CN109900981B - 一种基于自动增益控制的低功耗rssi检测电路 - Google Patents

一种基于自动增益控制的低功耗rssi检测电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于自动增益控制的低功耗RSSI检测电路，涉及混合信号集成电路设计技术领域，包括可变增益放大器、比较器和数字处理模块；所述可变增益放大器的输入端接输入信号，所述可变增益放大器的输出端接所述比较器的输入端，所述比较器的输出端接所述数字处理模块的输入端，所述数字处理模块的输出端输出RSSI信号并将所述RSSI信号反馈至所述可变增益放大器。所述比较器包括第一比较器和第二比较器。所述数字处理模块包括D触发器、或非门、或门。本发明结构简单、功耗低、面积小、能够实现自动增益控制，且适用于多种不同的应用场景。

Description

一种基于自动增益控制的低功耗RSSI检测电路
技术领域
本发明涉及混合信号集成电路设计技术领域，尤其涉及一种基于自动增益控制的低功耗RSSI检测电路。
背景技术
随着集成电路技术的发展，RSSI检测技术被广泛的应用于信号强度检测和自动增益控制电路。
在实际应用中RSSI检测电路需要考虑精度、功耗、面积和易于实现性等多方面因素。随着手持设备等无线通信装置的快速发展，芯片成本和功耗成为了RSSI检测电路的重要指标，传统的RSSI由于结构的限制在一些应用中已经渐渐不能满足要求。
传统RSSI架构由限幅放大器、半波整流器、直流消除电路和数模转换器构成。这种结构的工作过程是：若干个限幅放大器对输入信号放大并送到下一级，放大的同时会把信号转换为限幅电流信号。半波整流器把每级的限幅电流整流并叠加后送给一个低通滤波器，经过低通滤波器后获得一个指示信号强度的直流电压，这个直流电压与输入信号强度近似成对数关系，这样就得到了强度值。这种RSSI检测技术具有几个明显的缺点：(1)结构较复杂；(2)无法实现自动增益控制；(3)运放用的较多，功耗比较大。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于自动增益控制的低功耗RSSI检测电路，使其具有结构简单、功耗低、面积小、能够实现自动增益控制的优点，且适用于多种不同的应用场景。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何克服现有技术的缺点，提供一种结构简单、功耗低、面积小、能够实现自动增益控制的RSSI检测电路。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于自动增益控制的低功耗RSSI检测电路，包括可变增益放大器、比较器和数字处理模块；所述可变增益放大器的输入端接输入信号，所述可变增益放大器的输出端接所述比较器的输入端，所述比较器的输出端接所述数字处理模块的输入端，所述数字处理模块的输出端输出RSSI信号并将所述RSSI信号反馈至所述可变增益放大器。
进一步地，所述比较器包括第一比较器和第二比较器。
进一步地，所述第一比较器的输入端被设置为接收第一参考电压信号Vref1和所述可变增益放大器输出的DC信号峰值Vpeak。
进一步地，所述第二比较器的输入端被设置为接收第二参考电压信号Vref2和所述可变增益放大器输出的DC信号峰值Vpeak。
进一步地，所述RSSI信号的默认强度值在初始阶段被设置为0。
进一步地，所述可变增益放大器的增益值在初始阶段被设置为最大值。
进一步地，所述第一比较器输出周期脉冲信号并发送到所述数字处理模块。
进一步地，所述输入信号的强度值根据如下公式计算：
A(dBm)＝RSSI(dB)+α(dBm)
其中，A(dBm)为所述输入信号的强度，RSSI(dB)为检测到的所述RSSI信号的强度，α(dBm)为所述第二参考电压Vref2与所述DC信号峰值Vpeak二者的信号强度差值。
进一步地，所述RSSI信号强度值越大，则相应的所述增益值越小。
进一步地，所述数字处理模块包括D触发器、或非门、或门，每级所述D触发器均采用同一时钟源作为时钟输入信号。
与现有技术方案相比，本发明所提技术方案的有益技术效果在于：结构简单、功耗低、面积小，应用灵活，适用于多种不同的应用场景。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的结构示意图；
图2是本发明的一个较佳实施例的信号处理过程示意图；
图3是本发明的一个较佳实施例的数字处理模块构成示意图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1所示，本发明提出的一种基于自动增益控制的低功耗RSSI检测电路包括可变增益放大器1、比较器2和数字处理模块3；可变增益放大器1的输入端接输入信号，可变增益放大器1的输出端接比较器2的输入端，比较器2的输出端接数字处理模块3的输入端，数字处理模块3的输出端输出RSSI信号并反馈至可变增益放大器1。
如图2所示，比较器2包括第一比较器21和第二比较器22。第一比较器21的输入端被设置为接收第一参考电压信号Vref1和可变增益放大器1输出的DC信号峰值Vpeak。第二比较器22的输入端被设置为接收第二参考电压信号Vref2和可变增益放大器1输出的DC信号峰值Vpeak。
RSSI信号强度值越大，则相应的可变增益放大器1的增益值越小。在初始阶段，将RSSI信号强度值的默认值设为0，相对应的可变增益放大器1的增益值为最大值。经过第一比较器21的比较运算时，可变增益放大器1的输出DC信号峰值Vpeak大于第一参考电压信号Vref1，产生周期脉冲并输出到数字处理模块3，系统启动，并生成此时的RSSI信号强度值。随后，经过第二比较器22进行比较运算，如果可变增益放大器1的输出DC信号峰值Vpeak大于第二参考电压信号Vref2，则RSSI信号强度值将持续变大，而相应的可变增益放大器1的增益值减小，直到可变增益放大器1的输出DC信号的峰值Vpeak小于或等于第二参考电压信号Vref2，此时检测得到与输入信号对应的RSSI信号强度值，并得到可变增益放大器1工作在此状态下的稳定增益值。
则输入信号的强度值根据如下公式计算：
A(dBm)＝RSSI(dB)+α(dBm)
其中，A(dBm)为输入信号的强度值，RSSI(dB)为检测到的RSSI信号的强度值，α(dBm)为第二参考电压Vref2与可变增益放大器1的输出DC信号的强度差值。
通过改变可变增益放大器的增益步进，可以设计该架构的RSSI检测精度。根据不同的应用场景，应用者可以在可变增益放大器动态范围(即RSSI检测范围)和功耗、面积之间做出折中。
如图3所示，本发明所提技术方案中的数字处理单元采用改进后的分频结构，主要改进点包括：(1)与D输入间增加或非门；(2)增加或门；(3)每级触发器均采用同一时钟源作为时钟输入信号。相比于传统分频架构，该结构可以根据输入时钟变化，精确产生逐BIT增加的计数效果，还可以根据RSSI的动态范围设置D触发器的个数。
综上所述，本发明所提技术方案采用了创新的电路结构设计和算法思路，采用相对值概念，即利用A(dBm)＝RSSI(dB)+α(dBm)公式计算输入信号强度值，大大简化了RSSI检测电路，减小了电路功耗和版图面积。并且采用改进后的数字单元作为分频结构，使得电路能够灵活应用与各场景。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种基于自动增益控制的低功耗RSSI检测电路，其特征在于，包括可变增益放大器、比较器和数字处理模块；所述可变增益放大器的输入端接输入信号，所述可变增益放大器的输出端接所述比较器的输入端，所述比较器的输出端接所述数字处理模块的输入端，所述数字处理模块的输出端输出RSSI信号并将所述RSSI信号反馈至所述可变增益放大器；
所述比较器包括第一比较器和第二比较器；
所述第一比较器的输入端被设置为接收第一参考电压信号Vref1和所述可变增益放大器输出的DC信号峰值Vpeak；所述第一比较器被配置为，当所述可变增益放大器的输出DC信号峰值Vpeak大于所述第一参考电压信号Vref1，产生周期脉冲并输出到所述数字处理模块，启动所述数字处理模块；
所述第二比较器的输入端被设置为接收第二参考电压信号Vref2和所述可变增益放大器输出的DC信号峰值Vpeak；所述第二比较器被配置为，启动所述数字处理模块后，当所述可变增益放大器的输出DC信号峰值Vpeak大于所述第二参考电压信号Vref2，使所述可变增益放大器的增益值自动减小，直到所述可变增益放大器的输出DC信号的峰值Vpeak小于或等于所述第二参考电压信号Vref2；此时检测得到与输入信号对应的RSSI信号强度值，并得到所述可变增益放大器工作的稳定增益值；
所述输入信号的强度值根据如下公式计算：
A(dBm)＝RSSI(dB)+α(dBm)
其中，A(dBm)为所述输入信号的强度，RSSI(dB)为检测到的所述RSSI信号的强度，α(dBm)为所述第二参考电压Vref2与所述DC信号峰值Vpeak二者的信号强度差值；
所述RSSI信号的默认强度值在初始阶段被设置为0，所述可变增益放大器的增益值在初始阶段被设置为最大值；所述RSSI信号的强度值越大，则相应的所述可变增益放大器的增益值越小；
所述数字处理模块包括D触发器、或非门、或门；每级所述D触发器均采用同一时钟源作为时钟输入信号；
第0级的所述D触发器的输入端与第0级的所述D触发器的
Figure FDA0002948456560000011
非输出端相连；
第1级的所述D触发器的输入端与第1级的所述或非门的输出端连接；第1级的所述或非门的输入端，包括第0级所述D触发器的Q输出端和第1级所述D触发器的
Figure FDA0002948456560000012
输出端；
第i级的所述D触发器的输入端与第i级的所述或非门的输出端连接；第i级的所述或非门的输入端，包括第i级的所述D触发器的
Figure FDA0002948456560000013
非输出端，以及第i级的所述或门的输出端；第i级的所述或门的输入端，包括第0级所述D触发器的Q输出端、……、第i-1级的所述D触发器的Q输出端(i＝2，3……，N)；
所述RSSI信号为N+1位的数字量，从最低位开始分别为RSSI(0)、RSSI(1)、……、RSSI(i)、……、RSSI(N)。
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