TW201105031A - Automatic gain control loop with hysteresis switching - Google Patents

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TW201105031A TW098124697A TW98124697A TW201105031A TW 201105031 A TW201105031 A TW 201105031A TW 098124697 A TW098124697 A TW 098124697A TW 98124697 A TW98124697 A TW 98124697A TW 201105031 A TW201105031 A TW 201105031A
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3052Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in bandpass amplifiers (H.F. or I.F.) or in frequency-changers used in a (super)heterodyne receiver
    • H03G3/3068Circuits generating control signals for both R.F. and I.F. stages

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Description

201105031 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於自動增益控制之技術領域,尤指—種 5 基於遲滯切換且總增益值穩定變化的雙迴路自動增益控 制系統。 【先前技術】 圖1係一習知自動增益控制(Automatic Gain Control, 10 AGC)的方塊圖。一天線i〇2接收無線通訊訊號。一協調 器100包含一帶通濾波器104,以選擇一包含訊號的寬頻 頻譜。一低雜訊放大器1〇6依據一固定的放大倍率,放大 該帶通瀘'波器104選擇的寬頻頻譜訊號。一可變增益放大 器108依據一控制訊號Vrf以放大低雜訊放大器106的輸 15出訊號。一降頻器110將可變增益放大器1〇8輸出訊號由 射頻降至中頻。一帶通濾波器丨12執行窄頻濾波,以過濾 產生一窄頻訊號。一可變增益放大器114依據一控制訊號 Vif以放大帶通濾波器112的輸出訊號。一類比至數位轉 換器116將可變增益放大器〖Μ的輸出訊號轉成數位形 20式。一自動增益控制裝置120依據類比至數位轉換器U6 及功率監督裝置122輸出訊號,產生可變增益放大器1〇8 的控制訊號Vrf及可變增益放大器114的控制訊號VlF。 以前述習知技術為例’可變增益放大器114的輸出電 壓Vz約為ll〇dB v V,其對應電壓大小約為 25 400mV〜500mV,正好符和類比至數位轉換器116的輸入 201105031 電壓範圍。若協調器100輸入電壓Vx約為60dB/z V,其係 RF訊號的強度,而帶通濾波器112約有-20dB的增益損 失。可以推算出,協調器100及可變增益放大器114的增 益加起來約為110-(60-20)=70 dB/zV,其中,協調器100 5 的增益包含低雜訊放大器106的增益及可變增益放大器 108的增益。然而由於頻道雜訊,與通道變異性等諸多原 因,常會使協調器100的輸入電壓Vx在60dB//V附近漂 移,故自動增益控制裝置120需調整控制訊號Vrf及控制 訊號VlF。 10 圖2係一習知自動增益控制(Automatic Gain Control, AGC)的增益調整的運作示意圖。如圖2所示,其依據輸 入訊號的位準,亦即協調器100的輸入電壓Vx的位準,區 分成區域I及區域II。於區域I中,使用控制訊號Vrf將可 變增益放大器108的增益固定於一預設最大增益 15 GRFmax,而使用控制訊號Vif調整可變增益放大器114的 增益。於區域II中,使用控制訊號Vif將可變增益放大器 114的增益固定於一預設最小增益GIFmin,而使用控制訊 號Vrf調整可變增益放大器108的增益。可變增益放大器 108的預設最大增益GRFmax並非其真正的最大增益 20 RFgain_max,為了工作性能及放大線性,一般將預設最 大增益GRFmax設計為略小於最大增益RFgain_max。同 理’可變增益放大器114的預設最小增益GIFmin並非其真 正的最小增益IFgain_min,一般將預設最小增益GIFmin 設計為略大於最小增益IFgain_min。 201105031 如圖2所示,當協調器100的輸入電壓Vx的位準為 60dB/z V時,可變增益放大器1〇8與低雜訊放大器106提供 GRFmax(40dB)增益,可變增益放大器114提供 GIFmin(30dB)增益。當協調器1〇〇的輸入電壓Vx的位準為 5 7〇dB //V時’可變增益放大器114提供固定的 GIFmin(30dB)增益,可變增益放大器1〇8則由自動增益控 制裝置120輸出的控制電壓Vrf調整其增益,使得電壓Vz 約為UOdBeV’不會太大而超出類比至數位轉換器n6 的輸入電壓範圍’也不會太小,而使類比至數位轉換器 10 116無法有效轉換。 當協調器100的輸入電壓心的位準為50dB// V時,協 調器100提供固定的GRFmax(40dB)增益,可變增益放大 器114則由自動增益控制裝置120輸出的控制電壓Vif調 整其增益,使得電壓Vz約為llOdBeV。 15 然而當電壓Vx的位準約為60dB私V附近時,整個自 動增益控制系統則在區域j及區域π之間頻繁切換,不僅 今易因切換產生低頻噪音,而影響自動增益控制系統對 增益的調整’同時也容易讓系統不穩定。因此習知的自 動增益控制系統仍有諸多缺失而有予以改善之必 20 【發明内容】 本發明之目的主要係在提供—種具有遲滯切換的自 動增益控制系統,其使用遲潘ρ怒、,& 1 丹使用遲滯比杈器以解決頻繁切換所
產生系統不穩及雜訊增加的門Bg FI Q± -Λ- A 凡曰刀口幻問嘁。同時亦解決因使用遲 201105031 滞比較器所產生増益突然變大或變小所引起誤差的問 題。 依據本發明之一特色,本發明提出一種自動增益控 制系統,其包含一自動增益控制路徑及一控制裝置。該 5自動增益控制路徑包含一第一可變增益放大器(vadable gain amplifier,VGA)及一第二可變增益放大器該第一 可變增益放大器具有一預設最大增益控制電壓其對應 該第一可變增益放大器的一預設最大增益,該第二可變 增益放大器具有一預設最小增益控制電壓,其對應該第 1〇二可變增益放大器的一預設最小增益。該控制裝置用以 控制該第一可變增益放大器及該第二可變增益放大器的 增益。該控制裝置包含一誤差計算器 '一遲滯比較器、 一第一自動增益控制迴路、及一第二自動增益控制迴 路。該誤差計算器計算該自動增益控制路徑的輸出訊號 15及一目標值,以產生一誤差訊號。該遲滯比較器比較一 第一預估訊號及一預設換手值,以產生一控制訊號。該 第一自動增益控制迴路耦合至該誤差訊號、該遲滯比較 器及該第一可變增益放大器,依據該誤差訊號與控制訊 號產生一第一增益控制訊號’以控制該第一可變增益放 20 大器的增益。該第二自動增益控制迴路,亦耦合至該誤 差訊號、遲滯比較器及該第二可變增益放大器,依據該 誤差訊號與控制訊號產生一第二增益控制訊號,以控制 該第二可變增益放大器的增益。其中,當第一預估訊號 離開該遲滞比較器的遲滯區時,該第一増益控制訊號及 25 該第二增益控制訊號係為遞增或遞減改變。 201105031 【實施方式】 針對電壓Vx的位準約為綱心v附近時,整個自動 增益控制系統則在區域!及區域π之間頻繁切換之問 5題,本發明提出一使用遲滯比較器以解決頻繁切換所產 生系統不穩及雜訊增加的問題。圖3與圖8係本發明之 兩種自動增益控制系統之方塊圖。圖3主要包含一自動 增益控制路控130及一控制裝置300。 該自動增益控制路徑130包含一第一可變增益放大 10 器(variable gain amplifier,VGA)108 及一第二可變增益放 大器114,該第一可變增益放大器1〇8具有一預設最大增 益控制電壓VRFmax ,其對應該第一可變增益放大器1〇8 的一預設最大增益GRFmax,該第二可變增益放大器114 具有一預设最小增益控制電壓VIFmin,其對應該第二可 15變增益放大器Π4的一預設最小增益GIFmin。 該控制裝置300用以控制該第一可變增益放大器ι〇8 及該第二可變增益放大器U4的增益,該控制裝置3〇〇包 含一誤差計算器320、一遲滯比較器330、二個多工器340, 350、一RF自動增益控制迴路360、一IF自動增益控制迴 20 路370、及一 RF強度估測裝置310。 該RF強度估測裝置310連接至該自動增益控制路徑 130 ’依據該自動增益控制路徑no的輸出訊號(Vz),估 測並產生一第一預估訊號Xest。由於該控制裝置300有該 第一可變增益放大器1〇8及該第二可變增益放大器114的 25 控制電壓VI,V2,亦可於設計前知道該帶通濾波器112有 201105031 -20dB的增益損失,該RF強度估測裝置310依據該第二可 變增益放大器114的輸出電壓Vz,估測該自動增益控制路 徑130的輸入電壓Vx而產生一第一預估訊號Xest。 該誤差計算器320連接至該該自動增益控制路徑 5 130,用以計算該自動增益控制路徑130的輸出訊號(Vz) 及一目標值(Target),以產生一誤差訊號Err。其中,目標 值一般設為llOdBe V。 該遲滯比較器330比較該第一預估訊號Xest及一預設 換手值(take over point, TOP),以產生一控制訊號Vctrl。 10 於本實施例中,該預設換手值(TOP)為60dB/i V。 該等多工器340,350連接至該誤差計算器320及該遲 滯比較器330。當控制訊號Vctrl為高電位時,多工器340 選擇誤差訊號Err輸出,而多工器350選擇0輸出。當控制 訊號Vctrl為低電位時,多工器340選擇0輸出,而多工器 15 350選擇誤差訊號Err輸出。 該RF自動增益控制迴路360連接至該遲滯比較器 330、多工器340及該第一可變增益放大器108,依據該控 制訊號Vctrl產生一第一增益控制訊號(VI),以控制該第 一可變增益放大器108的增益。 20 圖4係實施例圖3之RF自動增益控制迴路之方塊圖。 該RF自動增益控制迴路360包含一乘法器410、一加法器 420、一暫存器430、及一多工器440。 該IF自動增益控制迴路370連接至該遲滯比較器 330、多工器350及該第二可變增益放大器114,依據該控 201105031 制訊號Vctrl產生一第二增益控制訊號(V2),以控制該第 二可變增益放大器114的增益。 圖5係實施例圖3之IF自動增益控制迴路之方塊圖。該 IF自動增益控制迴路370包含一乘法器510、一加法器 5 520、一暫存器530、及一多工器540。 其中,當控制訊號Vctrl為高電位時,設定該IF自動 增益控制迴路370的第二增益控制訊號(V2),使得IF可變 增益放大器114的增益為預設最小增益GIFmin,此時該第 二增益控制訊號V2為該預設最小增益控制電壓VIFmin, 10 而該RF自動增益控制迴路360的第一增益控制訊號(VI) 為:
Vl(n+l)=Vl(n)+KlxErr(n), 當中,VI為第一增益控制訊號,K1為乘法器410的乘數, Err為誤差訊號。η為nT之簡寫、n+1為(n+l)T之簡寫,分 15 別代表一個現行時間點與下一個時間點,此為控制系統 或訊號處理中常用之表示方式,在此不再贅述。 當控制訊號Vctrl為低電位時,設定該RF自動增益控 制迴路360的第一增益控制訊號(VI),使得RF可變增益放 大器108的增益為預設最大增益GRFmax,此時該第一增 20 益控制訊號VI為該預設最大增益控制電壓VRFmax,而該 IF可變增益放大器114的第二增益控制訊號(V2)為: V2(n+l)=V2(n)+K2xErr(n), 當中,V2為第二增益控制訊號,K2為乘法器210的乘數, Err為誤差訊號。 201105031 圖6及圖7係實施例圖3之具有遲滯之自動增益控制 迴路之運作示意圖。圖6係當電壓Vx從大於60dB/zV逐漸 降低至小於60dB/z V時的自動增益控制。 如圖6所示,此時電壓Vx大於60dB"V,其對應的該 5 第一預估訊號Xest亦大於60dB// V,故控制訊號Vctrl為高 電位,設定該IF自動增益控制迴路370的第二增益控制訊 號(V2),使得第二可變增益放大器114的增益為預設最小 增益GIFmin,而該RF自動增益控制迴路360的第一增益控 制訊號(VI)為 Vl(n+l)=Vl(n)+KlxErr(n)。亦即該RF自動 10 增益控制迴路360的增益沿著線610移動,而IF可變增益 放大器114的增益沿著線620移動。 當該第一預估訊號Xest小於60dB /z V且超過一遲滯 範圍e時,控制訊號Vctrl為低電位,設定該RF自動增益控 制迴路360的第一增益控制訊號(VI),使得RF可變增益放 15 大器108的增益為預設最大增益GRFmax,而IF可變增益 放大器114的第二增益控制訊號(V2)為 ν2(η+1)=ν2(η)+Κ2χΕιτ(ιι) 〇亦即該RF自動增益控制迴路 360的增益沿著線630移動,而IF可變增益放大器114的增 益沿著線640移動。 20 圖7係當電壓Vx從小於60dB //V逐漸增加至大於 60dBuV時的自動增益控制。其工作原理與圖6相似,不再 贅述。可變增益放大器108的預設最大增益GRFmax並非 其真正的最大增益RFgain_max,為了工作性能及放大線 性,一般將預設最大增益GRFmax設計為較小於最大增益 25 RFgain_max。同理,可變增益放大器114的預設最小增益 11 201105031 GIFmin並非其真正的最小增益,一般將預設 最小增益GIFmin設計為較大於最小增益IFgain_min。 藉由使用遲滯比較器330,本發明可避免習知技術中 因自動增益控制系統則在區域I及區域II之間頻繁切換, 5 容易產生噪音的問題。 敬明參閱圖6,當控制訊號Vctrl由高電位變為低電 位時,如圖6中圓圈A所示,該RF自動增益控制迴路 360會突然降低至預設最大增益GRFmax,如圖6中圓圈 B所不,該RF自動增益控制迴路36〇加該IF自動增益 1〇控制迴路370的總增益亦會生一向下凸波,此會影響後 級,例如類比至數位轉換器118的操作,容易產生誤差。 同理’在圖7中圓圈c所示,該if自動增益控制迴路370 會突然上升至預設最小增益GlFmin,如圖7中圓圈D所 示’該RF自動增益控制迴路36〇加該IF自動增益控制 15迴路370的總增益亦會生一向上凸波。 針對上述問題,本發明提出一種自動增益控制系統, 圖8係本發明之一種自動增益控制系統另一實施例之方 塊圖。其主要包含一自動增益控制路徑13〇及一控制裝 置 800。 20 該自動增益控制路徑130包含一第一可變增益放大 器(variable gain amplifier, VGA)108 及一第二可變增益放 大器114’該第一可變增益放大器ι〇8具有一預設最大增 益控制電壓VRFmax ’其對應該第一可變增益放大器1〇8 的一預設最大增益GRFmax ’該第二可變增益放大器114 12 201105031 具有一預設最小增益控制電壓VIFmin,其對應該第二可 變增益放大器114的一預設最小增益GlFmin。 該控制裝置800用以控制該第一可變增益放大器1〇8 及該第二可變增益放大器114的增益。該控制裝置8〇〇包 5含一RF強度估測裝置810、一誤差計算器820、一遲滯比 較器830、一第一自動增益控制迴路84〇、及—第二自動 增益控制迴路850 ^ 該1117強度估測裝置810連接至該自動增益控制路徑 130,依據該自動增益控制路徑13〇的輸出訊號vz,估測 10並產生一第一預估訊號Xest。由於該控制裝置800有該第 一可變增益放大器108及該第二可變增益放大器114的控 制電壓V1,V2,亦可於設計前知道該帶通濾波器112有 -20dB的增益損失’該RF強度估測裝置81〇依據該第二可 變增益放大器114的輸出電壓Vz,估測該自動增益控制路 15徑130的輸入電壓Vx而產生第一預估訊號Xest。 該誤差計算器820連接至該自動增益控制路徑13〇, Φ 用以計算該自動增益控制路徑130的輸出訊號(Vz)及一 目標值’以產生一誤差訊號Err。其中,目標值一般可設 定為 110dB/z V。 20 該遲滞比較器830其比較該第一預估訊號xest及一預 設換手值(take over point, TOP),以產生一控制訊號 Vctrb該預設換手值可設定為6〇dB " V。 該第一自動增益控制迴路840連接至該遲滞比較器 830、該誤差計算器820及該第一可變增益放大器108,依
13 201105031 據該控制訊號Vctrl產生一第一增益控制訊號(vl),以控 制該第一可變增益放大器1〇8的增益。 該第二自動增益控制迴路85〇連接至該遲滯比較器 830、該誤差計算器82〇及該第二可變增益放大器114,依 5據該控制訊號Vctrl產生一第二增益控制訊號(V2),以控 制該第二可變增益放大器114的增益。 其中,當第一預估訊號Xest位於該遲滯比較器830的 遲滞區時’該第一增益控制訊號(V1)及該第二增益控制 訊號(V2)係為遞增改變或遞減改變,由此而改善前一實 10 施例產生凸波的現象。 圖9係本發明之第一自動增益控制迴路840之方塊 圖。該第一自動增益控制迴路84〇包含一第一乘法器 910、一第一多工器920、一第二多工器93〇、一第一加法 器940、一第一暫存器950 '及一第一比較器960。 15 圖10係本發明之第二自動增益控制迴路850之方塊 圖。該第二自動增益控制迴路85〇包含一第二乘法器 1010、一第三多工器1〇2〇、一第四多工器1〇3〇、一第二 加法器1040、一第二暫存器1050、及一第二比較器1〇6〇。 圖11及圖12係本發明之具有遲滯之自動增益控制迴 20路另一實施例之運作示意圖。由圖9及圖1 〇可知,當系統 位於區域II時’控制訊號Vctrl為高電位時,該第一增益 控制訊號(V1)為下列公式:
Vl(n+l)=Vl(n)+Err(n)XKl, 當中’vi為該第一增益控制訊號,Err為該誤差訊號,K1 25 為該第一乘法器910的乘法常數。 201105031 當控制訊號Vctrl為高電位且該第二增益控制訊號 (V2)小於該預設最小增益控制電壓VIFmin時,該第二增 益控制訊號(V2)為下列公式: V2(n+l)=V2(n)+s2, 5 當中,V2為該第二增益控制訊號,s2為一第二調整步階, 當控制訊號Vctrl為高電位且該第二增益控制訊號(V2)非 小於該預設最小增益控制電壓VIFmin時,該第二增益控 制訊號(V2)為下列公式: V2(n+l)=VIFmin, 10 當中,VIFmin為該預設最小增益控制電壓。亦即,如圖 14所示,該第二增益控制訊號(V2)會依據公式 V2(n+l)=V2(n)+s2逐漸遞增至該預設最小增益控制電壓 VIFmin。當該第二增益控制訊號(V2)稍微大於該預設最 小增益控制電壓VIFmin,則依據公式V2(n+l)=VIFmin, 15 該第二增益控制訊號(V2)會等於該預設最小增益控制電 壓 VIFmin。 由上述說明及圖11可知,該第一自動增益控制迴路 840的增益係沿著線1110移動,而第二可變增益放大器 850的增益則沿著線1120移動。 20 當該第一預估訊號Xest小於於60dB " V且超過一遲 滯範圍f時,控制訊號Vctrl為低電位,且由於該第一增益 控制訊號(VI)為公式Vl(n+l)=Vl(n)+ErrXKl,故該第一 增益控制訊號(VI)大於該預設最大增益控制電壓 VRFmax。 15 201105031 當控制訊號Vctrl為低電位且該第一增益控制訊號 (VI)大於該預設最大增益控制電壓VRFmax時,該第一增 益控制訊號(VI)為下列公式:
Vl(n+l)=Vl(n)+(-sl), 5 當中,VI為該第一增益控制訊號,si為一第一調整步階。 當控制訊號Vctrl為低電位且該第一增益控制訊號 (VI)非大於該預設最大增益控制電壓VRFmax時,該第一 增益控制訊號(VI)為下列公式:
Vl(n+l)=VRFmax, 10 當中,VRFmax為該預設最大增益控制電壓。 亦即,如圖13所示,該第一增益控制訊號(VI)會依據 公式Vl(n+l)=Vl(n) + (-sl)逐漸遞減至該預設最大增益控 制電壓VRFmax。當該第一增益控制訊號(VI)稍微小於該 預設最大增益控制電壓VRFmax,則依據公式 15 Vl(n+l)=VRFmax,該第一增益控制訊號(VI)會等於該預 設最大增益控制電壓VRFmax。 由上述說明及圖11可知,該第一自動增益控制迴路 840的增益係沿著線1130移動,而第二可變增益放大器 850的增益則沿著線1140移動。 20 當控制訊號Vctrl為低電位時,該第二增益控制訊號 (V2)為下列公式: V2(n+l)=V2(n)+ErrXK2, 當中,V2為該第二增益控制訊號,Err為該誤差訊號,K2 為該第二乘法器的乘法常數。 201105031 如圖11中圓圈A所示,該第一自動增益控制迴路840 不會突然降低至預設最大增益GRfmax,而是如圖13所 示,該第一增益控制訊號(VI)會逐漸遞減至該預設最大 增益控制電壓VRFmax。同時,該第一自動增益控制迴路 5 840加該第二自動增益控制迴路850的總增益,如圖1 i中 圓圈B所不,亦不會生一向下凸波。 同理’當系統位於區域I而向區域II移動時,如圖12 中圓圈C所示,該第二自動增益控制迴路850不會突然上 鲁 升至該預設最小增益控制電壓VIFmin,而是如圖14所 10 示’該第二增益控制訊號(V2)會逐漸遞增至該預設最小 增益控制電壓VIFmin。同時,該第一自動增益控制迴路 840加該第二自動增益控制迴路850的總增益,如圖12中 圓圈D所示,亦不會生一向上凸波。 圖15係本發明之第一自動增益控制迴路8 40再一實 15 施例之方塊圖。該第一自動增益控制迴路840包含一第:r 乘法态1510、一第五多工器1520、一第一渡波器1530、 # 一第三加法器1540、一第一減法器1550、及一第三暫存 器 1560。 圖16係本發明之該第二自動增益控制迴路850再一 20 實施例之方塊圖。該第二自動增益控制迴路850包含一第 四乘法器1610、一第六多工器1620、一第二濾波器163〇、 一第四加法器1640、一第二減法器1650、及一第四暫存 器1660。該第一濾波器1530及該第二濾波器163〇較佳為 低通濾波器。 17 201105031 當控制訊號Vctrl為高電位時,該第一增益控制訊號 (VI)為下列公式:
Vl(n+l)=Vl(n)+ErrXK3, 當中,VI為該第一增益控制訊號,Err為該誤差訊號,K3 5 為該第三乘法器的乘法常數。該第二增益控制訊號(V2) 為下列公式: V2(n+l)=V2(n)+Filter2(VIFmin-V2(n)) > 當中,V2為該第二增益控制訊號,VIFmin為該預設 最小增益控制電壓,Filter2(VIFmin-V2(n))係該第二濾波 10 器對該第二減法器輸出訊號(VIFmin-V2(n))所執行之濾 波後之輸出訊號。亦即,在圖12中C圓圈處,由於該第二 增益控制訊號V2小於該預設最小增益控制電壓VIFmin該 預設最小增益控制電壓,故Filter2(VIFmin-V2(n))為正 值,該第二增益控制訊號V2會逐漸遞增至該預設最小增 15 益控制電壓VIFmin。 當控制訊號Vctrl為低電位時,該第一增益控制訊號 (VI)為下列公式: V1 (n+1 )=V 1 (n)+Filter 1 (VRFmax-V 1 (η)) » 當中,VI為該第一增益控制訊號,VRFmax為該預設最大 20 增益控制電壓VRFmax,Filterl(VRFmax-Vl(n))係為該第 一濾波器對該第一減法器輸出訊號(VRFmax-Vl(n))所執 行之濾波後之輸出訊號。亦即,在圖11中圓圈A處,由於 該第一增益控制訊號VI大於該預設最大增益控制電壓 VRFmax,故 Filter 1 (VRFmax-V 1 (η))為負值,該第一增益 201105031 控制訊號vi會逐漸遞減至該預設最大增益控制電壓 VRFmax。該第二增益控制訊號(V2)為下列公式: V2(n+l)=V2(n)+ErrXK4, 當中,V2為該第二增益控制訊號,Err為該誤差訊號,K4 5 為該第四乘法器的乘法常數》 如圖17所示,由於使用第一濾波器1530,該第一增 益控 制訊號 (VI) 會依 據公式 • Vl(n+l)=Vl(n)+Filterl(VRFmax-Vl(n))逐漸遞減至該預 設最大增益控制電壓VRFmax。同時,如圖18所示,由於 10使用第二濾波器1630 ’該第二增益控制訊號V2會依據公 式 V2(n+l)=V2(n)+Filter2(VIFmin-V2(n))逐漸遞增至該 預設最小增益控制電壓VIFmin。 圖19係本發明之第一自動增益控制迴路840又一實 施例之方塊圖。該第一自動增益控制迴路84〇包含一第五 15 乘法器1910、一第七多工器1920、一第一查表裝置1930、 一第五加法器1940、一第三減法器1950、及一第五暫存 • 器1960。當中,該第一查表裝置1930具有一第一致能輸 入1931 ’該第一致能輸入1931為低電位時,該第一查表 裝置1930被致能。當該第一查表裝置193〇被致能後,其 20依序輸出一組單調遞增的數值。當該第一查表裝置1930 未被致能時,其輸出一 〇數值。該組單調遞增的數值均小 於0 ’例如可為:-100△,-50△,-25& .·,△為大於〇。藉此 使該第一增益控制訊號VI為單調遞減。 圖20係本發明之該第二自動增益控制迴路mo又另 25 一實施例之方塊圖。該第二自動增益控制迴路850包含一 201105031 第六乘法器2010、一第八多工器2020、一第二查表裝置 2030 ' —第六加法器2040、一第四減法器2050、及一第 六暫存器2060。當中,該第二查表裝置2030具有一第二 致能輸入2031,該第二致能輸入2031為高電位時,該第 5 二查表裝置2030被致能。當該第二查表裝置2030被致能 後’其依序輸出一組單調遞增的數值,該組單調遞減的 數值均大於0。當該第二查表裝置2030未被致能時,其輸 出一 〇數值。該組單調遞減的數值均大於〇,例如可為: 100Δ,50Δ,25Δ...,△為大於〇。藉此使該第二增益控制訊 10 號V2為單調遞增。 當控制訊號Vctrl為高電位時,該第一增益控制訊號 (VI)為下列公式:
Vl(n+l)=Vl(n)+ErrXK5 « 當中,VI為該第一增益控制訊號,Err為該誤差訊號,K5 15 為該第五乘法器的乘法常數。該第二增益控制訊號 V2(n+1)為下列公式: V2(n+1 )=V2(n)+Look_up(VIFmin-V2(n)) 5 當中’V2為該第二增益控制訊號,viFmin為該預設最小 增益控制電壓,Look_up(VIFmin-V2(n))係該第二查表裝 20置2030依據該第二致能輸入之輸出訊號,
Look_up(VIFmin-V2(n))可為1〇〇Δ,5〇Δ,25Δ..·。亦即,在 圖12中C圓圈處,由於該第二增益控制訊號V2小於該預設 最小增益控制電壓ViFmin,故該第二查表裝置2030被致 能’並依序輸出一組單調遞增的數值 25 Look_up(VIFmin-V2(n)),由於Look_up(VIFmin-V2(n))為 20 201105031 正值,故該第二增益控制訊號V2會逐漸遞增至該預設最 小增益控制電壓VIFmin。 當控制訊號Vctrl為低電位時,該第一增益控制訊號 (VI)為下列公式: 5 Vl(n+l)=Vl(n)+ Look_up(VRFmax-Vl(n)), 當中’VI為該第一增益控制訊號,VRFmax為該預設最大 增益控制電壓,Look_up(VRFmax-Vl(n))係該第一查表裝 置1930依據該第一致能輸入之輸出訊號, Look_up(VRFmax-Vl(n))可為-100Δ,-50Δ, -25Δ·.·。亦 10 即,在圖11中A圓圈處,由於該第一增益控制訊號VI大 於該預設最大增益控制電壓VRFmax,故該第一查表裝置 1930被致能,並依序輸出一組單調遞增的數值 Look一up(VRFmax-Vl(n)),由於 Look_up(VRFmax-Vl (η)) 為負值,故該第一增益控制訊號VI會逐漸遞減至該預設 15 最大增益控制電壓VRFmax。當控制訊號Vctrl為低電位 時,該第二增益控制訊號(V2)為下列公式: V2(n+l)=V2(n)+ErrXK6, 當中,V2為該第二增益控制訊號,Err為該誤差訊號,K6 為該第六乘法器的乘法常數。 20 由前述說明可知,習知技術並未考慮自動增益控制 系統則在區域I及區域II之間頻繁切換所產生系統不穩及 雜訊增加的問題。而本發明使用遲滯比較器以解決頻繁 切換所產生系統不穩及雜訊增加的問題。同時,本發明 非僅解決頻繁切換所產生的問題,亦考慮實際使用遲滯 25 比較器時所引起增益突然改變的問題,而解決增益突然 21 201105031 變大或變小所引起誤差的問題,能較習知技術提供系統 較佳的穩定度及自動控制性能。 由上述可知,本發明無論就目的、手段及功效,在 在均顯不其迎異於習知技術之特徵,極具實用價值。惟 5應’主意的是’上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例 而已’本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所 述為準’而非僅限於上述實施例。 【圖式簡單說明】 10圖1係一習知自動增益控制的方塊圖。。 圖2係一習知自動增益控制的增益調整的運作示意圖。 圖3係本發明之一種自動增益控制系統之方塊圖。 圖4係本發明之RF|動增益控制迴路之方塊圖。 圖5係本發明之1F自動增益控制迴路之方塊圖。 15圖6及圖7係本發明之具有遲滯之自動增益控制迴路之運 作示意圖。 圖8係本發明之一種自動增益控制系統另一實施例之方 塊圖。 圖9係本發明之第—自動增益控制迴路之方塊圖。 20圖10係本發明之第二自動增益控制迴路之方塊圖。 圖11及圖12係本發明之具有遲滯之自動增益控制迴路另 一實施例之運作示意圓。 圖η係本發明之第-自動增益控制迴路之運作示意圖。 圖14係本發明之第二自動增益控制迴路之運作示意圖。 22 201105031 圖15係本發明之第一自動增益控制迴路再一實施例之方 塊圖β 圖16係本發明之該第二自動增益控制迴路再一實施例之 方塊圖。 5圖17係本發明之第一自動增益控制迴路再一實施例之運 作不意圖。 圖18係本發明之第二自動增益控制迴路再一實施例之運 作示意圖。 圖19係本發明之第一自動增益控制迴路又一實施例之方 10 塊圖。 圖20係本發明之該第二自動增益控制迴路又一實施例之 方塊圖。 【主要元件符號說明】 15 協調器100 帶通濾波器104 可變增益放大器108 帶通濾波器112 類比至數位轉換器116 20自動增益控制裝置120 自動增益控制路徑13〇 誤差計算器320 多工器340, 350 IF自動增益控制迴路370 25 乘法器410 天線102 低雜訊放大器106 降頻器110 可變增益放大器114 數位解調變裝置118 功率監督裝置122 控制裝置300 遲滯比較器330 RF自動增益控制迴路360 RF強度估測裝置310 加法器420 23 201105031 暫存器430 乘法器510 暫存器530 線 610, 620, 630, 640 5 控制裝置800 誤差計算器820 第一自動增益控制迴路840 第一乘法器910 第二多工器930 10第一暫存器950 第二乘法器1010 第四多工器1030 第二暫存器1050 線1110, 1120, 1130, 1140 15第三乘法器1510 第一濾波器1530 第一減法器1550 第四乘法器1610 第二濾波器1630 20第二減法器1650 第五乘法器1910 第一查表裝置1930 第三減法器1950 第六乘法器2010 25 第二查表裝置2030 多工器440 加法器520 多工器540 RF強度估測裝置810 遲滯比較器830 第二自動增益控制迴路850 第一多工器920 第一加法器940 第一比較器960 第三多工器1020 第二加法器1040 第二比較器1060 第五多工器1520 第三加法器1540 第三暫存器1560 第六多工器1620 第四加法器1640 第四暫存器1660 第七多工器1920 第五加法器1940 第五暫存器1960 第八多工器2020 第六加法器2040
24 201105031 第四減法器2050 第六暫存器2060
25

Claims (1)

  1. 201105031 七、申請專利範圍: 1. 一種自動增益控制系統,其包含: 一自動增益控制路徑,包含一第一可變增益放大器 及一第二可變增益放大器,該第一可變增益放大器具有 5 一預&最大增益控制電壓’其對應該第一可變增益放大 器的一預設最大增益,該第二可變增益放大器具有一預 設最小增益控制電壓,其對應該第二可變增益放大器的 一預設最小增益;以及 一控制裝置,用以控制該第一可變增益放大器及該 10第二可變增益放大器的增益,該控制裝置包含: 誤差计算器’其計算該自動增益控制路徑的 輸出訊號及一目標值’以產生一誤差訊號; 一遲滞比較器,其比較一第一預估訊號及一預 設換手值,以產生一控制訊號; 15 一第一自動增益控制迴路,耦合至該遲滯比較 器及該第一可變增益放大器,依據該控制訊號產生 一第一增益控制訊號,以控制該第一可變增益放大 器的增益;以及 一第二自動增益控制迴路,耦合至該遲滯比較 器及該第二可變增益放大器,依據該控制訊號產生 第—增益控制訊號,以控制該第二可變增益放大 器的增益; 其中,當第一預估訊號離開該遲滯比較器的遲滯區 時,該第一增益控制訊號及該第二增益控制訊號係為遞 增戒遞減改變。 26 25 201105031 2·如申請專利範圍第1項所述之自動增益控制系 統’其更包含: —RF強度估測裝置,連接至該自動増益控制路徑, 依據該自動增益控制路徑的輸出訊號,估測並產生該第 5 一預估訊號。 3.如申請專利範圍第2項所述之自動増益控制系 統,其中,該第一自動增益控制迴路包含—第一乘法器、 —第一多工器、一第二多工器、一第一加法器、一第一 • 暫存器、及-第-比較器。 ⑴ 4.如申清專利範圍第3項所述之自動增益控制系 統,其中,該第二自動增益控制迴路包含—第二乘法器、 —第三多工器、一第四多工器、一第二加法器' 一第二 暫存器、及一第二比較器。。 5. 如申請專利範圍第4項所述之自動增益控制系 統其中’¥控制訊號為南電位時,該第一增益控制訊 號為下列公式: 魯 Vl(n+l)=Vl(n)+Err(n)XKl > 當中’VI為該第一增益控制訊號,ΕΓΓ為該誤差訊號,κΐ 為該第一乘法器的乘法常數。 20 6. 如申請專利範圍第5項所述之自動增益控制系 統,其中,當控制訊號為高電位且該第二增益控制訊號 小於該預設最小增益控制電壓時,該第二增益控制訊號 為下列公式: V2(n+l)=V2(n)+s2, 27 201105031 當中,V2為該第二增益控制訊號,s2為—第二調整步階, 當控制訊號為高電位且該第二增益控制訊號大於或等於 於該預設最小增益控制電壓時,該第二增益控制訊號為 下列公式: 5 V2(n+l)=VIFmin, 當中,VIFmin為該預設最小增益控制電壓。 7. 如申請專利範圍第6項所述之自動增益控制系 統,其中,當控制訊號為低電位且該第一增益控制訊號 大於該預設最大增益控制電壓時,該第一增益控制訊號 10 為下列公式: Vl(n+l)=Vl(n)+(-sl) » 當中,VI為該第一增益控制訊號,sl為一第一調整步階, 當控制訊號為低電位且該第一增益控制訊號小於或等於 該預設最大增益控制電壓時,該第一增益控制訊號為下 15 列公式: Vl(n+l)=VRFmax, 當中,VRFmax為該預設最大增益控制電壓。 8. 如申請專利範圍第8項所述之自動增益控制系 統,其中,當控制訊號為低電位時,該第二增益控制訊 20 號為下列公式: V2(n+l)=V2(n)+Err(n)XK2, 當中,V2為該第二增益控制訊號,Err為該誤差訊號,K2 為該第二乘法器的乘法常數。 9. 如申請專利範圍第2項所述之自動增益控制系 25 統,其中,該第一自動增益控制迴路包含一第三乘法器、 28 201105031 一第五多工器、一第一濾波器、一第三加法器、一第一 減法器、及一第三暫存器。 10.如申請專利範圍第9項所述之自動增益控制系 其中該第一自動增益控制迴路包含—第四乘法器、 5 一第六多工器、一第二濾波器、一第四加法器、一第二 減法器、及一第四暫存器。 1 1 ·如申請專利範圍第1 0項所述之自動增益控制系 統,其中,當控制訊號為高電位時,該第—增益控制訊 號為下列公式: 10 vl(n+l)=Vl(n)+Err(n)XK3, S中’ VI為該第一增益控制訊號’ Εγγ為該誤差訊號,K3 為該第三乘法器的乘法常數。 12·如申請專利範圍第丨丨項所述之自動增益控制系 統’其中’當控制訊號為高電位時,該第二增益控制訊 15 號為下列公式: V2(n+1 )=V2(n)+Filter2(VIFmin-V2(n)) > 當中’ V2為該第二增益控制訊號,viFmin為該預設最小 增益控制電壓,Filter2(VIFmin-V2(n))係該第二濾波器對 該第二減法器輸出訊號(VIFmin-V2(n))所執行之濾波後 20 之輸出訊號。 13.如申請專利範圍第12項所述之自動增益控制系 統,其_,當控制訊號為低電位時,該第一增益控制訊 號為下列公式: Vl(n+l)=Vl(n)+Filterl(VRFmax-Vl(n)), 29 201105031 當中’ VI為該第—增益控制訊號,vRFmax為該預設最大 增益控制電壓,Filterl(VRFinax-V1(n))係為該第一濾波 盗對該第一減法器輸出訊號(VRFmax-Vl(n))所執行之濾 波後之輸出訊號。 5 14·如申請專利範圍第13項所述之自動增益控制系 統’其中’當控制訊號為低電位時,該第二增益控制訊 號為下列公式: V2(n+l)=V2(n)+Err(n)XK4, 1〇虽中’ V2為該第二增益控制訊號,Err為該誤差訊號,K4 為該第四乘法器的乘法常數。 15. 如申請專利範圍第2項所述之自動增益控制系 统’其中,該第一自動增益控制迴路包含一第五乘法器、 第七多工器、一第一查表裝置、一第五加法器、一第 15三减法器、及一第五暫存器,當中,該第一查表裝置具 有第一致能輸入’當該第一查表裝置被致能後,其依 序輪出一組單調遞增的數值,當該第一查表裝置未被致 <時,其輸出一 0數值》 16. 如申請專利範圍第15項所述之自動增益控制系 统,其中,該第二自動增益控制迴路包含一第六乘法器、 第八多工器、一第一查表裝置、一第六加法器、一第 四減法器、及一第六暫存器,當t,該第二查表裝置具 有第一致能輸入’當該第二查表裝置被致能後,其依 序輪出一組單調遞增的數值,當該第二查表裝置未被致 能時,其輸出一 0數值。 30 201105031 17.如申請專利範圍第16項所述之自動增益控制系 統’其中,當控制訊號為高電位時,該第一增益控制訊 號為下列公式: Vl(n+l)=Vl(n)+Err(n)XK5, 5 當中’VI為該第一增益控制訊號,Err為該誤差訊號,K5 為該第五乘法器的乘法常數》 18. 如申請專利範圍第17項所述之自動增益控制系 統’其中,當控制訊號為高電位時,該第二增益控制訊 # 號為下列公式: 10 V2(n+l)=V2(n)+Look_up(VIFmin-V2(n)), 當中’ V2為該第二增益控制訊號,viFmin為該預設最小 增益控制電壓,Look_up(VIFmin-V2(n))係該第二查表裝 置依據該第二致能輸入而產生之輸出訊號。 19. 如申請專利範圍第18項所述之自動增益控制系 15 統’其中’當控制訊號為低電位時,該第一增益控制訊 號為下列公式: φ Vl(n+l)=Vl(n)+ Look_up (VRFmax-V 1 (η)) > 當中,VI為該第一增益控制訊號,vRFmax為該預設最大 增益控制電壓’ Look_up(VRFmax-Vl(n))係該第一查表裝 20置依據該第一致能輸入而產生之輸出訊號。 20. 如申請專利範圍第丨9項所述之自動增益控制系 統’其中,當控制訊號為低電位時,該第二增益控制訊 號為下列公式: V2(n+l)=V2(n)+Err(n)XK6, 31 201105031 當中,V2為該第二增益控制訊號,Err為該誤差訊號,Κ6 為該第六乘法器的乘法常數。
    32
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