專(zhuān)利名稱(chēng)：：高精度可變?cè)鲆娣糯笃鞯闹谱鞣椒?br>
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于模擬信號(hào)處理和通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及無(wú)線收發(fā)器和聲頻/視頻模擬信號(hào)處理電路中的可變?cè)鲆娣糯笃鳌?br>
背景技術(shù)：
：可變?cè)鲆娣糯笃髯鳛樽詣?dòng)增益控制系統(tǒng)中的核心單元，廣泛應(yīng)用于各種電子系統(tǒng)，特別是在無(wú)線通信領(lǐng)域以及聲頻/視頻模擬信號(hào)處理電路中，一個(gè)設(shè)計(jì)良好的可變?cè)鲆娣糯笃饕话阋笥写蟮妮斎雱?dòng)態(tài)范圍、低噪聲、高帶寬、低功耗、大的增益變化范圍、增益在dB上隨控制電壓呈線性關(guān)系以及各種增益情況下帶寬的一致性。要使得可變?cè)鲆娣糯笃髟诟鞣N增益情況下帶寬都相同，一般考慮是把增益級(jí)和衰減級(jí)分開(kāi)，一個(gè)典型的連接形式如圖1所示固定增益放大器1作為輸入級(jí)一方面提供精確的增益，另一方面很好地隔離了可變?cè)鲆娣糯笃髑耙患?jí)電路。固定增益放大器3作為輸出級(jí)一方面提供精確的增益，另一方面可以驅(qū)動(dòng)大的負(fù)載。為了得到較高精度的增益，兩個(gè)固定增益放大器一般采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)，它們?cè)鲆娴姆峙湟矔?huì)影響系統(tǒng)的性能，如果固定增益放大器1的增益太高，那么輸入動(dòng)態(tài)范圍則會(huì)很??；相反，如果固定增益放大器1的增益太低，那么等效輸入噪聲會(huì)相對(duì)較大。衰減器2可以是模擬電壓控制的連續(xù)型衰減器，也可以是數(shù)字信號(hào)控制的離散型步進(jìn)衰減器，需要根據(jù)具體的應(yīng)用選擇。其中步進(jìn)衰減器的一般結(jié)構(gòu)如圖2所示。Rl和R2的比值決定了衰減的步長(zhǎng)，假設(shè)步長(zhǎng)為mdB，那么R2/R1滿足關(guān)系式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>如果要使得步長(zhǎng)為2dB，那么R2/R1=18.8；如果使得步長(zhǎng)為ldB，那么R2/R1=75.4；如果使得步長(zhǎng)為0.5dB，那么R2/R1=301.7；如果要使得步長(zhǎng)為0.2dB，那么R2/R1=1886.0。隨著步長(zhǎng)的降低，兩個(gè)電阻的比值成指數(shù)增長(zhǎng)，這必然導(dǎo)致電阻比的精度降低，從而使得步長(zhǎng)偏離預(yù)期設(shè)計(jì)的值。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種可變?cè)鲆娣糯笃鞯南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，以便能夠很好地平衡輸入動(dòng)態(tài)范圍和等效輸入噪聲之間的矛盾，并且得到較小的衰減步長(zhǎng)。本發(fā)明提出的一種高精度可變?cè)鲆娣糯笃飨到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖3所示。該系統(tǒng)由5個(gè)固定增益放大器和4個(gè)衰減器組成；其中，固定低增益放大器4和固定高增益放大器5并行，并且各自跟隨一個(gè)衰減器6，組成系統(tǒng)的輸入級(jí)；輸入級(jí)后依次連接第三固定增益放大器7，第三衰減器8，第四固定增益放大器9，第四衰減器10，和第五固定增益放大器11；輸入級(jí)和第三固定增益放大器7之間連接有開(kāi)關(guān)12。本發(fā)明中，輸入級(jí)由并行的兩個(gè)固定增益放大器組成，一個(gè)是固定低增益放大器4，另一個(gè)是固定高增益放大器5，它們各自接有一個(gè)衰減器6。開(kāi)關(guān)12可以選擇接通固定低增益放大器4或者接通高增益放大器5，當(dāng)接通固定低增益放大器4時(shí)，固定高增益放大器5被關(guān)掉，而當(dāng)接通固定高增益放大器5時(shí)，固定低增益放大器4被關(guān)掉，兩者至多只有一個(gè)處于正常工作狀態(tài)。固定增益放大器7，9的加入是為了隔離三個(gè)不同步長(zhǎng)的衰減器6，8以及10，而最后的固定增益放大器11能夠驅(qū)動(dòng)較大的負(fù)載。衰減器6為步長(zhǎng)為χ的衰減器，總共衰減為η步；衰減器8為步長(zhǎng)為y的衰減器，衰減步數(shù)和衰減器6相同，也為η；則衰減器10為步長(zhǎng)為ζ的衰減器，ζ滿足關(guān)系式Z=|x_yΙ*(η-1)；衰減器10的步數(shù)可以根據(jù)具體應(yīng)用的要求而定。本發(fā)明系統(tǒng)采用了三個(gè)不同的大步長(zhǎng)的衰減器的組合，得到總體上步長(zhǎng)較小的衰減器。避免了直接設(shè)計(jì)步長(zhǎng)較小的衰減器因?yàn)殡娮璞忍蠖鴮?dǎo)致的誤差。圖1是傳統(tǒng)的可變?cè)鲆娣糯笃鞯南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖2為圖1中衰減器(2)的其中一種離散的步進(jìn)式結(jié)構(gòu)。圖3給出了本發(fā)明提出的高精度可變?cè)鲆娣糯笃鞯南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖中標(biāo)號(hào)1為輸入級(jí)的固定增益放大器；2為衰減器，3為作為輸出級(jí)的固定增益放大器。4為固定低增益放大器，5為固定高增益放大器，6步長(zhǎng)為χ的衰減器，7，9以及11為固定增益放大器，8為步長(zhǎng)為y的衰減器，10為步長(zhǎng)為ζ的衰減器，12為二選一開(kāi)關(guān)。具體實(shí)施例方式圖3給出了本發(fā)明提出了高精度可變?cè)鲆娣糯笃鞯南到y(tǒng)框圖。輸入級(jí)由兩個(gè)并行的固定增益放大器組成，其中一個(gè)是固定低增益放大器4，另一個(gè)是固定高增益放大器5，而且它們各自都接有一個(gè)衰減器6。當(dāng)輸入信號(hào)幅度較大時(shí)，固定低增益放大器4正常工作，并且被選通，而固定高增益放大器5斷電，使得輸入動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)大；而當(dāng)輸入幅度較小時(shí)，固定高增益放大器5正常工作，并且被選通，而固定低增益放大器4斷電，使得輸入等效噪聲減小。固定低增益放大器4和固定高增益放大器5的增益必須配合衰減器6的動(dòng)態(tài)范圍，使得系統(tǒng)總的衰減能夠遍歷所有需要的值。在滿足上述要求的前提下，衰減器6，8和10的位置可以互相調(diào)換，并不影響整體的性能。下面給出三個(gè)衰減器配合使用從而得出更小步長(zhǎng)的一個(gè)實(shí)例，如下表格所示。為了得到步長(zhǎng)為0.2dB的衰減，取衰減器6的步長(zhǎng)χ=2，衰減器8的步長(zhǎng)為y=1.8，衰減器10的步長(zhǎng)為ζ=1，它們的步數(shù)分別為6，6，b。從表格中可以得知，系統(tǒng)已開(kāi)始從_9dB衰減開(kāi)始，而不是OdB，因此系統(tǒng)增益需要在原有指標(biāo)上提高9個(gè)dB。衰減的范圍為(-9-10-b)dB，總共為5*b+6步，每一步為0.2dB。達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，而且三個(gè)衰減器的步長(zhǎng)都相對(duì)較大，最小的為IdB/步，要求的電阻比值為75.4，精度相對(duì)較高。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求一種可變?cè)鲆娣糯笃鞯南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，其特征在于該系統(tǒng)由5個(gè)固定增益放大器和4個(gè)衰減器組成；其中，第一固定低增益放大器(4)和第二固定高增益放大器(5)并行，并且各自跟隨一個(gè)衰減器(6)，組成系統(tǒng)的輸入級(jí)；輸入級(jí)后依次連接第三固定增益放大器(7)，第三衰減器(8)，第四固定增益放大器(9)，第四衰減器(10)，和第五固定增益放大器(11)；輸入級(jí)和第三固定增益放大器(7)之間連接有開(kāi)關(guān)(12)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變?cè)鲆娣糯笃鞯南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，其特征在于固定低增益放大器(4)和固定高增益放大器(5)至多只有一個(gè)正常工作，另一個(gè)必須斷電，固定低增益放大器(4)在輸入信號(hào)幅度較大的時(shí)候被選通，而在輸入信號(hào)幅度較小的時(shí)候，固定高增益放大器(5)被選通。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變?cè)鲆娣糯笃鞯南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，其特征在于系統(tǒng)的衰減步長(zhǎng)s為衰減器(6)的步長(zhǎng)χ和第三衰減器(8)的步長(zhǎng)y的差的絕對(duì)值；衰減器(6)和第三衰減器(8)衰減步數(shù)相同，假設(shè)為n，則第四衰減器(10)的衰減步長(zhǎng)ζ滿足ζ=|X-y|*(n-l)。全文摘要本發(fā)明屬于模擬信號(hào)處理和通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體公開(kāi)了一種可變?cè)鲆娣糯笃飨到y(tǒng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的輸入級(jí)有兩個(gè)并行的固定增益放大器組成，當(dāng)輸入信號(hào)幅度較大時(shí)，固定低增益放大器正常工作，被選通，而固定高增益放大器斷電，使得輸入動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)大；而當(dāng)輸入幅度較小時(shí)，固定高增益放大器正常工作，被選通，而固定低增益放大器斷電，使得輸入等效噪聲減小。系統(tǒng)采用了三個(gè)不同的大步長(zhǎng)的衰減器的組合，得到總體上步長(zhǎng)較小的衰減器。避免了直接設(shè)計(jì)步長(zhǎng)較小的衰減器因?yàn)殡娮璞忍蠖鴮?dǎo)致的誤差。文檔編號(hào)H03G3/02GK101820258SQ20101016922公開(kāi)日2010年9月1日申請(qǐng)日期2010年4月29日優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日發(fā)明者孟彬,方飛,林楠,洪志良,秦希,謝江濱申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)