号控制电路，用于将所述幅度检测电路的取样结果与一参考电压进行比较并产生一充放电控制信号至该增益控制信号产生电路以控制该增益控制信号产生电路产生稳定的增益控制信号。

2.如权利要求1所述的一种交流信号幅度精确控制电路，其特征在于：所述幅度检测电路包括检波二极管、续流二极管、检波电阻以及检波电容，所述可变增益驱动电路的输出端连接所述检波二极管的阳极以及所述续流二极管的阴极，所述检波二极管的阴极连接所述检波电阻的一端、检波电容的一端以及所述控制信号控制电路。

3.如权利要求2所述的一种交流信号幅度精确控制电路，其特征在于：所述控制信号控制电路包括一比较器，所述检波二极管的阴极与所述参考电压分别连接所述比较器的两输入端。

4.如权利要求3所述的一种交流信号幅度精确控制电路，其特征在于：所述检波二极管的阴极连接所述比较器的同相输入端，所述比较器的反相输入端连接所述参考电压。

5.如权利要求4所述的一种交流信号幅度精确控制电路，其特征在于：在控制信号控制电路输出的充放电控制信号作用下，逐渐使该增益控制信号的电压直至保持一恒定电压。

6.如权利要求5所述的一种交流信号幅度精确控制电路，其特征在于：所述增益控制信号产生电路包括第一PMOS管、第一NMOS管、第一恒流源、第二恒流源、第一电阻以及储能电容，所述第一PMOS管的源极连接电源电压，所述第一PMOS管的漏极通过所述第二恒流源连接至所述第一电阻的一端和所述恒流源的一端，所述第一电阻的另一端与所述储能电容的一端和所述可变增益驱动电路连接，所述第一恒流源的另一端连接第一NMOS管的漏极，第一NMOS管的源极和所述储能电容的另一端接地，第一NMOS管栅极接所述比较器的输出端。

7.如权利要求6所述的一种交流信号幅度精确控制电路，其特征在于：所述可变增益驱动电路的增益与所述增益控制信号幅度成正比，其输入接输入信号，增益控制端连接所述第一电阻形成增益控制信号节点，输出端连接所述幅度检测电路与负载。

8.如权利要求7所述的一种交流信号幅度精确控制电路，其特征在于：当系统上电后，所述幅度检测电路对所述可变增益驱动电路的输出信号的幅度取样，取样后通过所述比较器与所述参考电压比较，若取样后的信号大于参考电压，则所述比较器输出为高，控制所述第一NMOS晶体管打开，所述第一PMOS管关闭，所述增益控制信号节点的电压降低，进而使可变增益驱动电路增益下降，其输出电压的幅度降低，如此反复直至所述增益控制信号节点的电压保持一稳定电压，此时所述可变增益驱动电路的输出电压保持稳定。

9.一种交流信号幅度精确控制方法，包括如下步骤：

步骤一，利用幅度检测电路对可变增益驱动电路的输出信号进行幅度取样，将取样结果输出至控制信号控制电路；

步骤二，利用控制信号控制电路将所述幅度检测电路的取样结果与一参考电压进行比较并产生一充放电控制信号至增益控制信号产生电路以控制该增益控制信号产生电路产生稳定的增益控制信号；

步骤三，利用增益控制信号产生电路产生稳定的增益控制信号至可变增益驱动电路；

步骤四，利用可变增益驱动电路在增益控制信号的控制下将输入信号放大至设定值输出。

10.如权利要求9所述的一种交流信号幅度精确控制方法，其特征在于：于步骤三中，当系统上电后，该幅度检测电路对可变增益驱动电路输出的取样结果与参考电压经比较后产生的充放电控制信号使增益控制信号升高或降低，逐渐使增益控制信号保持一恒定电压。