自動幅度控制電路的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種自動幅度控制電路，包括振蕩器、采集模塊、第一模擬電流生成模塊、第二模擬電流生成模塊和數控電流生成模塊。其中，振蕩器用于生成振蕩頻率信號；采集模塊用于根據振蕩頻率信號的振蕩幅度生成電壓差值；第一模擬電流生成模塊用于將電壓差值轉換為第一偏置電流，并在第一時間將第一偏置電流提供給振蕩器；第二模擬電流生成模塊用于將電壓差值轉換為第二偏置電流，第一偏置電流與第二偏置電流相等；數控電流生成模塊用于在第一時間，根據第二偏置電流調整其輸出的數控電流，使數控電流與第二偏置電流一致，并在第二時間，將數控電流提供給振蕩器作為偏置電流。根據該自動幅度控制電路，能夠提供低噪聲的數控偏置電流給振蕩器。
【專利說明】自動幅度控制電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及電路控制【技術領域】，尤其涉及一種自動幅度控制電路。
【背景技術】
[0002]在無線通信技術應用中，穩定的參考頻率非常重要。通常使用晶體振蕩器來產生無線射頻收發機中參考始終和鎖相環的參考頻率，在有些通信協議，例如GSM協議中規定無線便攜設備的頻率精度需要達到與基站頻率相差0.1ppm以內，這需要對晶體振蕩器進行自動頻率控制(Auto Frequency Control，以下簡稱:AFC)，AFC控制的信號為數字信號。數字晶體振蕩器(Digital Controlled Crystal Oscillator,以下簡稱:DCX0)具有成本低，并可以直接接受外部數字信號控制的特點，得到廣泛應用。
[0003]但是，DCXO的振蕩幅度值對其性能影響較大，如果振蕩幅度過大，DCXO可能會因長期處于過載狀態而導致期間壽命減少甚至損壞，如果振蕩幅度過小，DCXO的噪聲性能會收到影響。通常，DCXO的振蕩幅度正比于其偏置電流，可以通過改變其偏置電流來控制DCXO的振幅，但現有技術并未給出有效的對偏置電流進行控制的技術方案。另外，在鎖相環中常用的壓控振蕩器(voltage-controlled oscillator,以下簡稱:VC0)中，其振蕩幅度也是正比于偏置電流，但現有技術同樣未給出有效的對偏置電流進行控制的技術方案。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種自動幅度控制電路，用于對振蕩器的偏置電流進行有效控制。
[0005]本發明的第一個方面是提供一種自動幅度控制電路，其特征在于，包括:振蕩器、采集模塊、第一模擬電流生成模塊、第二模擬電流生成模塊和數控電流生成模塊；
[0006]所述振蕩器用于生成振蕩頻率信號；
[0007]所述采集模塊，用于根據所述振蕩頻率信號的振蕩幅度生成電壓差值；
[0008]所述第一模擬電流生成模塊，用于將所述電壓差值轉換為第一偏置電流，并在第一時間，將所述第一偏置電流提供給所述振蕩器，以控制所述振蕩器生成的所述振蕩頻率
號的振蕩幅度；
[0009]所述第二模擬電流生成模塊，用于將所述電壓差值轉換為第二偏置電流，所述第一偏置電流與所述第二偏置電流相等；
[0010]所述數控電流生成模塊，用于在所述第一時間，根據所述第二偏置電流調整其輸出的數控電流，使所述數控電流與所述第二偏置電流一致，并在第二時間，將所述數控電流提供給所述振蕩器作為偏置電流，以控制所述振蕩器生成所述振蕩頻率信號的振蕩幅度，所述第二時間為所述第一時間結束后的下一工作時間。
[0011]在第一種可能實現的方式中，結合上述第一方面，所述采集模塊包括:幅度檢測器、參考電壓生成器和第一比較器；
[0012]所述幅度檢測器用于采集所述振蕩器的振蕩幅度得到幅度信息，并將所述幅度信息轉換為振蕩幅度電壓；[0013]所述參考電壓生成器用于生成參考電壓；
[0014]所述第一比較器用于根據所述振蕩幅度電壓和所述參考電壓得到所述電壓差值。
[0015]在第二種可能實現的方式中，結合上述第一方面或第一種可能實現的方式，所述第一模擬電流生成模塊包括第一電流晶體管和第一開關；
[0016]所述第一電流晶體管用于將所述電壓差值轉換為所述第一偏置電流；
[0017]所述第一開關用于在所述第一時間導通，以便將所述第一偏置電流提供給所述振蕩器，并在所述第二時間關斷。
[0018]在第三種可能實現的方式中，結合上述第二種可能實現的方式，所述第一電流晶體管的柵極連接所述采集模塊的輸出端，所述第一晶體管的源極連接電源，所述第一晶體管的漏極連接第一開關。
[0019]在第四種可能實現的方式中，結合上述第一方面或第一種可能實現的方式，所述第二模擬電流生成模塊包括第二電流晶體管，所述第二電流晶體管用于將所述電壓差值轉換為所述第二偏置電流，并提供給所述數控電流生成模塊。
[0020]在第五種可能實現的方式中，結合第四種可能實現的方式，所述第二電流晶體管的柵極連接所述采集模塊的輸出端，所述第二晶體管的源極連接電源，所述第二晶體管的漏極連接所述數控電流生成模塊。
[0021]在第六種可能實現的方式中，結合第四種可能實現的方式，所述數控電流生成模塊包括:
[0022]電流比較器、數控模塊、數字電流陣列和第一開關組；
[0023]所述第一開關組用于在第一時間，將所述數字電流陣列輸出的數控電流輸入所述電流比較器；
[0024]所述電流比較器用于將所述第二偏置電流與所述數控電流進行大小比較，并將比較結果輸出給所述數控模塊；
[0025]所述數控模塊用于根據所述比較結果，調整所述數字電流陣列的控制字，以使所述數控電流與所述第二偏置電流一致；
[0026]所述第一開關組還用于在所述第二時間，將所述數控電流提供給所述振蕩器作為偏置電流，并中斷所述數控電流到所述電流比較器的輸入。
[0027]在第七種可能實現的方式中，結合第六種可能實現的方式，所述數控模塊具體用于:
[0028]當比較結果為所述數控電流小于所述第二偏置電流時，增大所述數控電流，以使所述數控電流與所述第二偏置電流一致。
[0029]在第八種可能實現的方式中，結合第六種可能實現的方式或第七種可能實現的方式，所述數控模塊通過數字電路或軟件實現。
[0030]在第九種可能實現的方式中，結合第一方面或第一種可能實現的方式，所述振蕩器為晶體振蕩器或壓控振蕩器。
[0031]本發實施例提供的技術方案，能夠在振蕩器啟動初期，通過模擬幅度控制環路來將振蕩幅度控制在所需的工作范圍，充分發揮模擬幅度控制過程快速而且平滑的優勢，在振蕩幅度穩定后，使用數字幅度控制環路進行振蕩幅度控制，這種數字自動幅度控制電路能夠提供低噪聲的數控偏置電流給振蕩器，能夠提高振蕩器的品質因數。【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1為本發明一實施例控制電路的結構示意圖；
[0034]圖2為本發明另一實施例中控制電路的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0035]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0036]針對現有技術中無法對振蕩器的偏置電流進行有效控制的缺陷，本發明實施例提供了一種自動幅度控制電路，圖1為本發明實施例中自動幅度控制電路的結構示意圖。如圖1所示，其自動幅度控制電路包括振蕩器10、采集模塊11、第一模擬電流生成模塊12、第二模擬電流生成模塊13、數控電流生成模塊14。
[0037]其中，所述振蕩器10用于生成振蕩頻率信號；所述采集模塊11用于根據所述振蕩頻率信號的振蕩幅度生成電壓差值；所述第一模擬電流生成模塊12用于將所述電壓差值轉換為第一偏置電流，并在第一時間，將所述第一偏置電流提供給所述振蕩器10，以控制所述振蕩器10生成的所述振蕩頻率信號的振蕩幅度；所述第二模擬電流生成模塊13用于將所述電壓差值轉換為第二偏置電流，所述第一偏置電流與所述第二偏置電流相等；數控電流生成模塊14用于在所述第一時間，根據所述第二偏置電流調整其輸出的數控電流，使所述數控電流與所述第二偏置電流一致，并在第二時間，將所述數控電流提供給所述振蕩器10作為偏置電流，以控制所述振蕩器10生成所述振蕩頻率信號的振蕩幅度，所述第二時間為所述第一時間結束后的下一工作時間。
[0038]本發明上述實施例提供的自動幅度控制電路，通過設置第一模擬電流生成模塊12，使其根據所述振蕩幅度信號生成用于控制所述振蕩器10的振蕩幅度的第一偏置電流，同時設置具有相同的電流生成能力的第二模擬電流生成模塊13，也能夠根據上述的振蕩幅度信號生成作為所述數控電流生成模塊14的輸入電流的第二偏置電流。另外，通過數控電流生成模塊14控制在第一時間內，使用所述第一模擬電流生成模塊12生成的第一偏置電流作為所述振蕩器10的輸入電流，以及控制所述數控電流生成模塊14根據所述第二偏置電流對輸出的數控偏置電流進行調整，將輸出的數控偏置電流調整為與所述第二偏置電流的大小一致，并在所述第一工作時間段結束后，使用所述數控電流生成模塊14調整后輸出的數控偏置電流作為所述振蕩器10的輸入電流。從而使得在振蕩器10啟動初期，通過模擬幅度控制環路來將振蕩幅度控制在所需的工作范圍，充分發揮模擬幅度控制過程快速而且平滑的優勢，在振蕩幅度穩定后，使用數字幅度控制環路進行振蕩幅度控制，這種數字自動幅度幅度控制電路能夠提供低噪聲的數控偏置電流給振蕩器10，能夠提高振蕩器10的品質因數。
[0039]在圖1所示的實施例中，其中的第一時間可以定義為振蕩器10從啟動到振蕩幅度相對穩定，且能夠控制振蕩幅度位于振蕩器10的工作范圍的時間段，具體的與振蕩器10自身性質，以及與由采集模塊11和第一模擬電流生成模塊12組成的模擬幅度控制環路的品質有關，可以通過電路仿真，或者實際測試的方法獲得第一時間的具體時間長度。
[0040]圖2為本發明實施例中自動幅度控制電路的電路示意圖。如圖2所示，上述的采集模塊11包括幅度檢測器111、參考電壓生成器112和第一比較器113。
[0041]其中，所述幅度檢測器111用于采集所述振蕩器10的振蕩幅度得到幅度信息，并將所述幅度信息轉換為振蕩幅度電壓；所述參考電壓生成器112用于生成參考電壓；所述第一比較器113用于根據所述振蕩幅度電壓和所述參考電壓得到所述電壓差值。
[0042]具體的，上述的振蕩幅度電壓用于表征振蕩器10的振蕩幅度大小，第一比較器113進一步使用該電壓差值表示振蕩幅度的大小，該實施例中采集模塊僅為一示例，還可以用其他方式根據振蕩器10的振蕩幅度得到電壓差值，并進一步的根據偏置電壓生成偏置電流，以通過負反饋的方式對振蕩器10的振蕩幅度進行控制。
[0043]本實施例中，如圖2所示，第一模擬電流生成模塊12包括第一電流晶體管121和第一開關122，其中，所述第一電流晶體管121用于將所述電壓差值轉換為所述第一偏置電流，所述第一開關122用于在所述第一時間導通，以便將所述第一偏置電流提供給所述振蕩器10，并在所述第二時間關斷。
[0044]可選地，第二模擬電流生成模塊13包括第二電流晶體管131，所述第二電流晶體管131用于將所述電壓差值轉換為所述第二偏置電流，并提供給所述數控電流生成模塊14。
[0045]其中的第一電流晶體管121和第二電流晶體管131可以使用具有相同規格的電流晶體管實現，其具有相同的電流生成能力，能夠將輸入的偏置電壓轉化為相同大小的偏置電流。
[0046]更為具體地，當振蕩器10采用NMOS管時，第一電流晶體管121為PMOS管時，所述第一電流晶體管121的柵極連接所述采集模塊11的輸出端，更為具體地第一電流晶體管121的柵極與采集模塊11中的第一比較器113的輸出端連接，所述第一晶體管121的源極連接電源，所述第一晶體管121的漏極連接第一開關122。當振蕩器10采用PMOS管時，第一電流晶體管121可以為NMOS管，此時，第一電流晶體管121的柵極連接所述采集模塊11的輸出端，更為具體地第一電流晶體管121的刪極與采集模塊11中的第一比較器113的輸出端連接，所述第一晶體管121的源極連接電源，所述第一晶體管121的漏極連接第一開關122。
[0047]另外，當振蕩器10采用NMOS管時，所述第二電流晶體管131為PMOS管時，所述第二電流晶體管131的柵極連接所述采集模塊11的輸出端，更為具體地第二電流晶體管131的柵極與采集模塊11中的第一比較器113的輸出端連接，所述第二晶體管131的源極連接電源，所述第二晶體管131的漏極連接所述數控電流生成模塊14。當振蕩器10采用PMOS時，所述第二電流晶體管為NMOS管時，所述第二電流晶體管131的柵極連接所述采集模塊11的輸出端，更為具體地第二電流晶體管131的柵極與采集模塊11中的第一比較器113的輸出端連接，所述第二晶體管131的源極連接電源(圖中未示出)，所述第二晶體管131的漏極連接所述數控電流生成模塊14。
[0048]且進一步的，上述所述數控電流生成模塊14包括:電流比較器141、數控模塊142、數字電流陣列143和第一開關組144。其中，所述第一開關組144用于在第一時間，將所述數字電流陣列143輸出的數控電流輸入所述電流比較器141 ;所述電流比較器141用于將所述第二偏置電流與所述數控電流進行大小比較，并將比較結果輸出給所述數控模塊142 ；所述數控模塊142用于根據所述比較結果，調整所述數字電流陣列143的控制字，以使所述數控電流與所述第二偏置電流一致；所述第一開關組144還用于在所述第二時間，將所述數控電流提供給所述振蕩器10作為偏置電流，并中斷所述數控電流到所述電流比較器141的輸入。
[0049]可選地，數控模塊142具體用于當比較結果為所述數控電流小于所述第二偏置電流時，增大所述數控電流，以使所述數控電流與所述第二偏置電流一致。該數控模塊142可以通過數字電路或軟件實現。
[0050]其中，第一開關組144可以包括第二開關151和第三開關152。其中，第二開關151的源極與數字電流陣列143連接，第二開關151的柵極與數控模塊142連接，以接收來自于數控模塊142的控制信號，第二開關151的漏極與振蕩器10連接。第三開關152的源極與數字電流陣列143連接，第三開關152的柵極與數控模塊142連接，以接收來自于數控模塊142的控制信號，第三開關152的漏極與電流比較器141連接。
[0051]此外，所述電流比較器141的第一輸入端與所述第二模擬電流生成模塊13的輸出端連接，具體與第二模擬電流生成模塊13中的第二晶體管131連接，所述電流比較器141的第二輸入端與所述數字電流陣列143的輸出端連接，且在所述電流比較器141的第二輸入端與所述數字電流陣列143的輸出端之間設置有所述第三切換開關153，所述第三開關152設置在所述數字電流陣列143的輸出端與所述振蕩器10的輸入端之間；所述電流比較器141的輸出端與所述數控模塊142的輸入端連接，所述數控模塊142的輸出端與所述數字電流陣列143的輸入端連接。
[0052]在圖2所示的實施例中，其中的振蕩器10可以為晶體振蕩器或壓控振蕩器，而其中的控制單元可以為計時器。壓控振蕩器主要是應用到無線通信的鎖相環中，與晶體振蕩器相同，其振蕩幅度的大小同樣是正比于偏置電流的大小。
[0053]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。
【權利要求】
1.一種自動幅度控制電路，其特征在于，包括:振蕩器、采集模塊、第一模擬電流生成模塊、第二模擬電流生成模塊和數控電流生成模塊； 所述振蕩器用于生成振蕩頻率信號； 所述采集模塊，用于根據所述振蕩頻率信號的振蕩幅度生成電壓差值； 所述第一模擬電流生成模塊，用于將所述電壓差值轉換為第一偏置電流，并在第一時間，將所述第一偏置電流提供給所述振蕩器，以控制所述振蕩器生成的所述振蕩頻率信號的振蕩幅度； 所述第二模擬電流生成模塊，用于將所述電壓差值轉換為第二偏置電流，所述第一偏置電流與所述第二偏置電流相等； 所述數控電流生成模塊，用于在所述第一時間，根據所述第二偏置電流調整其輸出的數控電流，使所述數控電流與所述第二偏置電流一致，并在第二時間，將所述數控電流提供給所述振蕩器作為偏置電流，以控制所述振蕩器生成所述振蕩頻率信號的振蕩幅度，所述第二時間為所述第一時間結束后的下一工作時間。
2.根據權利要求1所述的自動幅度控制電路，其特征在于，所述采集模塊包括:幅度檢測器、參考電壓生成器和第一比較器； 所述幅度檢測器用于采集所述振蕩器的振蕩幅度得到幅度信息，并將所述幅度信息轉換為振蕩幅度電壓； 所述參考電壓生成器用于生成參考電壓； 所述第一比較器用于根據所述振蕩幅度電壓和所述參考電壓得到所述電壓差值。
3.根據權利要求1或2所述的自動幅度控制電路，其特征在于，所述第一模擬電流生成模塊包括第一電流晶體管和第一開關； 所述第一電流晶體管用于將所述電壓差值轉換為所述第一偏置電流； 所述第一開關用于在所述第一時間導通，以便將所述第一偏置電流提供給所述振蕩器，并在所述第二時間關斷。
4.根據權利要求3所述的自動幅度控制電路，其特征在于，所述第一電流晶體管的柵極連接所述采集模塊的輸出端，所述第一晶體管的源極連接電源，所述第一晶體管的漏極連接第一開關。
5.根據權利要求1或2所述的自動幅度控制電路，其特征在于，所述第二模擬電流生成模塊包括第二電流晶體管，所述第二電流晶體管用于將所述電壓差值轉換為所述第二偏置電流，并提供給所述數控電流生成模塊。
6.根據權利要求5所述的自動幅度控制電路，其特征在于，所述第二電流晶體管的柵極連接所述采集模塊的輸出端，所述第二晶體管的源極連接電源，所述第二晶體管的漏極連接所述數控電流生成模塊。
7.根據權利要求5所述的自動幅度控制電路，其特征在于，所述數控電流生成模塊包括: 電流比較器、數控模塊、數字電流陣列和第一開關組； 所述第一開關組用于在第一時間，將所述數字電流陣列輸出的數控電流輸入所述電流比較器； 所述電流比較器用于將所述第二偏置電流與所述數控電流進行大小比較，并將比較結果輸出給所述數控模塊； 所述數控模塊用于根據所述比較結果，調整所述數字電流陣列的控制字，以使所述數控電流與所述第二偏置電流一致； 所述第一開關組還用于在所述第二時間，將所述數控電流提供給所述振蕩器作為偏置電流，并中斷所述數控電流到所述電流比較器的輸入。
8.根據權利要求7所述的自動幅度控制電路，其特征在于，所述數控模塊具體用于: 當比較結果為所述數控電流小于所述第二偏置電流時，增大所述數控電流，以使所述數控電流與所述第二偏置電流一致。
9.根據權利要求7或8所述的自動幅度控制電路，其特征在于，所述數控模塊通過數字電路或軟件實現。
10.根據權利要求1或2所述的自動幅度控制電路，其特征在于，所述振蕩器為晶體振蕩器或壓控 振蕩器。
【文檔編號】H03L7/099GK103501177SQ201310438634
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】閔卿, 黃家樂, 朱年勇 申請人:華為技術有限公司