CN116859112B - 一种提升精度的动态幅度监测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提升精度的动态幅度监测电路，包括动态偏置模块、幅度电压转换模块和比较器；所述动态偏置模块的输入CLK和CLKB分别接外部时钟信号，幅度电压转换模块的输入VIN和VIP接待监测的差分信号，动态偏置模块的输出为VREF，幅度电压转换模块的输出为VDET，分别接比较器的输入端VOUT，VOUT即为幅度监测电路的最终输出。本发明能够克服不同工艺角对监测精度的影响、使得偏置电路中部分晶体管与信号幅度电压转换模块中对应的晶体管同样工作于大信号状态下，抵消部分晶体管非线性带来的误差，提升监测精度和一致性、具有实时监测的功能、思路直观，电路简单，易于实现。

Description

一种提升精度的动态幅度监测电路

技术领域

本发明涉及半导体集成电路，特别是一种提升精度的动态幅度监测电路。

背景技术

信号幅度监测电路广泛应用于各类电子系统中，无论是射频收发系统的接收和发射信号幅度控制、时钟系统的幅度校准，还是各类仪器仪表的信号幅度控制，均需要一个高精度的幅度监测电路。随着电子设备的不断发展，对监测精度提出了越来越高的要求，同时在大规模量产过程中保持监测精度的一致性又极大加大了电路设计难度。

目前已有的一种信号幅度监测电路通过运放的两端对输入待检测信号VIN和电容C上极板的电压信号进行比较，如果VIN小于电容C上极板电压，则维持不变，如果VIN大于电容C上极板电压，则对电容C进行充电，如果信号幅度超过阈值电压VREF，则输出幅度指示信号。该结构虽然监测精度较高，但当待监测信号VIN的幅度由大变小时，需要通过RESET进行复位后才能再进行监测，无法实时监测信号幅度的变化。

目前已有的另一种信号幅度监测电路中VIN和VIP为待监测的差分输入信号，该电路虽然无需复位就能够实时监测信号幅度的大小变化，但是再不同工艺角和批次下晶体管的阈值电压等参数的变化会导致信号幅度监测一致性变差。此外，由于晶体管工作于大信号模式下，晶体管的非线性效应显著，更加恶化了不同工艺角下的一致性。

由此可见，现有的信号幅度监测电路在实时监测和规模量产精度方面，难以同时兼顾。实现同时具有实时监测的高精度信号幅度监测是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种能够克服不同工艺角对监测精度的影响、使得偏置电路中部分晶体管与信号幅度电压转换模块中对应的晶体管同样工作于大信号状态下，抵消部分晶体管非线性带来的误差，提升监测精度和一致性、具有实时监测的功能、思路直观，电路简单，易于实现的提升精度的动态幅度监测电路。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种提升精度的动态幅度监测电路，包括动态偏置模块、幅度电压转换模块和比较器；

所述动态偏置模块的输入CLK和CLKB分别接外部时钟信号，幅度电压转换模块的输入VIN和VIP接待监测的差分信号，动态偏置模块的输出为VREF，幅度电压转换模块的输出为VDET，分别接比较器的输入端VOUT，VOUT即为幅度监测电路的最终输出。

所述动态偏置模块包括第一电容C1，第二电容C2，第一电阻R1，第二电阻R2，第五电阻R5，可变电阻R6，第一电流源I1，第一晶体管M1，第二晶体管M2；所述第一电阻R1和第二电阻R2的一端接电源，另一端分别接第一晶体管M1和第二晶体管M2的漏极，第一晶体管M1和第二晶体管M2的源极相连后接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端接可变电阻R6后接第一电流源I1，第一晶体管M1和第二晶体管M2的栅极接偏置电压VB，同时VB接第一电容C1和第二电容C2的一端，第一电容C1和第二电容C2的另一端接时钟输入信号CLK和CLKB，CLK和CLKB互为反向，第五电阻R5的另一端接VREF，为动态偏置的输出电压。

所述幅度电压转换模块包括第三电容C3，第四电容C4，第三电阻R3，第四电阻R4，第七电阻R7，可变电阻R8，第二电流源I2，第三晶体管M3，第四晶体管M4；所述第三电阻R3和第四电阻R4的一端接电源，另一端分别接第三晶体管M3和第四晶体管M4的漏极，第三晶体管M3和第四晶体管M4的源极相连后接第七电阻R7的一端，第七电阻R7的另一端接可变电阻R8后接第二电流源I2，第三晶体管M3和第四晶体管M4的栅极接偏置电压VB，同时VB接第三电容C3和第四电容C4的一端，第三电容C3和第四电容C4的另一端接待监测差分信号VIN和VIP，第七电阻R7的另一端接VDET，为幅度电压转换的输出电压。

相比于现有技术，本发明的优点在于：本发明通过引入一种动态偏置模块，该偏置电路与信号幅度电压转换模块互为镜像，从而能够克服不同工艺角对监测精度的影响，进一步的，在偏置电路中引入系统时钟信号，使得偏置电路中部分晶体管与信号幅度电压转换模块中对应的晶体管同样工作于大信号状态下，抵消部分晶体管非线性带来的误差，进一步提升监测精度和一致性。此外，当信号幅度发生变化时该电路无需进行复位可立即做出响应，具有实时监测的功能。本方法思路直观，电路简单，易于实现。

附图说明

图1为本发明电路结构图。

实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

如图1所示，一种提升精度的动态幅度监测电路，包括动态偏置模块、幅度电压转换模块、比较器；

所述动态偏置模块的输入CLK和CLKB分别接外部时钟信号，幅度电压转换模块的输入VIN和VIP接待监测的差分信号，动态偏置的输出为VREF，幅度电压转换的输出为VDET，分别接比较器的输入端VOUT，VOUT即为幅度监测电路的最终输出。

各模块内部连接关系为：

所述动态偏置模块包括第一电容C1，第二电容C2，第一电阻R1，第二电阻R2，第五电阻R5，可变电阻R6，第一电流源I1，第一晶体管M1，第二晶体管M2；所述第一电阻R1和第二电阻R2的一端接电源，另一端分别接第一晶体管M1和第二晶体管M2的漏极，第一晶体管M1和第二晶体管M2的源极相连后接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端接可变电阻R6后接第一电流源I1，第一晶体管M1和第二晶体管M2的栅极接偏置电压VB，同时VB接第一电容C1和第二电容C2的一端，第一电容C1和第二电容C2的另一端接时钟输入信号CLK和CLKB，CLK和CLKB互为反向，第五电阻R5的另一端接VREF，为动态偏置的输出电压。

所述幅度电压转换模块包括第三电容C3，第四电容C4，第三电阻R3，第四电阻R4，第七电阻R7，可变电阻R8，第二电流源I2，第三晶体管M3，第四晶体管M4；所述第三电阻R3和第四电阻R4的一端接电源，另一端分别接第三晶体管M3和第四晶体管M4的漏极，第三晶体管M3和第四晶体管M4的源极相连后接第七电阻R7的一端，第七电阻R7的另一端接可变电阻R8后接第二电流源I2，第三晶体管M3和第四晶体管M4的栅极接偏置电压VB，同时VB接第三电容C3和第四电容C4的一端，第三电容C3和第四电容C4的另一端接待监测差分信号VIN和VIP，第七电阻R7的另一端接VDET，为幅度电压转换的输出电压。

本发明为克服现有信号幅度监测电路的一致性问题，创新型的提出采用动态偏置，动态偏置电路和幅度电压转换电路成比例镜像，通过版图进行匹配设计，降低了偏置参考电路和幅度电压转换电路之间由于工艺角偏差和不同批次失配引入的幅度监测误差。进一步的，在偏置电路中引入由时钟信号CLK/CLKB控制的晶体管M1和M2，构造与幅度电压转换部分晶体管M3和M4近似的工作状态，从而降低晶体管非线性引入的误差，解决在不同工艺角和批次下精度不一致的问题，最后该电路无需复位，能够实时监测信号幅度大小变化。

Claims (1)

1.一种提升精度的动态幅度监测电路，其特征在于包括动态偏置模块、幅度电压转换模块和比较器；

所述动态偏置模块的输入端分别接外部时钟信号CLK和CLKB，幅度电压转换模块的输入端分别接待监测的差分信号VIN和VIP，动态偏置模块的输出为VREF，幅度电压转换模块的输出为VDET，所述VREF和VDET分别接比较器的输入端，所述比较器的输出端为VOUT，VOUT即为幅度监测电路的最终输出；

所述动态偏置模块包括第一电容C1，第二电容C2，第一电阻R1，第二电阻R2，第五电阻R5，可变电阻R6，第一电流源I1，第一晶体管M1，第二晶体管M2；所述第一电阻R1和第二电阻R2的一端接电源，另一端分别接第一晶体管M1和第二晶体管M2的漏极，第一晶体管M1和第二晶体管M2的源极相连后接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端接可变电阻R6后接第一电流源I1，第一晶体管M1和第二晶体管M2的栅极接偏置电压VB，同时VB接第一电容C1和第二电容C2的一端，第一电容C1和第二电容C2的另一端接时钟输入信号CLK和CLKB，CLK和CLKB互为反向，第五电阻R5的另一端接VREF，为动态偏置的输出电压；

所述幅度电压转换模块包括第三电容C3，第四电容C4，第三电阻R3，第四电阻R4，第七电阻R7，可变电阻R8，第二电流源I2，第三晶体管M3，第四晶体管M4；所述第三电阻R3和第四电阻R4的一端接电源，另一端分别接第三晶体管M3和第四晶体管M4的漏极，第三晶体管M3和第四晶体管M4的源极相连后接第七电阻R7的一端，第七电阻R7的另一端接可变电阻R8后接第二电流源I2，第三晶体管M3和第四晶体管M4的栅极接偏置电压VB，同时VB接第三电容C3和第四电容C4的一端，第三电容C3和第四电容C4的另一端接待监测差分信号VIN和VIP，第七电阻R7的另一端接VDET，为幅度电压转换的输出电压。