專利名稱：一種電壓型自動增益控制電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信行業電子電路設計領域，尤其是一種用于E類CMOS功放驅動電路的電壓型自動增益控制電路(Automatic Gain Control，簡稱AGC電路)。
背景技術：
在目前的低成本的藍牙及其他短距離無線通信的恒包絡收發機系統中，由于E類CMOS功放的高效率和設計簡單得到廣泛應用，其需要AGC電路為其提供穩定的偏置電流，以保證輸入管能完成好的開關性能。現有技術用于E類CMOS功放驅動的AGC電路均為電流型，其通過采樣幅度電壓與基準電壓的差值轉換為電流來對偏置電流源進行充放，以使其穩定。但由于電壓轉換為電流時需要一個電阻，該電阻的阻值大小受到鎖定速度和鎖定精度的折衷影響，當電阻太大時，鎖定時間較快，但精度較低，對電壓擾動的抗干擾能力較差；當電阻太小時，雖然精度得到提高，但鎖定時間較長，不利于雙工模式的工作。
發明內容
(一 )要解決的技術問題為解決上述的一個或多個問題，本發明提出一種電壓型AGC電路，以在較快的時間內使輸出的電流達到穩定，并且保持適當的鎖定精度。( 二 )技術方案根據本發明的一個方面，提供了一種電壓型自動增益控制電路。該電壓型自動增益控制電路包括振幅采樣器、電壓跟隨器、隔交電阻和偏置電流源，其中振幅采樣器，用于分別對被控制信號和基準電壓信號進行采樣；電壓跟隨器，與振幅采樣器相連接，用于對采樣后的被控制信號和基準電壓信號分別進行隔離，以得到穩定的電壓信號；隔交電阻，與電壓跟隨器相連接，用于對穩定的被控制信號和基準電壓信號利用電阻分別求取平均值；偏置電流源，其偏置端與隔交電阻相連接，其輸出端作為該電壓型AGC電路的輸出端，用于利用被控制信號的平均值和基準電壓信號的平均值作為偏置電壓，輸出控制電流。(三)有益效果由上述技術方案可知，本發明電壓型AGC電路中，將E類CMOS功放驅動電路的輸出電壓幅度穩定在一個穩定的幅度，適用于低成本便攜藍牙及其他短距離無線通信系統收發機的應用，具體來講(1)由于采用電壓直接轉換為偏置電壓而不需要將電壓轉換成電流再轉換成偏置電壓，從而減少了電路反應時間，從而本發明電壓型AGC電路相比與電流型AGC電路鎖定時間相對較短；此外，由于E類CMOS功放驅動電路的輸出電壓只受其輸出電壓幅度的控制，而不需要考慮電流型AGC電路中直流電流的影響，反饋更加直接，從而本發明電壓型AGC電路鎖定精度較高；(2)本發明AGC電路結構簡單，并且不需要大電阻來將電流轉換為電壓，從而其成本較低，而其功能完全能夠滿足低成本的藍牙及其他短距離無線通信的恒包絡收發機系統的需要。
圖1是本發明實施例電壓型AGC電路的結構原理圖；圖2是本發明實施例電壓型AGC電路振幅采樣器中包絡檢測器的結構原理圖；圖3是本發明實施例電壓型AGC電路中基準電壓源的結構原理圖；圖4是本發明實施例電壓型AGC電路中電流源的結構原理圖；圖5是采用本發明實施例電壓型AGC電路為E類CMOS功放提供驅動時E類CMOS功放的輸出電壓曲線圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。雖然本文可提供包含特定值的參數的示范，但應了解，參數無需確切等于相應的值，而是在可接受的誤差容限或設計約束內近似于相應的值。在本發明的一個示例性實施例中，提出一種電壓型AGC電路。圖1是本發明實施例電壓型AGC電路的結構原理圖。如圖1所示，本實施例AGC電路包括振幅采樣器、電壓跟隨器、隔交電阻和偏置電流源。其中，振幅采樣器分別對被控制信號和基準電壓信號進行采樣，得到兩者的振幅信息；電壓跟隨器對采樣后的被控制信號和基準電壓信號分別進行隔離，以得到穩定的電壓信號；隔交電阻對上述兩信號求取信號平均值，該平均值施加至偏置電流源的偏置電壓處，對偏置電流源進行充放，偏置電流源的輸出端作為該電壓型AGC電路的輸出端。以下分別對本實施例AGC電路各個組成部分進行詳細說明。如圖1所示，本實施例中，振幅采樣器包括包絡檢測器和基準電壓源。其中，包絡檢測器的輸入端連接至被控制信號，輸出端連接至第一電壓跟隨器單元；基準電壓源獨立產生另一個電壓作為振幅基準，其輸出端連接至第二電壓跟隨器單元。圖2是本發明實施例電壓型AGC電路振幅采樣器中差分電路包絡檢測器的結構原理圖。當然，包絡檢測器可以為如圖2所示的基本差分形式，還可以為其他有檢測包絡功能的差分電路。如圖2所示，差分電路包絡檢測器包括第一差分NMOS管(NM0S1)，第二差分NMOS管(NMOS》和第一尾電流NMOS管(NM0S3)，其中第一差分NMOS管(NMOSl)和第二差分NMOS管(NMOS》的柵端分別作為差分電路的兩輸入端，其漏端連接至電源電壓VDD，其源端共同連接至差分電路的輸出端，上述第一尾電流NMOS管(NMOS； )的柵端連接至差分直流偏置Biasl，源端連接至地，漏端連接至差分電路的輸出端。圖3是本發明實施例電壓型AGC電路振幅采樣器中源跟隨器基準電壓源的結構示意圖。當然，基準電壓源可以為如圖3所示的形式，還可以為其他有提供基準電壓功能的電路。該源跟隨器基準電壓源相當于包絡檢測器的單邊電路。其包括第四NMOS管(NM0S4)，其柵端連接至參考電壓，其漏端連接至電源電壓VDD ；第五NMOS管(NM0S5)，其柵端連接至偏置電壓Bias2，其漏端連接至第四NMOS管(NM0S4)的源端，作為該源跟隨器基準電壓源的輸出端，其源端接地。其中，該源跟隨器基準電壓源的第四NMOS管(NM0S4)與圖2差分電路包絡檢測器的第一差分NMOS管(NMOSl)尺寸相同，該源跟隨器基準電壓源的第四NMOS管(NM0S4)為圖2差分電路包絡檢測器的第一尾電流源NMOS管(NMOS； )尺寸的一半，該源跟隨器基準電壓源的偏置電壓Bias2與差分電路包絡檢測器的差分直流偏置Biasl —致，以保證能輸出同樣地直流電壓。如圖1所示，本實施例中，電壓跟隨器包括第一電壓跟隨器單元和第二電壓跟隨器單元。其中，第一電壓跟隨器單元為標準的單位增益放大器，其第一輸入端連接至包絡檢測器的輸出端，第二輸入端與輸出端相連接，其功能為將包絡檢測器的交流信號與偏置電流源的偏置直流電壓隔離；第二電壓跟隨器單元也為標準的單位增益放大器，其輸入端連接至基準電壓源的輸出電壓，第二輸入端與輸出端相連接，其功能為將基準電壓源與偏置電流源的偏置直流電壓隔離。本實施例中，隔交電阻包括第一隔交電阻單元和第二隔交電阻單元，當然也可以為其他有隔斷交流功能的電路。第一隔交電阻單元的輸入端與第一電壓跟隨器單元相連接。第二隔交電阻單元的輸入端與第二電壓跟隨器單元相連接。第一隔交電阻單元和第二隔交電阻單元的輸出端共同連接至偏置電流源，從而將取包絡后的電壓和基準電壓經過電阻取平均后接到電流源的偏置電壓Bias端。本實施例將采樣電壓和基準電壓通過取平均后加到電流源的偏置電壓處，可以不受鎖定時間和精度的影響，在較快的時間內達到穩定，并且鎖定精度較高。圖4是本發明實施例電壓型AGC電路中偏置電流源的結構原理圖。當然，偏置電流源可以為如圖4所示的形式，還可以為其他形式的電路。如圖4所示，該偏置電流源包括第六NMOS管(NM0S6)，其柵端連接至電流源電路的輸入端Bias，其源端連接至第二 NMOS管的漏端，其漏端連接至電源電壓VDD ；第七NMOS管(NM0S7)，其柵端與其漏端短接，并共同連接至電流源電路的輸出端OUT，其源端連接至地。本發明在具體實施時，首先將直流偏置為使得電流源能夠輸出較大的電流，來驅動E類CMOS功放，使其輸出較大的振幅，振幅經過包絡檢測器后逐步減小電流，最終達到動態平衡，輸出穩定的幅度。圖5是采用本發明實施例電壓型AGC電路為E類CMOS功放驅動電路提供電流源時E類CMOS功放驅動電路的輸出電壓曲線圖。如圖5所示，開始時的E類CMOS功放驅動電路的輸出信號比較大，為調節器功率，將此信號輸入到包絡檢測器的輸入端，包絡檢測器檢測出的振幅信號與基準電壓源通過隔交電阻求平均，將此平均電壓作為偏置電流源的偏置電壓，此偏置電流源的輸出電流輸出去控制E類CMOS功放驅動電路的電壓輸出，使得E類CMOS功放驅動電路的輸出電壓最終穩定在一個合適的幅度。由上述技術方案可知，本發明電壓型AGC電路中，將E類CMOS功放驅動電路的輸出電壓幅度穩定在一個穩定的幅度，適用于低成本便攜藍牙及其他短距離無線通信系統收發機的應用，具體來講(1)由于采用電壓直接轉換為偏置電壓而不需要將電壓轉換成電流再轉換成偏置電壓，從而減少了電路反應時間，從而本發明電壓型AGC電路相比與電流型AGC電路鎖定時間相對較短；由于E類CMOS功放驅動電路的輸出電壓只受其輸出電壓幅度的控制，而不需要考慮電流型AGC電路中直流電流的影響，反饋更加直接，從而本發明電壓型AGC電路鎖定精度較高；(2)本發明AGC電路結構簡單，并且不需要大電阻來將電流轉換為電壓，從而其成本較低，而其功能完全能夠滿足低成本的藍牙及其他短距離無線通信的恒包絡收發機系統的需要。 以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種電壓型自動增益控制電路，包括振幅采樣器、電壓跟隨器、隔交電阻和偏置電流源，其中所述振幅采樣器，用于分別對被控制信號和基準電壓信號進行采樣； 所述電壓跟隨器，與所述振幅采樣器相連接，用于對采樣后的被控制信號和基準電壓信號分別進行隔離，以得到穩定的電壓信號；所述隔交電阻，與所述電壓跟隨器相連接，用于對穩定的被控制信號和基準電壓信號利用電阻分別求取平均值；所述偏置電流源，其偏置端與所述隔交電阻相連接，其輸出端作為該電壓型AGC電路的輸出端，用于利用被控制信號的平均值和基準電壓信號的平均值作為偏置電壓，輸出控制電流。
2.根據權利要求1所述的電壓型自動增益控制電路，其中，所述振幅采樣器包括包絡檢測器和基準電壓源；所述包絡檢測器，其輸入端連接至被控制信號，用于對被控制信號進行采樣； 所述基準電壓源，用于獨立產生另一基準電壓信號，并對該基準電壓信號進行采樣作為振幅基準。
3.根據權利要求2所述的電壓型自動增益控制電路，其中，所述包絡檢測器為差分電路包絡檢測器，該差分電路包絡檢測器包括第一差分NMOS管(NMOSl)、第二差分NMOS管 (NM0S2)和第一尾電流NMOS管(NM0S3)，其中所述第一差分NMOS管(NMOSl)和所述第二差分NMOS管(NM0S2)的柵端分別作為差分電路的兩輸入端，其漏端共同連接至電源電壓(VDD)，其源端作為差分電路包絡檢測器的輸出端；所述第一尾電流NMOS管(NM0S3)的柵端連接至差分直流偏置端(Biasl)，其源端連接至地，其漏端連接至所述差分電路包絡檢測器的輸出端。
4.根據權利要求3所述的電壓型自動增益控制電路，其中，所述基準電壓源包括 第四NMOS管(NM0S4)，其柵端連接至參考電壓；其漏端連接至電源電壓(VDD)；第五NMOS管(NM0S5)，其柵端連接至偏置電壓端(Bias2)；其漏端連接至第四NMOS管 (NM0S4)的源端，作為該基準電壓源的輸出端；其源端接地。
5.根據權利要求4所述的電壓型自動增益控制電路，其中，所述基準電壓源的第四NMOS管(NM0S4)與所述差分電路包絡檢測器的第一差分NMOS 管(NMOSl)尺寸相同；所述基準電壓源的第四NMOS管(NM0S4)為所述差分電路包絡檢測器的第一尾電流源 NMOS管(NM0S3)尺寸的一半；所述基準電壓源中偏置電壓端(Bias2)的偏置電壓與差分電路包絡檢測器中差分直流偏置端(Biasl)的偏置電壓一致。
6.根據權利要求2所述的電壓型自動增益控制電路，其中，所述電壓跟隨器包括第一電壓跟隨器單元和第二電壓跟隨器單元，其中所述第一電壓跟隨器單元為單位增益放大器，其第一輸入端連接至包絡檢測器的輸出端，其第二輸入端與輸出端相連接，其輸出端作為電壓跟隨器的第一輸出端，用于將包絡檢測器的交流信號與偏置電流源的偏置直流電壓隔離；所述第二電壓跟隨器單元為單位增益放大器，其輸入端連接至基準電壓源的輸出端， 其第二輸入端與輸出端相連接，其輸出端作為電壓跟隨器的第二輸出端，用于將基準電壓源與偏置電流源的偏置直流電壓隔離。
7.根據權利要求6所述的電壓型自動增益控制電路，其中，所述隔交電阻包括第一隔交電阻單元和第二隔交電阻單元所述第一隔交電阻單元的輸入端與第一電壓跟隨器單元的輸出端相連接；第二隔交電阻單元的輸入端與第二電壓跟隨器單元的輸出端相連接；第一隔交電阻單元和第二隔交電阻單元的輸出端相互連接，作為隔交電阻的輸出端。
8.根據權利要求6所述的電壓型自動增益控制電路，其中，所述偏置電流源包括 第六NMOS管(NM0S6)，其柵端連接至第一隔交電阻單元和第二隔交電阻單元的輸出端，其源端連接至第七NMOS管的漏端，其漏端連接至電源電壓(VDD)；第七NMOS管(NM0S7)，其柵端與其漏端短接，并共同連接至電壓型自動增益控制電路的輸出端，其源端連接至地。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的電壓型自動增益控制電路，用于對E類CMOS功放提供驅動電壓，其中所述振幅采樣器的輸入端連接至E類CMOS功放驅動電路的輸出端； 所述偏置電流源的輸出端連接至E類CMOS功放驅動電路的控制端。
10.根據權利要求9所述的電壓型自動增益控制電路，所述E類CMOS功放用于短距離無線通信的恒包絡收發機系統。
全文摘要
本發明公開了一種電壓型自動增益控制電路。該電壓型自動增益控制電路包括振幅采樣器，用于分別對被控制信號和基準電壓信號進行采樣；電壓跟隨器，與振幅采樣器相連接，用于對采樣后的被控制信號和基準電壓信號分別進行隔離，以得到穩定的電壓信號；隔交電阻，與電壓跟隨器相連接，用于對穩定的被控制信號和基準電壓信號利用電阻分別求取平均值；偏置電流源，其偏置端與隔交電阻相連接，其輸出端作為該電壓型AGC電路的輸出端，用于利用被控制信號的平均值和基準電壓信號的平均值作為偏置電壓，輸出控制電流。本發明電壓型AGC電路，能夠在較快的時間內使輸出的電流達到穩定，并且保持適當的鎖定精度。
文檔編號H03G3/20GK102571014SQ201210030608
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月10日 優先權日2012年2月10日
發明者張海英, 李東岳, 黃水龍 申請人:中國科學院微電子研究所