TWI343704B - - Google Patents

Description

1343704 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於一種無線收發器之放大器增益控制電 路，以數位方式調整放大器增益，並配合類比方式微調修 正放大器增益，將避免放大器增益調整時操作於非線性區。 【先前技術】 請參閱第1圖，為習用無線收發器之放大器增益控制 電路之方塊不意圖。如圖所不’放大器增益控制電路10包 括有一偏壓電路11及複數級放大器13/14/15。其中第一級 放大器13用以接收一輸入訊號’例如：一射頻或類比訊號， 並以第一級放大器13、第n-1級放大器14及第η級放大器 15分別對輸入訊號進行放大。偏壓電路11分別連接各級放 大器13/14/15，並控制各級放大器13/14/15的增益，例如偏 壓電路11將會接收一類比控制電壓(VAGC)，並根據類比控 制電壓(VAGC)而產生複數個偏壓訊號，再以各個偏壓訊號 去控制各級放大器13/14/15的增益，藉此對輸入訊號進行 放大。 在習用的構造中偏壓電路11主要是以類比的方式來控 制各級放大器13/14/15的放大增益。然而，當放大器 13/14/15運用類比方式進行大幅度調整增益時，將使得放大 器13/14/15之内部元件，例如：電晶體，容易進入非線性 區的操作區域，造成輪出訊號的放大增益達不到線性度的 要求，進而無線收發器1〇無法操作於較佳的工作狀態。 4 1343704 【發明内容】 本發明之主要目的，在於提供一種無線收發器之放大 . 器增益控制電路，主要以數位方式控制放大器增益，並配 合類比方式微調修正放大器增益’藉此修正數位方式控制 所產生的最小位元誤差，以避免放大器增益調整時操作於 非線性區。 本發明之次要目的’在於提供一種無線收發器之放大 器增益控制電路’藉由類比數位轉換器的設置可將一類比 籲 控制電壓轉換成一數位控制訊號，並以數位控制訊號控制 放大器的增益。 本發明之又一目的，在於提供一種無線收發器之放大 器增益控制電路，藉由數位類比轉換器的設置可將數位控 制訊號轉換成一類比訊號’而偏壓電路可根據所接收的類 比控制電壓及類比訊號微調修正放大器增益，以修正數位 控制方式所產生的最小位元誤差。 為達成上述目的，本發明提供一種無線收發器之放大 籲 器增益控制電路，其主要結構包括有：至少一放大器；一 類比數位轉換器，連接放大器，並用以接收一類比控制電 壓’將類比控制電壓轉換成一數位控制訊號，並以數位控 制訊號控制放大器之增益；一數位類比轉換器，連接類比 數位轉換器，並用以接收數位控制訊號，而將數位控制訊 號轉換為一類比訊號；及一偏壓電路，連接數位類比轉換 器及放大器’並接收類比控制電壓及類比訊號，而以類比 方式控制放大器之增益。 5 【實施方式】 首先，請參閱第2圖，為本發明無線收發器之放大器 增益控制電路一較佳實施例之方塊示意圖。如圖所示，放 大器增益控制電路100主要包括有至少一放大器30、一類 比數位轉換器（ADC)20、一數位類比轉換器（DAC)50及一偏 壓電路60。 類比數位轉換20連接放大30 ’並接收一類比控制 電壓VAGC，類比數位轉換器20會將類比控制電壓VAGC 轉換成一數位控制訊號D1，而數位控制訊號D1可用以數 位控制放大器30的增益。數位類比轉換器50連接類比數 位轉換器20,並用以接收類比數位轉換器2〇所產生的數位 控制訊號D1，數位類比轉換器50可將數位控制訊號di轉 換成為一類比號A1。偏壓電路60連接數位類比轉換|| 5〇及放大器30，並用以接收數位類比轉換器5〇所產生的 類比sfl號A1及類比控制電壓VAGC，藉此偏壓電路60將 可根據類比訊號A1及類比控制電壓VAGC間的差異，來微 調修正放大器30的增益。 又，本發明之放大器30包括有一數位放大單元4〇及 一類比放大單元數位放大單元4〇連接類比數位轉換器 20，以接收數位控制訊號D1，則數位控制訊號D1將控制 數位放大單元40的放大增益。而類比放大單元7〇連接數 位放大單元40及偏壓電路60 ,偏壓電路60將以類比偏壓 微調修正類比放大單元70的放大增益。 在本發明上述實施例中’主要是以數位控制訊號D1來 1343704 控制放大器30之數位放大單元4〇的增益，因此將可避免 在大幅調整放大器30增益時，造成放大器30操作於非線 性區。而最後偏壓電路60以類比偏壓的方式進行類比電路 單元70的增益微調，以修正數位控制方式所產生的最小位 元誤差，藉此將可以調整出一準確的放大器3〇增益，以避 免習用構造所遭遇的問題。 在本發明實施例中，類比數位轉換器20是以十準位 (level)解析度為例，且類比控制電壓VAGC之電壓範圍設定 為IV至2V，則每一單位區段設定為〇 lv，如第3圖所示， 當然在實際應用時上述的數值皆可改變。 本發明類比數位轉換器20可由複數個比較器所組成， 並且每一單位區段有一相對應的比較器。當類比控制電壓 VAGC輸入類比數位轉換器2〇時，類比數位轉換器2〇中的 各個比較器將分別對類比控制電壓VAGC進行比較的動 作，藉此以得到數位控制訊號D1。例如：類比控制電壓 VAGC為1.63V ’則1.6V以下之各單位區段的比較器將得 到1的結果，而1.7V以上之各單位區段的比較器將得到〇 的結果，類比數位轉換器20將可得到十準位（111111〇〇〇〇) 的數位控制訊號D1，並可進一步以該十準位的數位控制訊 號D1直接去控制放大器30的數位放大單元4〇的增益，或 者本發明另一實施例中，數位控制訊號D1亦可經由一解碼 器(decoder)的解碼’而控制數位放大單元4〇的增益。 請參閱第4圖及第5圖，分㈣本發明數&大單元 一較佳實施例之電路示意圖及第一開關單元之電路示意

7 S 圖。如圖所示，數位放大單元40包括有—電流源41、—第 -差動單元42、—第二差動單元43、—第三差動單元I 一第一控制單元4?及一第二控制單元的。其中第一差動單 元42刀別連接電流源41、第二差動單元43及第三差動單 元45並且用以接收一輸入訊號(+/·)，而該輸入訊號(+八) 為一差動輸入訊號(+/_)。 第二差動單元43包括有一第一負載元件431，第二差 動單元43分別連接第一控制單元47及一第一參考電壓

VreH’並輸出—第一輸出訊號㈠；第三差動單元45包括有 二第-負載it件45卜第三差動單元45分別連接第二控制 單元49及第-參考電壓〜泊，並輸出一第二輸出訊號⑴， 其中第一輸出訊號㈠與第二輸出訊號可為一差動輸出訊 號(+/-)。 ° 第一控制單元47用以提供一第一控制電壓Xl，並以第 二差動單元43接收該第一控制電壓Χι ;而第二控制單元 49則用以提供一第二控制電壓χ2 ,並以第三差動單元45 接收該第二控制電壓X2。其中，第一控制電壓乂！及第二控 制電壓&的大小主要是由數位控制訊號D1的決定，並且 第一控制電壓X】及第二控制電壓&同時輸入於第二差動 單元43及第三差動單元45，以同時控制第二差動單元43 及第三差動單元45，藉此產纽減A減(+/·)，而達 到以數位方式控制放大器30增益的目的。 第一控制單元47包括有一第一開關單元47】及一第一 電阻479的連接，第一開關單元471用以接收數位控制訊 電阻475。 又本發明所述之第一負載元件431及/或第二負載元 件451亦可對於負載的電壓進行調整，如同可變電阻一般， 藉由第一負載元件431及第二負载元件451上負載電壓的 變化，將可使得第一輸出訊號㈠與第二輸出訊號(+)同時產 生相對的改變’而進—步調整數位放大單元之增益。 —本發明另-實施例中，數位放大單元4〇之第一差動單 42尚包括有至少一開關單元421，開關單元421之結構 與第5圖所示之第-開關單元471相似，並可以藉由電晶 體47j的開或關而改變負載的電壓。此外’本實施例中之 ，關單兀421的電晶體473及電阻475數量可與第一開關 單元471相同，並根據數位控制訊號〇1控制開關單元421 上的負載，而達到調整數位放大單元4〇增益之目的。然而 在本發明另-實施例中’亦可使得開關單元421的電晶體 473及電阻475數量與第一開關單元471不同，同樣可調整 數位放大單元40的增益。 請參閱第6圖，為本發明偏壓電路一較佳實施例之電 路示意圖。如圖所示，偏壓電路60包括有—電流源61、一 差動單元63、一第一電流鏡651及一第二電流鏡653。其 中電流源61連接差動單元63，而差動單元63又分別與第 一電流鏡651及第二電流鏡653相連接。 差動單元63分別接收電流源61所提供的電流Is、一 第二參考電壓Vref2及類比控制電壓VAGC，而差動單元63 輸出的電流la及lb將會隨著類比控制電壓VAGC的大小而 1343704 改變。第一電流鏡651接收差動單元63所產生的電流la， 並映射電流la而產生一第一電流I!;第二電流鏡653則接 收差動單元63所產生的電流lb ’並映射電流lb而產生一第 二電流I2。而第一電流鏡651經由一第一節點62連接一第 一負載單元67及數位類比轉換器50,第二電流鏡653則經 由一第二節點64連接一第二負載單元69及數位類比轉換 器50，並且第一負載單元67及第二負載單元69將分別產 生有第一負載電流Iu及第二負載電流121。

如上所述，第一電流Ii及第二電流的大小可透過類 比控制電壓VAGC的控制而改變大小，如此第一節點以及 第二節點64上所產生的一第一電壓Vi及一第二電壓， 當然也會因此跟隨者調升或調降。 冨頰比徑制電壓 電壓％將大於第二電壓V2，第一節點62將會有^電^一 流向數位類比轉換器50，並且第一負載電流j ^

化，錢得第-節點6 2上的第-電塵ν ι因此往1 生J 時間第二節點64將從數位類比轉換器5〇接收—丈 並且第二負載電流IZ1將產生變化，而使 _ _ IL 22 第二電壓V2因此往上調升，藉此調降及晰第 =4上v的 及第-電壓V2，以使得第—^Vi相等於第’ 1 反之，若類比控制電壓VAGC小於參考電 2 則第一節點62將從數位類比轉換器5〇接收—ref2時， 第二節點64將會有一電流l22流向數位類比轉】，’而 且，數位類比轉換器50所流出或流 L並 J电机I丨2及電流ι22

11 (S 1343704 是為大小相同的反向電流。 因此在第一節點62上，第一電流鏡651所形成的第一 電流I!將會等於電流In與第一負載電流Ιπ的總合；而在 第二節點64上，第二電流鏡653所形成的第二電流將會 等於電流I22與第·一負載電流I21的總合°換言之，第一負載 電流Ιιι將會疋第一電流Ιι與電流I]2的差值；而第二負載 電流121則會是第二電流12與電流122的差值。 故當類比控制電壓VAGC為整數時，例如L1，12 • 1.3....1.9, 2.0時’類比控制電壓VAGC與數位類比轉換器 (DAC)50轉換出的類比電壓相減的結果若為零，例如：當 VAGC=1.6V時’類比數位轉換器（ADC)2〇輸出為 (1111110000) ’並經由數位類比轉換器(DAC)50轉回的類比 電壓也是為1.6V，此時兩者電壓都一致，而不需以類比方 式修正放大器30增益。 反之，類比控制電壓VAGC與數位類比轉換器（DAc)50 轉換出的類比電壓相減的結果有一電壓差，例如：當 ® VAG(>1_61〜時’類比數位轉換器（ADC)20輸出為 (1111110000)，然，經由數位類比轉換器（DAC)50轉回的類 比電壓為1，6V，因此類比控制電壓VAGc與數位類比轉換 器（DAC)50轉換出的類比電壓其兩者相減結果之電壓差， 將使得VI與V2電壓調整為一樣’而後類比控制電壓vaGC 再調整偏壓電路60之la、lb電流大小，便可改變V1、V2 電壓而進一步控制放大器30增益，因此在16〜17v間，類 比控制電壓VAGC與數位類比轉換器（DAC)5〇轉換出的類 12 1343704- 比電壓其兩者相減的結果，將存在有G.1V電壓差範圍，夢 此將可以此電壓差控制放大器30類比放大的範圍。曰 在本發明實施例中’偏壓電路60與數位類比轉換器5〇 相連接’並藉由數位類比轉換器5G流人或流出的電流 In/In’來調升或調降第—電壓％及第二電壓V2,而第二 電壓Vl及第二電壓V2將等於類比控制電壓VAGC與類比 訊號A1間的差值’此差值是由類比數位轉換器π在進行 數位轉換時’因為最小值位邮圳因素所造成的誤差。 另外，在本發明實施例中為了增加說明的便利性，使 得第6圖所述之偏壓電路6〇與兩個數位類比轉換器％才目 連接，，然而在實際應用時數位類比轉換器5()可以是同一 個，並藉此流入或流出至偏壓電路6〇。 因此’當數位類比轉換器50流入或流出的類比訊號 Aldn/Ι22)提供於偏壓電路6〇之第一節點62及第二節點64 時’類比訊號A1(I12/ 122)將與第一電流l及第二電流。進 行一相減的動作，而使得負載電流h產生變化。 ^ 本發明另一實施例中，數位類比轉換器50所提 供的類比訊號A1亦可選擇為類比電壓，並且透過—加減電 路例如.運算放大器，而與第—節點62與第二節點64 相連接，如此即可使用電壓控制的方式微調第一電壓％與 第二電壓V2。 請參閱第7圖，為本發明類比放大單元一較佳實施例 之電路示意圖。如圖所示’類比放大單元7G包括有一電流 源71、一第一差動單元73、—第二差動單元75及一第三 13 1343704‘ 差動單元77。其中該第一差動單元73連接電流源71、第 二差動單元75及第三差動單元77’並用以接收一輸入訊藏 (+/-)’且該輸入訊號(+/-)可以是數位放大單元4〇所產生= 輸出訊號(+Λ)，此外，類比放大單元70分別與偏壓電路的 之第一節點62(如第6圖所示）及第二節點64(如第6圖所— 相連接。 不) 第二差動單元75包括有一第一負載元件751，且第一 差動單元75分別連接偏壓電路60之第一節點62及第一〜 點64 ’分別接收第一電壓V,及第二電壓V2,並根據第〜 電壓V!及第一電壓V2而產生一相對應的第一輸出訊號(、)。 第三差動單元77包括有一第二負載元件771，且第三 差動單元77分別連接偏壓電路60之第一節點62及第二節 點64，分別接收第一電壓V!及第二電壓V2,並根據第: 電壓V!及第一電壓V2而產生一相對應的第二輸出訊號

(+)’而該第一輸出訊號㈠與第二輪出訊號(+)可為一差動轸 出訊號(+/-)〇 ，J 因此，本發明類比放大單元7〇將可根據第一電壓％ 及第二電壓％來修正以數位方式控制所造成的最小位元誤 差(LSB)，藉此使得放大器3〇可得到一準確的放大增益。 又，本發明所述之第一負载元件751及第二負載元件 771亦可對於負載的電壓進行調整，如同可變電阻一般，藉 由第負載元件751及第一負載元件771上負載電壓的變 化，將可使得第一輸出訊號㈠與第二輸出訊號(+)產生相對 的改變，而進一步調整類比放大單元7〇增益。 14 1343704* 以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用 來限定本發明實施之範圍’即凡依本發明中請專利範圍所 述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均 應包括於本發明之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第1圖：為習用無線收發器之放大器增益控制電路之方塊 示意圖。 第2圖：為本發明無線收發器之放大器增益控制電路一較 佳實施例之方塊示意圖。 第3圖：為本發明類比數位轉換器之曲線示意圖。 第4圖：為本發明數位放大單元一較佳實施例之電路示意 圖。 第5圖：為第一開關單元之電路示意圖。 第6圖：為本發明偏壓電路一較佳實施例之電路示意圖。 第7圖：係為本發明類比放大單元一較佳實施例之電路示 意圖。 【主要元件符號說明】 10 放大器增益控制電路 11 偏壓電路 13 第一級放大器 14 第η-1級放大器 15 第η級放大器 100 放大器增益控制電路 20 類比數位轉換器 30 放大器 40 數位放大單元 41 電流源 15 1343704 42 第一差動單元 421 開關單元 43 第二差動單元 431 第一負載元件 45 第三差動單元 451 第二負載元件 47 第一控制單元 471 第一開關單元 473 電晶體 475 電阻 479 第一電阻 49 第二控制單元 491 第二開關單元 499 第二電阻 50 數位類比轉換器 60 偏壓電路 61 電流源 62 第一節點 63 差動單元 64 第二節點 651 第一電流鏡 653 第二電流鏡 67 第一負載單元 69 第二負載單元 70 類比放大單元 71 電流源 73 第一差動單元 75 第二差動單元 751 第一負載元件 77 第三差動單元 771 第二負載元件

Claims (1)

100年3月18曰修正替換頁 、申請專利範圍： ’其主要結構 種無線收發器之放大器增益控制電路 包括有： 至少一放大器； —類比數位轉換器，連接該放大器，並用以接收—類 比控制電壓’將該類比控制電壓轉換成—數位控制 訊號，並以該數位控制訊號控制該放大器之增益； 一數位類比轉換11 ’連接該類比數位轉換ϋ，並用以 接收該數㈣龍號，㈣魏純觀號轉換為 一類比訊號；及 -偏壓電路，連接該數位類比轉換器及該放大器，並 接收該類比控制電壓及該類比訊號，而以類比 控制該放大器之增益。 如申請專利範圍料項所述之放大料益控制電路， 其中該放大器包括有： -數位放大單元’連接該類比數位轉換器，以接收該 數位控制訊號；及 -類比放大單元，連接該偏壓電路及該數位放大單元。 如申清專利fe圍第2項所述之放大器增益控制電路， 其中該數位放大單元包括有： 一電流源； 第-差動單7L ’連接該電流源，並接收—輸入訊號 及該數位控制訊號； 第二差動單元，包括有H載元件，並連接該 1343704 10〇年3月18曰修正替換頁 第-差動單元，心純 ，，而產生-第_輪出訊號峨及十 第一差動早兀’包括有—第二貞航件，並連接节 第一差動單元，用以接H 二 參考輕，而纽—第二“錢； 第 一第;:控财元’連接料二絲單元，以提供該第

一控制電壓，且根據所接收_數位控制訊號調整 該第一控制電壓；及 -第二控制單^，連接該第三差動單元，以提供該第 二控制電壓，且根據所接收的該數位控制訊號調整 該第二控制電壓。

4如申凊專利範圍第3項所述之放大器增益控制電路， 其中該第一控制單元包括有一第一開關單元及一第一 電阻’而忒第二控制單元包括有一第二開關單元及一 第一電阻，該第一開關單元及該第二開關單元用以接 收該數位控制訊號，以透過該數位控制訊號控制該第 一開關單元及該第二開關單元的開關。 5如申明專利範圍第4項所述之放大器增益控制電路， 其中該第一開關單元包括有複數個電晶體及複數個電 阻’且各電阻彼此串聯並分別與相對應的電晶體並 聯’該電晶體用以接收該數位控制訊號，以根據該數 位控制訊號決定該電晶體之啟動或關閉。 6 ·如宇請專利範圍第4項所述之放大器增益控制電路， 其中該第二開關單元包括有複數個電晶體及複數個電 18 7 100年3月18日修正替換頁 阻’且各電阻彼此串聯並分別與相對應的電晶體並 聯’該電晶體用以接收該數位控制訊號，以根據該數 位控制訊號決定該電晶體之啟動或關閉。 如申請專利範圍第3項所述之放大器增益控制電路， 其中該第一差動單元包括有至少一開關單元，該開關 單元用以接收該數位控制訊號，以透過該數位控制訊 號控制該開關單元的開關。 如申凊專利範圍第7項所述之放大器增益控制電路， 其中該開關單元包括有複數個電晶體及複數個電阻， 且各電阻彼此串聯並分別與相對應的電晶體並聯，該 電晶體用以接收該數位控制訊號，以根據該數位控制 訊號決定該電晶體之啟動或關閉。 9如申請專利範圍第2項所述之放大器增益控制電路， 其中該偏壓電路包括有： 一差動單兀，連接一電流源，並用以接收該類比控制 電壓及一第二參考電壓； —第一電流鏡，連接該差動單元，並以該第一電流鏡 的-第-節點連接一第一負載單元及該數位類:二 換器；及 -第二電流鏡，連接該絲單元，並㈣第二電流鏡 的-第二節點連接-第二負載單元及該數位類比轉 換器。 10.如中料利範㈣9項所述之放大器增益控制電路， 其中該數鋪_換器包括有至少—電流鏡單元。 19 1343704 - 100年3月18日修正替換頁 11 ·如申請專利範圍第9項所述之放大器增益控制電路，其 中該類比放大單元分別與該偏壓電路之第一節點及第 二節點相連接。 12 ·如申請專利範圍第11項所述之放大器增益控制電路， 其中該類比放大單元包括有： 一電流源； 一第一差動單元，連接該電流源，並用以接收一輸入 訊號； • 一第二差動單元，包括有一第一負載元件，並連接該 第一差動單元、該偏壓電路之第一節點及第二節 點；及 一第三差動單元，包括有一第二負載元件，並連接該 第一差動單元、該偏壓電路之第一節點及第二節點。 20