专利名称：一种带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路的制作方法
一种带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路
背景技术：
近年来随着信息技术领域新技术的不断出现和工艺的不断进步，各种接收机系统的射频前端和基带芯片都取得了较大的发展。具有高集成度的射频芯片和高速控制方案越来越受到人们的青睐，这种射频芯片要求外部元件最少，同时需要自动控制放大电路对于输入信号的反应速度足够快的跟上输入信号变化的程度。众所周知，高集成度的射频芯片要求芯片的外部元件越少越好，传统的反馈式的自动增益控制放大器电路都要求芯片外必须要有一个大的电容提供给电荷泵充放电，这个电容的数字一般大于In，这就决定了这样的电容不可能在我们射频芯片中集成，需要加入额外的芯片引脚输出，这样不但增加了芯片的管脚，而且由于芯片的输出端口的大的寄生电阻的影响会导致电路需要增加额外的电流，既增加了管脚还增加了功耗。传统的可控增益放大器的构成包括放大器主电路，控制电路，检测电路以及参考输入电路。现有技术中，前端信号经过其中的增益可调放大器进行放大，而增益可调放大器的控制通常是用模拟控制电路实现。模拟控制电路虽可连续的调节增益大小，实现每个步进的无缝连接，但存在明显的缺点，连续调节的速度比较慢，只能采用电荷泵电路来提高调节的速度。已有技术的论文名称为“低功耗电荷泵可编程增益放大器的设计与实现”，采用增加电荷泵的电流来提高调节的速度，这种实现方式使得工作电流增加一个数量级，同时控制电压上的纹波增大，直接导致了输出信号的信噪比的降低，所以这种模拟控制电路只能适合于对稳定信号时间要求不太高的增益可调放大器，不适合于对信号的连续变化要求很高的场合，以及对稳定信号的时间要求很高的系统，例如数字电视系统。如果有一种自动增益控制放大器可以不需要外部增加一个电容，提高系统的集成度，并且满足输入信号快速建立和稳定的需求，由于变化比较快，中频信号稳定时变化的一点非连续性，不会导致对系统的干扰影响，因而更好适应射频通信技术领域信新技术不断增长的市场需求。
发明内容
本发明属于射频通信技术领域，涉及一种带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路，尤其涉及一种反指数特性型数字控制电路，本发明的自动增益控制放大电路用于射频接收机，它主要用于需要大的动态范围信号输入条件下的应用，尤其适用于需要集成度很高的同时基带芯片可以选择提供或者不提供反馈控制的应用场合。
发明内容
本发明的目的是为解决现有技术的射频接受机前端构成中的可控增益放大电路以上问题，提供一种带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路，它不需要外部电容，集成为数字的可变增益放大器模块，模块自带的反指数特性型数字控制电路采用数字译码电路和数字放大器共同产生反指数特性，数字译码电路控制增益递进增加，数字放大器每级增益步进都是dB步进，组合形成反指数控制特性，用于输入信号快速变化的高集成度射频接收机以及其他需要对信号进行快速放大处理的接收机中。它除具备传统接收机的数字的可变增益放大器的功能，还减少了外部的充放电电容，可以更好的减少硬件和系统功耗，提高系统信噪比。本发明将数字的可变增益放大器和一种新的数字控制模式结合在一起，在最大限度利用硬件资源和节约片外开销的基础上，将前端的小信号放大，提供给数字基带处理芯片处理，从而使得这种射频芯片可以应用于快速变化的输入信号场合，省去了外部元件，减少了电路开销和功耗，提高系统的性能，以及射频接收机的灵敏度等，由此还能降低设备功耗和体积，节约成本。本发明的一种带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路，可适用于数字电视和公交车上的模拟电视射频芯片，尤其适合于对系统的集成度要求很高，同时又需要快速反应输入信号变化的工作场合。本发明的上述目的是通过下面的技术方案来实现
一种带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路，其特征在于所述带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路简称自动增益放大电路为两路差分结构，自动增益放大电路的组成包括
数字的可变增益放大器(PGA)，
快闪模数转换器，以及 反指数特性型控制电路；其中
所述数字的可变增益放大器是一个多级级联的可变增益放大电路；
所述快闪模数转换器为2bit快闪模数转换器，将数字的可变增益放大器输出的两路射频差分增益放大的模拟信号分别转换为数字信号，送到两路反指数特性型数字控制电路模块的输入端；
所述反指数特性型控制电路为反指数特性型数字控制电路，用于将2bit快闪模数转换器量化的幅度信号处理后产生对数字的可变增益放大器的2bit控制信号。所述的自动增益放大电路，其在于自动增益放大电路为射频前端中的一块可编程增益模块，该模块为两路差分自动增益放大电路结构，每路自动增益放大电路的输入端接入射频前端中频信号，两路自动增益放大电路的输出端分别连接下一级数字基带处理芯片，可编程增益模块的外部接口包括两路中频信号输入端以及两路共用的一个参考电压的参考值端口和一个增益数字控制端口；
所述参考电压的参考值是芯片内置的一个数字值，参考电压的参考值端口连接射频接收机的内部一个固定寄存器，用于提供最终稳定的基准参考依据；
系统设置的参考值Vref为来自于后级基带数字处理模块的LDO电路提供的一个基准电压为参考电压。
所述增益数字控制端口连接反指数特性型数字控制电路的输出控制端口或下一级数字基带处理芯片的输出控制端口。所述的动增益放大电路，其在于所述多级级联的可变增益放大电路包括M个串联连接数字可变增益放大级，M取值范围为7 3 ;取决于实际中需要多少可控的动态范围，作为优选，M取值为5，用五级数字可变增益放大级串联级连；M个数字可变增益放大级的第I级数字可变增益放大级的输入端连接一路射频差分输入信号连接，第M级数字可变增益放大级的输出端连接连接2bit快闪模数转换器对的输入端；2bit快闪模数转换器将可编程增益模块输出的两路差分增益放大信号接到反指数特性型数字控制电路模块的的两个输入端，处理后反馈给数字可变增益放大级电路的数字控制端口。所述的自动增益放大电路，其在于所述反指数特性型数字控制电路由峰值检测器，减法器电路，数字积分器电路和译码电路组成；反指数特性型数字控制电路为反指数特性电路，其中
所述减法器电路的两个输入信号端连接峰值检测器的输出端和参考值端，减法器电路的输出端连接数字积分器电路输入端；
所述数字积分器电路与译码电路串联连接，数字积分器电路采用二分算法数字积分，数字积分器电路输出端连接译码电路；
所述译码电路输入端连接数字积分器电路输出端，译码电路输出端连接数字的可变增益放大电路的M个串联连接数字可变增益放大级的增益控制端，译码电路将数字积分器电路用二分算法最快得到最优的控制输出作译码处理，输出控制信号。反指数特性型数字控制电路将2bit快闪模数转换器电路的幅度输出信号通过峰值检测器检测出其中最大的幅度部分，减法器电路将检测到的最大的幅度与芯片内部的参考值进行比较后输出比较的数字输出结果，这个结果通过一个数字积分器电路，积分后的结果再通过一个数字译码电路译码后输出反馈给数字的可变增益放大器的数字控制端口。减法器电路的两个输入信号分别为峰值检测器对2bit快闪模数转换器的输出峰值采样和来自芯片内部固定寄存器的参考值，减法器电路将两个输入相减后直接量化得到两个信号的比较输出结果，提供给后级的数字积分器电路作进一步量化处理。数字积分器电路作用是通过在设定的时间内将减法器的输出比较结果进行统计分析，数字积分器的输出给译码电路，由译码电路最终给出增益增加，减少或保持的控制信号。数字积分器的积分结果是与设定的比较电压进行比较，比较电压设定为两个高低不同数值的设定值，如果积分器的积分结果比高的设定值高，那么积分结果设定为将增益值减少，如果积分器的积分结果比低的设定值低，那么积分结果设定为将增益增加，如果积分器的积分结果位于两个高、低设定值之间，那么结果设定为增益值不变。反指数特性型数字控制电路提供反指数特性的控制信号，其输出连接数字的可变增益放大器，使数字的可变增益放大器的增益随控制电压dB-linear反指数线性变化，控制信号输出连接各个数字可变增益放大级的增益控制端，控制数字的可变增益放大器对输入号无失真放大。如果采用可切换的数字控制电路，当数字基带处理模块要求增益增加时，控制切换开关切换到外部数字控制电路，首先增加到中间增益，如果增益太大，增加到最大增益和中间增益的平均值的增益，依次类推直到找到最优的增益控制字；反之，如果要求增益减小时，首先减小到中间增益，如果增益太小，减少到最小增益和中间增益的平均值的增益，依次类推直到找到最优的增益控制字。所述的自动增益放大电路，其在于所述2bit快闪模数转换器包括三个比较器电路、编码电路以及固定参考电压配置电路，三个比较器采用相同结构的高速比较器，采用基于快闪模数转换结构；输入信号同时接入三个比较器与三个比较器的参考电压作比较，二个比较器的参考电压的输入都来自于固定参考电压配置电路，由分压电阻串对电源电压分压产生，二个比较器的输出通过数字编码电路组合后形成2bit的幅度信号位；另一个比较器的参考电压为地，比较器输出的比较结果为2bit的符号信号位。所述的自动增益放大电路，其在于所述反指数特性型数字控制电路的减法器电路包括串联连接的一个减法器和一个比较器；一个比较器为输出端并联的比较器对，将数字的可变增益放大器输出信号与系统内部设定的参考值进行比较，输出信号提供给积分器积分，由此得到控制信号的变化方向，由译码电路给出的数字控制电压控制数字放大器中的可变增益放大电路的增益值，保证数字的可变增益放大器输出电压的幅值在设定的范围之内。
所述的自动增益放大电路，其在于所述数字可变增益放大级为精确离散增益放大器，它是基于电阻反馈网络的精确增益控制的离散增益dB步进的放大器，包括尾流源，差分放大管，可变负载电阻和源级可变负反馈电阻；用于依据数字控制模式的反馈廻路提供的精确数字控制电压，控制自动增益放大电路的增益，为后一级数字基带处理模块芯片提供高增益和大线性范围的射频前端信号。所述的自动增益放大电路，其在于所述M个串联连接数字可变增益放大级为电阻可调的带共模反馈的数字增益放大电路，每级数字可变增益放大级的电路基本相同，对应的调整增益的电阻和反馈电路的电阻不同，电路的数字控制端接数字控制电路，用于精确调整数字的可变增益放大器的增益。作为优选，采用五级数字可变增益放大级电路串联连接；五级数字可变增益放大级的基本结构电路完全相同，电路的数字控制端连接数字控制电路输出端，用于精确调整数字可变增益放大级的增益；数字的可变增益放大器的最后一级数字可变增益放大级采用与前面几级相同的结构，只是增加了电路的电流，减少了电路的输出电阻，用于提供驱动能力和大的输出摆幅。所述的自动增益放大电路，其还在于所述带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路还包括一个控制模式切换开关，自动增益放大电路片内自带反指数特性型数字控制电路能与片外的一个或多个控制电路构成一种可切换的多控制模式的自动增益放大电路，由数字基带处理模块芯片控制控制自动增益放大电路片内模式切换开关对两路控制模式切换，实现反指数特性型数字控制电路与外部控制电路的切换，断开反指数特性型数字控制电路，接通外部控制电路，反之亦然，用于实现多种控制模式的切换。一种带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路包括数字的可变增益放大器，反指数特性型的数字增益控制电路，2bit快闪模数转换器，以及数字译码电路。数字的可变增益放大器包括多个数字可变增益放大级。数字可变增益放大级采用电阻可调的带共模反馈的放大器结构，最后一级基本数字可变放大器电路提供大的驱动能力和大的输出摆幅。反指数特性型数字控制电路将检测结果反馈给数字的可变增益放大电路，保证数字的可变增益放大器的输出幅度基本不变，送给ADC电路准确采样；
自动增益放大电路的数字的可变增益放大器电路可以通过调节负载以及源极负反馈电阻的变化来调节增益大小，实现方式简单，并且每个数字可变增益放大级的结构基本相同，使得数字译码电路的设计简单，电路的版图设计也相对简单。反指数特性型数字控制电路由峰值检测器，减法器电路，数字积分器电路和译码电路组成。反指数特性型数字控制电路将2bit快闪模数转换器的幅度输出信号通过峰值检测器检测出其中最大的幅度部分，減法器电路将峰值检测器检测到的最大幅度，即是对2bit快闪模数转换器的幅度信号位输出进行统计，输出数字信号，与芯片内部的固定參考值Vref进行比较后，输出比较的数字输出結果，这个结果通过数字积分器电路积分，将积分后的结果再通过ー个数字的译码电路，解码后输出反馈给数字的可变增益放大器的数字的控制信号端ロ。当自动增益放大电路工作于自动增益控制方式下，若输入信号较弱，ADC会将量化的幅度变化信息提供给数字控制电路，反指数特性型数字控制电路将输出的信号的幅度与 基准电压比较，将多次比较的结果积分，同时根据预先设置的门限值得到増益是相变大方向变化，然后将结果提供给数字译码电路，由数字译码电路设置数字的可变增益放大器的増益在高增益模式工作。当输入信号较强吋，ADC会将量化的幅度变化信息提供给数字控制电路，反指数特性型数字控制电路将输出的信号的幅度与基准电压比较，将多次比较的结果积分，同时根据预先设置的门限值得到増益是相变小方向变化，然后将结果提供给数字译码电路，由数字译码电路设置数字的可变增益放大器的増益在低增益模式工作。反指数特性型数字控制电路中的数字积分器电路采用二分算法来最快的查找得至IJ最优的控制输出给译码电路，依次处理找到最优的增益控制字。采用的这种算法能快速找到在某个输入下要达到对应输出信号的数字控制字的，这样可以大大提高系统对于输入信号的相应时间，同时不同于传统的需要基带提供控制反馈的方案，在射频信号的内部就完成了这种快速的自动控制功能，可以减少由于射频和基带芯片之间由于通信而耽误的时间，同时减少了基带的硬件开销。带反指数特性型数字控制电路中的积分器采用数字积分器，采用数字积分器相比与模拟积分器可以减少硬件开销，同时模拟的积分器如果需要做比较长的时间的积分需要外加电容，而数字积分器不需要，这样可以节约管脚，节省开销。自动控制AGC实现有反馈和前馈两种模式，反馈型AGC为闭环结构，具有鲁棒性强，精度高，低频噪声更低等优点。然而，由于反馈型AGC环路带宽低于信号带宽，所以其建立时间比较长。本发明为了满足有些系统要求快速建立时间的要求，采用了数字控制的PGA和反指数特性型数字控制电路，大大缩短建立时间，提高系统性能。本发明的数字的可变增益放大器的级数M值通过优化进行选择，作为优选采用五级基本相同结构电路实现，主要目的是达到功耗和带宽的最优化，采用基于积分器的二分法算法的数字控制单元可以利用硬件数字电路的处理能力，完成模拟控制无法实现的的算法，不受温度、エ艺、噪声等的影响，可实现更精确的控制。可编程使控制更加灵活，能更容易的实现所需要的特性。带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路，其片内自带反指数特性型数字控制电路能与片外的一个或多个控制电路构成ー种可切換的多控制模式的自动增益放大电路。不同系统和数字基带处理芯片可以选用上述任何ー种方案实现，本发明提出ー个整体电路可同时满足上述多个要求，尤其是在芯片小型化，集成度越来越高的市场背景下，这种集成了模拟可控制的中频放大器和数字可编程控制中频放大器的一体化系统能很好的适应多模多频系统要求而仅采用ー套硬件开销，节省了大量面积，使系统的硬件复用达到最大化。本发明的实质性效果I、本发明的一种带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路能能适应多输入快速变化的系统要求以及其它需要快速响应和高集成度工作系统的需要。
2、本发明具有反指数特性型的数字控制功能，电路结构使得芯片外部无需外加电容，可以更好的减少硬件和系统功率开销，提高系统信噪比，优化系统设计。3、本发明电路加入的二分法算法，能对应不同输入快速得到相应的数字控制电压。4、本发明电路数字控制模式利用2bit快闪模数转换器和峰值检测器，同时利用数字实现的积分电路处理能力，完成二分法算法，不受温度、工艺、噪声等的影响，可实现更精确更加灵活的控制。
图I为传统的模拟峰值检测型AGC控制方式电路原理框图。图中101为数字的可变增益放大器，102为峰值检测器，103为一个对数放大器，104为低通滤波器，其中142为低通滤波器的电阻，141为外接滤波器电容，105为相关器，Vref为输入的参考电压。图2为传统的电荷泵型AGC控制方式电路原理框图。图2中201-203为数字的可变增益放大器中多级级联的可变增益放大级，204为固定增益级，205为电压-电流转换器，206和207为比较器对，208是电荷泵，209为电容C3，210和211分别为差分信号通路上的偏置电阻，212为模数转换器对，VINP和VINN为差分输入信号，Vbiasl和V bias2为差分信号通路上的偏置电压，Vref为参考电压，VOUTP和VOUTN为差分输出信号。图3为本发明实施例的带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路构成框 图3中31为数字的可变增益放大器，32为2bit快闪模数转换器，33为反指数特性型数字控制电路，其中301为峰值检测器，302为减法器电路，303为数字积分器电路，304为译码电路，VIN为输入信号。图4为本发明的自动增益放大电路中数字可变增益放大级的构成电路 图4中11，12为尾电流源，M1，M2为差分信号输入管，RL为差分信号的可变负载电阻，Rd为源级可变负反馈电阻。图5采用本发明带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路中的2bit快闪模数转换器电路构成示意框图。图5中5广53为比较器电路，R1，R2，R3为用于产生参考电压的分压电阻，54为编码电路，55为比较电压分压电路。图6为本发明实施例的带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路与数字基带处理模块的连接示意框图。图6中61为数字积分器电路，62为译码电路，63为峰值检测器，64为减法器电路，65、66为二分法算法电路，63为来自2bit快闪模数转换器幅度信号位的输出。图7为本发明实施例的带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路与数字基带模块的配和的另ー种构成示意框图。
图7中71为带反指数特性型数字控制电路的自动增益控制放大电路，72为数字基带处理模块的芯片，701为数字的可变增益放大器，702为2bit快闪模数转换器，703为反指数特性型数字控制电路，其中711为峰值检测器，712为译码电路，713为数字积分器电路，714为减法器电路。图8为本发明实施例的反指数特性型数字控制电路的构成框图
图8中81为数字自动增益控制放大器配置在外部控制模式，82为数字基带处理模块的芯片，801为数字的可变增益放大器，802为2bit快闪模数转换器，803为片内带的反指数特性型数字控制电路，804为片内带的切換开关，83为片外控制电路。传统的峰值检测型的AGC的控制电路原理框图如图I所示，模拟AGC由若干级增益放大级级联构成的数字的可变增益放大器101，峰值检测器102，对数放大器103，低通滤波器104以及相关器105组成。在整个射频接收系统中，AGC位于复数中频滤波器与模数转换器ADC之间，它根据接收到的中频信号強度，进行不同増益级别的放大，力求使输出信号的强度稳定在一定的电平上，从而给后续ADC电路ー个相对固定的输入电压,让ADC以较低的分辨率达到较好的性能和较大的信噪比。但是低通滤波器要获得较低的截止频率必需外加ー个大电容量的滤波电容。已有技术的电荷泵型AGC电路原理框图如图2所示，电荷泵型AGC电路由多级可变增益放大级级联的数字的可变增益放大器201，固定増益放大级202，ADC变换器203，控制逻辑204，电荷泵电路205，电容206和V-I转换电路207组成。输入信号VINP和VINN进入数字的可变增益放大器VGA和固定増益放大级202放大，在ADC变换器203与设定的參考电压Vref进行比较，差分的比较器206和207的输出通过电荷泵电路208对C3 (外接)电容209充电或放电，使其输出合适的控制电压至电压电流转换电路205的输入端，205将电压控制信号转换为电流控制信号，送到可变增益放大级201 203的控制端，控制各级可变增益放大级的増益，从而使差分放大通路上的放大信号经模数转换器对212输出中频放大输出信号VOUTP和V0UTN。_
具体实施例方式下面通过实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进ー步具体说明。第一实施例
图3给出了本发明实施例的带反指数特性型数字控制电路的自动增益大电路构成框图。结合图3说明本发明中自动控制模式实现构成，设置M取值为5。输入信号VIN进入数字的可变增益放大器31的输入端，数字的可变增益放大器为五级的可变增益放大级级联连接，数字的可变增益放大器31的输出接到2bit快闪模数转换器32，2bit快闪模数转换器32的幅度信号位输出到反指数特性型数字控制电路33中的峰值检测器301，峰值检测器301的输出与芯片提供的參考值通过减法器电路302进行比较，减法器电路302的输出提供给303数字积分器电路，303数字积分器的输出提供给译码电路304，译码电路304将控制方向转为数字控制信号，控制31数字的可变增益放大器电路，31数字的可变增益放大器电路以稳定的幅度送给322bit模数转换器，以便保证模拟数字转化模块的能得到满幅度信号的输出。图4给出本发明的自动增益放大电路中数字的可变增益放大器的一级可变增益放大级的构成电路图。如图所示，一级数字可变增益放大级包括第一尾电流源Il和第二尾电流源12，差分信号输入管Ml和M2，两路差分信号的负载电阻RL以及源级负反馈电阻Rd。其中RL，Rd为可调电阻，用于调节增益大小，控制信号来自片内带反指数特性型数字控制电路或下一级数 字基带处理模块的数字控制电路中的解码电路。数字的可变增益放大器电路的输出信号VN和VP提供给数字控制电路中的峰值检测器进行检测。图5给出本发明2bit快闪模数转换器电路构成示意框图，如图所示，2bit快闪模数转换器电路包括比较电路51、52和53，编码电路54以及比较电压分压电路55的分压电阻R1、R2和R3。其中比较器51、52和53的一个输入来自数字的可变增益放大器最后一级的输出，另一个输入分别来自比较电压分压电路55中电阻串产生的分压信号。编码电路54为由非门501和与非门502组成的数字编码器，非门502的输入来自第一个比较器51的输出，其输出连接与非门502的一个输入端，与非门502的另一个输入来自第二个比较器52的输入，502与非门的输出就是幅度信号位，编码电路54的输出就是2bit快闪模数转换器输出的幅度信号位，比较器53输出就是2bit快闪模数转换器输出的符号信号位，2bit快闪模数转换器输出的符号信号位和幅度信号位提供给数字基带处理芯片，同时幅度信号位还提供给反指数型数字控制电路的峰值检测器进行处理。第二实施例
图6给出本发明第二个实施例中的反指数特性型数字控制电路的构成框图，第四实施例结合图6具体说明反指数特性型数字控制电路的控制原理。反指数特性型数字控制电路包括数字积分器电路61，译码电路62，峰值检测器63和减法器电路64，其中数字积分器电路61由两个二分法算法电路65和66构成。由2bit快闪模数转换器量化中频信号得到的幅度信号位输入到峰值检测器63，峰值检测器63通过处理幅度位中最大的连续高电平数目的个数得到中频信号的幅度信号，得到的中频信号的幅度信号为数字信号，将此数字信号与系统内部寄存器的参考值送到减法器64进行处理，减法器64首先将表征幅度信号的数字信号与参考值进行相减，相减输出得到一个数字信号通过一个数字比较器作比较判断当峰值检测器63的输出大于参考值Vref时，减法器64输出为高电平，反之输出为低电平。减法器64的输出通过二分法算法电路65处理，处理过程如下如果减法器64的输出为低电平，二分法算法电路65将当前的控制信号增加到最大的控制输出，之后如果反馈回来，减法器64的输出信号为低电平,就保持当前的控制信号输出，若减法器64的输出为高电平，则将输出调到最大输出的一半，依次类推直到找到最优的控制电平。如果减法器64的输出为高电平，二分法算法电路65将现在的控制信号减少到最小的控制输出，之后如果反馈回来，减法器64的输出信号为高电平，保持当前的控制信号输出，若减法器64的输出为低电平，则将输出调到最小输出的一倍，依次类推直到找到最优的控制电平，数字积分器电路61的输出提供给译码电路62解码，译码电路62得到数字的控制信号输出。第三实施例
图7为本发明实施例的射频芯片带有反指数特性型数字控制电路的自动增益控制放大器与后级数字基带芯片的连接框图。71是带有反指数特性型数字控制电路自动增益控制放大器，72是配置基带处理模块的芯片。射频芯片的自动增益放大器71包括数字的可变增益放大器701，2bit快闪模数转换器702以及反指数特性型数字控制电路703。其中，基带处理模块72有数字输出检测功能，它可以通过接收机控制自动增益控制放大器71配置于外部控制模式，通过模拟数字转换电路702将放大通路的信号由数字基带模块72来采样，数字基带模块72的反馈数字信号并通过数字接ロ电路73送到数字的可变增益放大器701，以外部控制模式稳定输出差分信号幅度。第四实施例
图8还给出本发明 实施例的ー种基于带反指数型数字控制电路的自动增益放大电路81的可切換的多控制模式的自动增益放大电路。它由片内带反指数型数字控制电路的自动増益放大电路81，和片外的控制电路83，以及控制模式切换开关804构成。由片外的数字基带处理模块82控制两路控制模式的控制模式切换开关804，实现两路控制模式的控制模式的控制电路切換。实现反指数特性型数字控制电路与外部控制电路的切換，断开反指数特性型数字控制电路，接通外部控制电路尤其适用于要求片外元器件少和结构紧凑的射频前端电路。图8给出了本发明应用实施例的一种带有反指数特性型数字控制电路的自动增益控制放大器电路搭配另ー种基帯芯片构成框图。模拟中频输入信号首先通过数字的可变增益放大器801放大得到输出vout，输出通过2bit的模数转换器进行采样和量化，量化后得到幅度和符号位信息，反指数特性型数字控制电路803中的811峰值检测器对模数转换器中的幅度信息进行峰值检测，得到最大的峰值信号，将得到的峰值信号与參考值进行比较，通过减法器电路814得到比较的输出信号，減法器电路814的比较输出再通过数字积分器电路813积分，得到增益控制的变化方向再进行二分法算法处理，二分法算法处理后得到控制信号，将控制信号通过译码电路812转为控制数字的可变增益放大器801的数字控制信号，数字控制信号反馈控制数字的可变增益放大器801，直到数字的可变增益放大器801的输出达到设定的稳定值，输出Vout通过2bit快闪模数转换器量化后的幅度和符号信号提供给数字基带处理芯片82处理，只有在信号输出稳定后，数字基带处理芯片82得到的数据才能具有最大的信噪比。本领域技术人员可以理解，在不背离本发明广义范围的前提下，对上述实施例作出若干改动。因而，本发明并不仅限于所公开的特定实施例。其范围应当涵盖所附权利要求书限定的本发明核心及保护范围内的所有变化。
权利要求
1.一种带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路，其特征在于所述带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路简称自动增益放大电路为两路差分结构，自动增益放大电路的组成包括 数字的可变增益放大器(PGA )， 快闪模数转换器，以及 反指数特性型控制电路；其中 所述数字的可变增益放大器是一个多级级联的可变增益放大电路； 所述快闪模数转换器为2bit快闪模数转换器，将数字的可变增益放大器输出的两路射频差分增益放大的模拟信号分别转换为数字信号，送到两路反指数特性型数字控制电路模块的输入端； 所述反指数特性型控制电路为反指数特性型数字控制电路，用于将2bit快闪模数转换器量化的幅度信号处理后产生对数字的可变增益放大器的2bit控制信号。
2.根据权利要求I所述的自动增益放大电路，其特征在于自动增益放大电路为射频前端中的一块可编程增益模块，该模块为两路差分自动增益放大电路结构，每路自动增益放大电路的输入端接入射频前端中频信号，两路自动增益放大电路的输出端分别连接下一级数字基带处理芯片，可编程增益模块的外部接口包括两路中频信号输入端以及两路共用的一个参考电压的参考值端口和一个增益数字控制端口； 所述参考电压的参考值是芯片内置的一个数字值，参考电压的参考值端口连接射频接收机的内部一个固定寄存器，用于提供最终稳定的基准参考依据； 所述增益数字控制端口连接反指数特性型数字控制电路的输出控制端口或下一级数字基带处理芯片的输出控制端口。
3.根据权利要求I所述的动增益放大电路，其特征在于所述多级级联的可变增益放大电路包括M个串联连接数字可变增益放大级，M取值范围为7 3 ; M个数字可变增益放大级的第I级数字可变增益放大级的输入端连接一路射频差分输入信号连接，第M级数字可变增益放大级的输出端连接2bit快闪模数转换器对的输入端；2bit快闪模数转换器将可编程增益模块输出的两路差分增益放大信号接到反指数特性型数字控制电路模块的的两个输入端，处理后反馈给数字可变增益放大级电路的数字控制端口。
4.根据权利要求I所述的自动增益放大电路，其特征在于所述反指数特性型数字控制电路由峰值检测器，减法器电路，数字积分器电路和译码电路组成；反指数特性型数字控制电路为反指数特性电路，其中 所述减法器电路的两个输入信号端连接峰值检测器的输出端和参考值端，减法器电路的输出端连接数字积分器电路输入端； 所述数字积分器电路与译码电路串联连接，数字积分器电路采用二分算法数字积分，数字积分器电路输出端连接译码电路； 所述译码电路输入端连接数字积分器电路输出端，译码电路输出端连接数字的可变增益放大电路的M个串联连接数字可变增益放大级的增益控制端，译码电路将数字积分器电路用二分算法最快得到最优的控制输出作译码处理，输出控制信号。
5.根据权利要求I所述的自动增益放大电路，其特征在于所述2bit快闪模数转换器包括三个比较器电路、编码电路以及固定参考电压配置电路，三个比较器采用相同结构的高速比较器；输入信号同时接入三个比较器与三个比较器的参考电压作比较，二个比较器的参考电压的输入都来自于固定参考电压配置电路，由分压电阻串对电源电压分压产生，二个比较器的输出通过数字编码电路组合后形成2bit的幅度信号位；另一个比较器的参考电压为地，比较器输出的比较结果为2bit的符号信号位。
6.根据权利要求4所述的自动增益放大电路，其特征在于所述反指数特性型数字控制电路的减法器电路包括串联连接的一个减法器和一个比较器；一个比较器为输出端并联的比较器对，将数字的可变增益放大器输出信号与系统内部设定的参考值进行比较，输出信号提供给积分器积分，由此得到控制信号的变化方向，由译码电路给出的数字控制电压控制数字放大器中的可变增益放大电路的增益值，保证数字的可变增益放大器输出电压的幅值在设定的范围之内。
7.根据权利要求3所述的自动增益放大电路，其特征在于所述数字可变增益放大级为精确离散增益放大器，它是基于电阻反馈网络的精确增益控制的离散增益dB步进的放大器，包括尾流源，差分放大管，可变负载电阻和源级可变负反馈电阻；用于依据数字控制模式的反馈廻路提供的精确数字控制电压，控制自动增益放大电路的增益，为后一级数字基带处理模块芯片提供高增益和大线性范围的射频前端信号。
8.根据权利要求3所述的自动增益放大电路，其特征在于所述M个串联连接数字可变增益放大级为电阻可调的带共模反馈的数字增益放大电路，每级数字可变增益放大级的电路基本相同，对应的调整增益的电阻和反馈电路的电阻不同，电路的数字控制端接数字控制电路，用于精确调整数字的可变增益放大器的增益。
9.根据权利要求1-8所述的自动增益放大电路，其特征还在于所述带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路还包括一个控制模式切换开关，自动增益放大电路片内自带反指数特性型数字控制电路能与片外的一个或多个控制电路构成一种可切换的多控制模式的自动增益放大电路，由数字基带处理模块芯片控制控制自动增益放大电路片内模式切换开关对两路控制模式切换，实现反指数特性型数字控制电路与外部控制电路的切换，断开反指数特性型数字控制电路，接通外部控制电路，反之亦然，用于实现多种控制模式的切换。
全文摘要
本发明公开一种带反指数特性型数字控制电路的自动增益放大电路，由多个数字可变增益放大级级联构成的数字的可变增益放大器，包括三个比较器电路、编码电路以及固定参考电压配置电路的数字电路的2bit快闪模数转换器和包括峰值检测器，减法器电路，积分器电路以及译码电路的反指数特性型数字控制电路构成。反指数特性型数字控制电路检测2bit快闪模数转换器输出的数字信号，将检测到的信号幅度由减法电路与参考电压的参考值比较，比较结果通过积分和译码后，输出反馈控制信号调整PGA的增益。自动增益放大电路还包括控制电路的切换开关，可实现反指数特性型数字控制电路与外部控制电路的切换，尤其适用于要求片外元器件少和结构紧凑的射频前端电路。
文档编号H03G3/30GK102624346SQ20111028236
公开日2012年8月1日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者何晓丰 申请人:杭州中科微电子有限公司