一种数模混合自动增益控制放大器的制作方法

本发明涉及一种集成电路的设计，具体涉及一种自动增益控制放大器。

背景技术：

自动增益控制(Automatic Gain Control，AGC)放大器是在输入信号幅值变化范围很大的情况下，将输出信号幅值锁定在一个设定电平，或者很小的一个范围内，从而为后级的电路模块提供一个稳定的、最优的输入，其应用于无线通信系统的接收机中，用以对抗无线电波传输中的衰落现象，保证接收机有较大的接收范围，同时有较低的误码率。另外，AGC放大器也广泛应用于有线通信、硬盘读取、雷达、激光等系统中。

现有技术中的AGC放大器，从实现方式可以分为模拟自动增益控制放大器和数字自动增益控制放大器，模拟自动增益放大器可实现增益的连续调节，一般采用负反馈控制，需要考虑环路稳定性问题，要求可变增益放大器具有指数增益特性，线性度较差。数字自动增益放大器采用数字信号控制增益，可以实现离散增益调节，它主要的优点是线性度好，由于是开关控制，可以在所取状态，做到增益和预期偏差小。还有一个优点是便于数字控制，随着集成电路的数字化发展趋势，便于与数字电路集成。但是，由于是离散化的增益，要做到精细的增益控制需要较大的电路代价。

技术实现要素：

本发明在现有技术上，针对当前研究热点，提供一种数模混合自动增益控制放大器，充分结合两种AGC放大器实现方式的优点，实现了较大的增益控制范围和中等带宽，同时有较快的建立时间。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种数模混合自动增益控制放大器，包括两级可变增益单元以及增益控制电路模块，所述两级可变增益单元包括第一级的可编程增益放大器和第二级的可变增益放大器；由所述可编程增益放大器及其增益控制电路构成了一数字自动增益控制器，由所述可变增益放大器及其增益控制电路构成了一模拟自动增益控制器；所述数字自动增益控制器由可编程增益放大器、第一峰值检测电路和比较器组成；所述比较器包括第一迟滞比较器C1和第二迟滞比较器C2；所述数字自动增益控制器的输入信号Vin同时连接所述可编程增益放大器的输入和所述第一峰值检测电路的输入，所述第一峰值检测电路检测输入信号的峰值，输入信号的峰值信号同时输入到第一迟滞比较器C1和第二迟滞比较器C2的正输入端，第一迟滞比较器C1的负输入端接第一参考电平Vref1，所述第二迟滞比较器C2的负输入端接第二参考电平Vref2；输入信号的峰值信号通过第一迟滞比较器C1与第一参考电平Vref1比较，通过第二迟滞比较器C2与第二参考电平Vref2比较，由第一迟滞比较器C1产生控制信号D0，由第二迟滞比较器C2产生控制信号D1，所述控制信号D0和控制信号D1用于控制所述可编程增益放大器的增益；所述模拟自动增益控制器由可变增益放大器、第二峰值检测电路、误差放大器、环路滤波器和直流失调消除电路组成；所述直流失调消除电路用来消除信号中直流分量的偏移；所述模拟自动增益控制器的输入与所述数字自动增益控制器的输出相连，输入至所述模拟自动增益控制器的信号经过数字自动增益控制器预放大之后，由所述模拟自动增益控制器进行增益的细调节；所述可变增益放大器的输出信号输入到所述直流失调消除电路，所述直流失调消除电路的输出信号作为所述模拟自动增益控制器输出信号Vout；所述模拟自动增益控制器采用反馈控制形式，实现增益细调；通过第二峰值检测电路检测所述模拟自动增益控制器输出信号Vout的峰值，所述第二峰值检测电路的输出信号输入到所述误差放大器的负输入端，外部参考电平VREF作为所述误差放大器的正输入端信号，所述误差放大器将所述模拟自动增益控制器输出信号Vout的峰值与外部参考电平VREF的差值放大后经过所述环路滤波器得到一个直流增益控制电平VC，通过直流增益控制电平VC改变所述可变增益放大器的增益，使所述模拟自动增益控制器输出信号Vout的峰值稳定在参考电平VREF附近。

与现有技术相比，本发明提供的一种数模混合自动增益控制放大器的有益效果如下：

(1)采用数字、模拟两种实现方式的AGC级联，实现较大范围的增益控制，其中第一级为数字AGC，用来进行增益粗调，增大了增益控制范围，对原有传统结构进行了大幅简化，省去了模数转换器和数字控制单元，只用两个比较器实现增益3级可调，降低了电路设计的复杂度。

(2)第二级模拟AGC实现了增益的细调节，弥补了数字AGC的增益调节细度不高的缺点。

(3)经过第一和第二两级的增益调节实现自动增益控制功能，将输出信号Vout的幅值锁定在一个设定电平VREF，或者很小的一个范围内。

附图说明

图1是本发明中的数模混合控制的AGC放大器整体架构图；

图2是本发明中的数字控制AGC具体电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

如图1所示，本发明提出的一种数模混合自动增益控制放大器，包括两级可变增益单元以及增益控制电路模块所述两级可变增益单元包括第一级的可编程增益放大器和第二级的可变增益放大器；由所述可编程增益放大器及其增益控制电路构成了一数字自动增益控制器，由所述可变增益放大器及其增益控制电路构成了一模拟自动增益控制器。

所述数字自动增益控制器由可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier，PGA)、第一峰值检测电路Peak Detector1和比较器Comparator组成；所述数字自动增益控制器的具体电路结构，如图2所示，所述比较器Comparator包括第一迟滞比较器C1和第二迟滞比较器C2，所述数字自动增益控制器的输入信号Vin同时连接所述可编程增益放大器的输入和所述第一峰值检测电路的输入，所述第一峰值检测电路检测输入信号的峰值，输入信号的峰值信号同时输入到第一迟滞比较器C1和第二迟滞比较器C2的正输入端，第一迟滞比较器C1的负输入端接第一参考电平Vref1，所述第二迟滞比较器C2的负输入端接第二参考电平Vref2；输入信号的峰值信号通过第一迟滞比较器C1与第一参考电平Vref1比较，通过第二迟滞比较器C2与第二参考电平Vref2比较，由第一迟滞比较器C1产生控制信号D0，由第二迟滞比较器C2产生控制信号D1，所述控制信号D0和控制信号D1用于控制所述可编程增益放大器的增益。如要实现-20-60dB的增益控制范围，本发明中第一级的数字自动增益控制器可以设计实现0、20dB、40dB三档增益。

所述模拟自动增益控制器包括可变增益放大器(Variable Gain Amplifier，VGA)、第二峰值检测电路Peak Detector2、误差放大器(Error Amplifier，EA)、环路滤波器Loop Filter，另外，由于可变增益放大器存在直流失调现象，经过几十dB的放大，在输出端会产生一个很大的直流失调电压，因此，本发明中在所述可变增益放大器的输出端连接有直流失调消除电路(DC Offset Cancellation，DCOC)，系统中加入的直流失调消除电路用来消除信号中直流分量的偏移。

如图1所示，所述模拟自动增益控制器的输入与所述数字自动增益控制器的输出相连，输入至所述模拟自动增益控制器的信号经过数字自动增益控制器预放大之后，由所述模拟自动增益控制器进行增益的细调节；所述可变增益放大器的输出信号输入到所述直流失调消除电路，所述直流失调消除电路的输出信号作为所述模拟自动增益控制器输出信号Vout；所述模拟自动增益控制器采用反馈控制形式，实现增益细调，同时在设计中要根据数字自动增益控制器的增益步长留出一定的增益裕量，因此，第二级设计的增益范围为-23-23dB，该级通过第二峰值检测电路检测所述模拟自动增益控制器输出信号Vout的峰值，所述第二峰值检测电路的输出信号输入到所述误差放大器的负输入端，外部参考电平VREF作为所述误差放大器的正输入端信号，所述误差放大器将所述模拟自动增益控制器输出信号Vout的峰值与外部参考电平VREF的差值放大后经过所述环路滤波器得到一个直流增益控制电平VC，通过直流增益控制电平VC改变所述可变增益放大器的增益，使所述模拟自动增益控制器输出信号Vout的峰值稳定在参考电平VREF附近。

本发明中经过两级的增益调节实现自动增益控制功能，将输出信号(即所述模拟自动增益控制器输出信号Vout)的幅值锁定在一个设定电平VREF，或者很小的一个范围内。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。