专利名称：高速增益控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及高速增益控制电路，特别涉及一种利用一限幅器来提升输出信号的质量的高速增益控制电路。
背景技术：
在现代化的信息社会中，各种文件、数据与影音信息都能以电子信号的方式来加以处理或传输，因此可处理电子信号的信号处理电路也就成为了现代化信息系统中极为重要的硬件基础。在信息系统中，为了能有效地处理电子信号，适当地维持信号的大小幅度是关键要素之一，因此各种增益放大电路也就应运而生。增益控制电路可视为一放大器，其功能在于将输入信号增益后输出，并透过一控制信号来调整其增益大小。其中，可变增益控制电路可对电子信号的大小幅度进行适当的调整，一般常会将可变增益控制电路设计为一自动增益控制电路(Automatic-Gain Control, AGC),以自动地调节电子信号的大小幅度。举例来说，在一幅度调制系统(Amplitude Modulation)中，其输出振荡信号的幅度必需是稳定的，因此该可变增益控制电路的增益就必须随时进行调整以根据不同幅度的输入信号来产生规定幅度的输出信号。一般来说，为了减少一可变增益控制电路的输出信号的涟波(RiPPle)成分，该可变增益控制电路内会设置一个低通滤波器来进行滤波。但是，该低通滤波器却会影响到该可变增益控制电路的死循环回应。进一步来说，当该低通滤波器的级数越高时，该可变增益控制电路的反应就越慢。换句话说，当该可变增益控制电路的反应越快时，其输出信号的质量就越差，当该可变增益控制电路的反应越慢时，其输出信号的质量就越好。因此，要如何兼顾一可变增益控制电路的反应速度与其输出信号的质量已成为业界亟需解决的问题。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提出一种利用一限幅器来提升输出信号的质量的自动增益控制电路，以解决上述的问题。本发明提供一种增益控制电路，该增益控制电路包括一可调增益放大器，用来根据至少一第一调整信号来增益一输入信号以产生一输出信号。该增益控制电路还包括一限幅器以及一比较器。该限幅器用来将该输出信号的幅度限制在一预定区间以产生一限幅信号。该比较器用来根据该限幅信号与一参考信号以产生该第一调整信号。本发明通过设置了一限幅器于一增益控制电路的一反馈路径上以将其输出信号的幅度限制在一预定的范围内，以减小该输出信号的涟波成分。再者，为了加速该增益控制电路的幅度校正速度，其实施例另设置了一调整电路来根据该输出信号的幅度来选择性地直接调整一益放大器的增益，以快速地将该输出信号的幅度调整到一预定幅度，因此可解决现有技术的缺陷。
图1是本发明一种增益控制电路的一第一实施例示意图。图2A是本发明一输出信号的一实施例时序图。图2B是本发明一侦测输出信号的一实施例时序图。图2C是本发明一限幅信号的一实施例时序图。图2D是本发明一滤波信号的一实施例时序图。图3是本发明一第一调整信号的电压准位的范围的一实施例示意图。图4是本发明一种增益控制电路的一第二实施例示意图。其中，附图标记说明如下:100、400增益控制电路102、402可调增益放大器104、404功率侦测器106、406 限幅器108、408低通滤波器110、410 比较器412调整电路
具体实施例方式请参考图1。图1为根据本发明一种增益控制电路100的一第一实施例示意图，其中增益控制电路100系一自动增益控制电路。增益控制电路100包括一可调增益放大器102，用来根据至少一第一调整信号Sal来增益一输入信号Si以产生一输出信号So。增益控制电路100的特征在于还包括一功率侦测器104、一限幅器106、一低通滤波器108以及一比较器110，其中功率侦测器104、限幅器106、低通滤波器108以及比较器110构成可调增益放大器102的一回馈路径。功率侦测器104是用来根据输出信号So来产生一侦测输出信号Sd。限幅器106是用来根据侦测输出信号Sd产生限幅信号St。进一步来说，限幅器106是用来将输出信号So的幅度限制在一预定区间A,以产生一限幅信号St。滤波器108是用来根据限幅信号St来产生一滤波信号Sp，比较器110根据滤波信号Sp与参考信号Sr来产生第一调整信号Sal。请参考图2A、图2B、图2C、图2D。图2A、图2B、图2C、图2D为根据本发明分别的输
出信号So、侦测输出信号Sd、限幅信号St以及滤波信号Sp的实施例时序图。在本实施例中，预定区间A介于一第一预定水平Vh与一第二预定水平Vl之间的区间，而参考信号Sr介于第一预定水平Vh与第二预定水平Vl之间的一信号。举例来说，第一预定水平Vh是一最大的电压准位，而第二预定水平Vl是一最小的电压准位。当增益控制电路100启动后，可调增益放大器102会将输入信号Si进行放大来产生输出信号So，此时可调增益放大器102根据一特定的增益值来增益输入信号Si以产生输出信号So。请注意，本发明并未限定该特定的增益值为一预定值，该特定的增益也可以随着增益控制电路100的操作状态进行调整。举例来说，当增益控制电路100应用在不同的幅度调制系统时，可调增益放大器102可具有不同的初始增益值。因此，当增益控制电路100启动后，可调增益放大器102所产生输出信号So的幅度可能不会刚好达到该幅度调制系统的一预定幅度(Amplitude)Al。举例来说，输出信号So的幅度可能会超过该幅度调制系统的预定幅度Al，如图2A所示。
接着，功率侦测器104会侦测输出信号So的信号功率以产生侦测输出信号Sd。请注意，本发明并未限制功率侦测器104的实施方式。举例来说，在本实施例中，功率侦测器104会将输出信号So进行一平方处理以将输出信号So在负电压的半周期部分都调整为正电压，以使所侦测到对应输出信号So的功率为一正的功率值。为了简化起见，本实施例以图2B的波形(即侦测输出信号Sd)的幅度大小来表示输出信号So的输出功率。从图2B可以看出，侦测输出信号Sd的功率明显已超出预定区间A。请注意，在本实施例中，当输出信号So的幅度刚好在预定幅度Al时，侦测输出信号Sd的幅度是会落在预定区间A之间的。若将侦测输出信号Sd直接传输到滤波器108,则侦测输出信号Sd的最高电压就会呈现在滤波器108所输出的滤波输出信号中。换句话说，当输出信号So的幅度变动很大时，若将侦测输出信号Sd直接传输到滤波器108，滤波器108所输出的滤波输出信号的电压准位也会有很大的变动幅度，进而造成比较器110的比较输出结果的变化也会很大。如此一来，在增益控制电路100调整其输出信号的幅度过程中，其输出信号也会产生很严重的涟波。因此，在本实施例中，限幅器106就会设置在滤波器108与功率侦测器104，限幅器106会先将侦测输出信号Sd的幅度限制在预定区间A，并输出限幅信号St至滤波器108。请参考图2C。限幅器106的输出限幅信号St的电压准位会被限制在预定区间A内。虽然输出限幅信号St在预定区间A内的波形仍然会有上下震动，但是其震动幅度远较侦测输出信号Sd的震动幅度来得小。换句话说，经由适当地设计，预定区间A所容忍的电压变化(即第一预定水平Vh与第二预定水平Vl之间的电压差)也可以设计得比较小，以使得滤波器108所产生滤波信号Sp的电压准位变化较小(如图2D所示)，进而使得比较器110所产生第一调整信号Sal的电压准位变化也较小。如此一来，在增益控制电路100调整其输出信号So的幅度过程中，其输出信号So的涟波就可以被抑制下来了。进一步来说，若比较器110的增益为G，则可调增益放大器102的第一调整信号Sal则是G(Sr-Sp)，其中为了简化起见，Sr与Sp可直接为参考信号Sr与滤波信号Sp分别的电压准位，如图3所示。图3为根据本发明分别的第一调整信号Sal的电压准位的范围的实施例示意图。在本实施例中，可调增益放大器102的最大控制电压准位是G (Sr-Vl)，而可调增益放大器102的最小控制电压准位是G(Sr-Vh)。从此说明范例的图2A可以得知，若侦测输出信号Sd的幅度持续超出(例如大于)限幅器106的预定区间A，则低通滤波器108所产生的滤波信号Sp电压准位就会持续地贴近于第一预定水平Vh。因此，比较器110就会持续地产生最小控制电压准位G(Sr-Vh)至可调增益放大器102，以控制可调增益放大器102来逐渐减小其输出信号So的幅度,一直到输出信号So的幅度被校正为预定幅度Al为止。请注意，在本实施例中，参考信号Sr的电压准位必须介于第一预定水平Vh与第二预定水平Vl之间才能使得增益控制电路100能够正常地进行闭环的锁定操作，并使得可调增益放大器102的第一调整信号Sal的电压准位最终能被锁定在图3所示电压为G(Sr-Sp)的区间内。从以上叙述可以得知，增益控制电路100的校正速度就可以透过调整第一预定水平Vh、第二预定水平Vl以及比较器110的增益G来加以调整。更进一步来说，当第一预定水平Vh与第二预定水平Vl之间的电压差(即预定区间A)以及比较器110的增益G越大时，增益控制电路100的校正速度就越快，反之亦然。虽然增加第一预定水平Vh与第二预定水平Vl之间的电压差可以使得增益控制电路100的校正速度加快，但是其缺点则会造成输出信号So具有越多的涟波。为了解决此一问题，本发明另提出了一实施例，如图4所示。图4为根据本发明一种增益控制电路400的一第二实施例示意图，其中增益控制电路400系一自动增益控制电路。增益控制电路400包括一可调增益放大器402，用来根据一第一调整信号Sal’以及一第二调整信号Sa2’来增益一输入信号Si’以产生一输出信号So’。增益控制电路400的特征在于还包括一功率侦测器404、一限幅器406、一低通滤波器408、一比较器410以及一调整电路412，其中功率侦测器404、限幅器406、低通滤波器408以及比较器410构成可调增益放大器402的一回馈路径。功率侦测器404是用来根据输出信号So’来产生一侦测输出信号Sd’。限幅器406是用来根据侦测输出信号Sd’产生限幅信号St’。进一步来说，限幅器406是用来将输出信号So’的幅度限制在一预定区间A’，以产生一限幅信号St’。比较器410用来根据限幅信号St’与一参考信号Sr’以产生第一调整信号Sal’。滤波器408是用来根据限幅信号St’来产生一滤波信号Sp’，其中比较器410根据滤波信号Sp’与参考信号Sr’来产生第一调整信号Sal’。调整电路412用来根据输出信号So’来产生第二调整信号Sa2’。在本实施例中，可调增益放大器402会根据第一调整信号Sal’与第二调整信号Sa2’来产生具有一预定幅度A2’的输出信号So’。相较于增益控制电路100，增益控制电路400另包含了调整电路412，且可调增益放大器402是根据第一调整信号Sal’与第二调整信号Sa2’来产生具有预定幅度A2’的输出信号So’，而功率侦测器404、限幅器406、低通滤波器408与比较器410是操作原理是相似于增益控制电路100分别的功率侦测器104、限幅器106、低通滤波器108与比较器110，因此其操作细节在此不另赘述。在本实施例中，为了在不增加输出信号So’的涟波，限幅器406的预定区间A’可以设定得比增益控制电路100的预定区间A’来得小，但是为了提高信号放大电路400的校正速度，调整电路412就会根据输出信号So’的幅度来选择性的产生第二调整信号Sa2’至可调增益放大器402。换句话说，当信号放大电路400进行输出信号So’的幅度校正时，调整电路412会先侦测侦测输出信号Sd’的幅度，并判断侦测输出信号Sd’的幅度是否超出预定区间A’ 一预定差距。当侦测输出信号Sd’的幅度超出预定区间A’ 一预定差距时，调整电路412才会根据侦测输出信号Sd’的幅度与预定区间A’之间的一差距，来产生第二调整信号Sa2’。反之，若侦测输出信号Sd’的幅度落入预定区间A’内时，调整电路412就停整产生第二调整信号Sa2’，此时可调增益放大器402就只根据第一调整信号Sal’来产生输出信号So’，一直到输出信号So’的幅度校正为预定幅度A2’为止。进一步来说，当调整电路412侦测出侦测输出信号Sd’的幅度超出预定区间A’ 一预定差距时，调整电路412会将侦测输出信号Sd’的幅度与预定区间A’之间的一差距转换为一数字(Digital)信号。接着，调整电路412再根据该数字信号来产生一阶式信号(即第二调整信号Sa2’ )来直接调整可调增益放大器402的增益，以使得可调增益放大器402所产生的输出信号So’的幅度能够接近预定幅度A2’。如此一来，信号放大电路400就可以不用像增益控制电路100般从很远的电压准位逐渐地将侦测输出信号Sd’的幅度校正到预定区间A’内，反而是一次性地就可以将侦测输出信号Sd’的幅度校正到预定区间A’内，如此就可以加速将输出信号So’的幅度校正到预定幅度A2’。请注意，本实施例并不限定只产生一次第二调整信号Sa2’就将侦测输出信号Sd’的幅度校正到预定区间A’内，其亦可依实际需求来产生多次第二调整信号Sa2’以将侦测输出信号Sd’的幅度校正到预定区间A’。因此，当侦测输出信号Sd’的幅度落入预定区间A’内时，调整电路412就停整产生第二调整信号Sa2’，此时可调增益放大器402就继续根据第一调整信号Sal’来校正输出信号So’，一直到输出信号So’的幅度校正为预定幅度A2’为止。请注意，虽然本实施例的调整电路412是侦测出侦测输出信号Sd’幅度来判断输出信号So ’的幅度是否太大或太小，但其并不是本发明的限制所在，其亦可以侦测增益控制电路400中的其它相应的信号来判断输出信号So’的幅度。举例来说，调整电路412亦可以直接侦测输出信号So’的幅度来判断其幅度的大小，并据以选择性地产生第二调整信号Sa2’来调整可调增益放大器402的增益。另一方面，第二调整信号Sa2’亦不受限于一阶式信号(St印signal)，调整电路412亦可以根据该数字信号来产生其它形态的信号(例如一仿真信号)来直接调整可调增益放大器402的增益，其亦属于本发明的范畴所在。因此，从上述关于增益控制电路400的操作说明可以得知，增益控制电路400是一高速自动增益控制电路400，其不只可以快速且准确地将输出信号So’的幅度校正到预定幅度A2’，其亦可以有效地减小输出信号So’中的涟波。综上所述，本发明增益控制电路的实施例设置了一限幅器于该增益控制电路的一反馈路径上以将其输出信号的幅度限制在一预定的范围内，以减小该输出信号的涟波成分。再者，为了加速该增益控制电路的幅度校正速度，其实施例另设置了一调整电路来根据该输出信号的幅度来选择性地直接调整一益放大器的增益，以快速地将输出信号So’的幅度调整到一预定幅度附近，因此可解决现有技术的缺陷。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、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
1.一种增益控制电路，包括: 一可调增益放大器，用来根据至少一第一调整信号来增益一输入信号以产生一输出信号; 该增益控制电路的特征在于还包括: 一限幅器，用来将该输出信号的幅度限制在一预定区间，以产生一限幅信号；以及 一比较器，用来根据该限幅信号与一参考信号以产生该第一调整信号。
2.如权利要求1的增益控制电路，其特征在于，该可调增益放大器根据该第一调整信号来产生具有一预定幅度的该输出信号。
3.如权利要求1的增益控制电路，其特征在于，该预定区间介于一第一预定水平与一第二预定水平之间，该参考信号介于该第一预定水平与该第二预定水平之间。
4.如权利要求1的增益控制电路，其特征在于，该增益控制电路还包括: 一功率侦测器，用来根据该输出信号来产生一侦测输出信号，其中该限幅器根据该侦测输出信号产生该限幅信号；以及 一滤波器，用来根据该限幅信号来产生一滤波信号，其中该比较器根据该滤波信号与该参考信号来产生该第一调整信号。
5.如权利要求1的增益控制电路，其特征在于，该增益控制电路还包括: 一调整电路，用来根据该输出信号来产生一第二调整信号； 其中该可调增益放大器根据该第一调整信号与该第二调整信号来增益该输入信号，以产生该输出信号。
6.如权利要求5的增益控制电路，其特征在于，该可调增益放大器根据该第一调整信号与该第二调整信号，来产生具有一预定幅度的该输出信号。
7.如权利要求5的增益控制电路，其特征在于，当该输出信号的幅度超出该预定区间一预定差距时，该调整电路才会根据该输出信号的幅度与该预定区间之间的一差距，来产生该第二调整信号。
8.如权利要求5的增益控制电路，其特征在于，该可调增益放大器根据该第一调整信号与该第二调整信号，来产生幅度介于该预定区间之间的该输出信号。
9.如权利要求5的增益控制电路，其特征在于，该可调增益放大器根据该第一调整信号与该第二调整信号来产生该输出信号，以使得该输出信号的幅度趋近于该预定区间。
10.如权利要求1的增益控制电路，其特征在于，该第二调整信号是一阶式信号。
全文摘要
本发明公开了一种高速自动增益控制电路，其包括一可调增益放大器，一侦测器、一限幅器与一比较器。该高速自动增益控制电路的自动增益控制的主要机制为平均输出信号，然后在不同的输入讯号下经由该限幅器来负回授调整该可调增益放大器，以快速产生固定输出讯号。
文档编号H03G3/20GK103199810SQ20121000155
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者甘孟平 申请人:宏观微电子股份有限公司