CN1729620A - 用于调节放大链中放大信号的电平的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于根据参考电平(Vref)调节放大信号(108)的电平的调节系统，所述调节系统包括：衰减装置(201)，其用于依据可编程衰减因数从所述放大信号(108)产生衰减信号(202)；转换装置(203)，其用于转换所述衰减信号(202)，以便产生用来与所述参考电平(Vref)进行比较的输出信号(204)。

Description

用于调节放大链中放大信号的电平的系统

技术领域

本发明涉及一种用于根据参考电平调节放大链中的放大信号的电平的调节系统。

本发明具有多种应用，特别是在用于调谐器的增益控制系统中。

背景技术

图1示出一种调谐器，其包括与现有技术已知的调节系统相连的放大链。该调谐器允许射频(RF)信号101的接收和处理，并包括串联设置的下列元件：

-用于放大射频信号101的可变增益放大器102。该放大器102包括连接至集成电容器C1的MOSFET放大晶体管T，以及在确定晶体管T的增益的所述集成电容器C1的终端处的电压电平，

-用于衰减镜像频率以及相邻信道的选择滤波器103，

-混频器104，其用于通过使所述放大输入信号101乘以由振荡器105产生的周期信号实现放大输入信号101的频率改变，

-中频滤波器106，

-输出放大信号108的中频放大器107，

-表面波选择滤波器109，

-用于产生解调信号111的解调器110。

从现有技术已知的调节系统包括：

-电平检测器112，其包括二极管D和电容器C2。这两个元件组成用于检测放大信号108的峰值振幅的检测器，

-开关113，其用于从一组参考电平(Vref₁，…，Vref_N)中选择参考电平Vref_i，

-比较器114，其用于将由检测器112产生的信号的电平与参考电平Vref_i进行比较。比较器114产生成与由检测器112产生的信号和Vref_i之间的电平的差成比例的输出电流I_AGC。比较器114的输出连接至放大器102的电容C1，以使电流I_AGC对电容器C1充电或放电。只要放大信号108不具有等于参考电平Vref_i的电平，就产生非零电流I_AGC，其改变电容器C1的终端处的电压，并因此引起晶体管T的增益的变化，直至电平检测器112的输出信号达到参考电平Vref_i。

这些调节装置显示出一定量的局限性。

比较器114在它的一个输入端上接收从一组参考值选择出的参考电平Vref_i。其结果是修改了电平检测器的工作点。由于电平检测器的特性随着工作点而改变，所以当将不同的参考电平施加至比较器的输入时，控制环路的响应时间就改变。

依据“交叉调制”(即理想的频道和调制的频谱之间的频谱相互作用的增大)、依据“互调制”(即两个频道的频谱相互作用的增大)以及依据“振荡器频率牵引”(即由辐射对振荡器105的干扰的灵敏度的增大)，峰值振幅检测器的使用降低了调谐器的性能。

此外，这种峰值振幅检测器的使用是有限制的，因为它不允许SECAM-调制输入信号的电平被调节。这是因为已经被确定调节的这种输入信号的峰值振幅的检测不是它的电平的好的标志。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于调节系统的新的体系结构，其克服了从现有技术已知的系统的局限性。

为此目的，该调节系统包括：

-衰减装置，其用于依据可编程的衰减因数从所述放大信号产生衰减信号，

-转换装置，其用于转换所述衰减信号，以便产生用来与所述参考电平进行比较的输出信号。

与其中通过修改参考电平来选择放大信号的电平的现有技术相比，依据本发明通过修改设置于转换装置之前的衰减装置的衰减因数来选择放大信号的电平。因此，直接衰减放大信号。

在该调节系统中，一般将由转换装置产生的输出信号与相同的参考电平进行比较。如果利用比较器实现这种比较，则由于比较器常常在从而可以已知并可以最佳控制的相同的工作点附近工作，所以提高了比较的线性。

在优选实施例中，该调节系统的特征在于：

-所述衰减装置包括通过一组串联连接的π结构限定的电阻网络，π结构的每一节点连接至开关，用来启动所述开关以用于限定所述可编程衰减因数，

-所述转换装置包括用于产生具有与所述衰减信号的有效值的平方成比例的电平的所述输出信号的处理装置。

这种结构允许容易地定出(dimension)电阻的大小，从而使所述电阻网络的等效输出阻抗相等而不考虑衰减因数，并因此不考虑用于放大信号的理想电平。因此可以依据阻抗来修改衰减装置和转换装置，并从而控制和最佳化转换装置的性能，并且这样做以用于具有在15dB的动态范围上变化的电平的放大信号。

用于检测有效值的平方的检测器的使用允许不考虑快速的时间波动而实现放大信号的电平的平滑测量。因此，该调节系统可以用于调节SECAM-调制输入信号的电平。

在优选实施例中，该调节系统的特征在于，开关是用来通过由数字总线传送的命令字而被启动的。

由命令字启动的开关的使用允许容易地编程放大信号的电平。

在优选实施例中，该调节系统的特征在于，它包括电压比较器，该电压比较器包括可调节的电压/电流转换器，以产生与所述输出信号和所述参考电平之间的差成比例的输出电流信号I_AGC。

该特性允许容易地改变该调节系统的时间常数。

本发明也涉及一种包括上述类型的调节系统的集成电路和调谐器。

附图说明

参照在附图中示出的实施例的例子将进一步说明本发明，然而，本发明不受其限制。在附图中：

图1示出一种调谐器，其包括从现有技术已知的调节系统相连的放大链。

图2示出一种调谐器，其包括与依据本发明的调节系统相连的放大链。

图3示出具有依据本发明的可编程衰减因数的衰减装置的一个实施例。

图4示出依据本发明用于转换衰减信号的转换装置的一个实施例。

具体实施方式

图2示出一种调谐器，其包括与依据本发明的调节系统相连的放大链。该放大链包括如关于图1所述的那些元件相同的元件。依据本发明的调节系统包括：

-衰减装置201，其用于依据可编程衰减因数从所述放大信号108产生衰减信号202，

-转换装置203，其用于转换所述衰减信号202，以便产生用来与所述参考电平Vref进行比较的输出信号204。

比较器205用于比较输出信号204和参考电平Vref。比较器205产生与输出信号204的电平和参考电平Vref之间的差成比例的输出电流I_AGC。比较器205的输出连接至放大器102的电容器C1，以使电流I_AGC对电容器C1充电或放电。由于输出信号204的电平不等于参考电平Vref，所以产生非零电流I_AGC，这改变在电容器C1的终端处的电压，并从而引起晶体管T的增益的变化，直至输出信号204达到参考电平Vref。当已经达到这种稳定的状态时，根据随着具有由衰减装置201限定的值的衰减因数而变的参考电平Vref来衰减放大信号108的电平。

图3示出具有依据本发明的可编程衰减因数的衰减装置201的一个

实施例。

该衰减装置包括由串联连接的π结构限定的电阻网络。若干π结构被这样串联设置，以便通过组合每个π结构的衰减因数来限定各种衰减因数：

-第一π结构包括电阻Rs1和两个电阻Rp1，

-第二π结构包括电阻Rs2和两个电阻Rp2，

-第三π结构包括电阻Rs3和两个电阻Rp3，

-第四π结构包括电阻Rs4和两个电阻Rp4，

-第五π结构包括电阻Rs5和两个电阻Rp5。

在经由在转换装置203的输入处连接的极化电阻Z的点S处获得电阻网络的输出，所述转换装置具有输入阻抗Zin。

选择每个π结构的电阻Rsi和Rpi(对于I＝1...5)，以使在π结构的每个节点处看去的等效阻抗等于从输出看去的电阻网络的等效阻抗。为此，选择每个π结构的电阻Rsi和Rpi，以使得：

$\frac{\mathrm{Rsi}}{Z}=0.5*({10}^{\mathrm{ATT}/10}-1)*\sqrt{\frac{1}{{10}^{\mathrm{ATT}/10}}}$ 公式1

以及

公式2

其中ATT是每个π结构的以分贝(db)计的衰减因数。

为了使每个π结构引起的衰减ATT接近3dB，电阻Rpi和Rsi之比是Rpi/Rsi＝16。由于其可以容易实施，所以这种整数比是有利的。

π结构的每个节点(A、B、C、D、E)连接至开关(SWA、SWB、SWC、SWD、SWE、SWF)，所述开关的启动限定所述衰减因数。因此：

-开关A的闭合引起关于电平108的6dB的衰减，

-开关B的闭合引起关于电平108的9dB的衰减，

-开关C的闭合引起关于电平108的12dB的衰减，

-开关D的闭合引起关于电平108的15dB的衰减，

-开关A的闭合引起关于电平108的18dB的衰减，

-开关E的闭合引起关于电平108的21dB的衰减。

因此，依据本发明的调节系统的衰减范围遍及21-6＝15dB的范围。

通过衰减装置201实现的x dB的衰减引起放大信号108中x dB的增大。

不考虑选择的衰减因数，可编程衰减器201的等效输出阻抗是相等的。

通过由例如依据I²C标准的总线的数字总线301传送的命令字(SA、SB、SC、SD、SE、SF)来有利地启动开关(A、B、C、D、E、F)。

图4示出依据本发明用于转换衰减信号202的转换装置203的一个

实施例。

转换装置203包括处理装置，该处理装置产生与所述衰减信号的有效值的平方成比例的输出信号204。为此，转换装置203可以包括例如串联连接的吉尔伯特单元(Gilbert cell)401(正如本领域的技术人员已知的)，其用于产生具有与衰减信号202的平方成比例的电平的中间信号，以及应用至所述中间信号以用于消除二次谐波并用于仅保持低频分量的滤波器402。

因此，通过电压比较器205将衰减信号202的有效值204的平方与参考电平Vref进行比较。该比较器205包括电压/电流转换器403，其用于输出具有与输出信号204和参考电平Vref之间的差ε成比例的值的输出电流I_AGC。因此，通过下述公式来控制转换器403：

I_AGC＝K.ε             公式3

其中K是可以调节的常数。

利用提供关于常数K的值的信息的控制信号404可以有利地确定电压/电流转换器403的参数。该常数K允许改变调节系统的时间常数：

-K的低值引起高的时间常数(调节系统的缓慢响应)，

-K的高值引起较小的时间常数(调节系统的快速响应)。

这种调节系统可以有利地集成于集成电路中，例如集成于包括由锁相环(PLL)控制的混频器/振荡器的集成电路中。

也可以以比如在图2中示出的调谐器的形式有利地实施这种调节系统，该调谐器在利用有线或无线发射的应用中用于数字和模拟射频信号的接收。

Claims (6)

1.一种用于根据参考电平(Vref)调节放大信号(108)的电平的调节系统，所述调节系统包括：

衰减装置(201)，其用于依据可编程衰减因数从所述放大信号(108)产生衰减信号(202)，

转换装置(203)，其用于转换所述衰减信号(202)，以便产生用来与所述参考电平(Vref)进行比较的输出信号(204)。

2.如权利要求1所述的调节系统，其中：

所述衰减装置(201)包括通过一组串联连接的π结构限定的电阻网络(Rp1、Rs1、Rp2、Rs2、Rp3、Rs3、Rp4、Rs4、Rp5、Rs5)，π结构的每个节点(A、B、C、D、E，F)被连接至开关(SWA、SWB、SWC、SWD、SWE、SWF)，用来启动所述开关以用于限定所述可编程衰减因数，

所述转换装置(203)包括用于产生具有与所述衰减信号(202)的有效值的平方成比例的电平的所述输出信号(204)的处理装置(401、402)。

3.如权利要求2所述的调节系统，其中开关(SWA、SWB、SWC、SWD、SWE、SWF)是用来通过由数字总线(301)传送的命令字(SA、SB、SC、SD、SE、SF)而被启动的。

4.如权利要求1至3中任意一个所述的调节系统，包括电压比较器(205)，该电压比较器(205)包括可调节的电压/电流转换器(403)，以产生与所述输出信号(204)和所述参考电平(Vref)之间的差成比例的输出电流信号I_AGC。

5.一种包括如权利要求1至4的其中之一所述的调节系统的集成电路。

6.一种包括如权利要求1至4的其中之一所述的调节系统的调谐器。

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