CN109428591A - 幅度控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种幅度控制电路，包括压控振荡器；跟随器电路，连接所述压控振荡器，跟随器电路输出的放电电流随所述压控振荡器输出的振荡信号变化而变化；反馈调节电路，连接所述跟随器电路，反馈调节电路用输出的反馈电流随所述放电电流的变化而变化；电流镜电路，连接所述反馈调节电路，电流镜电路输出的充电电流随所述反馈电流的变化而变化；充放电路，连接所述电流镜电路和跟随器电路，充放电路输出的电流随所述充电电流和所述放电电流的变化而变化；所述压控振荡器连接所述充放电路，所述振荡信号随所述输出的电流的变化而变化。本发明实现了对压控振荡器的振荡信号进行振荡幅度的调节，且电路全部为模拟电路，结构简单，电路功耗低。

Description

幅度控制电路

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种幅度控制电路。

背景技术

射频收发机被广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、工业数据采集系统、无线标签、小型无线数据终端、生物信号采集、数据通信、数字音频和数字图像传输等领域中。频率合成器为射频收发机提供本振信号和频率调制，是决定系统性能的关键电路。

压控振荡器(VCO)是频率合成器中的核心电路，它的功能是在不同的电压下产生不同频率的振荡信号，压控振荡器的功耗和相位噪声对频率合成器的功耗和相位噪声有决定性的影响。

现有的幅度控制电路采用峰值检测，差分放大的方式进行反馈幅度控制，这种反馈幅度控制设计，需要模拟电路转换数字电路再转换模拟电路，功耗较高且比较复杂。

因此，需要设计一种简单的幅度控制电路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种幅度控制电路，以解决现有的压控振荡器及其幅值控制电路过于复杂的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种幅度控制电路，包括：

压控振荡器；

跟随器电路，连接所述压控振荡器，所述跟随器电路用于实现输出的放电电流随所述压控振荡器输出的振荡信号变化而变化；

反馈调节电路，连接所述跟随器电路，所述反馈调节电路用于实现输出的反馈电流随所述放电电流的变化而变化；

电流镜电路，连接所述反馈调节电路，所述电流镜电路用于实现输出的充电电流随所述反馈电流的变化而变化；

充放电路，连接所述电流镜电路和跟随器电路，所述充放电路用于实现输出的电流随所述充电电流和所述放电电流的变化而变化；

所述压控振荡器连接所述充放电路，并用于实现所述振荡信号随所述输出的电流的变化而变化。

可选的，在所述的幅度控制电路中，所述振荡信号包括第一振荡信号和第二振荡信号，其中：

所述第一振荡信号和所述第二振荡信号的振荡幅值相等，所述第一振荡信号和所述第二振荡信号的振荡相位相反。

可选的，在所述的幅度控制电路中，所述跟随器电路包括：

第一晶体管，连接所述压控振荡器，所述第一晶体管用于实现输出的第一放电电流随所述第一振荡信号的变化而变化；

第二晶体管，连接所述压控振荡器，所述第二晶体管用于实现输出的第二放电电流随所述第二振荡信号的变化而变化；

恒流源，连接所述第一晶体管和所述第二晶体管，所述恒流源用于实现输出的放电电流随所述第一放电电流和所述第二放电电流之和的变化而变化。

可选的，在所述的幅度控制电路中，所述幅度控制电路还包括：

第一耦合电容，连接所述压控振荡器和所述第一晶体管，所述第一耦合电容用于实现将所述压控振荡器输出的第一振荡信号耦合到所述第一晶体管中；

第二耦合电容，连接所述压控振荡器和所述第二晶体管，所述第二耦合电容用于实现将所述压控振荡器输出的第二振荡信号耦合到所述第二晶体管中。

可选的，在所述的幅度控制电路中，所述第一晶体管和所述第二晶体管均为N沟道场效应管，其中：

所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管的栅极分别连接所述第一耦合电容和所述第二耦合电容；

所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的源极均连接所述恒流源；

所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的漏极均连接所述电流镜电路和所述充放电路。

可选的，在所述的幅度控制电路中，所述跟随器电路还包括第一偏置电阻和第二偏置电阻，所述第一偏置电阻连接所述第一晶体管的栅极，所述第二偏置电阻连接所述第二晶体管的栅极。

可选的，在所述的幅度控制电路中，所述反馈调节电路包括第三晶体管，所述第三晶体管为N沟道场效应管，其中：

所述第三晶体管的源极连接所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的源极，所述第三晶体管的漏极连接所述电流镜电路，所述第三晶体管的栅极用于连接电源。

可选的，在所述的幅度控制电路中，所述反馈调节电路还包括：

反馈幅值电路，连接所述第三晶体管的栅极，所述反馈幅值电路用于实现调节施加在第三晶体管的栅极的电压。

可选的，在所述的幅度控制电路中，所述反馈幅值电路包括第一分压电路和第二分压电路，其中：

所述第一分压电路的一端连接所述第三晶体管的栅极，另一端用于连接电源；

所述第二分压电路的一端连接所述第三晶体管的栅极，另一端用于接地。

可选的，在所述的幅度控制电路中，所述反馈调节电路还包括调节电容，所述调节电容的一端连接所述第三晶体管的源极，另一端用于接地。

可选的，在所述的幅度控制电路中，所述电流镜电路包括第四晶体管和第五晶体管，所述第四晶体管和所述第五晶体管均为P沟道场效应管，其中：

所述第四晶体管的栅极和所述第五晶体管的栅极均连接所述第三晶体管的漏极；

所述第四晶体管的源极和所述第五晶体管的源极均用于连接电源；

所述第四晶体管的漏极连接所述第三晶体管的漏极，所述第五晶体管的漏极连接所述第一晶体管的漏极、所述第二晶体管的漏极和所述充放电路。

可选的，在所述的幅度控制电路中，所述充放电路包括充放电电容和第六晶体管，其中：

所述充放电电容一端连接所述第五晶体管的漏极，另一端用于接地；

所述第六晶体管为N沟道场效应管，所述第六晶体管的栅极连接所述第五晶体管的漏极，所述第六晶体管的源极用于接地，所述第六晶体管的漏极连接所述压控振荡器。

可选的，在所述的幅度控制电路中，所述压控振荡器包括第一输出端、第二输出端和输入端，其中：

所述第一输出端连接所述第一耦合电容，所述第二输出端连接所述第二耦合电容，所述输入端连接所述第六晶体管的漏极。

在本发明提供的幅度控制电路中，通过压控振荡器向所述跟随器电路提供振荡信号；跟随器电路输出的放电电流随压控振荡器输出的振荡信号变化而变化；反馈调节电路输出的反馈电流随所述放电电流的变化而变化；电流镜电路输出的充电电流随反馈电流的变化而变化；充放电路输出的电流随充电电流和放电电流的变化而变化；振荡信号随所述输出的电流的变化而变化，实现了对压控振荡器的振荡信号进行振荡幅度的调节，且电路全部为模拟电路，结构简单，电路功耗低。

进一步的，本发明通过反馈幅度电路，可以调节第三晶体管的栅极的电压，就可以调节反馈电流的阈值，进一步可以调节充电电流的阈值，并调节充放电路的输出电流的阈值，实现调节所述振荡信号的幅度阈值，使压控振荡器的振荡信号输出适当的幅度，达到功耗和相位噪声的最佳匹配。另外，本发明通过充放电路的输出电流，可调节第六晶体管的导通电流，实现了对压控振荡器的尾电流进行调节，从而达到低功耗的目的。

附图说明

图1是本发明一实施例中幅度控制电路的电路示意图；

图2～3是本发明一实施例的幅度控制电路的波形图；

图中标号说明如下：1-压控振荡器；2-跟随器电路；3-反馈调节电路；31-反馈幅值电路；4-电流镜电路；5-充放电路。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的幅度控制电路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供一种幅度控制电路，所述幅度控制电路包括压控振荡器；跟随器电路，连接所述压控振荡器，所述跟随器电路用于实现输出的放电电流随所述压控振荡器输出的振荡信号变化而变化；反馈调节电路，连接所述跟随器电路，所述反馈调节电路用于实现输出的反馈电流随所述放电电流的变化而变化；电流镜电路，连接所述反馈调节电路，所述电流镜电路用于实现输出的充电电流随所述反馈电流的变化而变化；充放电路，连接所述电流镜电路和跟随器电路，所述充放电路用于实现输出的电流随所述充电电流和所述放电电流的变化而变化；所述压控振荡器连接所述充放电路，并用于实现所述振荡信号随所述输出的电流的变化而变化。

如图1所示，本实施例中提供了一种幅度控制电路，所述幅度控制电路包括压控振荡器1、跟随器电路2、反馈调节电路3、电流镜电路4和充放电路5，其中：跟随器电路2，连接所述压控振荡器1，所述压控振荡器1向所述跟随器电路2提供振荡信号；所述跟随器电路2用于实现输出的放电电流随所述压控振荡器1输出的振荡信号变化而变化；反馈调节电路3，连接所述跟随器电路2，所述反馈调节电路3用于实现输出的反馈电流随所述放电电流的变化而变化；电流镜电路4，连接所述反馈调节电路3，所述电流镜电路4用于实现输出的充电电流随所述反馈电流的变化而变化；充放电路5，连接所述电流镜电路4和跟随器电路2，所述充放电路5用于实现输出的电流随所述充电电流和所述放电电流的变化而变化；所述压控振荡器1连接所述充放电路5，并用于实现所述振荡信号随所述输出的电流的变化而变化。

在本实施例中提供的幅度控制电路中，通过压控振荡器1向所述跟随器电路2提供振荡信号；跟随器电路2输出的放电电流随压控振荡器1输出的振荡信号变化而变化；反馈调节电路4输出的反馈电流随所述放电电流的变化而变化；电流镜电路4输出的充电电流随反馈电流的变化而变化；充放电路5输出的电流随充电电流和放电电流的变化而变化；振荡信号随所述输出的电流的变化而变化，实现了对压控振荡器1的振荡信号进行振荡幅度的调节，且电路全部为模拟电路，结构简单，电路功耗低。

具体的，所述放电电流的幅值随着所述振荡信号的幅值的增大而增大或者随着所述振荡信号的幅值的减小而减小；所述反馈电流的幅值随着所述放电电流的幅值的增大而减小或者随着所述放电电流的幅值的减小而增大；所述充电电流的幅值随着所述反馈电流的幅值的增大而增大或者随着所述反馈电流的幅值的减小而减小；所述输出电流的幅值随着所述充电电流的幅值和所述放电电流的幅值之和的增大而增大或者随着所述充电电流的幅值和所述放电电流的幅值之和的减小而减小；所述振荡信号的幅值随着所述输出电流的幅值的增大而增大或者随着所述输出电流的幅值的减小而减小。

具体的，所述振荡信号包括第一振荡信号和第二振荡信号，其中：所述第一振荡信号和所述第二振荡信号的振荡幅值相等，所述第一振荡信号和所述第二振荡信号的振荡相位相反。如图1所示，所述跟随器电路2包括第一晶体管M1、第二晶体管M2和恒流源U1，其中：第一晶体管M1，连接所述压控振荡器1，所述第一晶体管M1用于实现输出的第一放电电流随所述第一振荡信号的变化而变化；第二晶体管M2，连接所述压控振荡器1，所述第二晶体管M2用于实现输出的第二放电电流随所述第二振荡信号的变化而变化；恒流源U1，连接所述第一晶体管M1和所述第二晶体管M2，所述恒流源U1用于实现输出的放电电流随所述第一放电电流和所述第二放电电流之和的变化而变化。第一放电电流的幅值和所述第二放电电流的幅值之和与反馈电流的幅值是此消彼长的关系。

进一步的，所述幅度控制电路还包括第一耦合电容C1和第二耦合电容C2，其中：所述第一耦合电容C1连接所述压控振荡器1和所述第一晶体管M1，所述第一耦合电容C1用于实现将所述压控振荡器1输出的第一振荡信号耦合到所述第一晶体管M1中；所述第二耦合电容C2连接所述压控振荡器1和所述第二晶体管M2，所述第二耦合电容C2用于实现将所述压控振荡器1输出的第二振荡信号耦合到所述第二晶体管M2中。所述第一晶体管M1和所述第二晶体管M2为N沟道场效应管，其中：所述第一晶体管M1的栅极和所述第二晶体管M2的栅极分别连接所述第一耦合电容C1和所述第二耦合电容C2；所述第一晶体管M1的源极和所述第二晶体管M2的源极均连接所述恒流源U1；所述第一晶体管M1的漏极和所述第二晶体管M2的漏极均连接所述电流镜电路4和所述充放电路5。

本发明中的第一耦合电容C1和第二耦合电容C2可使压控振荡器1输出的第一振荡信号和第二振荡信号由交流电流的形式，耦合到第一晶体管M1的栅极和所述第二晶体管M2的栅极时，变为直流电流的形式，起到隔交流通直流的作用。

进一步的，在所述的幅度控制电路中，所述跟随器电路2还包括用于连接电源VDD的第一偏置电阻R1和第二偏置电阻R2，所述第一偏置电阻R1连接所述第一晶体管M1的栅极，所述第二偏置电阻R2连接所述第二晶体管M2的栅极，第一偏置电阻R1和第二偏置电阻R2分别为第一晶体管M1的栅极和所述第二晶体管M2的栅极提供直流偏置电压，隔离交流信号，使第一晶体管M1和第二晶体管M2顺利导通。

如图1所示，所述反馈调节电路3包括第三晶体管M3，所述第三晶体管M3均为N沟道场效应管，其中：所述第三晶体管M3的源极连接所述第一晶体管M1的源极和所述第二晶体管M2的源极，所述第三晶体管M3的漏极连接所述电流镜电路4，所述第三晶体管M3的栅极用于连接所述电源VDD。所述反馈调节电路3还包括反馈幅值电路31，所述反馈幅值电路31连接所述第三晶体管M3的栅极，所述反馈幅值电路31用于实现调节施加在第三晶体管M3的栅极的电压，通过调节所述第三晶体管M3的栅极的电压来调节所述振荡信号的幅度阈值，所述所述反馈幅值电路31包括第一分压电路和第二分压电路，其中：所述第一分压电路的一端连接在所述第三晶体管M3的栅极，另一端用于连接所述电源VDD；所述第二分压电路的一端连接所述第三晶体管M3的栅极，另一端用于接地。其中，第一分压电路包括第一分压电阻R3，第二分压电路包括第二分压电阻R4。

本发明通过反馈幅度电路31，可以调节所述第三晶体管M3的栅极的电压，就可以调节反馈电流的阈值，进一步可以调节充电电流的阈值，并调节充放电路5的输出电流的阈值，实现调节所述振荡信号的幅度阈值，使压控振荡器1的振荡信号输出适当的幅度，达到功耗和相位噪声的最佳匹配。

具体的，在所述的幅度控制电路中，所述反馈调节电路3还包括调节电容C3，所述调节电容C3的一端连接所述第三晶体管M3的源极，另一端用于接地。调节电容C3的作用是滤波，当反馈调节电路3中出现电流波动时，可有效的抑制纹波产生。

进一步的，所述电流镜电路4包括第四晶体管M4和第五晶体管M5，所述第四晶体管M4和所述第五晶体管M5均为P沟道场效应管，其中：所述第四晶体管M4的栅极和所述第五晶体管M5的栅极均连接所述第三晶体管M3的漏极；所述第四晶体管M4的源极和所述第五晶体管M5的源极均用于连接所述电源VDD；所述第四晶体管M4的漏极连接所述第三晶体管M3的漏极，所述第五晶体管M5的漏极连接所述第一晶体管M1的漏极、所述第二晶体管M2的漏极和所述充放电路5。电流镜电路4将按照反馈调节电路3输出的反馈电流的幅值幅值，输出一与反馈电路幅值相等的充电电流，即从第五晶体管M5源极流向第五晶体管M5漏极的电流，所述充电电流为充放电路5充电。

更进一步的，所述充放电路5包括充放电电容C4和第六晶体管M6，其中：所述充放电电容C4一端连接所述第五晶体管M5的漏极，另一端用于接地；所述第六晶体管M6为N沟道场效应管，所述第六晶体管M6的栅极连接所述第五晶体管M5的漏极，所述第六晶体管M6的源极用于接地，所述第六晶体管M6的漏极连接所述压控振荡器1。本发明通过充放电路5的输出电流，可调节第六晶体管M6的导通电流，实现了对压控振荡器1的尾电流进行调节，从而达到低功耗的目的。

另外，在所述的幅度控制电路中，所述压控振荡器1包括第一输出端11、第二输出端12和输入端13，其中：所述第一输出端11连接所述第一耦合电容C1，所述第二输出端12连接所述第二耦合电容C2，所述输入端13连接所述第六晶体管M6的漏极。

如图2～3所示，图2～3是本发明幅度控制电路的波形图，并显示了压控振荡器幅度调节的过程。V1是压控振荡器的第一输出端的电压波形图，V2是第一晶体管M1的栅极的电压波形图，V3是第一晶体管M1的源极的电压波形图，V4是第三晶体管M3的漏极的电压波形图，V5是第五晶体管M5的漏极的电压波形图，由图2和图3比较可知，当图2中V1的电压值比图3中V1的电压值小时，图2中V2的电压值比图3中V2的电压值小，图2中V3的电压值比图3中V3的电压值小，图2中V4的电压值比图3中V4的电压值小，图2中V5的电压值比图3中V5的电压值大，由此可知，V1、V2、V3和V4的关系为正反馈，前四者与V5的关系为负反馈，以此达到幅度调节的目的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (13)

1.一种幅度控制电路，其特征在于，包括：

压控振荡器；

跟随器电路，连接所述压控振荡器，所述跟随器电路用于实现输出的放电电流随所述压控振荡器输出的振荡信号变化而变化；

反馈调节电路，连接所述跟随器电路，所述反馈调节电路用于实现输出的反馈电流随所述放电电流的变化而变化；

电流镜电路，连接所述反馈调节电路，所述电流镜电路用于实现输出的充电电流随所述反馈电流的变化而变化；

充放电路，连接所述电流镜电路和跟随器电路，所述充放电路用于实现输出的电流随所述充电电流和所述放电电流的变化而变化；

所述压控振荡器连接所述充放电路，并用于实现所述振荡信号随所述输出的电流的变化而变化。

2.如权利要求1所述的幅度控制电路，其特征在于，所述振荡信号包括第一振荡信号和第二振荡信号，其中：

所述第一振荡信号和所述第二振荡信号的振荡幅值相等，所述第一振荡信号和所述第二振荡信号的振荡相位相反。

3.如权利要求2所述的幅度控制电路，其特征在于，所述跟随器电路包括：

第一晶体管，连接所述压控振荡器，所述第一晶体管用于实现输出的第一放电电流随所述第一振荡信号的变化而变化；

第二晶体管，连接所述压控振荡器，所述第二晶体管用于实现输出的第二放电电流随所述第二振荡信号的变化而变化；

恒流源，连接所述第一晶体管和所述第二晶体管，所述恒流源用于实现输出的放电电流随所述第一放电电流和所述第二放电电流之和的变化而变化。

4.如权利要求3所述的幅度控制电路，其特征在于，所述幅度控制电路还包括：

第一耦合电容，连接所述压控振荡器和所述第一晶体管，所述第一耦合电容用于实现将所述压控振荡器输出的第一振荡信号耦合到所述第一晶体管中；

第二耦合电容，连接所述压控振荡器和所述第二晶体管，所述第二耦合电容用于实现将所述压控振荡器输出的第二振荡信号耦合到所述第二晶体管中。

5.如权利要求4所述的幅度控制电路，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管均为N沟道场效应管，其中：

所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管的栅极分别连接所述第一耦合电容和所述第二耦合电容；

所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的源极均连接所述恒流源；

所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的漏极均连接所述电流镜电路和所述充放电路。

6.如权利要求5所述的幅度控制电路，其特征在于，所述跟随器电路还包括第一偏置电阻和第二偏置电阻，所述第一偏置电阻连接所述第一晶体管的栅极，所述第二偏置电阻连接所述第二晶体管的栅极。

7.如权利要求5所述的幅度控制电路，其特征在于，所述反馈调节电路包括第三晶体管，所述第三晶体管为N沟道场效应管，其中：

所述第三晶体管的源极连接所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的源极，所述第三晶体管的漏极连接所述电流镜电路，所述第三晶体管的栅极用于连接电源。

8.如权利要求7所述的幅度控制电路，其特征在于，所述反馈调节电路还包括：

反馈幅值电路，连接所述第三晶体管的栅极，所述反馈幅值电路用于实现调节施加在第三晶体管的栅极的电压。

9.如权利要求8所述的幅度控制电路，其特征在于，所述反馈幅值电路包括第一分压电路和第二分压电路，其中：

所述第一分压电路的一端连接所述第三晶体管的栅极，另一端用于连接电源；

所述第二分压电路的一端连接所述第三晶体管的栅极，另一端用于接地。

10.如权利要求7所述的幅度控制电路，其特征在于，所述反馈调节电路还包括调节电容，所述调节电容的一端连接所述第三晶体管的源极，另一端用于接地。

11.如权利要求7所述的幅度控制电路，其特征在于，所述电流镜电路包括第四晶体管和第五晶体管，所述第四晶体管和所述第五晶体管均为P沟道场效应管，其中：

所述第四晶体管的栅极和所述第五晶体管的栅极均连接所述第三晶体管的漏极；

所述第四晶体管的源极和所述第五晶体管的源极均用于连接电源；

所述第四晶体管的漏极连接所述第三晶体管的漏极，所述第五晶体管的漏极连接所述第一晶体管的漏极、所述第二晶体管的漏极和所述充放电路。

12.如权利要求11所述的幅度控制电路，其特征在于，所述充放电路包括充放电电容和第六晶体管，其中：

所述充放电电容一端连接所述第五晶体管的漏极，另一端用于接地；

所述第六晶体管为N沟道场效应管，所述第六晶体管的栅极连接所述第五晶体管的漏极，所述第六晶体管的源极用于接地，所述第六晶体管的漏极连接所述压控振荡器。

13.如权利要求12所述的幅度控制电路，其特征在于，所述压控振荡器包括第一输出端、第二输出端和输入端，其中：

所述第一输出端连接所述第一耦合电容，所述第二输出端连接所述第二耦合电容，所述输入端连接所述第六晶体管的漏极。