CN1581707A - 用以控制震荡器的启动时间的自动增益控制电路与方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种用以控制震荡器的启动时间的自动增益控制电路与方法，是使用一震荡侦测单元来侦测震荡器的启动时间，并使用一控制单元，以当震荡器的启动时间晚于第一预设时间点时，控制提早震荡器的启动时间。此外，并在震荡器的启动时间早于第二预设时间点时，控制延后震荡器的启动时间。本发明不占用大量空间，响应速度快，且不会引入额外的噪声。

Description

用以控制震荡器的启动时间的自动增益控制电路与方法

技术领域

本发明涉及一种自动增益控制电路与方法，特别是涉及一种用以控制震荡器的启动(start-up)时间的自动增益控制(Automatic Gain Control，简称AGC)电路与方法。

背景技术

在无线通信领域中，由于超再生结构(super-regenerativearchitecture)的开关键(on-off keying)射频接收器，具有较佳的灵敏度与杂音防制效能/成本比，因此，广泛地使用于如遥控玩具车及其它遥控电器设备中。而在此种电路结构中，为了维持效能于最佳状态，则必须使用一自动增益控制电路，以控制震荡器的启动时间。

请参阅图1所示，其为一种开关键射频传送器的讯号调变示意图。图中显示，当输入资料Din为1时，传送的输出讯号Sout为载波调变的高准位讯号，而当输入数据Din为0时，则传送的输出讯号Sout的准位亦为0。

请合并参阅图2及图3所示，图2为一种超再生(super-regenerative)射频接收器的方块示意图，图3为一种超再生射频接收器的讯号关系示意图。图中显示，锯齿波产生器220是依据取样的抑制(quench)控制讯号qnch，以产生锯齿波输出电流Iq，而震荡器210则接收锯齿波输出电流Iq与射频讯号Srf，以产生震荡输出Sosc。当接收的射频讯号Srf为代表1的载波调变讯号时，震荡器210的震荡输出Sosc如图3所示地其震荡时间较早，而当接收的射频讯号Srf为代表0的讯号时，则震荡器210的震荡输出Sosc如图3所示地其震荡时间较晚，据此而可将接收的数据再生，以供后续电路将其还原。

为了使震荡器210的震荡输出Sosc能趋于稳定，故超再生射频接收器如图2所示地另包括一自动增益控制电路230，以藉由控制锯齿波产生器220产生的锯齿波输出电流Iq的大小，来调整震荡器210的震荡输出Sosc的启动时间。

现有习知的自动增益控制电路可参考IEEE JSSC 36卷第440页标题为“A low-power CMOS super-regenerative receiver at 1GHz”的说明，其通常使用一gm-C低通滤波器来抽取震荡封包的能量准位，以致其占用大量空间。且由于此种结构的自动增益控制电路，通常需要数字元的时间来获得讯号准位，以致其响应速度较慢，也因为其总是处于追踪讯号的工作状态，以致引入了更大量的噪声。

由此可见，上述现有的自动增益控制电路与方法仍存在有诸多缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决现有的自动增益控制电路与方法的缺陷，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，此显然是相关业者急欲解决的问题。

有鉴于上述现有的自动增益控制电路与方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新的用以控制震荡器的启动时间的自动增益控制电路与方法，能够改进一般现有的自动增益控制电路与方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明目的在于，克服现有的自动增益控制电路与方法存在的缺陷，而提供一种新的用以控制震荡器的启动时间的自动增益控制电路与方法，所要解决的技术问题是使其不占用大量空间，响应速度快，且不会引入额外的噪声，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种自动增益控制电路，适用于控制一震荡器的启动时间，该震荡器的启动时间是随着一电流产生器的输出电流大小而改变，该电路包括：一震荡侦测单元，用以当侦测到该震荡器震荡时，输出一侦测讯号；以及一控制单元，耦接该震荡侦测单元，用以在一第一预设时间点时，判断是否接收到该侦测讯号，且当在该第一预设时间点并未接收到该侦测讯号时，输出用以增加该电流产生器的输出电流的一控制讯号。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的自动增益控制电路，其中所述的控制单元包括：一第一旗标产生器，耦接该震荡侦测单元，用以在该第一预设时间点时，判断是否接收到该侦测讯号，且当在该第一预设时间点并未接收到该侦测讯号时，输出一第一旗标讯号；以及一电流产生器输出电流控制电路，耦接该第一旗标产生器，用以当接收该第一旗标讯号时，输出用以增加该电流产生器的输出电流的该控制讯号。

前述的自动增益控制电路，其中所述的第一旗标产生器包括一D型正反器。

前述的自动增益控制电路，其中所述的电流产生器输出电流控制电路包括一计数器。

前述的自动增益控制电路，其中所述的电流产生器输出电流控制电路更包括一与门和一或非门。

前述的自动增益控制电路，其中所述的控制单元更包括：一第二旗标产生器，耦接该震荡侦测单元，用以在一第二预设时间点时，判断是否接收到该侦测讯号，且当在该第二预设时间点没有接收到该侦测讯号时，输出一第二旗标讯号；以及一定时器电路，耦接该第二旗标产生器，用以在一段预设时间没有接收到该第二旗标讯号时，输出重置该计数器的计数值的一重置讯号。

前述的自动增益控制电路，其中所述的第二旗标产生器包括一D型正反器。

前述的自动增益控制电路，其中所述的定时器电路包括一计数器。

前述自动增益控制电路，其中所述的震荡侦测单元包括：一比较器，用以侦测该震荡器的震荡输出；以及一闩锁器，耦接该比较器，用以当该比较器侦测到该震荡器震荡时，输出闩锁的该侦测讯号，并将该侦测讯号回授至该比较器，以禁能该比较器。

前述的自动增益控制电路，其中所述的比较器是为一迟滞比较器。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种自动增益控制方法，适用于控制一震荡器的启动时间，该震荡器的启动时间是随着一电流产生器的输出电流大小而改变，该方法包括下列步骤：侦测该震荡器的震荡输出，且当侦测到该震荡器震荡时，输出一侦测讯号；以及在一第一预设时间点时，判断是否接收到该侦测讯号，且当在该第一预设时间点并未接收到该侦测讯号时，调整增加该电流产生器的输出电流。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述自动增益控制方法，更包括下列步骤：在一第二预设时间点时，判断是否接收到该侦测讯号，且当在该第二预设时间点接收到该侦测讯号持续一预设时间时，调整降低该电流产生器的输出电流。

前述的自动增益控制方法，其中所述的调整增加该电流产生器的输出电流的方法，是调整该电流产生器的增益。

前述的自动增益控制方法，其中所述的调整增加该电流产生器的输出电流的方法，是调整该电流产生器的输出电流的偏移值。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明的主要技术内容如下：

本发明提供一种自动增益控制电路，可适用于控制一震荡器的启动时间，其中震荡器的启动时间是随着例如是锯齿波产生器的电流产生器的输出电流大小而改变。此自动增益控制电路包括：震荡侦测单元及控制单元。震荡侦测单元用以当侦测到震荡器震荡时，输出一侦测讯号。而控制单元则耦接震荡侦测单元，用以在第一预设时间点时，判断是否接收到侦测讯号，且当在第一预设时间点并未接收到侦测讯号时，输出用以增加电流产生器的输出电流的控制讯号，以控制将震荡器的启动时间提早。其中的第一预设时间点为希望看到震荡器震荡的最晚的启动时间。

本发明的较佳实施例中，其控制单元包括：第一旗标产生器及电流产生器输出电流控制电路。其中，第一旗标产生器耦接震荡侦测单元，用以在上述的第一预设时间点时，判断是否接收到震荡侦测单元输出的侦测讯号，且当在第一预设时间点并未接收到侦测讯号时，输出第一旗标讯号。电流产生器输出电流控制电路则耦接第一旗标产生器，用以当接收到第一旗标讯号时，输出用以增加电流产生器的输出电流的控制讯号。

在一实施例中，其第一旗标产生器是包括一D型正反器。

在一实施例中，其电流产生器输出电流控制电路是包括一计数器。而为了防止计数器循环计数，以致电流产生器的输出电流反而变小，故电流产生器输出电流控制电路亦可更包括一与门和一或非门，以当计数器计数至最大值时，抑止其再次计数。

在一实施例中，为了防止震荡器过早震荡，以致造成震荡器饱和，而无法判断输入数据的情形，故其控制单元可更包括：第二旗标产生器及定时器电路。其中，第二旗标产生器耦接震荡侦测单元，用以在一第二预设时间点时，判断是否接收到震荡侦测单元输出的侦测讯号，且当在第二预设时间点没有接收到侦测讯号时，输出一第二旗标讯号。而定时器电路则耦接第二旗标产生器，用以在一段预设时间没有接收到第二旗标讯号时，输出重置计数器的计数值的一重置讯号。其中的第二预设时间点为不希望看到震荡器持续震荡的最早的启动时间。

在一实施例中，其第二旗标产生器包括一D型正反器。

在一实施例中，其定时器电路包括一计数器。

在一实施例中，其震荡侦测单元包括：比较器及闩锁器。比较器用以侦测震荡器的震荡输出，而闩锁器则耦接比较器，用以当比较器侦测到震荡器震荡时，输出闩锁的侦测讯号，并将侦测讯号回授至比较器，以禁能比较器，而减少噪声的产生。其中使用的比较器可以是一迟滞比较器。

本发明另提供一种自动增益控制方法，可适用于控制一震荡器的启动时间，而震荡器的启动时间是随着例如是锯齿波产生器的电流产生器的输出电流大小而改变。此自动增益控制方法包括下列步骤：侦测震荡器的震荡输出，且当侦测到震荡器震荡时，输出一侦测讯号；以及在一第一预设时间点时，判断是否接收到上述的侦测讯号，且当在第一预设时间点并未接收到侦测讯号时，调整增加电流产生器的输出电流，以将震荡器的启动时间提早。

而为了防止震荡器过早震荡，以致造成震荡器饱和的情形，则此自动增益控制方法可更包括下列步骤：在一第二预设时间点时，判断是否接收到侦测讯号，且当在第二预设时间点接收到侦测讯号持续一段预设时间时，调整降低电流产生器的输出电流，以延后震荡器的启动时间。

其中，调整增加电流产生器的输出电流，以将震荡器的启动时间提早的方法，可以是调整电流产生器的增益或调整电流产生器的输出电流的偏移值(offset)。

本发明所提供的用以控制震荡器的启动时间的自动增益控制电路与方法，因无须使用gm-C低通滤波器来抽取震荡封包的能量准位，故不会占用大量空间。且其通常仅需数个抑制控制讯号的时间，即可调整至所需的震荡器的启动时间，因此其响应速度很快，也因为在比较器侦测到震荡输出之后，即关闭震荡侦测单元的运作，故不会引入额外的噪声。

经由上述可知，本发明是关于一种用以控制震荡器的启动时间的自动增益控制电路与方法，是使用一震荡侦测单元来侦测震荡器的启动时间，并使用一控制单元，以当震荡器的启动时间晚于第一预设时间点时，控制提早震荡器的启动时间。此外，并在震荡器的启动时间早于第二预设时间点时，控制延后震荡器的启动时间。

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

1、本发明用以控制震荡器的启动时间的自动增益控制电路与方法因无须使用gm-C低通滤波器来抽取震荡封包的能量准位，故不会占用大量的空间。

2、本发明用以控制震荡器的启动时间的自动增益控制电路与方法仅需数个抑制控制讯号的时间，即可调整至所需的震荡器的启动时间，因此其响应速度很快。

3、本发明用以控制震荡器的启动时间的自动增益控制电路与方法因为在比较器侦测到震荡输出之后，即关闭震荡侦测单元的运作，故不会引入额外的噪声。

综上所述，本发明用以控制震荡器的启动时间的自动增益控制电路与方法，其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品及方法中未见有类似的结构设计及方法公开发表或使用而确属创新，其不论在产品结构、方法或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的自动增益控制电路与方法具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

本发明的具体结构及其方法由以下实施例及附图详细给出。

附图说明

图1是一种开关键射频传送器的讯号调变示意图；

图2是一种超再生(super-regenerative)射频接收器的方块示意图；

图3是一种超再生射频接收器的讯号关系示意图；

图4是本发明较佳实施例的一种自动增益控制电路方块图；

图5是本发明较佳实施例的一种自动增益控制电路的控制讯号示意图；

图6是本发明较佳实施例的一种自动增益控制电路仿真结果。

210、410震荡器              220锯齿波产生器

230、430自动增益控制电路    420电流产生器

440震荡侦测单元             441比较器

442闩锁器                   450控制单元

451第一旗标产生器           452第二旗标产生器

453反相器                   460电流产生器输出电流控制电路

461或非门                   462、472计数器

463与门                     470定时器电路

471、473或门

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的用以控制震荡器的启动时间的自动增益控制电路与方法其具体结构、方法步骤、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图4所示，其为根据本发明较佳实施例的一种自动增益控制电路方块图，此自动增益控制电路430可适用于控制震荡器410的启动时间，并且震荡器410的启动时间是随着电流产生器420的输出电流Iq的大小而改变。为说明方便，本实施例使用的电流产生器420是为一锯齿波产生器，然熟习此艺者应知，其亦可为三角波产生器或弦波产生器。

如图所示，为节省电路占用的空间，此自动增益控制电路430并未使用gm-C低通滤波器，而是使用图中包括比较器441及闩锁器442的震荡侦测单元440及包括第一旗标产生器451、电流产生器输出电流控制电路460、第二旗标产生器452及定时器电路470的控制单元450。

其中，比较器441是为一迟滞比较器，第一旗标产生器451是为一D型正反器，电流产生器输出电流控制电路460包括计数器462、与门463和或非门461，第二旗标产生器452包括D型正反器455和反相器453，而定时器电路470则包括计数器472、或门471与473。以下将详细说明此自动增益控制电路430的工作原理。

请配合参阅图5所示的控制讯号时序图，其中抑制控制讯号qnch是用以控制接收器对于接收射频讯号Srf的取样频率。也就是说，当抑制控制讯号qnch为1时，电流产生器420才会输出锯齿波电流Iq，以提供震荡器410震荡的能量，而震荡器410震荡的启动时间则随着电流产生器420的输出电流Iq的大小而不同，亦即输出电流Iq愈大，则震荡器410将愈早震荡。因此，为了维持接收器的效能于最佳状态，故必须使用图中的自动增益控制电路430，来调整电流产生器420的输出电流Iq，以控制震荡器410的启动时间。

此外，在图5中的第一时脉讯号CLK1是用以提供相对于抑制控制讯号qnch的第一预设时间点T1，也就是用以调整电流产生器420的输出电流Iq，使震荡器410可以在第一预设时间点T1前，启动震荡的参考时间点。而图中的第二时脉讯号CLK2是用以提供相对于抑制控制讯号qnch的第二预设时间点T2，也就是用以调整电流产生器420的输出电流Iq，在一预设时间内使震荡器410可以在第二预设时间点T2后，才启动震荡的参考时间点，以避免震荡器410进入饱和状态，造成无法判断接收数据的情况发生。

在图4中，比较器441用以侦测震荡器410的震荡输出Sosc，并将侦测结果输出，以作为闩锁器442的时脉。当抑制控制讯号qnch转为低准位时，会重置比较器441与闩锁器442，使此震荡侦测单元440的输出为低准位，而当qnch转为高准位时，如比较器441侦测到震荡器410震荡，则闩锁器442将输出闩锁的高准位侦测讯号Q1，并将侦测讯号Q1回授至比较器441，以禁能比较器441，减少噪声的产生。

第一旗标产生器451在抑制控制讯号qnch转为低准位时，会将输出设定为高准位，并在第一预设时间点T1时，使用第一时脉讯号CLK1，以将闩锁器442的输出传送至第一旗标产生器451的输出。因此。便可判断在第一预设时间点T1时，震荡器410是否已震荡，且当在第一预设时间点T1，震荡器410并未震荡时，第一旗标产生器451将输出转态的第一旗标讯号Q2。此转态的第一旗标讯号Q2将于抑制控制讯号qnch再度转为低准位时，经由或非门461以控制增加计数器462的计数输出，并用以作为增加电流产生器420的输出电流的控制讯号。

此外，为了防止计数器462循环计数，以致电流产生器420的输出电流反而变小，故电流产生器输出电流控制电路460如图所示地使用与门463和或非门461，以当计数器462计数至最大值时，抑止其再次计数。

第二旗标产生器452的D型正反器455在抑制控制讯号qnch转为低准位时，会将输出重置为低准位，并在第二预设时间点T2时，使用第二时脉讯号CLK2，以将闩锁器442经反相器453的反相输出传送至D型正反器455的输出。因此，便可判断在第二预设时间点T2时，震荡器410是否震荡，且当在第二预设时间点T2，震荡器410没有震荡时，第二旗标产生器452将输出高准位的第二旗标讯号Q3。此高准位的第二旗标讯号Q3将经由或门471以重置计数器472的计数输出，故知，当持续一段预设时间(此处为4个第三时脉讯号CLK3的时间)均未接收到高准位的第二旗标讯号Q3时，计数器472将因第三时脉讯号CLK3的计数，使得计数器472输出的位二(b2)变成高准位，而经由或门473输出重置讯号，以重置计数器462的输出。此种作法可避免震荡器410过早震荡，致进入饱和状态，造成无法判断接收数据的情况发生。其中或门471与473的另一输入端，是连接至一控制电路重置的重置讯号RST。

请参阅图6所示，其为图4的自动增益控制电路430的仿真结果。由图中可知，震荡器410的震荡输出Sosc的启动时间，约在7个抑制控制讯号qnch时脉的时间，便能很快地调整在第一时脉讯号CLK1所提供的第一预设时间点。

由上述的说明中，可归纳一种自动增益控制方法，其可适用于控制一震荡器的启动时间，而震荡器的启动时间是随着例如是锯齿波产生器的电流产生器的输出电流大小而改变。此自动增益控制方法包括下列步骤：侦测震荡器的震荡输出，且当侦测到震荡器震荡时，输出一侦测讯号；以及在一第一预设时间点时，判断是否接收到上述的侦测讯号，且当在第一预设时间点并未接收到侦测讯号时，调整增加电流产生器的输出电流，以将震荡器的启动时间提早。

此外，为了防止震荡器过早震荡，以致造成震荡器饱和的情形，则此自动增益控制方法可更包括下列步骤：在一第二预设时间点时，判断是否接收到侦测讯号，且当在第二预设时间点接收到侦测讯号持续一预设时间时，调整降低电流产生器的输出电流，以延后震荡器的启动时间。

其中，调整增加电流产生器的输出电流，以将震荡器的启动时间提早的方法，可以是调整电流产生器的增益或调整电流产生器的输出电流的偏移值(offset)。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (14)

1、一种自动增益控制电路，适用于控制一震荡器的启动时间，该震荡器的启动时间是随着一电流产生器的输出电流大小而改变，该电路特征在于其包括：

一震荡侦测单元，用以当侦测到该震荡器震荡时，输出一侦测讯号；以及

一控制单元，耦接该震荡侦测单元，用以在一第一预设时间点时，判断是否接收到该侦测讯号，且当在该第一预设时间点并未接收到该侦测讯号时，输出用以增加该电流产生器的输出电流的一控制讯号。

2、根据权利要求1所述的自动增益控制电路，其特征在于其中所述的控制单元包括：

一第一旗标产生器，耦接该震荡侦测单元，用以在该第一预设时间点时，判断是否接收到该侦测讯号，且当在该第一预设时间点并未接收到该侦测讯号时，输出一第一旗标讯号；以及

一电流产生器输出电流控制电路，耦接该第一旗标产生器，用以当接收该第一旗标讯号时，输出用以增加该电流产生器的输出电流的该控制讯号。

3、根据权利要求2所述的自动增益控制电路，其特征在于其中所述的第一旗标产生器包括一D型正反器。

4、根据权利要求2所述的自动增益控制电路，其特征在于其中所述的电流产生器输出电流控制电路包括一计数器。

5、根据权利要求4所述的自动增益控制电路，其特征在于其中所述的电流产生器输出电流控制电路更包括一与门和一或非门。

6、根据权利要求4所述的自动增益控制电路，其特征在于其中所述的控制单元更包括：

一第二旗标产生器，耦接该震荡侦测单元，用以在一第二预设时间点时，判断是否接收到该侦测讯号，且当在该第二预设时间点没有接收到该侦测讯号时，输出一第二旗标讯号；以及

一定时器电路，耦接该第二旗标产生器，用以在一段预设时间没有接收到该第二旗标讯号时，输出重置该计数器的计数值的一重置讯号。

7、根据权利要求6所述的自动增益控制电路，其特征在于其中所述的第二旗标产生器包括一D型正反器。

8、根据权利要求6所述的自动增益控制电路，其特征在于其中所述的定时器电路包括一计数器。

9、根据权利要求1所述的自动增益控制电路，其特征在于其中所述的震荡侦测单元包括：

一比较器，用以侦测该震荡器的震荡输出；以及

一闩锁器，耦接该比较器，用以当该比较器侦测到该震荡器震荡时，输出闩锁的该侦测讯号，并将该侦测讯号回授至该比较器，以禁能该比较器。

10、根据权利要求9所述的自动增益控制电路，其特征在于其中所述的比较器是为一迟滞比较器。

11.一种自动增益控制方法，适用于控制一震荡器的启动时间，该震荡器的启动时间是随着一电流产生器的输出电流大小而改变，该方法特征在于其包括下列步骤：

侦测该震荡器的震荡输出，且当侦测到该震荡器震荡时，输出一侦测讯号；以及

在一第一预设时间点时，判断是否接收到该侦测讯号，且当在该第一预设时间点并未接收到该侦测讯号时，调整增加该电流产生器的输出电流。

12、根据权利要求11所述的自动增益控制方法，其特征在于更包括下列步骤：

在一第二预设时间点时，判断是否接收到该侦测讯号，且当在该第二预设时间点接收到该侦测讯号持续一预设时间时，调整降低该电流产生器的输出电流。

13、根据权利要求11所述的自动增益控制方法，其特征在于其中所述的调整增加该电流产生器的输出电流的方法，是调整该电流产生器的增益。

14、根据权利要求11所述的自动增益控制方法，其特征在于其中所述的调整增加该电流产生器的输出电流的方法，是调整该电流产生器的输出电流的偏移值。

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