專利名稱：一種放大器輸出幅度檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放大器輸出幅度檢測電路。
背景技術(shù)：
眾所周知，當(dāng)放大器輸入信號幅度過大，或系統(tǒng)電源電壓下降時，放大器的輸 出幅度會超過其線性工作范圍，從而使輸出信號線性度下降，引起輸出信號失真。因 此，基于放大器自身的電路結(jié)構(gòu)，總可以用簡單直接的辦法實時檢測放大器的輸出幅 度，輸出實時的監(jiān)測信號。在許多應(yīng)用中，往往只在一定的頻率范圍內(nèi)關(guān)心放大器輸出信號的失真情況， 這為放大器輸出幅度的檢測增加了困難，例如在音頻功率放大器的應(yīng)用中，信號中高于 20KHz頻率成份的失真不會影響音頻質(zhì)量，需要檢測電路只對放大器輸出信號中低于 20KHz頻率的部分作出響應(yīng)，如果在放大器芯片內(nèi)集成濾波器來濾掉不關(guān)心的頻率成份 并提供足夠衰減，往往需要犧牲很大的芯片面積，甚至超過半導(dǎo)體工藝制造的能力。另 外，在一些應(yīng)用中，需要在比信號周期更長的時間窗口內(nèi)檢測放大器輸出信號的幅度， 這也為放大器輸出幅度的檢測增加了困難，例如在音頻功率放大器的應(yīng)用中，盡管音頻 信號的周期在毫秒量級，但幾個毫秒的信號失真并不明顯影響音頻質(zhì)量，因此，往往需 要在幾十個毫秒內(nèi)檢測放大器輸出信號的幅度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明旨在提供一種放大器輸出幅度檢測 電路，以達到能夠在設(shè)定的時間窗口內(nèi)，檢測一定頻率范圍內(nèi)信號的幅度，并輸出指示 信息的目的。本發(fā)明所述的一種放大器輸出幅度檢測電路，它包括控制模塊、積分電容、均 具有一個控制端和兩個信號端的第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述控制模塊接收外部的第一時鐘信號，并輸出第二檢測信號；所述第一開關(guān)的控制端接收從所述控制模塊輸出的第二檢測信號，該第一開關(guān) 的一個信號端接收外部的電流參考信號，另一個信號端輸出第三檢測信號；所述第二開關(guān)的控制端接收外部第二時鐘信號，其一個信號端與所述第一開關(guān) 的用于輸出第三檢測信號的信號端連接，另一端接收外部的電壓偏置信號；所述積分電容的兩端分別與所述第二開關(guān)的兩個信號端連接。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的檢測電路還包括第一比較器，該 第一比較器的正輸入極和負(fù)輸入極接分別接收外部的參考電壓信號和放大器幅度信號， 并向所述的控制模塊輸出第一檢測信號。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的第一開關(guān)和第二開關(guān)分別為一個 MOS器件，且所述MOS器件的柵極為控制端，其源極和漏極均為信號端。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的檢測電路還包括第二比較器，該第二比較器接收從所述第一開關(guān)輸出的第三檢測信號，并輸出第四檢測信號。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的第二比較器包括第一 PMOS管和 第二 NMOS管，該第一 PMOS管的柵極和所述第二 NMOS管的柵極相連，接收所述的第 三檢測信號，所述第一 PMOS管的漏極與第二 NMOS管的漏極連接，并輸出第四檢測信 號，該第一 PMOS管的源極與一外部的電源連接，所述第二 NMOS管的源極接地。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的檢測電路還包括計數(shù)器，該計數(shù) 器接收從所述第二比較器輸出的第四檢測信號，對其計數(shù)并輸出計數(shù)信號。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的檢測電路還包括解碼器，該解碼 器接收從所述計數(shù)器輸出的計數(shù)信號，并輸出解碼信號。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的控制模塊包括一與非門和一或非 門，所述與非門接收從所述的第一比較器(101)輸出第一檢測信號(Vl)和所述的外 部第一時鐘信號(CKl)；所述的或非門接收從所述的與非門輸出的信號以及所述的解碼器(105)輸出的 解碼信號，并輸出所述的第二檢測信號(V2)。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的計數(shù)器包括第一 D觸發(fā)器和第二 D觸發(fā)器，該第一 D觸發(fā)器和第二 D觸發(fā)器的復(fù)位輸入端相連，并分別接收外部的復(fù)位信號。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的解碼器包括一或門。由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本發(fā)明可以在設(shè)定的時間窗口內(nèi)，檢測一定 頻率范圍內(nèi)信號的幅度，并輸出指示信息；本發(fā)明還可以節(jié)省芯片面積，降低制作成 本，符合半導(dǎo)體工藝制造能力。


圖1是本發(fā)明一種放大器輸出幅度檢測電路的較佳實施例的電路圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細說明。如圖1所示，本發(fā)明，即一種放大器輸出幅度檢測電路，包括第一比較器101、 控制模塊102、第二比較器103、計數(shù)器104、解碼器105、積分電容Cl、均具有一個控 制端和兩個信號端的第一開關(guān)Sl和第二開關(guān)S2，其中，第一開關(guān)Sl和第二開關(guān)S2分別 為一個MOS器件，且MOS器件的柵極為控制端，其源極和漏極均為信號端。第一比較器101的正輸入極和負(fù)輸入極接分別接收外部的參考電壓信號Vref和 放大器幅度信號Vamp，并向控制模塊102輸出第一檢測信號VI;在本實施例中，第一比 較器101也可以接收外部輸入的置位信號setc，當(dāng)setc為高電平時，使檢測電路工作在休 眠模式，即不輸出檢測信號，不消耗顯著的靜態(tài)電流?？刂颇K102包括一與非門21和一或非門22，其中，與非門21接收從第一比較器101輸出第一檢測信號Vl和外部第一時鐘信號 CKl ；或非門22接收從與非門21輸出的信號以及解碼器105輸出的解碼信號，在本實用新型中為使能信號enb，并輸出第二檢測信號V2。第一開關(guān)Sl的控制端接收從控制模塊102輸出的第二檢測信號V2，該第一開關(guān) Sl的一個信號端接收外部的電流參考信號Iref，另一個信號端輸出第三檢測信號V3。第二開關(guān)S2的控制端接收外部第二時鐘信號CK2，其一個信號端與所述第一開 關(guān)Sl的用于輸出第三檢測信號V3的信號端連接，另一端接收外部的電壓偏置信號，在 本實施例中，該外部的電壓偏置信號為地。積分電容Cl的兩端分別與所述第二開關(guān)S2的兩個信號端連接。第二比較器103包括第一 PMOS管Ml和第二NMOS管M2，該第一 PMOS管Ml
的柵極和第二 NMOS管M2的柵極相連，接收從第一開關(guān)Sl輸出的第三檢測信號V3， 第一 PMOS管Ml的漏極與第二 NMOS管M2的漏極連接，并輸出第四檢測信號V4， 該第四檢測信號V4為邏輯信號，該第一 PMOS管Ml的源極與一外部的電源連接，第二 NMOS管M2的源極接地。計數(shù)器104包括第一 D觸發(fā)器41和第二 D觸發(fā)器42，組成的異步加法計數(shù)器， 該第一 D觸發(fā)器41和第二 D觸發(fā)器42的復(fù)位輸入端reset相連，并分別接收外部的復(fù)位 信號rst和從第二比較器103輸出的第四檢測信號V4，并對第四檢測信號V4計數(shù)并輸出 兩位的計數(shù)信號bl、bO解碼器105包括一或門，用于接收從計數(shù)器104輸出的兩位計數(shù)信號bl、bO,
并輸出一組解碼信號，該解碼信號主要用于控制放大器增益，其中包括使能信號enb。本發(fā)明的工作原理如下第一比較器101接收外部的參考電壓信號Vref和放大器幅度信號Vamp，并將 其進行比較，輸出一邏輯比較信號，即第一檢測信號VI，當(dāng)放大器幅度信號Vamp <參 考電壓信號Vref時，第一檢測信號Vl為高電平，因此，第一檢測信號Vl實時反映了放 大器輸出信號幅度超出參考值的情況，第一檢測信號Vl的頻率與輸入的放大器幅度信號 Vamp的頻率強相關(guān)，第一檢測信號Vl的占空比與放大器幅度信號Vamp的幅度強相關(guān)?？刂颇K102接收外部的第一時鐘信號CKl以及第一檢測信號VI，輸出第二檢 測信號V2。第一時鐘信號CKl的頻率可以遠高于第一檢測信號Vl的頻率，使第二檢 測信號V2成為第一時鐘信號CKl與第一檢測信號Vl的調(diào)制信號，其中，第二檢測信號 V2的頻率與第一時鐘信號CKl相同并且以第一檢測信號Vl的頻率為包絡(luò)，使第二檢測 信號V2高電平的平均時間比第一檢測信號Vl高電平的平均時間縮小了一個倍數(shù)，這個 倍數(shù)與第一時鐘信號CKl的占空比強相關(guān)。當(dāng)?shù)诙z測信號V2為高電平時，第一開關(guān)Sl導(dǎo)通，電流參考信號Iref通過第 一開關(guān)Sl對積分電容Cl充電，使第三檢測信號V3升高，輸出放大器輸出幅度過高的信 息。若第二檢測信號V2累計高電平時間過短，則第三檢測信號V3升高的幅度有限，因 此電流參考信號Iref與積分電容Cl的電容值決定了檢測時間窗口的下限。第二開關(guān)S2的控制端接收外部第二時鐘信號CK2，其兩個信號端與所述的積分 電容Cl并聯(lián)。當(dāng)?shù)诙r鐘信號CK2為高電平時，第二開關(guān)S2為積分電容Cl提供放電 通路。若第二時鐘信號CK2高電平的時間足夠長，就可以將積分電容Cl積累的電荷清 零，因此，第二時鐘信號CK2的周期決定了檢測時間窗口的上限，即第二檢測信號V2必 須在第二時鐘信號CK2的一個周期內(nèi)使第三檢測信號V3顯著升高。
第二比較器103將第三檢測信號V3轉(zhuǎn)換成一邏輯信號，即第四檢測信號V4。 由于第二檢測信號V2與第二時鐘信號CK2在特殊情況下會產(chǎn)生競爭，因此，第二比較器 103也可以采用遲滯結(jié)構(gòu)(圖中未示)。第四檢測信號V4可以輸出到外部作為放大器輸 出幅度過大的標(biāo)志。第二比較器103也可以采用多閾值結(jié)構(gòu)(圖中未示)，輸出多比特的 量化信號以指示放大器輸出幅度過大的強度。計數(shù)器104對第四檢測信號V4進行計數(shù)，并可以由復(fù)位信號rst清零。復(fù)位信 號rst可以是一個頻率適當(dāng)?shù)陀诘诙r鐘信號CK2的信號，從而使計數(shù)器104的計數(shù)結(jié)果 包含放大器輸出幅度過大的強度的信息。復(fù)位信號rst也可以與第四檢測信號V4 —起輸 出到外部邏輯控制電路，構(gòu)成反饋控制的機制，例如，由第四檢測信號V4觸發(fā)外部的計 時器(圖中未示)產(chǎn)生延遲的復(fù)位信號rst。解碼器105可以在計數(shù)器104溢出前鎖定控制模塊102，停止繼續(xù)輸出第二檢測 信號V2，直到復(fù)位信號rst出現(xiàn)并將整個檢測電路復(fù)位。以上結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù) 上述說明對本發(fā)明做出種種變化例。因而，實施例中的某些細節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明的限 定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種放大器輸出幅度檢測電路，其特征在于，所述的檢測電路包括控制模塊(102)、積分電容(Cl)、均具有一個控制端和兩個信號端的第一開關(guān)(Si)和第二開關(guān) (S2)，所述控制模塊(102)接收外部的第一時鐘信號(CKl)，并輸出第二檢測信號(V2)；所述第一開關(guān)(Si)的控制端接收從所述控制模塊(102)輸出的第二檢測信號(V2)， 該第一開關(guān)(Si)的一個信號端接收外部的電流參考信號(Iref)，另一個信號端輸出第三 檢測信號(V3)；所述第二開關(guān)(S2)的控制端接收外部第二時鐘信號(CK2)，其一個信號端與所述第 一開關(guān)(Si)的用于輸出第三檢測信號(V3)的信號端連接，另一端接收外部的電壓偏置 信號；所述積分電容(Cl)的兩端分別與所述第二開關(guān)(S2)的兩個信號端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特征在于，所述的檢測電路還 包括第一比較器(101)，該第一比較器(101)的正輸入極和負(fù)輸入極接分別接收外部的參 考電壓信號(Vref)和放大器幅度信號(Vamp)，并向所述的控制模塊(102)輸出第一檢測 信號(Vl)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特征在于，所述的第一開關(guān) (Si)和第二開關(guān)(S2)分別為一個MOS器件，且所述MOS器件的柵極為控制端，其源極 和漏極均為信號端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特征在于，所述的檢測電 路還包括第二比較器(103)，該第二比較器(103)接收從所述第一開關(guān)(Si)輸出的第三 檢測信號(V3)，并輸出第四檢測信號(V4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特征在于，所述的第二比較器(103)包括第一PMOS管(Ml)和第二 NMOS管(M2)，該第一 PMOS管(Ml)的柵極和 所述第二 NMOS管(M2)的柵極相連，接收所述的第三檢測信號(V3)，所述第一 PMOS 管(Ml)的漏極與第二 NMOS管(M2)的漏極連接，并輸出第四檢測信號(V4)，該第一 PMOS管(Ml)的源極與一外部的電源連接，所述第二 NMOS管(M2)的源極接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特征在于，所述的檢測電路 還包括計數(shù)器(104)，該計數(shù)器(104)接收從所述第二比較器(103)輸出的第四檢測信號 (V4)，對其計數(shù)并輸出計數(shù)信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特征在于，所述的檢測電路還 包括解碼器(105)，該解碼器(105)接收從所述計數(shù)器(104)輸出的計數(shù)信號，并輸出解 碼信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特征在于，所述的控制模塊 (102)包括一與非門和一或非門，所述與非門接收從所述的第一比較器(101)輸出第一檢測信號(Vl)和所述的外部第 一時鐘信號(CKl)；所述的或非門接收從所述的與非門輸出的信號以及所述的解碼器(105)輸出的解碼 信號，并輸出所述的第二檢測信號(V2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特征在于，所述的計數(shù)器(104)包括第一D觸發(fā)器和第二 D觸發(fā)器，該第一 D觸發(fā)器和第二 D觸發(fā)器的復(fù)位輸入 端相連，并分別接收外部的復(fù)位信號(rst)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特征在于，所述的解碼器(105)包括一或門。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種放大器輸出幅度檢測電路，它包括包括控制模塊、積分電容、均具有一個控制端和兩個信號端的第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述控制模塊接收外部的第一時鐘信號，并輸出第二檢測信號；所述第一開關(guān)的控制端接收從所述控制模塊輸出的第二檢測信號，該第一開關(guān)的一個信號端接收外部的電流參考信號，另一個信號端輸出第三檢測信號；所述第二開關(guān)的控制端接收外部第二時鐘信號，其一個信號端與所述第一開關(guān)的用于輸出第三檢測信號的信號端連接，另一端接收外部的電壓偏置信號。本發(fā)明能夠在設(shè)定的時間窗口內(nèi)，檢測一定頻率范圍內(nèi)信號的幅度，并輸出指示信息。
文檔編號G01R31/316GK102013874SQ200910195348
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者李淼 申請人:上海貝嶺股份有限公司