一种新型电荷泵结构的自动增益控制电路的制作方法

本实用新型是一种新型电荷泵结构的自动增益控制电路，目的是基于传统电荷泵结构的自动增益控制电路，在保持总体电路结构不变的基础上，减少自动增益控制环路的调节时间，同时降低稳定时中频可变增益放大器输出的电压纹波。

背景技术：

在无线通信领域，天线端接收到的信号强度差别很大，需要射频接收机对不同强度的输入信号都进行正确的解调。因此射频接收机中需要有自动增益控制电路，自动增益控制电路的作用是检测接收机的输出信号，并根据检测结果来调节接收机通路的增益，当接收机输出信号过大时，降低接收机通路的增益；反之当接收机输出信号过小时，增加接收机通路的增益。

传统的模拟自动增益控制电路中，电荷泵的电流太大会增加稳定时中频可变增益放大器输出的电压纹波，电荷泵的电流太小会增加自动增益控制环路的调节时间，给实际使用代理诸多不便。

技术实现要素：

本实用新型是一种新型电荷泵结构的自动增益控制电路，目的是基于传统电荷泵结构的自动增益控制电路，在保持总体电路结构不变的基础上，减少自动增益控制环路的调节时间，同时降低稳定时中频可变增益放大器输出的电压纹波。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的，

一种新型电荷泵结构的自动增益控制电路，所述自动增益控制电路包括依次连接的一个四位模数转换器电路、一个译码逻辑电路以及一个可切换充放电电流的电荷泵电路，所述译码逻辑电路的输入端连接前端模数转换器的四位有效位输出端，由最高有效位至最低有效位依次为最高有效位SIGN、次高有效位MAG3、次低有效位MAG2和最低有效位MAG1，译码逻辑电路的输出端为控制后端电荷泵电路的六位电流切换控制位，分别为第一电流切换控制位 VUP1、第二电流切换控制位VUP2、第三电流切换控制位VUP3、第四电流切换控制位VDN1、第五电流切换控制位VDN2和第六电流切换控制位VDN3。

所述可切换充放电电流的电荷泵电路，由三组电流充放电支路并联而成，其中第一组支路充放电电流为第二组支路充放电电流的二分之一，第三组支路充放电电流为第二组支路充放电电流的两倍；此电荷泵电路的输出为模拟电压信号，用来直接控制可变增益放大器的增益。

所述可切换充放电电流的电荷泵电路包括第一N型晶体管MN1、第二N型晶体管MN2的栅极、第三N型晶体管阵列MN3<1>-MN3<3>、第一P型晶体管MP1、第二P型晶体管阵列MP2<1>-MP2<3>、第三P型晶体管阵列MP3<1>-MP3<3>和第四N 型晶体管阵列MN4<1>-MN4<3>，其中第一N型晶体管MN1的栅极和漏极、第二N 型晶体管MN2的栅极、第三N型晶体管阵列MN3<1>-MN3<3>的栅极均与电流源IB 相连；第一N型晶体管MN1的源极、第二N型晶体管MN2的源极、第三N型晶体管阵列MN3<1>-MN3<3>的源极和第一电容C1的负端均与地相连；第三N型晶体管阵列MN3<1>-MN3<3>的漏极分别对应地与第四N型晶体管阵列MN4<1>-MN4<3> 的源极相连；第一P型晶体管MP1的栅极和漏极、第二P型晶体管阵列 MP2<1>-MP2<3>的栅极均与第二N型晶体管MN2的漏极相连；第一P型晶体管MP1 的源极、第二P型晶体管阵列MP2<1>-MP2<3>的源极均与电源相连；第二P型晶体管阵列MP2<1>-MP2<3>的漏极分别对应地与第三P型晶体管阵列 MP3<1>-MP3<3>的源极相连；第四N型晶体管阵列MN4<1>-MN4<3>的漏极、第三 P型晶体管阵列MP3<1>-MP3<3>的漏极均与第一电容C1的正端相连；第四N型晶体管阵列MN4<1>-MN4<3>的栅极分别对应地与逻辑控制电压VDN1-VDN3相连；第三P型晶体管阵列MP3<1>-MP3<3>的栅极分别对应地与逻辑控制电压 VUP1-VUP3相连。

一种新型电荷泵结构的自动增益控制方法，包括检测中频可变增益放大器的输出摆幅，并相对应地调节电荷泵的工作方式的步骤：

首先，通过四位模数转换器将中频可变增益放大器的输出摆幅转换成四位数字信号0000-1111；

然后，通过后面的逻辑转换电路，将中频可变增益放大器的输出摆幅信息转换为电荷泵充放电信息，即第一电流切换控制位VUP1、第二电流切换控制位VUP2、第三电流切换控制位VUP3、第四电流切换控制位VDN1、第五电流切换控制位VDN2和第六电流切换控制位VDN3；

最后，通过控制值信息来控制电荷泵充放电，并最终通过第一电容C1上的电压VCNTL反馈给中频可变增益放大器电路,来实现自动增益控制；

具体的逻辑转换电路输入-输出对应关系如表1所示：

表1.具体的逻辑转换电路输入-输出对应关系表

定义VUP1与VDN1组成的区间为自动增益控制电路的稳定区间，这个区间决定了中频可变增益放大器的输出幅值最终稳定的范围，其电压值可以通过改变前端模数转换器的参考电压来进行调整。

译码逻辑输出控制值与电荷泵充放电电流的对应关系如表2所示：

表2.译码逻辑输出控制值与电荷泵充放电电流的对应关系表

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的一种新型电荷泵结构的自动增益控制电路，在保持总体电路结构不变的基础上，减少自动增益控制环路的调节时间。

2、本实用新型的一种新型电荷泵结构的自动增益控制电路，基于传统电荷泵结构的自动增益控制电路，在保持总体电路结构不变的基础上，降低稳定时中频可变增益放大器输出的电压纹波。

3、本实用新型的一种新型电荷泵结构的自动增益控制电路，根据中频可变增益放大器的输出信号VOUT的幅值变换，调节电荷泵充放电电流的大小，从而减少自动增益控制环路的调节时间，同时降低稳定时中频可变增益放大器输出的电压纹波。

附图说明

图1是本技术方案自动增益控制电路的电路结构示意图。

图2是本技术方案自动增益控制电路的控制区间示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的一种新型电荷泵结构的自动增益控制电路如图1所示，包括一个四位模数转换器电路、一个译码逻辑电路以及一个可切换充放电电流的电荷泵电路。

实施例一。

一种新型电荷泵结构的自动增益控制电路，所述自动增益控制电路包括依次连接的一个四位模数转换器电路、一个译码逻辑电路以及一个可切换充放电电流的电荷泵电路，所述译码逻辑电路的输入端连接前端模数转换器的四位有效位输出端，由最高有效位至最低有效位依次为最高有效位SIGN、次高有效位MAG3、次低有效位MAG2和最低有效位MAG1，译码逻辑电路的输出端为控制后端电荷泵电路的六位电流切换控制位，分别为第一电流切换控制位VUP1、第二电流切换控制位VUP2、第三电流切换控制位VUP3、第四电流切换控制位VDN1、第五电流切换控制位VDN2和第六电流切换控制位VDN3。

所述可切换充放电电流的电荷泵电路，由三组电流充放电支路并联而成，其中第一组支路充放电电流为第二组支路充放电电流的二分之一，第三组支路充放电电流为第二组支路充放电电流的两倍；此电荷泵电路的输出为模拟电压信号，用来直接控制可变增益放大器的增益。

所述可切换充放电电流的电荷泵电路包括第一N型晶体管MN1、第二N型晶体管MN2的栅极、第三N型晶体管阵列MN3<1>-MN3<3>、第一P型晶体管 MP1、第二P型晶体管阵列MP2<1>-MP2<3>、第三P型晶体管阵列MP3<1>-MP3<3> 和第四N型晶体管阵列MN4<1>-MN4<3>，其中第一N型晶体管MN1的栅极和漏极、第二N型晶体管MN2的栅极、第三N型晶体管阵列MN3<1>-MN3<3>的栅极均与电流源IB相连；第一N型晶体管MN1的源极、第二N型晶体管MN2的源极、第三N型晶体管阵列MN3<1>-MN3<3>的源极和第一电容C1的负端均与地相连；第三N型晶体管阵列MN3<1>-MN3<3>的漏极分别对应地与第四N型晶体管阵列MN4<1>-MN4<3>的源极相连；第一P型晶体管MP1的栅极和漏极、第二 P型晶体管阵列MP2<1>-MP2<3>的栅极均与第二N型晶体管MN2的漏极相连；第一P型晶体管MP1的源极、第二P型晶体管阵列MP2<1>-MP2<3>的源极均与电源相连；第二P型晶体管阵列MP2<1>-MP2<3>的漏极分别对应地与第三P型晶体管阵列MP3<1>-MP3<3>的源极相连；第四N型晶体管阵列MN4<1>-MN4<3> 的漏极、第三P型晶体管阵列MP3<1>-MP3<3>的漏极均与第一电容C1的正端相连；第四N型晶体管阵列MN4<1>-MN4<3>的栅极分别对应地与逻辑控制电压 VDN1-VDN3相连；第三P型晶体管阵列MP3<1>-MP3<3>的栅极分别对应地与逻辑控制电压VUP1-VUP3相连。

实施例二。

一种新型电荷泵结构的自动增益控制方法，包括检测中频可变增益放大器的输出摆幅，并相对应地调节电荷泵的工作方式的步骤：

首先，通过四位模数转换器将中频可变增益放大器的输出摆幅转换成四位数字信号0000-1111；

然后，通过后面的逻辑转换电路，将中频可变增益放大器的输出摆幅信息转换为电荷泵充放电信息，即第一电流切换控制位VUP1、第二电流切换控制位VUP2、第三电流切换控制位VUP3、第四电流切换控制位VDN1、第五电流切换控制位VDN2和第六电流切换控制位VDN3；

最后，通过控制值信息来控制电荷泵充放电，并最终通过第一电容C1上的电压VCNTL反馈给中频可变增益放大器电路,来实现自动增益控制；

具体的逻辑转换电路输入-输出对应关系如表1所示：

表1.具体的逻辑转换电路输入-输出对应关系表

定义VUP1与VDN1组成的区间为自动增益控制电路的稳定区间，这个区间决定了中频可变增益放大器的输出幅值最终稳定的范围，其电压值可以通过改变前端模数转换器的参考电压来进行调整。

译码逻辑输出控制值与电荷泵充放电电流的对应关系如表2所示：

表2.译码逻辑输出控制值与电荷泵充放电电流的对应关系表

本实用新型的一种新型电荷泵结构的自动增益控制电路工作原理为：

检测中频可变增益放大器的输出摆幅，并相对应地调节电荷泵的工作方式。具体体现为，首先四位模数转换器将中频可变增益放大器的输出摆幅转换成四位数字信号0000-1111，然后通过后面的逻辑转换电路，将中频可变增益放大器的输出摆幅信息转换为电荷泵充放电信息，即控制值VUP1、VUP2、 VUP3、VDN1、VDN2和VDN3，用控制值信息来控制电荷泵充放电，并最终通过第一电容C1上的电压VCNTL反馈给中频可变增益放大器电路,来实现自动增益控制。

结合图1、表1与表2，中频可变增益放大器的输出摆幅直接对应电荷泵电路充电与放电的不同模式，以及充放电电流幅度的不同大小。当中频可变增益放大器的输出摆幅远小于期望的摆幅时，电荷泵电路用2*I的大电流放电，使得第一电容C1上的电压VCNTL迅速降低，促使中频可变增益放大器的增益快速增加；当中频可变增益放大器的输出摆幅增加到接近自动增益控制电路的稳定区间时，电荷泵电路用I的正常电流放电，使得第一电容C1上的电压VCNTL正常降低，促使中频可变增益放大器的增益正常增加；当中频可变增益放大器的输出摆幅增加到进入自动增益控制电路的稳定区间时，电荷泵电路用0.5*I 的小电流放电，使得第一电容C1上的电压VCNTL缓慢降低，促使中频可变增益放大器的增益缓慢增加；

同理，当中频可变增益放大器的输出摆幅远大于期望的摆幅时，电荷泵电路用2*I的大电流充电，使得第一电容C1上的电压VCNTL迅速升高，促使中频可变增益放大器的增益快速减小；当中频可变增益放大器的输出摆幅减小到接近自动增益控制电路的稳定区间时，电荷泵电路用I的正常电流充电，使得第一电容C1上的电压VCNTL正常升高，促使中频可变增益放大器的增益正常减小；当中频可变增益放大器的输出摆幅减小到进入自动增益控制电路的稳定区间时，电荷泵电路用0.5*I的小电流充电，使得第一电容C1上的电压VCNTL缓慢升高，促使中频可变增益放大器的增益缓慢增减小。

最终，中频可变增益放大器的输出摆幅会稳定在自动增益控制电路的稳定区间内。并且由于不同摆幅采用了不同的电流来充放电，大电流充放电会减少自动增益控制环路的调节时间，同时稳定区间内的小电流工作会降低稳定时中频可变增益放大器输出的电压纹波。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。