WO2015089758A1

WO2015089758A1 - 一种电压调节电路系统

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Publication number: WO2015089758A1
Application number: PCT/CN2013/089808
Authority: WO
Inventors: 周玉龙
Original assignee: Hytera Communications Corp Ltd
Current assignee: Hytera Communications Corp Ltd
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2016-06-18

Abstract

一种电压调节电路系统，应用于电子电路技术领域。电压调节电路系统中包括多个放大器（11-1，11-2）和数模转换器（10），每一个放大器的第一输入端（in1）分别与数模转换器的输出端（Out1，Out2）连接，且分别连接不同的输出端；多个放大器中第一放大器（11-1）连接偏置电压电路，除该第一放大器之外的其它放大器（11-2）的第二输入端（in2）连接另一放大器（11-1）的输出端，这样用低位宽的DAC芯片实现电压高精度调节。

Description

一种电压调节电路系统技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及电压调节电路系统。

背景技术

在电子产品的设计中，如果需要精密电压调整的电路时，一般采用 N位宽的数模转换器（ Digital to Analog Converter, DAC )芯片来实现，采用这种 DAC 芯片可以调节的电压精度主要是由参考电压和位宽 N来决定，且位宽 N越大，调节的电压精度越高。这样为了实现高精度的电压调节，需要在电路中使用高位宽的 DAC芯片，但是高位宽的 DAC芯片的成本高昂，且部分高位宽的 DAC 芯片需要许可证（LICENSE )授权后才能采购，这样比较麻烦。

发明内容

本发明实施例提供电压调节电路系统，用低位宽的 DAC芯片实现电压高精度调节。

本发明实施例提供一种电压调节电路系统，包括：数模转换器和 m个放大器，，所述 m为大于 1的正整数，其中：

所述 m个放大器中每一个放大器的第一输入端分别与所述数模转换器的输出端连接，且分别连接不同的输出端，所述放大器的输出端与所述第一输入端连接；

所述 m个放大器中第一放大器连接偏置电压电路，所述 m个放大器中除所述第一放大器之外的其它放大器的第二输入端连接另一放大器的输出端，所述第二输入端为偏置电压端。

本发明实施例还提供一种电压调节电路系统，包括第一数模转换器和放大器，其中：

所述放大器中的第一输入端和第二输入端分别与所述第一数模转换器的输出端连接，且分别连接不同的输出端，所述放大器的输出端与所述第一输入端连接；

所述放大器的第二输入端为偏置电压端。

本发明实施例还提供一种电压调节电路系统，包括第一数模转换器、第二数模转换器和 x个放大器，所述 X大于或等于 3 , 其中：

所述 X个放大器中一个放大器的第一输入端和第二输入端分别与所述第一数模转换器的输出端连接，且分别连接不同的输出端；

所述 X个放大器中其它放大器的第一输入端分别与所述第二数模转换器的输出端连接，且分别连接不同的输出端；所述一个放大器的输出端连接所述其它放大器中某一放大器的第二输入端，所述其它放大器中除所述某一放大器之外的放大器的第二输入端连接另一放大器的输出端；

所述 X个放大器中每一个放大器的输出端都与第一输入端连接，且放大器的第二输入端为偏置电压端。

可见，本实施例的电压调节电路系统中包括多个放大器和数模转换器，其中每一个放大器的第一输入端分别与数模转换器的输出端连接，且分别连接不同的输出端；多个放大器中第一放大器连接偏置电压电路，除该第一放大器之外的其它放大器的第二输入端连接另一放大器的输出端。其中某一个放大器输出端的电压调节精度就可以作为决定另一放大器输出端的电压调节精度的参考电压，最终可以通过低位宽的 DAC芯片实现电压高精度调节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作筒单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 la到 lc是本发明实施例提供的一种电压调节电路系统的结构示意图；图 2是本发明具体应用实施例中电压调节电路系统的结构示意图；图 3a和 3b是本发明实施例提供的另一种电压调节电路系统的结构示意图；图 4a和 4b是本发明实施例提供的另一种电压调节电路系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供一种电压调节电路系统，其结构示意图如图 1 a到 1 c所示，包括数模转换器和 m个放大器，这里 m为大于 1的正整数，其中，数模转换器的位宽是 N位比如 12位，具体地：

m个放大器中每一个放大器的第一输入端 inl分别与数模转换器的输出端连接，且分别连接不同的输出端，放大器的输出端与第一输入端连接，具体可以通过电阻连接放大器的输出端和第一输入端； m个放大器中某一个放大器 (比如第一放大器）连接偏置电压电路， m个放大器中除第一放大器之外的其它放大器的第二输入端 in2连接另一放大器的输出端，则 m个放大器中某一个放大器（比如第二放大器）的输出端未连接有另一放大器的第二输入端 in2。则该第二放大器的输出端为该电压调节电路系统的总体输出端 out, 可以连接调节负载，该调节负载是需要通过模拟信号来调节电压的电子器件。

可以理解，每个放大器都有两个输入端即第一输入端 in 1和第二输入端 in2 , 第一输入端是放大器的负极输入端，第二输入端为放大器的正极输入端，是连接偏置电压电路的偏置电压端，可以调节该第二输入端连接的偏置电压使得放大器输出一定范围的电压。而数模转换器可以将数字信号转换为模拟信号输出，是低位宽 N (比如 N小于 16或 12 ) 的数模转换器，一个数模转换器可以包括至少一个输出端。

在具体实现的过程中，电压调节电路系统中可以包括至少一个数模转换器，则电压调节电路系统可以包括如下几种方式：

( 1 )如图 la所示的电压调节电路系统中包括一个数模转换器 10和 m个放大器（图 la中以两个放大器 11-1和 11-2为例说明 ), 该数模转换器 10包括 m个输出端（图中以两个为例），这 m个输出端分别与 m个放大器的第一输入端 inl连接。

( 2 )如图 lb所示的电压调节电路系统包括 m个数模转换器 10 (图 lb中以两个数模转换器为例说明），每个数模转换器 10都只包括一个输出端，这 m个数模转换器 10的输出端分别与 m个放大器的第一输入端 in 1连接。

( 3 )如图 lc所示的电压调节电路系统中包括 n个数模转换器（图 lc中以两个数模转换器 10-1和 10-2, 及三个放大器 11-1、 11-2和 11-3为例说明）， n个数模转换器中部分数模转换器 10-1的输出端包括一个，另一部分数模转换器 10-2的输出端包括多个（图 lc中以两个输出端为例说明 ) , n个数模转换器所有输出端的个数为 m, 这 m个输出端分别与 m个放大器的第一输入端 inl连接。

在图 la和图 lb所示的电压调节电路系统中，放大器 11-2的输出端未连接有另一放大器的第二输入端，则将该放大器 11-2的输出端作为该电压调节电路系统的总体输出 out, 可以连接调节负载。在图 lc所示的电压调节电路系统中，放大器 11-3的输出端作为该电压调节电路系统的总体输出 out,可以连接调节负载。

需要说明的是，上述第一输入端和第二输入端，及第一放大器和第二放大器并不表示顺序关系，而是为了说明不同的输入端和不同的放大器。

当分别与 m个放大器连接的数模转换器的输出端对应的参考电压相等或近似相等时，需要使用本实施例中所述的电压调节电路系统，比如图 la和 lb 中数模转换器中输出端 Outl对应的参考电压端 REF1的参考电压，与输出端 Out2对应的参考电压端 REF2的参考电压需要相等或近似相等。但是采用本实施例的电压调节电路系统，不一定需要这些数模转换器输出端对应的参考电压相等或近似相等，而可以对电路中的电阻进行调节。

采用将数模转换器的输出端与一个放大器 11-1的第一输入端 inl连接后，则放大器 11-1输出端输出的电压范围可以由第二输入端 in2的电压 V。_ffset, 及与该放大器 11-1连接的数模转换器 10的输出端 Outl对应的参考电压来 VRE_F1决定，具体地如果输出端 OUT1通过电阻 R1连接到放大器 11-1的第一输入端 inl , 第一输入端 inl通过电阻 R2与输出端连接，则放大器 11-1的最大输出电压为（ R2/R1 ) *VRE_F1+V_offSet o 进一步地，采用一个放大器 11-1的输出端连接另一放大器 11-2 的第二输入端时，决定另一放大器 11-2输出端的电压范围的因素中，另一放大器 11-2第二输入端 in2的电压为一个放大器 11-1输出端的电压即（ R2/R1 ) *VRE_F1+V_offSet , 则另一放大器 11-2的最大输出电压为（ R2/R1 ) *VRE_F2+ ( R2/R1 ) *VRE_F1+V。_ffset。

VREK相等，则另一放大器 11-2的最大输出电压为 2* ( R2/R1 ) *VRE_F2 +V_offset o 其中 R1和 R2可以采用相同的电阻值。

一般情况下，数模转换器除了包括输出端，还包括输出端对应的参考电压端，则数模转换器一个输出端输出的电压的调节精度可以通过该数模转换器的位宽 N和该输出端对应的参考电压端 REF的参考电压 VREF来决定，具体可以为 1/2ⁿ*VRE_F。而对于在本实施例的电压调节电路系统中，采用一个放大器的输出端连接另一放大器的第二输入端，其中，一个放大器输出端的电压调节精度为 1/2ⁿ*VRE_F, 该放大器的输出端连接另一放大器的第二输入端后，决定另一个放大器输出端的电压调节精度的因素中，参考电压为 1/2ⁿ*VRE_F, 因此另一放大器输出端的电压调节精度为 1/2^N* ( 1/2ⁿ*VRE_F ) =1/2^2N*VRE_F。这样相当于 2N位宽的数模转换器所实现的电压调节精度，从而采用低位宽的数模转换器实现了电压高精度调节。可见，本实施例中电压调节电路系统所能调节的电压范围较大，且电压调节精度高，能满足用户的实际需求。

在实际应用中，主要是将可以通过模拟信号调节或控制的调节负载连接在电压调节电路系统的总体输出端 out, 比如压控振荡器（VCO ) 等。例如图 2 所示的具体实例中包括两个放大器 U1A和 U1B , —个数模转换器 U2 (位宽为 N )、现场可编程逻辑门阵列（ Field Programmable Gate Array, FPGA )和调节负载即可以用模拟信号控制的晶体管 XI , 其中：

数模转换器 U2的两个输出端 OutA和 OutB分别与放大器 U1A的输入端 3和

U1B的输入端 5连接，放大器 U1A输出端 1通过电阻 R连接输入端 3 ,放大器 U1A 的输入端 2连接偏置电压电路，该偏置电压电路包括串联连接在地与电源之间的电阻，该输入端 2连接电阻的之间的串联连接点；放大器 U1B输出端 6通过电阻 R连接输入端 5,放大器 U1B的输入端 4连接放大器 U1A的输出端 1 ,且放大器 U1B的输出端 6连接晶体管 XI；晶体管 XI的输出端与 FPGA连接， FPGA用于采集晶体管 XI输出的频率，也可以通过与数模转换器 U2的连接调节数模转换器 U2的输出。其中直接设置数模转换器 U2的两个输出端对应的参考电压端的参考电压一致为 1/2^N*3V3A。

在实际调节的过程中，先将数模转换器 U2—个输出端 OutB的值指定为固定值，比如 0到 1/2^N之间的任一值比如 1/2^N— 使得放大器 U1B输出固定值；然后可以结合放大器 Ul A输入端 2的偏置电压，调节数模转换器 U1的另一输出端 OutA输出电压，可以使得放大器 U1A输出 0.2到 1.25之间的一个定值，电压精度为 1/2^N* V_3V3A, 此时，晶体管 XI的输出反馈给 FPGA, 由 FPGA判断晶体管 XI输出的误差是否最小，如果最小则锁定数模转换器 U2输出端 OutA的输出；之后再调节数模转换器 U2的输出端 OutB的输出电压，则放大器 U1B的电压调节精度为 1/2^2N*V_3V3A。

本发明实施例还提供一种电压调节电路系统，其结构示意图如图 3a和 3b 所示，包括数模转换器和放大器 21 , 其中数模转换器的位宽是 N位比如 8位等，具体地：

放大器 21中的第一输入端 inl和第二输入端 in2分别与数模转换器的输出端连接，且分别连接不同的输出端，放大器 21的输出端与第一输入端 inl连接；放大器 21的第二输入端为偏置电压端。其中，数模转换器可以将数字信号转换为模拟信号输出，是低位宽 N (比如 N小于 12或 16 ) 的数模转换器，一个数模转换器可以包括至少一个输出端。放大器 21的输出端为该电压调节电路系统的总体输出端 _out, 可以连接调节负载，该调节负载是需要通过模拟信号来调节电压的电子器件，比如压控振荡器和晶体管等。

( 1 )如图 3a所示的电压调节电路系统中包括一个数模转换器 20, 该数模转换器 20包括两个输出端，这两个输出端分别与放大器 21的第一输入端 inl和第二输入端 in2连接。

( 2 )如图 3b所示的电压调节电路系统包括两个数模转换器 20- 1和 20-2 , 每个数模转换器都只包括一个输出端，这两个数模转换器 20-1和 20-2的输出端分别与放大器 21的第一输入端 inl和第二输入端 in2连接。

在实际应用中，主要是将可以通过模拟信号调节或控制的调节负载连接在电压调节电路系统的总体输出端 out, 比如压控振荡器（VCO )等。

在本实施例的电压调节电路系统中，在放大器 21的偏置电压端（即第二输入端）连接数模转换器的一个输出端 outl , 该数模转换器的一个输出端 outl对应参考电压端的参考电压为 VRE_F1,该数模转换器的一个输出端 outl的电压调节精度为 1/2ⁿ*VRE_F1；数模转换器另一输出端 out2连接放大器 21的第一输入端 inl , 设置该数模转换器另一输出端 out2对应参考电压端的参考电压为 νκΕ_Κ=1/2^Ν*νκΕ_Ρ1。这样放大器 21第一输入端 inl连接的数模转换器另一输出端 out2对应的参考电压 VRE_F2可以作为衡量该放大器 21输出电压精度的参考电压，则该放大器 21输出端的电压调节精度为 1/2^N* ( 1/2ⁿ*VRE_F1 ) =1/2^2N*VRE_F1。这样相当于 2N位宽的数模转换器所实现的电压调节精度，从而采用低位宽的数模转换器实现了电压高精度调节。且本实施例中，放大器 21的最大输出电压为： ( R2/Rl ) *V_REF2+Vouti, 其中， V_0utl为数模转换器一个输出端 outl的输出电压。

需要说明的是，本实施例中的系统与上述图 la到图 lc所示的电压调节电路系统类似，都可以采用低位宽的数模转换器实现电压高精度调节，所不同的是，本实施例中，放大器 21的两个输入端所分别连接的数模转换器 20的输出端对应的参考电压可以不同，即图 3a和图 3b中所示的参考电压端 REF1和 REF2的参考电压可以不同。本发明实施例还提供一种电压调节电路系统，其结构示意图如图 4a和 4b 所示，包括数第一模转换器、第二数模转换器和 X个放大器（X大于或等于 3的整数，图中以放大器 32-1、 32-2和 32-3为例说明），其中：

X个放大器中一个放大器（比如图中的放大器 32-1 ) 的第一输入端 inl和第二输入端 in2分别与第一数模转换器的输出端连接，且分别连接不同的输出端； X个放大器中其它放大器（比如放大器 32-2和 32-3 ) 的第一输入端 inl分别与第二数模转换器的输出端连接，且分别连接不同的输出端，上述放大器 32-1的输出端连接其它放大器中某一放大器（比如放大器 32-2 )的第二输入端 in2, 而其它放大器中除某一放大器 32-2之外的放大器的第二输入端 in2连接另一放大器的输出端。其中其它放大器某一放大器（比如放大器 32-3 )的输出端未连接有另一放大器的第二输入端 in2。则该放大器的输出端即为该电压调节电路系统的总体输出端 out, 可以连接调节负载，该调节负载是需要通过模拟信号来调节电压的电子器件，比如晶体管和压控振荡器等。

其中这 X个放大器中每一个放大器的输出端与第一输入端 inl连接，且第二输入端 in2为偏置电压端。

在具体实现的过程中，本实施例的电压调节电路系统中可以包括至少一个第一数模转换器和第二数模转换器，则电压调节电路系统可以包括如下几种方式：

( 1 )如图 4a所示的电压调节电路系统中包括一个第一数模转换器 30和一个第二数模转换器 31 , 该第一数模转换器 30包括的两个输出端 outl和 out2分别与放大器 32-1的第一输入端 inl和第二输入端 in2连接，且第二数模转换器 31包括 X-1个输出端 outl到 outx-1 (图中以 outl和 out2为例说明）分别与其它放大器 (放大器 32-2和 32-3 ) 的第一输入端 inl连接。

( 2 )如图 4 b所示的电压调节电路系统包括两个第一数模转换器 30 - 1和 30-2, 每个第一数模转换器都只包括一个输出端，这两个第一数模转换器 30-1 和 30-2的输出端分别与放大器 32-1的第一输入端 inl和第二输入端 in2连接。

且还包括 x-1个第二数模转换器（比如图 4b中的第二数模转换器 31-2和

31- 2 ), 每个第二数模转换器都只包括一个输出端，这些第二数模转换的输出端分别与其它放大器（放大器 32-2和 32-3 ) 的第一输入端 inl连接。

需要说明的是，在其它具体的实施例中，电压调节电路系统还可以包括 y 个第二数模转换器， y个第二数模转换器中部分第二数模转换器的输出端包括一个，另一部分第二数模转换器的输出端包括多个，这 y个数据转换器所有输出端的个数为 X- 1。且上述第一数模转换器和第二数模转换器并不表示顺序关系，而是为了说明不同的数模转换器。

本实施例中，在本实施例的电压调节电路系统中，第一数模转换器和第二数模转换器的位宽都为 N,在一个放大器 32-1的偏置电压端（即第二输入端 in2 ) 连接第一数模转换的输出端 outl , 该第一数模转换器输出端 outl对应的参考电压为 VRE_F1, 则该第一数模转换器输出端 outl的电压调节精度为 1/2ⁿ*VRE_F1; 第一数模转换器另一输出端 out2连接放大器 21的第一输入端 inl ,设置该第一数模转换器另一输出端 out2对应参考电压端的参考电压为

,这样与该放大器 32- 1第一输入端 inl连接的第一数模转换器的输出端 out2对应的参考电压的电压精度可以作为衡量该放大器输出电压精度的参考电压，则该放大器

32- 1输出端的电压调节精度为 1/2^N* ( 1/2ⁿ*VRE_F1 ) =1/2^2N*VRE_F1。进一步地，将放大器 32-1的输出端连接到另一放大器 32-2的第二输入端，假设与放大器 32-1 第一输入端连接的第二数模转换器的输出端对应的参考电压为 V，RE_F1 , 设置 V，RE_F1与 VRE_F^S等或近似相等，则另一放大器 32-2输出端的电压调节精度为 1/2^N* ( 1/2^2N*VRE_F1 ) =1/2^3N*VRE_F1, 以此类推，最终得到电压调节电路系统总体输出的电压调节精度为 1/2 ^{( x+1 ) n}*VRE_F1。这样相当于（X+1 ) N位宽的数模转换器所实现的电压调节精度，从而采用低位宽的数模转换器实现了电压高精度调节。

且本实施例中，放大器 32-1输出端输出的最大电压为（ R2/R1 ) *VRE_F2+Voutl，其中， V_0UTL为第一数模转换器一个输出端 outl的输出电压， VRE_F2 为第一数模转换器另一输出端 out2对应的参考电压；则放大器 32-2输出端输出的最大电压为（ R2/R1 ) *V_REF2+Vouti+ ( 2/R1 ) *V，RE_F1= ( R2/R1 ) *V_REF2+Vouti+ ( R2/R1 ) * VRE_F2=2* ( R2/R1 ) *VRE_F2+V_0UTL。以此类推，最终得到电路调节系统（包括 X个放大器）总体输出的最大电压为 X* ( R2/R1 ) *V_REF2+Vouti o

以上对本发明实施例所提供的电压调节电路系统进行了详细介绍，本文中是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

权利要求

1、一种电压调节电路系统，其特征在于，包括：数模转换器和 m个放大器，所述 m为大于 1的正整数，其中：

2、如权利要求 1所述的系统，其特征在于，所述电压调节电路系统包括 m 个数模转换器，所述数模转换器包括一个输出端；或，

所述电压调节电路系统包括一个数模转换器，所述数模转换器包括 m个输出端。

3、如权利要求 1所述的系统，其特征在于，

所述电压调节电路系统包括 n个数模转换器，所述 n个数模转换器中部分数模转换器的输出端包括一个，另一部分数模转换器的输出端包括多个，所述 n 个数模转换器所有输出端的个数为所述 m。

4、如权利要求 1至 3任一项所述的系统，其特征在于，还包括调节负载，所述调节负载与所述 m个放大器中第二放大器的输出端连接，

所述第二放大器的输出端未连接有另一放大器的第二输入端。

5、一种电压调节电路系统，其特征在于，包括数模转换器和放大器，其中：

所述放大器中的第一输入端和第二输入端分别与所述数模转换器的输出端连接，且分别连接不同的输出端，所述放大器的输出端与所述第一输入端连接；

所述放大器的第二输入端为偏置电压端。

6、如权利要求 5所述的系统，其特征在于，所述电压调节电路系统包括两个数模转换器，所述数模转换器包括一个输出端；或，

所述电压调节电路系统包括一个数模转换器，所述数模转换器包括两个输出端。

7、如权利要求 5或 6所述的系统，其特征在于，还包括调节负载，所述调节负载与所述放大器的输出端连接。

8、一种电压调节电路系统，其特征在于，包括第一数模转换器、第二数模转换器和 X个放大器，所述 X大于或等于 3 , 其中：

9、如权利要求 8所述的系统，其特征在于，

所述电压调节电路系统包括两个第一数模转换器，所述第一数模转换器包括一个输出端，或所述电压调节电路系统包括一个第一数模转换器，所述第一数模转换器包括两个输出端；或，

所述电压调节电路系统包括 X- 1个第二数模转换器，所述第二数模转换器包括一个输出端；或所述电压调节电路系统包括一个第二数模转换器，所述第二数模转换器包括 X-1个输出端；或所述电压调节电路系统包括 y个第二数模转换器，所述 y个第二数模转换器中部分第二数模转换器的输出端包括一个，另一部分第二数模转换器的输出端包括多个，所述 y个数据转换器所有输出端的个数为所述 x- l。

10、如权利要求 8或 9所述的系统，其特征在于，还包括调节负载，所述调节负载与所述 X 个放大器中输出端未连接有另一放大器的第二输入端的放大器的输出端连接。