专利名称：一种数字输出且低功耗的接收信号强度指示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种芯片级电路设计，尤其涉及一种用于接收信号强度指示的低功耗数字输出电路，旨在降低集成电路功耗及成本。
背景技术：
随着电子信息工业的高速发展，在射频接收端的诸多终端中，为了指示所接收到的信号强度，使用户对使用环境具有清楚的了解。因此信号接受强度指示装置(以下简称RSSI)被广泛应用于设备的电路芯片制造过程中。RSSI通常解决两个问题:一者指示接收器接收到的信号强度(如手机中的信号强度显示及无线上网时的连接状况显示)，能把接收信号强度定量地表示出来。二者检测信号强度，并自动改变接收器的增益。这是因为在增益很大时容易导致信号失真，为了解决这个问题就有了自动增益控制系统，而RSSI的作用就是检测失真信号然后改变通道增益。在实际应用中RSSI有时精度要求不是很高，检测的范围也不需要很大，而这些指标跟功耗和面积紧密联系在一起。随着现在降低芯片成本和功耗的要求，传统的RSSI由于结构的限制在一些应用中已经渐渐不能满足要求。如图1所示，是RSSI的一种传统电学架构，其工作过程是:若干个限幅放大器对输入信号放大并送到下一级，放大的同时会把信号转换为限幅电流信号。半波整流器把每级的限幅电流整流并叠加后送给一个低通滤波器，经过低通滤波器后获得一个指示信号强度的直流电压，这个直流电压与输入信号强度近似成对数关系。以上架构虽然具有精度比较高、检测的范围比较大的优点，但同时存在系统较复杂，不适合I/Q四路输出的系统以及运放用的较多、功耗比较大等主要缺点。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的旨在提供一种数字输出且低功耗的接收信号强度指示装置，以实现简化电学架构，解决降低功耗及成本的问题。本发明解决目的的技术方案是:一种数字输出且低功耗的接收信号强度指示装置，适用于I/Q四路输出的电路系统，其特征在于:所述指示装置在输入侧具有一个四路转二路放大器，所述四路转二路放大器输出二路信号的一部分直接接入一个量化器、另一部分通过幅度放大器接入另一个量化器，两个量化器的输出一并接入逻辑组合器，所述逻辑组合器具有四比特的数字信号输出；其中两个量化器相同，任意一个量化器沿信号走向包括一个双入双出的差分器、五个比较器及与每个比较器分别相连负载电容充放电路，所述差分器输出中的一路与各比较器的一个输入端直接相接，差分器输出中的另一路经分压电路分别与各比较器的另一个输入端相接，各负载电容的非接地端构成量化器的输出。进一步地，所述量化器在二路信号输入端与差分器的两路中分别设有用于消除直流失调的耦合电路。进一步地，所述负载电容充放电路包括一个功率开关器件，所述比较器的输出端与功率开关器件的栅极相接，且所述功率开关器件的源极连设有一个电流源，所述负载电容的非接地端与功率开关器件的漏极相接。进一步地，所述分压电路为由五个电阻相串联构成的电路，所述五个电阻的阻值递增。本发明指示装置的研制与应用，大大简化了 RSSI的电学架构，降低了芯片所占面积的大小，同时也降低了实现功能所需的能耗及成本，并且为I/Q四路输出的电路系统的应用设计提供了技术上的保障。
图1是传统RSSI的系统架构示意图。图2是本发明RSSI的系统架构示意图。图3是本发明RSSI中量化器的电路结构示意图。
具体实施例方式本发明针对传统RSSI系统架构上的电路复杂、功耗加大以及无法满足I/Q四路输出的电路的系统的缺陷，针对性地提出了一种数字输出且低功耗的接收信号强度指示装置，以实现简化电学架构，解决降低功耗及成本的问题。如图2和图3所示，该种数字输出且低功耗的接收信号强度指示装置的系统架构示意图及其量化器的电路结构示意图。该指示装置在输入侧具有一个四路转二路放大器，其作用把中频的I/Q四路(即IIP/IIN/QIP/QIN)转成差分两路输出；该四路转二路放大器输出二路信号的一部分直接接入一个量化器、另一部分通过幅度放大器接入另一个量化器，此处的幅度放大器作用是把弱的信号强度放大以提高RSSI分辨率，量化器用于把信号强度量化为数字信号；两个量化器的输出一并接入逻辑组合器，该逻辑组合器用于将前一级的量化结果组合成四比特的数字信号输出；其中两个量化器相同。从量化器结构来看，该任意一个量化器沿信号走向包括一个双入双出的差分器(由MP1、MP2、MP2、MP3、MP4、MP5构成。)、五个比较器及与每个比较器分别相连负载电容充放电路，该差分器为本领域常规的电路结构，故不再详述。其输出中的一路与各比较器的一个输入端直接相接，输出中的另一路经分压电路分成五个电压信号后分别与各比较器的另一个输入端相接。其中，该分压电路为由五个电阻相串联构成的电路该五个电阻的阻值根据应用需要依次增大。由于电流固定，所以电阻值大产生的电压幅度就大，这五个不同幅度的电压信号分别接到五个比较器，而五个比较器接的是同一个基准电压，当信号大于基准电压时比较器输出高，小于基准信号时比较器输出低。从实施例附图来看，该量化器在二路信号输入端与差分器的两路中分别设有用于消除直流失调的耦合电路。即一路为电容C7、电阻R12构成的耦合电路，另一路为电容C6、电阻Rll构成的耦合电路，耦合电路两个电感的一端相连至Vbias。每个该负载电容充放电路包括一个功率开关器件、一个电流源和一个负载电容。以一个负载电容充放电路来看，一个比较器的输出端与功率开关器件MP6的栅极相接，且功率开关器件MP6的源极连设有一个电流源Ia，而负载电容C5的非接地端与功率开关器件MP6的漏极相接，负载电容C5另一端接地。以此类推，各负载电容C1、C2、C3、C4分别与功率开关器件MP10、MP9、MP8、MP7构成充放电路。故不予赘述。相应地，各负载电容(C1、C2、C2、C3、C4、C5)的非接地端构成量化器的输出(outl、out2、out3、out4、out5)。该RSSI的工作过程是:中频信号通过第一级的四路转二路放大器把I/Q四路合并成两路。然后一部分直接送给量化器，另一部分通过一个幅度运放放大后再送给量化器，这样可以提高RSSI的精度。量化器把模拟信号转变成数字信号送给逻辑组合器，并最终输出一个四比特的代码。量化器把采集到的中频信号首先通过耦合电路消除直流失调，接着差分信号的其中一路作为基准，另一路的电压信号作五分处理。最后，分别接到比较器的输入端进行比较，当信号比基准信号大时比较器会输出高，负载电容充放电路的电流源对负载电容充电，当时间足够长电容储存电荷会饱和，当电荷饱和时电容两极板间的电压差(电源电压决定电压)会恒定为高，即最终输出高；当信号比基准电压小时比较器输出低，负载电容充放电路的电流源对负载电容放电，当时间足够长电容储存电荷会为零，当电荷为零时电容两极板间的电压差会恒定为零，即最终输出低。这样信号的强弱变化就反映到量化器的最终输出，当电容充电速度大于放电速度就会输出高电平，反之则会输出低电平。从技术效果来看，本发明指示装置的研制与应用，大大简化了 RSSI的电学架构，降低了芯片所占面积的大小，同时也降低了实现功能所需的能耗及成本，并且为I/Q四路输出的电路系统的应用设计提供了技术上的保障。综上所述，是对本发明一种数字输出且低功耗的接收信号强度指示装置通过具体实施例的详细描述，但并非以这些实施例来限制本发明多样性的实施方式及要求的权利要求保护范围。因此，但凡理解本发明，并根据上述实施例进行的等效结构变化或构件替换，能够实现相同目的和效果的设计，均应视为对本专利申请保护内容的侵犯。
权利要求
1.一种数字输出且低功耗的接收信号强度指示装置，适用于I/Q四路输出的电路系统，其特征在于:所述指示装置在输入侧具有一个四路转二路放大器，所述四路转二路放大器输出二路信号的一部分直接接入一个量化器、另一部分通过幅度放大器接入另一个量化器，两个量化器的输出一并接入逻辑组合器，所述逻辑组合器具有四比特的数字信号输出；其中两个量化器相同，任意一个量化器沿信号走向包括一个双入双出的差分器、五个比较器及与每个比较器分别相连负载电容充放电路，所述差分器输出中的一路与各比较器的一个输入端直接相接，差分器输出中的另一路经分压电路分别与各比较器的另一个输入端相接，各负载电容的非接地端构成量化器的输出。
2.根据权利要求1所述的一种数字输出且低功耗的接收信号强度指示装置，其特征在于:所述量化器在二路信号输入端与差分器的两路中分别设有用于消除直流失调的耦合电路。
3.根据权利要求1所述的一种数字输出且低功耗的接收信号强度指示装置，其特征在于:所述负载电容充放电路包括一个功率开关器件，所述比较器的输出端与功率开关器件的栅极相接，且所述功率开关器件的源极连设有一个电流源，所述负载电容的非接地端与功率开关器件的漏极相接。
4.根据权利要求1所述的一种数字输出且低功耗的接收信号强度指示装置，其特征在于:所述分压电路为由五个电阻相串联构成的电路，所述五个电阻的阻值递增。
全文摘要
本发明揭示了一种数字输出且低功耗的接收信号强度指示装置，适用于I/Q四路输出的电路系统，其架构特征为在输入侧具有一个四路转二路放大器，且输出二路信号的一部分直接接入一个量化器、另一部分通过另一幅度放大器接入另一个量化器，两个量化器的输出一并接入逻辑组合器，形成四比特的数字信号输出；其中量化器沿信号走向包括一个双入双出的差分器、五个比较器及与每个比较器分别相连负载电容充放电路，各负载电容的非接地端构成量化器的输出。应用本发明的设计方案，大大简化了RSSI的电学架构，降低了芯片所占面积的大小，同时也降低了实现功能所需的能耗及成本，并且为I/Q四路输出的电路系统的应用设计提供了技术上的保障。
文档编号H03K19/0175GK103095279SQ20121045305
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者黄继成 申请人:苏州磐启微电子有限公司