CN115622579A - 基于反相器运放的开环补偿电路、接收机和射频收发机 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种基于反相器运放的开环补偿电路、接收机和射频收发机，其中，该开环补偿电路包括基带放大电路及连接在基带放大电路的输入端的共模补偿环路；共模补偿环路的接收端连接混频器输出端，共模补偿电路的输出端连接基带放大电路的接收端；基带放大电路的第一输入端用于接收第一输入信号，第二输入端用于接收第二输入信号；共模补偿环路用于对第一输入信号和第二输入信号之间的差分信号进行反向放大，抑制共模噪声。本公开可以基于共模补偿环路直接进行共模信号的抑制，从而最大可能的释放基带放大电路的放大性能，放大效率更高，除此之外，避免了传统的包绕式需要精确、复杂的结构所带来的问题，芯片复杂程度更低，适用性更强。

Description

基于反相器运放的开环补偿电路、接收机和射频收发机

技术领域

本公开涉及无线通信技术领域，具体而言，涉及一种基于反相器运放的开环补偿电路、接收机和射频收发机。

背景技术

由于在高增益放大器中输出共模电平对输入电压的变化影响，器件的特性和失配都很敏感，不能通过差动反馈来于达到稳定，因此利用共模反馈（Common Mode Feedback，CMFB）网络来稳定电路的共模电平和静态工作点，以避免器件偏离饱和工作态，失去对信号的放大作用。CMFB本质上是一个负反馈网络，通过检测两个输出端的共模电平，并可调节放大器的电流，达到稳定直流电压的目的。

如图1，传统的共模反馈电路CMFB的设置方式，连接方式呈包绕式回路，从芯片电路布置角度，为了不影响基带放大器的功能，传统的包绕式需要精确、复杂的结构，并进行大量测试和测量才能达到不影响，否则共模反馈电路CMFB将影响放大器OP的功能。

发明内容

本公开实施例至少提供一种基于反相器运放的开环补偿电路、接收机和射频收发机，以降低芯片复杂程度，提升放大效率。

第一方面，本公开实施例提供了一种基于反相器运放的开环补偿电路，包括：基带放大电路及连接在所述基带放大电路的输入端的共模补偿环路；所述共模补偿环路的接收端连接混频器输出端，所述共模补偿电路的输出端连接所述基带放大电路的接收端；

所述基带放大电路的第一输入端用于接收第一输入信号，第二输入端用于接收第二输入信号；

所述共模补偿环路用于对所述第一输入信号和所述第二输入信号之间的差分信号进行反向放大，抑制共模噪声。

在一种可能的实施方式中，所述共模补偿环路的第一输入端与所述混频器的第一输出端连接，所述共模补偿环路的第二输入端与所述混频器的第二输出端连接；

所述共模补偿环路的第一输出端与所述基带放大电路的第一输入端连接，所述共模补偿环路的第二输出端与所述基带放大电路的第二输入端连接。

在一种可能的实施方式中，所述共模补偿环路包括反相放大器、第一电路部分及第二电路部分；

所述第一电路部分的输出端连接所述反相放大器的输入端；

所述第二电路部分的输入端连接所述反相放大器的输出端；所述第二电路部分为可变输出电路。

在一种可能的实施方式中，所述共模补偿环路，包括：

第一补偿回路，其配置为用于与所述反相放大器形成第一补偿回路的第一电阻及第二电阻；

第二补偿回路，其配置为用于与所述反相放大器形成第二补偿回路的第三电阻及第四电阻；

差分部分电路，其配置为用于与所述反相放大器形成参考电压回路的第五电阻及第六电阻。

在一种可能的实施方式中，在第i电阻为Ri，第j电阻系数为Kj的情况下，第一电阻 系数

、第二电阻系数

、第三电阻系数

；

所述反相放大器的输出电压Vcm由差分信号Vop、参考电压Vref、第一电阻系数K1及第二电阻系数K2确定；所述基带放大电路的输出电压Vout由所述差分信号Vop、参考电压Vref、第一电阻系数K1、第二电阻系数K2及第三电阻系数K3确定。

在一种可能的实施方式中，所述反相放大器的输出电压Vcm由第一算子与第二算子之间的差值确定；

所述第一算子=

；

所述第二算子=

。

在一种可能的实施方式中，所述基带放大电路的输出电压Vout由第三算子与第四算子之间的和值确定；

所述第三算子=

；

所述第四算子=

。

在一种可能的实施方式中，所述基带放大电路包括放大器及两组第三电路部分；

每组所述第三电路部分的输入端连接所述放大器的输入端，每组所述第三电路部分的输出端连接所述放大器的输出端。

在一种可能的实施方式中，所述第三电路部分包括并联的电阻及电容。

第二方面，本公开还提供了一种接收机，包括：依次连接的接收天线、第一方面及其各种实施方式任一项所述的开环补偿电路及模数转换器。

第三方面，本公开还提供了一种射频收发机，包括：依次连接的数模转换器、第一方面及其各种实施方式任一项所述的开环补偿电路、及发射天线。

采用上述基于反相器运放的开环补偿电路、接收机和射频收发机，其开环补偿电路包括基带放大电路及连接在基带放大电路的输入端的共模补偿环路，基带放大电路的第一输入端用于接收第一输入信号，第二输入端用于接收第二输入信号，这样，共模补偿环路可以对两个输入信号之间的差分信号进行反向放大，抑制共模噪声。本公开对于混频器输出端输出的信号而言，可以基于共模补偿环路直接进行共模信号的抑制，经过抑制的共模信号能够最大可能的释放基带放大电路的放大性能，放大效率更高，除此之外，避免了传统的包绕式需要精确、复杂的结构所带来的问题，芯片复杂程度更低，适用性更强。

本公开的其他优点将配合以下的说明和附图进行更详细的解说。

应当理解，上述说明仅是本公开技术方案的概述，以便能够更清楚地了解本公开的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施。为了让本公开的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举例说明本公开的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，此处的附图被并入说明书中并构成本说明书中的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。而且在整个附图中，用相同的标号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了一种现有CMFB的电路设置图；

图2示出了本公开实施例所提供的一种接收机的装置示意图；

图3示出了本公开实施例所提供的一种射频收发机的结构示意图；

图4示出了本公开实施例所提供的一种开环补偿电路的电路设置图；

图5示出了本公开实施例所提供的一种开环补偿电路中，共模补偿环路的结构示意图；

图6示出了本公开实施例所提供的一种开环补偿电路的具体电路设置图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在本公开实施方式的描述中，应理解，诸如“包括”或“具有”等术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不旨在排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在的可能性。

除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个这一特征。在本公开实施方式的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

经研究发现，传统的共模反馈电路CMFB的设置方式，连接方式呈包绕式回路。从芯片电路布置角度，为了不影响基带放大器的功能，传统的包绕式需要精确、复杂的结构，并进行大量测试和测量才能达到不影响，否则共模反馈电路CMFB将影响放大器OP的功能。

为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开提供了一种共模环路前置的开环补偿电路、接收机和射频收发机，其设置方式可以精简电路并实现开环控制，布置方式较为简洁，且能够有效的抑制共模信号，提升放大效率。

为了便于理解本公开实施例提供的开环补偿电路，接下来首先对接收机及射频收发机进行简单说明。

本公开实施例提供的接收机作为一种从天线接收并解调无线电信号的电子设备，主要用于对声音，图像、定位信息等信息的接收。如图2所示，这里的接收机主要包括依次连接的接收天线、开环补偿电路及模数转换器，在接收天线接收到信号之后，可以利用开环补偿电路对信号进行放大，而后基于模数转换器（Analog Digital Convertor，A/D转换器）进行模拟信号至数字信号的转变。

上述开环补偿电路还可以是在混频器之后设置的补偿电路，其中，混频器通常由非线性元件和选频回路构成，其输出信号频率等于两输入信号频率之和、差或为两者其他组合，从而能够更好的保持初始信号的其他特性。

在混频器之前，还可以设置有衰减器，以尽可能的避免过大的初始信号功率对接收机的损坏，除此之外，本公开实施例提供的接收机还可以设置有其他组件，以适配不同的接收需求。

对应于接收机，本公开实施例还提供了一种用于发射信号的电子设备，射频收发机，如图3所示，该射频收发机主要包括依次连接的数模转换器、开环补偿电路、及发射天线。在发射天线发射信号之前，可以基于数模转换器（Digital Analog Convertor，D/A转换器）进行数字信号至模拟信号的转变，而后利用开环补偿电路对信号进行放大，并经由发射天线发射放大后信号。

同理，这里的射频收发机还可以对应于接收机设置混频器、衰减器等各种组件以适配不同的发射需求，这里不做赘述。

考虑到本公开实施例提供的开环补偿电路对接收机、射频收发机、以及其他各种应用设备的关键作用，接下来将着重对开环补偿电路进行说明。

如图4所示，为本公开实施例提供的开环补偿电路的结构示意图，该开环补偿电路包括：基带放大电路11（如图4，基带放大电路中包含有BBF OP，即：基带滤波器BBF及运算放大器OP）及连接在所述基带放大电路11的输入端的共模补偿环路22；所述共模补偿环路22的接收端连接混频器33输出端，所述共模补偿电路的输出端连接所述基带放大电路11的接收端；

所述基带放大电路11的第一输入端111用于接收第一输入信号，第二输入端112用于接收第二输入信号；

所述共模补偿环路22用于对所述第一输入信号和所述第二输入信号之间的差分信号进行反向放大，抑制共模噪声。

这里的共模补偿环路22设置于基带放大电路11之前，主要用于抑制共模噪声，从而确保基带放大电路11的放大性能，这里的放大主要是对两个输入端（第一输入端111及第二输入端112）分别接收的输入信号之间的差分信号的放大，也即，这里的开环补偿电路的主要作用在于利用电路参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作点，以放大差模信号抑制共模信号为显著特征。

其中，上述共模补偿环路22的接收端与混频器33直接连接，从而可以直接抑制混频器33混拼后的信号中的共模噪声，该共模噪声如果不进行前置的抑制，将很可能伴随差分信号输入到基带放大电路11中，这将会对基带放大电路11产生极为不利的影响。

其中，所述共模补偿环路22的第一输入端221与所述混频器33的第一输出端331连接，所述共模补偿环路22的第二输入端222与所述混频器33的第二输出端332连接，也即，混频器33的输出信号对应接入到共模补偿环路22中。

所述共模补偿环路22的第一输出端223与所述基带放大电路11的第一输入端111连接，所述共模补偿环路22的第二输出端224与所述基带放大电路11的第二输入端112连接，也即，共模补偿环路22的输出对应接入到基带放大电路11中。

如图5及图6所示，本公开实施例中的共模补偿环路22主要包括反相放大器22A、第一电路部分22B及第二电路部分22C；

所述第一电路部分22B的输出端连接所述反相放大器的输入端；

所述第二电路部分22C的输入端连接所述反相放大器22A的输出端；所述第二电路部分为可变输出电路。

这里的第一电路部分22B主要用于完成反相放大器22A之前的分压等操作，第二电路部分22B则主要用于完成负反馈。

如图6所示，本公开实施例中的共模补偿环路22中还包括配置的多个电阻，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻，其中：

第一补偿回路，其配置为用于与所述反相放大器22A形成第一补偿回路的第一电阻及第二电阻；

第二补偿回路，其配置为用于与所述反相放大器22A形成第二补偿回路的第三电阻及第四电阻；

差分部分电路，其配置为用于与所述反相放大器22A形成参考电压回路的第五电阻及第六电阻。

为了便于进一步理解本公开实施例提供的共模补偿环路22的工作原理，接下来可以结合图6及以下公式进一步进行说明。

基于6个电阻，即第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6，可以确定三个电阻系数，即第一电阻系数K1、第二电阻系数K2及第三电阻系数K3。

其中，第一电阻系数

、第二电阻系数

、第三电阻系数

。

所述反相放大器22A的输出电压Vcm由差分信号Vop、参考电压Vref、第一电阻系数K1及第二电阻系数K2确定；所述基带放大电路11的输出电压Vout由所述差分信号Vop、参考电压Vref、第一电阻系数K1、第二电阻系数K2及第三电阻系数K3确定。

在实际应用中，反相放大器22A的输出电压Vcm由第一算子与第二算子之间的差值确定，即：

反相放大器22A的输出电压

；其中：

。

这里，基带放大电路11的输出电压由第三算子与第四算子之间的和值确定，即：

基带放大电路11的输出电压；其中：

。

在一种具体的示例中，取

，此时，基带放大电路11的输出 电压

。可知的是，基于本公开实施例提供的前置共模补偿环路22显著的降低 了共模噪声，使得并不影响差分放大的信号输出。

如图4及图6可知的是，本公开实施例中的基带放大电路11主要包括放大器11A及两组第三电路部分11B，且每组第三电路部分11B的输入端连接所述放大器11A的输入端，每组所述第三电路部分11B的输出端连接所述放大器11A的输出端，也即，第三电路部分是并联在放大器上。

在实际应用中，第三电路部分11B可以包括并联的电阻及电容。

在本说明书的描述中，参考术语“一些可能的实施方式”、“一些实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。

本申请实施方式提供的装置、设备和计算机可读存储介质与方法是一一对应的，因此，装置、设备和计算机可读存储介质也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述装置、设备和计算机可读存储介质的有益技术效果。

虽然已经参考若干具体实施方式描述了本公开的精神和原理，但是应该理解，本公开并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本公开旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (11)

1.基于反相器运放的开环补偿电路，其特征在于，包括：基带放大电路及连接在所述基带放大电路的输入端的共模补偿环路；所述共模补偿环路的接收端连接混频器输出端，所述共模补偿电路的输出端连接所述基带放大电路的接收端；

所述基带放大电路的第一输入端用于接收第一输入信号，第二输入端用于接收第二输入信号；

所述共模补偿环路用于对所述第一输入信号和所述第二输入信号之间的差分信号进行反向放大，抑制共模噪声。

2.根据权利要求1所述的开环补偿电路，其特征在于，所述共模补偿环路的第一输入端与所述混频器的第一输出端连接，所述共模补偿环路的第二输入端与所述混频器的第二输出端连接；

所述共模补偿环路的第一输出端与所述基带放大电路的第一输入端连接，所述共模补偿环路的第二输出端与所述基带放大电路的第二输入端连接。

3.根据权利要求2所述的开环补偿电路，其特征在于，所述共模补偿环路包括反相放大器、第一电路部分及第二电路部分；

所述第一电路部分的输出端连接所述反相放大器的输入端；

所述第二电路部分的输入端连接所述反相放大器的输出端；所述第二电路部分为可变输出电路。

4.根据权利要求3中所述的开环补偿电路，其特征在于，所述共模补偿环路，包括：

第一补偿回路，其配置为用于与所述反相放大器形成第一补偿回路的第一电阻及第二电阻；

第二补偿回路，其配置为用于与所述反相放大器形成第二补偿回路的第三电阻及第四电阻；

差分部分电路，其配置为用于与所述反相放大器形成参考电压回路的第五电阻及第六电阻。

5.根据权利要求4所述的开环补偿电路，其特征在于，在第i电阻为Ri，第j电阻系数为 Kj的情况下，第一电阻系数

、第二电阻系数

、第三电阻系数

；

所述反相放大器的输出电压Vcm由差分信号Vop、参考电压Vref、第一电阻系数K1及第二电阻系数K2确定；所述基带放大电路的输出电压Vout由所述差分信号Vop、参考电压Vref、第一电阻系数K1、第二电阻系数K2及第三电阻系数K3确定。

6.根据权利要求5所述的开环补偿电路，其特征在于，所述反相放大器的输出电压Vcm由第一算子与第二算子之间的差值确定；

所述第一算子=

；

所述第二算子=

。

7.根据权利要求5所述的开环补偿电路，其特征在于，所述基带放大电路的输出电压Vout由第三算子与第四算子之间的和值确定；

所述第三算子=

；

所述第四算子=

。

8.根据权利要求1所述的开环补偿电路，其特征在于，所述基带放大电路包括放大器及两组第三电路部分；

每组所述第三电路部分的输入端连接所述放大器的输入端，每组所述第三电路部分的输出端连接所述放大器的输出端。

9.根据权利要求8所述的开环补偿电路，其特征在于，所述第三电路部分包括并联的电阻及电容。

10.一种接收机，其特征在于，包括：依次连接的接收天线、权利要求1至9任一项所述的开环补偿电路及模数转换器。

11.一种射频收发机，其特征在于，包括：依次连接的数模转换器、权利要求1至9任一项所述的开环补偿电路及发射天线。

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