自动增益控制电路的制作方法

文档序号:7545642阅读:182来源:国知局
专利名称:自动增益控制电路的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种自动增益控制电路,其自动地控制半导体集成电路中可变增益电路的增益。
背景技术
常规上,自动增益控制电路已经用作跨阻(transimpedance)放大电路的构成元件,跨阻放大电路同时将微小光电流转换为电压信号并对其进行放大。图4示出了非专利文献 I (Kimikazu Sano 等人"A Wideband Low-distorted ROSA for VideoDistribution Service based on FM Conversion Scheme" , ECOC 2007 Proceedings,Vol. 3,pp. 167-168,2007)中公开的跨阻放大电路的结构。 跨阻核心电路I将由诸如光电二极管(未示出)之类的光接收元件获得的电流信号转换为电压信号。偏移补偿电路2对来自跨阻核心电路I的输出信号的偏移进行补偿。可变增益电路(可变增益放大器)3对来自跨阻核心电路I的输出信号进行放大。可变增益电路3经由输出缓冲器4将输出信号输出至差分输出端口 OT和0C。自动增益控制电路5通过产生增益控制信号来控制可变增益电路3的增益,以将来自可变增益电路3的输出信号的幅度与预定的设定输出幅度相匹配。下面将详细描述自动增益控制电路5。自动增益控制电路5包括峰值检测电路50、平均值检测电路51、输出幅度设置电路52、运算放大器53、电阻器r51、r52、r53和r54以及电容器c51、c52和c53。峰值检测电路50检测来自可变增益电路3的输出信号的峰值THo。平均值检测电路51检测来自可变增益电路3的输出信号的平均值Ave。峰值THo和平均值Ave之间的差是来自可变增益电路3的输出信号的半值(半值幅度)。在输出幅度设置电路52中设置作为基准的设定输出半值幅度ASet。输出幅度设置电路52在运算放大器53的非反相输入端口和反相输入端口之间输出设定输出半值幅度Aset。运算放大器53在其输入处将可变增益电路3的输出幅度加到从输出幅度设置电路52输出的设定输出半值幅度Aset上,如下所示Ave-Tho+ASet... (I)因为由于运算放大器本身的高增益特性,在稳定操作期间运算放大器53的输入几乎为0,数学表达式(I)的值变为几乎为O。结果,数学表达式(2)成立THo-Ave ^ ASet…(2)也就是说,运算放大器53对设定输出半值幅度ASet和可变增益电路3的输出半值幅度(THo-Ave)之间的差进行放大,并且基于放大结果向可变增益电路3输出增益控制信号。利用这种操作,运算放大器53控制可变增益电路3的增益,以便将可变增益电路3的输出半值幅度(THo-Ave)稳定在设定输出半值幅度ASet处。例如,将吉尔伯特单元型可变增益电路(参见非专利文献2)用作可变增益电路
3。图 5 不出了文献 2 (P. R. Gray, P. J. Hurst, S. H. Lewis 和 R. G. Meyer (Kunihiro Asadaand Yuzuru Nagata !Supervisors of Translation)," Analysis and Design of AnalogIntegrated Circuits (lower volume))",第四版,BAIHUKAN, pp. 263-264, 2003)中公开的吉尔伯特单元型可变增益电路的结构。该可变增益电路包括幅度调节晶体管Q30和Q31,构成上差分对,所述上差分对根据输入至基极的增益控制信号GCT和GCC执行输出幅度调节;幅度调节晶体管Q32和Q33,构成上差分对;放大晶体管Q34和Q35,构成下差分对,其基极与正相位输入端口 HIT和反相输入端口 HIC相连;电流源130,具有与放大晶体管Q34和Q35的发射极相连的一端,以及接收电源电压VEE的另一端;集电极电阻器R30,具有接收电源电压VCC的一端,以及与幅度调节晶体管Q30和Q32的集电极相连的另一端;以及集电极电阻器R31,具有接收电源电压VCC的一端,以及与幅度调节晶体管Q31和Q33的集电极相连的另一端。放大晶体管Q34的集电极与幅度调节晶体管Q30和Q31的发射极相连。放大晶体管Q35的集电极与幅度调节晶体管Q32和Q33的发射极相连。在图5所示的可变增益电路中,将从跨阻核心电路I输出的正相输入信号和反相 输入信号分别输入至正相输入端口 HIT和反相输入端口 HIC,将增益控制信号GCT和GCC分别输入至幅度调节晶体管Q30和Q31,以及将增益控制信号GCT和GCC分别输入至构成上差分对的幅度调节晶体管Q33和Q32。幅度调节晶体管Q31和Q33的集电极和集电极电阻器R31的节点与正相输出端口 HOT相连。幅度调节晶体管Q30和Q32的集电极和集电极电阻器R30的节点与反相输出端口 HOC相连。由图4所示的自动增益控制电路5控制以便恒定的可变增益电路3的输出幅度值有时极大地改变。当图4中的峰值检测电路50的输出电压THo和平均值检测电路51的平均电压Ave的温度依赖性不同时,可能出现可变增益电路3的输出幅度值随温度变化的现象。这可以根据数学表达式(2)来理解。自动增益控制电路5检测峰值检测电路50的输出电压THo和平均值检测电路51的输出电压Ave之间的差(THo-Ave)。自动增益控制电路5还将输出电压差(THo-Ave)与输出幅度设置电路52的输出电压ASet进行比较,并且操作以将差设置为O。在这种情况下,如果峰值检测电路50的输出电压THo和平均值检测电路51的输出电压Ave的温度依赖性不同,输出电压差(THo-Ave)变为具有温度依赖性。因为作为由自动增益控制电路5用来产生增益控制信号的比较确定信号之一的输出电压差(THo-Ave)具有温度依赖性,从自动增益控制电路5向可变增益电路3输出的增益控制信号变得具有温度依赖性。结果,来自可变增益电路3的输出幅度值也变得具有温度依赖性。如上所述,根据现有技术,因为可变增益电路3的输出幅度不可避免地具有温度依赖性,所以设置了较大的电流操作裕度。

实用新型内容已经做出了本实用新型以解决以上问题,并且本实用新型的目的是为了减小由自动增益控制电路产生的增益控制信号的温度依赖性,并因此减小可变增益电路的输出幅度的温度依赖性。根据本实用新型,提出了一种自动增益控制电路,包括峰值检测电路,所述峰值检测电路检测并输出来自可变增益电路的输出信号的峰值电压,所述可变增益电路对主信号进行放大,所述峰值检测电路包括晶体管;平均值检测和输出幅度设置电路(下文中称作“平均值检测/输出幅度设置电路”),检测来自可变增益电路的输出信号的平均值电压,输出通过将具有可变增益电路的所需输出幅度的1/2幅度的电压与平均值电压相加获得的电压,所述平均值检测/输出幅度设置电路包括晶体管;以及放大电路,所述放大电路通过对峰值检测电路的输出电压和平均值检测/输出幅度设置电路的输出电压之间的差进行放大,并且向所述可变增益电路输出放大结果作为增益控制信号,来控制可变增益电路的增益,其中峰值检测电路中从接收来自可变增益电路的输出信号的输入端口到向放大电路输出电压的输出端口的路径上的晶体管的基极-发射极结的个数等于平均值检测/输出幅度设置电路中从接收来自可变增益电路的输出信号的输入端口到向放大电路输出电压的输出端口的路径上的晶体管的基极-发射极结的个数。

图I是示出了根据本实用新型第一实施例的自动增益控制电路的结构的电路图;图2是示出了根据本实用新型第二实施例的自动增益控制电路的结构的电路图;图3A至3C是示出了本实用新型第二实施例中的可变增益电路的输出幅度的温度依赖性的仿真结果的图;图4是示出了常规跨阻放大电路的结构的方框图;以及图5是示出了吉尔伯特型可变增益电路的结构的电路图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本实用新型的实施例[第一实施例]如同图4所示的常规自动增益控制电路5那样,图I所示的自动增益控制电路5a产生增益控制信号,并且向对主信号进行放大的可变增益电路3输出增益控制信号,以便在监测可变增益电路3的输出幅度同时将输出幅度设置为通过自动增益控制电路5a设置的幅度。自动增益控制电路5a包括峰值检测电路10、平均值检测和输出幅度设置电路(下文中称作“平均值检测/输出幅度设置电路”)11、以及用作差分放大电路的高增益放大器12。如图4所示的常规峰值检测电路50那样,峰值检测电路10是对来自可变增益电路3的输出信号的峰值电压进行检测和输出的电路。峰值检测电路10包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第一电容器Cl和第一电流源II。第一晶体管Ql具有与自动增益控制电路5a的正相输入端口 IT相连的基极,以及接收第一电源电压VCC的集电极。第二晶体管Q2具有与自动增益控制电路5a的反相输入端口 IC相连的基极,以及接收电源电压VCC的集电极。第三晶体管Q3具有与晶体管Ql和Q2的发射极相连的基极,以及接收电源电压VCC的集电极。电容器Cl具有与晶体管Ql和Q2的发射极和晶体管Q3的基极相连的一端,以及接收第二电源电压VEE的另一端。电流源Il具有与晶体管Q3的发射极相连的一端,以及接收电源电压VEE的另一端。电流源Il向晶体管Q3供应恒定电流。晶体管Ql的基极用作峰值检测电路10的第一输入端口 10il。晶体管Q2的基极用作峰值检测电路10的第二输入端口 10i2。晶体管Q3的发射极用作峰值检测电路10的输出端口10ο。电容器Cl的另一端以及电流源Il的另一端可以接地。平均值检测/输出幅度设置电路11是通过将平均值检测电路和输出幅度设置电路集成而获得的电路,在图4所示的常规自动增益控制电路5中它们是分离的。该电路检测来自可变增益电路3的输出信号的平均值电压,并且输出通过将幅度基本上为可变增益电路3所需输出幅度1/2的电压(半值幅度)与平均值电压相加而获得的电压。平均值检测/输出幅度设置电路11包括第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第二电容器C2和第二电流源12。将电源电压VCC施加至晶体管Q4和Q5的集电极。晶体管Q6具有与晶体管Q4和Q5的发射极相连的基极,以及接收电源电压VCC的集电极。电阻器Rl具有与自动增益控制电路5a的正相输入端口 IT相连的一端,以及与晶体管Q4和Q5的基极相连的另一端。电阻器R2具有与自动增益控制电路5a的反相输入端口 IC相连的一端,以及与晶体管Q4和Q5的基极相连的另一端。电阻器R3具有接收电源电压VCC的一端,以及与晶体管Q4和Q5的基极相连的另一端。电容器C2具有与晶体管Q4和Q5的基极相连的一端,以及接收电源电压VEE的另一端。电流源12具有与晶体管Q6的发射极相连的一端,以及接收电源电压VEE的另一端。电流源12向晶体管Q6供应恒定电流。电阻器Rl的一端用作平均值检测/输出幅度设置电路11的第 一输入端口 llil。电阻器R2的一端用作平均值检测/输出幅度设置电路11的第二输入端口 1Π2。晶体管Q6的发射极用作平均值检测/输出幅度设置电路11的输出端口 Ho。电容器C2的另一端和电流源12的另一端可以接地。电阻器Rl、R2和R3构成电压检测/设置电路111。电压检测/设置电路111具有将幅度基本上为可变增益电路3所需输出幅度1/2的电压加到正相输入端口 IT处的电压和反相输入端口 IC处的电压的平均值电压上的功能。电阻器Rl的另一端与电阻器R2和R3各自的另一端相连,以用作电压检测/设置电路111的输出端口。峰值检测电路10的输出端口(晶体管Q3的发射极和电流源11的节点)IOo与高增益放大器12的正相输入端口 OT相连。平均值检测/输出幅度设置电路11的输出端口(晶体管Q6的发射极和电流源12的节点)Ilo与高增益放大器12的反相输入端口 OC相连。高增益放大器12具有与图4所示的常规运算放大器53相同的功能。也就是说,高增益放大器12对峰值检测电路10的输出电压和平均值检测/输出幅度设置电路11的输出电压之差进行放大,并且向可变增益电路3输出放大结果作为增益控制信号。利用这种操作,高增益放大器12控制可变增益电路3的增益,以便将峰值检测电路10的输出电压与平均值检测/输出幅度设置电路11的输出电压相匹配。如上所述,例如可以使用图5所示的吉尔伯特单元型可变增益电路作为可变增益电路3。可变增益电路3的正相输出端口 HOT与自动增益控制电路5a的正相输入端口 IT相连。可变增益电路3的反相输出端口 HOC与自动增益控制电路5a的反相输入端口 IC相连。此外,将从高增益放大器12输出的正相侧增益控制信号GCT和反相侧增益控制信号GCC输入至可变增益电路3。下面将使用数学表达式,解释该实施例如何减小可变增益电路3的输出幅度值的温度依赖性。首先,该实施例获得高增益放大器12的差分输入端口 OT和OC中正相输入端口OT处的电压。设Vpk是可变增益电路3的输出电压的峰值,Vbel是晶体管Ql和Q2的基极-发射极电压,以及Vbe2是晶体管Q3的基极-发射极电压,则正相输入端口 OT处的电压由下式给出Vpk-Vbel~Vbe2... (I)然后,该实施例获得高增益放大器12的反相输入端口 OC处的电压。设Vav是可变增益电路3的输出电压的平均值,电阻器R1、R2和R3的公共节点(晶体管Q4和Q5的基极的公共节点)处的电压由下式给出Vav+(VCC-Vav) X {(R1 x R2)/(R1 + R2)}/[{(R1 x R2)/(R1 + R2)}+R3]…⑵如果以下三个条件成立⑷晶体管Ql和Q2的尺寸与晶体管Q4和Q5的尺寸相等;(B)晶体管Q3的尺寸等于晶体管Q6的尺寸;以及(C)电流源Il的电流值等于电流源 12的电流值,则晶体管Q3的基极电流等于晶体管Q6的基极电流,以及具有这些基极电流的1/2幅度的电流流过具有相同尺寸的晶体管Q1、Q2、Q4和Q5的发射极。结果,晶体管Q4和Q5的基极-发射极电压变为等于晶体管Ql和Q2的基极-发射极电压Vbel。在这种情况下,晶体管具有相同的尺寸意味着在相同基极电流的情况下基极-发射极电压相同。实现这种晶体管的方法之一是按照这样的方式制造具有相同尺寸的晶体管,使得他们具有相同的半导体层结构或电极结构,并且所述半导体层和电极具有相同的厚度和长度。如果上述两个条件成立⑶晶体管Q3的尺寸等于晶体管Q6的尺寸;以及(C)电流源Il的电流值等于电流源12的电流值,则来自具有相同电流值的电流源Il和12的电流分别流过晶体管Q3和Q6的发射极。结果,晶体管Q6的基极-发射极电压变为等于晶体管Q3的基极-发射极电压Vbe2。根据以上描述,反相输入端口 OC处的电压由下式给出Vav+(VCC-Vav)x{(RlxR2)/(R1+R2)}/[{(Rlx R2)/(R1+R2)}+R3]-Vbel-Vbe2· · · (3)正相输入端口 OT和反相输入端口 OC是高增益放大器12的输入端口。如上所述,高增益放大器12操作为将正相输入端口 OT处的电压与反相输入端口 OC处的电压相匹配。因此,根据数学表达式(I)和(3),以下等式成立Vpk-Vbel-Vbe2 = Vav+(VCC-Vav)x{(R1 x R2)/(R1+R2)}/[{(RlxR2)/(R1+R2)}+R3]-Vbel-Vbe 2…(4)此外,可以将等式⑷调整成Vpk-Vav = (VCC-Vav)x{(RlxR2)/(R1+R2)}/[{(RlxR2)/(Rl+R2)}+R3]. . . (5)也就是说,在该实施例中,可变增益电路3操作为使得其峰值电压和平均值电压之间的差变为(VCC-Vav) X {(RlxR2) / (R1+R2)}/{{(RlxR2) / (R1+R2)} +R3}。因此,可变增益电路3的输出幅度由下式给出2x (VCC-Vav) x {(RlxR2) / (R1+R2)}/[{(RlxR2)/(Rl+R2)}+R3]. . . (6)可以清楚看出,数学表达式(6)既不包括晶体管Q1、Q2、Q4和Q5的基极-发射极电压Vbel,也不包括晶体管Q3和Q6的基极-发射极电压Vbe2。为什么可以将基极-发射极电压Vbel和Vbe2排除在外的原因可以解释如下。由(Q1+Q2)和Q3构成的两级形式的晶体管插入到从峰值检测电路10的输入端口(晶体管Ql和Q2的基极)IOil和10i2到峰值检测电路10的输出端口 IOo的路径中。由(Q4+Q5)和Q6构成的两级形式的晶体管插入到从平均值检测/输出幅度设置电路11的输入端口(电阻器Rl和R2各自的一端)llil和1Π2到平均值检测/输出幅度设置电路11的输出端口 Ilo的路径中。因此,从峰值检测电路10的输入端口 IOil和10i2到输出端口 IOo的路径上的晶体管的基极-发射极结的个数等于从平均值检测/输出幅度设置电路11的输入端口 Ilil和11i2到输出端口 Ilo的路径上的晶体管的基极-发射极结的个数。为此原因,当高增益放大器12根据峰值检测电路10的输出电压和平均值检测/输出幅度设置电路11的输出电压之间的差产生增益控制信号时,排除了基极-发射极电压Vbel和Vbe2。基极-发射极电压Vbel和Vbe2具有强烈的温度依赖性。为此原因,如果数学表达式(6)包含Vbel和Vbe2,则本应恒定的可变增益电路3的输出幅度极大地变化。该实施例从数学表达式¢)(可变增益电路3的输出幅度的设定值)中去除了具有强烈温度依赖性的Vbel和Vbe2,以减小温度依赖性。·注意电阻器Rl至R3也具有温度依赖性。然而,与电阻器Rl至R3相关联的数学表达式(6)中的数学表达式{(RlxR2) / (R1+R2)} / [ {(RlxR2) / (R1+R2)} +R3]是用于计算比率的数学表达式。为此原因,对电阻器Rl至R3使用相同的电阻材料将抵消每一电阻器的温度依赖性,从而减小了 {(RlxR2) / (R1+R2)} / [ {(RlxR2) / (R1+R2)} +R3]的温度依赖性。因此,该实施例可以将可变增益电路3的输出幅度的温度变化依赖性减小为大约是可变增益电路3的输出电压的电源电压VCC和平均值Vav的温度依赖性。另外,因为集成了平均值检测电路和输出幅度设置电路,该实施例可以获得以下效果,例如所使用元件个数减少,芯片面积减小,以及功耗降低。[第二实施例]如图图4所示的常规自动增益控制电路5和图I所示的自动增益控制电路5a,图2所示的自动增益控制电路5b产生并且向可变增益电路3输出增益控制信号,以便在监测可变增益电路3的输出幅度同时将输出幅度设置为由自动增益控制电路5b设置的幅度。自动增益控制电路5b包括峰值检测电路10、平均值检测/输出幅度设置电路11、高增益放大器12和缓冲电路13。自动增益控制电路5b与图I所示的自动增益控制电路5a的不同之处在于缓冲电路13插入到正相输入端口 IT和反相输入端口 IC与峰值检测电路10的输入端口 IOil和10i2、平均值检测/输出幅度设置电路11的输入端口 Ilil和lli2之间。缓冲电路13包括第七晶体管Q7、第八晶体管Q8、第九晶体管Q9、第十晶体管Q10、第四电阻器R4、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第三电流源13、第四电流源14、第五电流源15和第六电流源16。晶体管Q7具有与自动增益控制电路5b的正相输入端口 IT相连的基极,以及接收电源电压VCC的集电极。晶体管Q8具有与自动增益控制电路5b的反相输入端口 IC相连的基极,以及接收电源电压VCC的集电极。晶体管Q9和QlO是成差分设置的晶体管,其中它们的基极与晶体管Q7和Q8的发射极相连。电阻器R4具有接收电源电压VCC的一端,以及与晶体管Q9的集电极相连的另一端。电阻器R5具有接收电源电压VCC的一端,以及与晶体管QlO的集电极相连的另一端。电阻器R6具有与晶体管Q9的发射极相连的一端,以及与晶体管QlO的发射极相连的另一端。电流源13具有与晶体管Q7的发射极相连的一端,以及接收电源电压VEE的另一端。电流源14具有与晶体管Q8的发射极相连的一端,以及接收电源电压VEE的另一端。电流源15具有与晶体管Q9的发射极相连的一端,以及接收电源电压VEE的另一端。电流源16具有与晶体管QlO的发射极相连的一端,以及接收电源电压VEE的另一端。晶体管Q7和电流源13构成射极跟随器电路131。晶体管Q8和电流源14构成射极跟随器电路132。晶体管Q7和Q8的基极用作射极跟随器电路131和132的输入端口。晶体管Q7和Q8的发射极用作射极跟随器电路131和132的输出端口。晶体管Q9和Q10、电阻器R4和R5以及电流源15和16构成输出电路(差分放大电路)133。晶体管Q9和QlO的基极用作输出电路133的输入端口。晶体管Q9和QlO的集电极用作输出电路133的输出端口。缓冲电路13的正相输出端口(晶体管QlO的集电极和电阻器R5的节点)连接到峰值检测电路10的正相输入端口(晶体管Ql的基极)以及平均值检测/输出幅度设置电 路11的正相输入端口(电阻器Rl的一端)。缓冲电路13的反相输出端口(晶体管Q9的集电极和电阻器R4的节点)连接到峰值检测电路10的反相输入端口(晶体管Q2的基极)以及平均值检测/输出幅度设置电路11的反相输入端口(电阻器R2的一端)。与第一实施例相比,缓冲器13具有以下功能通过减小可变增益电路3的差分输出端口 HOT和HOC处的负载(尤其是电容性负载),确保可变增益电路3比第一实施例大的高频侧频带。该功能如何实现可以如下解释。在第一实施例中,可变增益电路3的差分输出端口 HOT和HOC处的负载对应于两个电路,即峰值检测电路10和与其并联连接的平均值检测/输出幅度设置电路11。因为这两个电路是负载,所以即使将每一个均具有制造工艺所允许最小尺寸的晶体管用作峰值检测电路10的输入单元的晶体管Ql和Q2以及平均值检测/输出幅度设置电路11的输入单元的晶体管Q4和Q5,可变增益电路3驱动的负载对应于每个输出端口两个晶体管。与此相反,该实施例通过插入缓冲电路13,可以将可变增益电路3驱动的负载减小至每个输出端口一个晶体管。也就是说,针对缓冲电路13的输入单元的晶体管Q7和Q8使用具有最小尺寸的晶体管可以将可变增益电路3驱动的负载减小至第一实施例中负载的约1/2。该实施例减小了由可变增益电路3驱动的负载,尤其是电容性负载,并且因此可以确保可变增益电路3在高频侧的大频带。另外设置缓冲电路13并不会改变自动增益控制电路5b的功能,即产生并且向可变增益电路3输出增益控制信号,以便在监测可变增益电路3的输出幅度同时将输出幅度与自动增益控制电路5b设置的幅度相匹配的功能。这是因为尽管缓冲电路13对峰值检测电路10检测到的峰值电压Vpk和平均值检测/输出幅度设置电路11检测到的平均值电压Vav进行校正,但是通过考虑缓冲电路13的校正程度,设置由平均值检测/输出幅度设置电路11设置的输出幅度设定值,可以在可变增益电路3的输出端口处获得所需的输出幅度。此外,该实施例可以实现“减小可变增益电路3的输出幅度值的温度依赖性”,即在第一实施例中获得的效果。这是因为“减小可变增益电路3的输出幅度值的温度依赖性”的效果是基于峰值检测电路10和平均值检测/输出幅度设置电路11的晶体管级结构,并且该实施例保持了晶体管级结构。图3A至3C示出了该实施例中的可变增益电路3的输出幅度的温度依赖性的仿真结果。图3A、3B和3C分别示出了在-5°C、+25°C和+100°C的环境温度条件下可变增益电路
3的输出端口 HOT处的输出波形。在每一仿真中,在每一个温度条件下将约180mVpp、32Gbps的伪随机信号输入至可变增益电路3的每一输入端口 HIT和HIC。可变增益电路3的输出幅度在_5°C下是242mVpp,在+25°C下是273mVpp,在+100°C下是342mVpp。如上所述,相对于-5°C至100°C的温度改变,该实施例可以将可变增益电路3的输出幅度的变化抑制到约IOOmVpp ο尽管将图5所示的吉尔伯特单元型可变增益电路的结构示例为可变增益电路3的结构,但是本实用新型不局限于此,并且可以应用于其他类型的可变增益电路。 可以在峰值检测电路10、平均值检测/输出幅度设置电路11、电压检测/设置电路111和缓冲电路13的输入和输出端口处形成端子(输入和输出端子)。在以上实施例中,峰值检测电路10中从输入端口 IOil和10i2到输出端口 IOo的路径上的晶体管的基极-发射极结的个数等于平均值检测/输出幅度设置电路11中从输入端口 Ilil和1Π2到输出端口 Ilo的路径上的晶体管的基极-发射极结的个数。为此原因,当高增益放大器12根据峰值检测电路10的输出电压和平均值检测/输出幅度设置电路11的输出电压之间的差产生增益控制信号时,该实施例消除了峰值检测电路10的晶体管的基极-发射极电压对增益控制信号的影响,以及平均值检测/输出幅度设置电路11的基极-发射极电压对增益控制信号的影响。这将减小增益控制信号的温度依赖性。这使得可以获得减小可变增益电路3的输出幅度的温度依赖性的效果。另外,因为集成了平均值检测电路和输出幅度设置电路,上述实施例可以获得以下效果,例如所使用元件个数减少,芯片面积减小,以及功耗降低。在以上实施例中,电阻器Rl、R2和R3构成平均值检测/输出幅度设置电路11中的电压检测/设置电路111,并且通过电阻器R1、R2和R3的分压比来设置通过将幅度为可变增益电路3所需输出幅度1/2的电压与来自可变增益电路3的输出信号的平均值电压相加而获得的电压。这允许平均值检测电路按照小型集成形式合并输出幅度设置电路。此外,以上实施例包括缓冲电路13以减小可变增益电路3驱动的负载,并且可以确保可变增益电路3在高频侧的大频带。
权利要求1.一种自动增益控制电路,其特征在于包括 峰值检测电路(10),所述峰值检测电路检测并输出来自可变增益电路(3)的输出信号的峰值电压,所述可变增益电路对主信号进行放大,所述峰值检测电路包括晶体管(Q1、Q2、Q3); 平均值检测/输出幅度设置电路(11),检测来自可变增益电路⑶的输出信号的平均值电压,输出通过将幅度为可变增益电路(3)所需输出幅度1/2的电压与平均值电压相加获得的电压,并包括晶体管(Q4、Q5、Q6);以及 放大电路(12),所述放大电路通过对峰值检测电路(10)的输出电压和平均值检测/输出幅度设置电路(11)的输出电压之间的差进行放大,并且向所述可变增益电路⑶输出所述放大结果作为增益控制信号,来控制所述可变增益电路(3)的增益, 其中峰值检测电路(10)中从接收来自可变增益电路(3)的输出信号的输入端口(10il,10i2)到向所述放大电路(12)输出电压的输出端口(IOo)的路径上的晶体管的基极-发射极结的个数等于平均值检测/输出幅度设置电路(11)中从接收来自所述可变增益电路的输出信号的输入端口(llil,lli2)到向所述放大电路(12)输出电压的输出端口(Ho)的路径上的晶体管的基极-发射极结的个数。
2.根据权利要求I所述的电路,其特征在于还包括接收来自所述可变增益电路(3)的输出信号的正相输入端口(IT)和反相输入端口(1C), 其中所述峰值检测电路(10)包括 第一晶体管(Ql),具有用作峰值检测电路(10)的第一输入端口(IOil)、并且与正相输入端口(IT)相连的基极,以及用于接收第一电源电压的集电极; 第二晶体管(Q2),具有用作峰值检测电路(10)的第二输入端口(10i2)、并且与反相输入端口相连的基极,以及用于接收第一电源电压的集电极; 第三晶体管,具有与第一晶体管的发射极和第二晶体管的发射极相连的基极,接收第一电源电压的集电极,以及用作峰值检测电路(10)的输出端口(IOo)的发射极; 第一电容(Cl),具有与第一晶体管(Ql)的发射极、第二晶体管(Q2)的发射极以及第三晶体管(Q3)的基极相连的一端,以及接收第二电源电压的另一端;以及第一电流源(Il),向第三晶体管(Q3)供应恒定电流; 所述平均值检测/输出幅度设置电路(11)包括 电压检测/设置电路(111),其将幅度为可变增益电路⑶所需输出幅度1/2的电压加到正相输入端口(IT)处的电压和反相输入端口(IC)处的电压的平均值电压上; 第四晶体管(Q4)和第五晶体管(Q5),具有与电压检测/设置电路(111)的输出端口相连的基极,以及接收第一电源电压的集电极; 第六晶体管(Q6),具有与第四晶体管(Q4)的发射极和第五晶体管(Q5)的发射极相连的基极,接收第一电源电压的集电极,以及用作平均值检测/输出幅度设置电路(11)的输出端口(Ilo)的发射极; 第二电容器(C2),具有与电压检测/设置电路(111)的输出端口、第四晶体管(Q4)的基极以及第五晶体管(Q5)的基极相连的一端,以及接收第二电源电压的另一端;以及第二电流源(12),其向所述第六晶体管(Q6)供应恒定电流; 第一晶体管(Ql)和第二晶体管(Q2)的超出等于第四晶体管(Q4)和第五晶体管(Q5)的尺寸, 第三晶体管(Q3)的尺寸等于第六晶体管(Q6)的尺寸,以及 第一电流源(Il)的电流值等于第二电流源(12)的电流值。
3.根据权利要求2所述的电路,其特征在于所述电压检测/设置电路(111)包括 第一电阻器(Rl),具有用作平均值检测/输出幅度设置电路(11)的输入端口(llil)、并且与正相输入端口(IT)相连的一端; 第二电阻器(R2),具有用作平均值检测/输出幅度设置电路(11)的第二输入端口(lli2)、并且与反相输入端口相连的一端;以及 第三电阻器(R3),具有接收第一电源电压的一端;以及 第一电阻器(Rl)的另一端连接到第二电阻器(R2)的另一端和第三电阻器(R3)的另一端,并且用作电压检测/设置电路(111)的输出端口。
4.根据权利要求I所述的电路,其特征在于还包括 输入端口(IT、1C),所述输入端口接收来自可变增益电路(3)的输出信号,以及缓冲电路(13),插入到输入端口(IT、IC)与峰值检测电路(10)的输入端口、平均值检测/输出幅度设置电路(11)的输入端口之间; 所述缓冲电路(13)包括 射极跟随器电路(131、132),所述射极跟随器电路具有与输入端口(IT、IC)相连的输入端口 ;以及 输出电路(133),具有与所述射极跟随器电路的输出端口相连的输入端口、与所述峰值检测电路(10)的输入端口以及所述平均值检测/输出幅度设置电路(11)的输入端口相连的输出端口。
专利摘要在自动增益控制电路中,峰值检测电路检测并输出可变增益电路的输出信号的峰值电压。平均值检测/输出幅度设置电路检测可变增益电路的输出信号的平均值电压,输出幅度为可变增益电路所需输出幅度1/2的电压与平均值电压相加获得的电压。放大电路对峰值检测电路和平均值检测/输出幅度设置电路的输出电压之差放大,向可变增益电路输出增益控制信号,来控制可变增益电路的增益。峰值检测电路中从接收可变增益电路的输出信号的输入端口到向放大电路输出电压的输出端口的路径上晶体管基极-发射极结的个数等于平均值检测/输出幅度设置电路中从接收可变增益电路的输出信号的输入端口到向放大电路输出电压的输出端口的路径上晶体管基极-发射极结的个数。
文档编号H03G3/20GK202713241SQ20122029622
公开日2013年1月30日 申请日期2012年6月19日 优先权日2011年6月21日
发明者佐野公一, 福山裕之, 野坂秀之, 中村诚, 村田浩一, 十林正俊, 井锅泰宣, 土屋英祐 申请人:日本电信电话株式会社, Ntt电子股份有限公司
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