专利名称：一种电压型自动增益控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信行业电子电路设计领域，尤其是一种用于E类CMOS功放驱动电路的电压型自动增益控制电路(Automatic Gain Control，简称AGC电路)。
背景技术：
在目前的低成本的蓝牙及其他短距离无线通信的恒包络收发机系统中，由于E类CMOS功放的高效率和设计简单得到广泛应用，其需要AGC电路为其提供稳定的偏置电流，以保证输入管能完成好的开关性能。现有技术用于E类CMOS功放驱动的AGC电路均为电流型，其通过采样幅度电压与基准电压的差值转换为电流来对偏置电流源进行充放，以使其稳定。但由于电压转换为电流时需要一个电阻，该电阻的阻值大小受到锁定速度和锁定精度的折衷影响，当电阻太大时，锁定时间较快，但精度较低，对电压扰动的抗干扰能力较差；当电阻太小时，虽然精度得到提高，但锁定时间较长，不利于双工模式的工作。
发明内容
(一 )要解决的技术问题为解决上述的一个或多个问题，本发明提出一种电压型AGC电路，以在较快的时间内使输出的电流达到稳定，并且保持适当的锁定精度。( 二 )技术方案根据本发明的一个方面，提供了一种电压型自动增益控制电路。该电压型自动增益控制电路包括振幅采样器、电压跟随器、隔交电阻和偏置电流源，其中振幅采样器，用于分别对被控制信号和基准电压信号进行采样；电压跟随器，与振幅采样器相连接，用于对采样后的被控制信号和基准电压信号分别进行隔离，以得到稳定的电压信号；隔交电阻，与电压跟随器相连接，用于对稳定的被控制信号和基准电压信号利用电阻分别求取平均值；偏置电流源，其偏置端与隔交电阻相连接，其输出端作为该电压型AGC电路的输出端，用于利用被控制信号的平均值和基准电压信号的平均值作为偏置电压，输出控制电流。(三)有益效果由上述技术方案可知，本发明电压型AGC电路中，将E类CMOS功放驱动电路的输出电压幅度稳定在一个稳定的幅度，适用于低成本便携蓝牙及其他短距离无线通信系统收发机的应用，具体来讲(1)由于采用电压直接转换为偏置电压而不需要将电压转换成电流再转换成偏置电压，从而减少了电路反应时间，从而本发明电压型AGC电路相比与电流型AGC电路锁定时间相对较短；此外，由于E类CMOS功放驱动电路的输出电压只受其输出电压幅度的控制，而不需要考虑电流型AGC电路中直流电流的影响，反馈更加直接，从而本发明电压型AGC电路锁定精度较高；(2)本发明AGC电路结构简单，并且不需要大电阻来将电流转换为电压，从而其成本较低，而其功能完全能够满足低成本的蓝牙及其他短距离无线通信的恒包络收发机系统的需要。
图1是本发明实施例电压型AGC电路的结构原理图；图2是本发明实施例电压型AGC电路振幅采样器中包络检测器的结构原理图；图3是本发明实施例电压型AGC电路中基准电压源的结构原理图；图4是本发明实施例电压型AGC电路中电流源的结构原理图；图5是采用本发明实施例电压型AGC电路为E类CMOS功放提供驱动时E类CMOS功放的输出电压曲线图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。在本发明的一个示例性实施例中，提出一种电压型AGC电路。图1是本发明实施例电压型AGC电路的结构原理图。如图1所示，本实施例AGC电路包括振幅采样器、电压跟随器、隔交电阻和偏置电流源。其中，振幅采样器分别对被控制信号和基准电压信号进行采样，得到两者的振幅信息；电压跟随器对采样后的被控制信号和基准电压信号分别进行隔离，以得到稳定的电压信号；隔交电阻对上述两信号求取信号平均值，该平均值施加至偏置电流源的偏置电压处，对偏置电流源进行充放，偏置电流源的输出端作为该电压型AGC电路的输出端。以下分别对本实施例AGC电路各个组成部分进行详细说明。如图1所示，本实施例中，振幅采样器包括包络检测器和基准电压源。其中，包络检测器的输入端连接至被控制信号，输出端连接至第一电压跟随器单元；基准电压源独立产生另一个电压作为振幅基准，其输出端连接至第二电压跟随器单元。图2是本发明实施例电压型AGC电路振幅采样器中差分电路包络检测器的结构原理图。当然，包络检测器可以为如图2所示的基本差分形式，还可以为其他有检测包络功能的差分电路。如图2所示，差分电路包络检测器包括第一差分NMOS管(NM0S1)，第二差分NMOS管(NMOS》和第一尾电流NMOS管(NM0S3)，其中第一差分NMOS管(NMOSl)和第二差分NMOS管(NMOS》的栅端分别作为差分电路的两输入端，其漏端连接至电源电压VDD，其源端共同连接至差分电路的输出端，上述第一尾电流NMOS管(NMOS； )的栅端连接至差分直流偏置Biasl，源端连接至地，漏端连接至差分电路的输出端。图3是本发明实施例电压型AGC电路振幅采样器中源跟随器基准电压源的结构示意图。当然，基准电压源可以为如图3所示的形式，还可以为其他有提供基准电压功能的电路。该源跟随器基准电压源相当于包络检测器的单边电路。其包括第四NMOS管(NM0S4)，其栅端连接至参考电压，其漏端连接至电源电压VDD ；第五NMOS管(NM0S5)，其栅端连接至偏置电压Bias2，其漏端连接至第四NMOS管(NM0S4)的源端，作为该源跟随器基准电压源的输出端，其源端接地。其中，该源跟随器基准电压源的第四NMOS管(NM0S4)与图2差分电路包络检测器的第一差分NMOS管(NMOSl)尺寸相同，该源跟随器基准电压源的第四NMOS管(NM0S4)为图2差分电路包络检测器的第一尾电流源NMOS管(NMOS； )尺寸的一半，该源跟随器基准电压源的偏置电压Bias2与差分电路包络检测器的差分直流偏置Biasl —致，以保证能输出同样地直流电压。如图1所示，本实施例中，电压跟随器包括第一电压跟随器单元和第二电压跟随器单元。其中，第一电压跟随器单元为标准的单位增益放大器，其第一输入端连接至包络检测器的输出端，第二输入端与输出端相连接，其功能为将包络检测器的交流信号与偏置电流源的偏置直流电压隔离；第二电压跟随器单元也为标准的单位增益放大器，其输入端连接至基准电压源的输出电压，第二输入端与输出端相连接，其功能为将基准电压源与偏置电流源的偏置直流电压隔离。本实施例中，隔交电阻包括第一隔交电阻单元和第二隔交电阻单元，当然也可以为其他有隔断交流功能的电路。第一隔交电阻单元的输入端与第一电压跟随器单元相连接。第二隔交电阻单元的输入端与第二电压跟随器单元相连接。第一隔交电阻单元和第二隔交电阻单元的输出端共同连接至偏置电流源，从而将取包络后的电压和基准电压经过电阻取平均后接到电流源的偏置电压Bias端。本实施例将采样电压和基准电压通过取平均后加到电流源的偏置电压处，可以不受锁定时间和精度的影响，在较快的时间内达到稳定，并且锁定精度较高。图4是本发明实施例电压型AGC电路中偏置电流源的结构原理图。当然，偏置电流源可以为如图4所示的形式，还可以为其他形式的电路。如图4所示，该偏置电流源包括第六NMOS管(NM0S6)，其栅端连接至电流源电路的输入端Bias，其源端连接至第二 NMOS管的漏端，其漏端连接至电源电压VDD ；第七NMOS管(NM0S7)，其栅端与其漏端短接，并共同连接至电流源电路的输出端OUT，其源端连接至地。本发明在具体实施时，首先将直流偏置为使得电流源能够输出较大的电流，来驱动E类CMOS功放，使其输出较大的振幅，振幅经过包络检测器后逐步减小电流，最终达到动态平衡，输出稳定的幅度。图5是采用本发明实施例电压型AGC电路为E类CMOS功放驱动电路提供电流源时E类CMOS功放驱动电路的输出电压曲线图。如图5所示，开始时的E类CMOS功放驱动电路的输出信号比较大，为调节器功率，将此信号输入到包络检测器的输入端，包络检测器检测出的振幅信号与基准电压源通过隔交电阻求平均，将此平均电压作为偏置电流源的偏置电压，此偏置电流源的输出电流输出去控制E类CMOS功放驱动电路的电压输出，使得E类CMOS功放驱动电路的输出电压最终稳定在一个合适的幅度。由上述技术方案可知，本发明电压型AGC电路中，将E类CMOS功放驱动电路的输出电压幅度稳定在一个稳定的幅度，适用于低成本便携蓝牙及其他短距离无线通信系统收发机的应用，具体来讲(1)由于采用电压直接转换为偏置电压而不需要将电压转换成电流再转换成偏置电压，从而减少了电路反应时间，从而本发明电压型AGC电路相比与电流型AGC电路锁定时间相对较短；由于E类CMOS功放驱动电路的输出电压只受其输出电压幅度的控制，而不需要考虑电流型AGC电路中直流电流的影响，反馈更加直接，从而本发明电压型AGC电路锁定精度较高；(2)本发明AGC电路结构简单，并且不需要大电阻来将电流转换为电压，从而其成本较低，而其功能完全能够满足低成本的蓝牙及其他短距离无线通信的恒包络收发机系统的需要。 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种电压型自动增益控制电路，包括振幅采样器、电压跟随器、隔交电阻和偏置电流源，其中所述振幅采样器，用于分别对被控制信号和基准电压信号进行采样； 所述电压跟随器，与所述振幅采样器相连接，用于对采样后的被控制信号和基准电压信号分别进行隔离，以得到稳定的电压信号；所述隔交电阻，与所述电压跟随器相连接，用于对稳定的被控制信号和基准电压信号利用电阻分别求取平均值；所述偏置电流源，其偏置端与所述隔交电阻相连接，其输出端作为该电压型AGC电路的输出端，用于利用被控制信号的平均值和基准电压信号的平均值作为偏置电压，输出控制电流。
2.根据权利要求1所述的电压型自动增益控制电路，其中，所述振幅采样器包括包络检测器和基准电压源；所述包络检测器，其输入端连接至被控制信号，用于对被控制信号进行采样； 所述基准电压源，用于独立产生另一基准电压信号，并对该基准电压信号进行采样作为振幅基准。
3.根据权利要求2所述的电压型自动增益控制电路，其中，所述包络检测器为差分电路包络检测器，该差分电路包络检测器包括第一差分NMOS管(NMOSl)、第二差分NMOS管 (NM0S2)和第一尾电流NMOS管(NM0S3)，其中所述第一差分NMOS管(NMOSl)和所述第二差分NMOS管(NM0S2)的栅端分别作为差分电路的两输入端，其漏端共同连接至电源电压(VDD)，其源端作为差分电路包络检测器的输出端；所述第一尾电流NMOS管(NM0S3)的栅端连接至差分直流偏置端(Biasl)，其源端连接至地，其漏端连接至所述差分电路包络检测器的输出端。
4.根据权利要求3所述的电压型自动增益控制电路，其中，所述基准电压源包括 第四NMOS管(NM0S4)，其栅端连接至参考电压；其漏端连接至电源电压(VDD)；第五NMOS管(NM0S5)，其栅端连接至偏置电压端(Bias2)；其漏端连接至第四NMOS管 (NM0S4)的源端，作为该基准电压源的输出端；其源端接地。
5.根据权利要求4所述的电压型自动增益控制电路，其中，所述基准电压源的第四NMOS管(NM0S4)与所述差分电路包络检测器的第一差分NMOS 管(NMOSl)尺寸相同；所述基准电压源的第四NMOS管(NM0S4)为所述差分电路包络检测器的第一尾电流源 NMOS管(NM0S3)尺寸的一半；所述基准电压源中偏置电压端(Bias2)的偏置电压与差分电路包络检测器中差分直流偏置端(Biasl)的偏置电压一致。
6.根据权利要求2所述的电压型自动增益控制电路，其中，所述电压跟随器包括第一电压跟随器单元和第二电压跟随器单元，其中所述第一电压跟随器单元为单位增益放大器，其第一输入端连接至包络检测器的输出端，其第二输入端与输出端相连接，其输出端作为电压跟随器的第一输出端，用于将包络检测器的交流信号与偏置电流源的偏置直流电压隔离；所述第二电压跟随器单元为单位增益放大器，其输入端连接至基准电压源的输出端， 其第二输入端与输出端相连接，其输出端作为电压跟随器的第二输出端，用于将基准电压源与偏置电流源的偏置直流电压隔离。
7.根据权利要求6所述的电压型自动增益控制电路，其中，所述隔交电阻包括第一隔交电阻单元和第二隔交电阻单元所述第一隔交电阻单元的输入端与第一电压跟随器单元的输出端相连接；第二隔交电阻单元的输入端与第二电压跟随器单元的输出端相连接；第一隔交电阻单元和第二隔交电阻单元的输出端相互连接，作为隔交电阻的输出端。
8.根据权利要求6所述的电压型自动增益控制电路，其中，所述偏置电流源包括 第六NMOS管(NM0S6)，其栅端连接至第一隔交电阻单元和第二隔交电阻单元的输出端，其源端连接至第七NMOS管的漏端，其漏端连接至电源电压(VDD)；第七NMOS管(NM0S7)，其栅端与其漏端短接，并共同连接至电压型自动增益控制电路的输出端，其源端连接至地。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电压型自动增益控制电路，用于对E类CMOS功放提供驱动电压，其中所述振幅采样器的输入端连接至E类CMOS功放驱动电路的输出端； 所述偏置电流源的输出端连接至E类CMOS功放驱动电路的控制端。
10.根据权利要求9所述的电压型自动增益控制电路，所述E类CMOS功放用于短距离无线通信的恒包络收发机系统。
全文摘要
本发明公开了一种电压型自动增益控制电路。该电压型自动增益控制电路包括振幅采样器，用于分别对被控制信号和基准电压信号进行采样；电压跟随器，与振幅采样器相连接，用于对采样后的被控制信号和基准电压信号分别进行隔离，以得到稳定的电压信号；隔交电阻，与电压跟随器相连接，用于对稳定的被控制信号和基准电压信号利用电阻分别求取平均值；偏置电流源，其偏置端与隔交电阻相连接，其输出端作为该电压型AGC电路的输出端，用于利用被控制信号的平均值和基准电压信号的平均值作为偏置电压，输出控制电流。本发明电压型AGC电路，能够在较快的时间内使输出的电流达到稳定，并且保持适当的锁定精度。
文档编号H03G3/20GK102571014SQ201210030608
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月10日 优先权日2012年2月10日
发明者张海英, 李东岳, 黄水龙 申请人:中国科学院微电子研究所