本發(fā)明涉及信號處理領(lǐng)域，特別涉及一種放大器及其實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

頻率與幅度是電路中極為重要的兩個參數(shù)，放大器被廣泛的應(yīng)用于幅度的變換，而頻率的選擇通常使用濾波器完成。

在現(xiàn)有的電路中，放大器與濾波器通常是兩個分立的模塊，分別負(fù)責(zé)幅度與頻率的控制。

通常濾波器的頻率響應(yīng)一旦確定，組成濾波器的電阻，電容，電感或其等效電路就確定下來，為了實現(xiàn)不同的濾波特性，需要選用成本更高的程控濾波器，或者重新選擇濾波器，導(dǎo)致設(shè)計及系統(tǒng)成本的增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種放大器，通過改變處于信號通路上放大器的偏置電壓，使放大器具有選頻作用，而且選頻的區(qū)間可以根據(jù)需求靈活的改變，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的放大器的頻率不可選的技術(shù)問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

其一，提供一種放大器，包括主放大器(101)、電平比較器(104)、差分放大器(a)、第一檢波器(102)、第二檢波器(105)與一階低通濾波器(b)；其中，一階低通濾波器(b)與第二檢波器(105)的一端分別接信號輸入端，一階低通濾波器(b)的另一端接第一檢波器(102)；第一檢波器(102)、第二檢波器(105)的輸出端分別接差分放大器(a)的兩輸入端；差分放大器(a)的輸出端接電平比較器(104)的反相輸入端；電平比較器(104)的同相輸入端接dac的輸入端，電平比較器(104)的輸出端接主放大器(101)。

進(jìn)一步，所述一階低通濾波器(b)包括電阻r和電容c；其中，電阻r和電容c串聯(lián)；所述電阻r和電容c之間的連接點連接第一檢波器(102)；電容c與第一檢波器(102)連接的另一端接地。

進(jìn)一步，所述差分放大器(a)包括運(yùn)算放大器(103)，電阻r1，電阻r2，電阻r3，電阻r4；其中，電阻r1的一端接第二檢波器(105)，另一端接運(yùn)算放大器(103)的同相輸入端；電阻r2的一端接電阻r1和運(yùn)算放大器(103)之間的連接點，另一端接地；電阻r3的一端接第一檢波器(102)，另一端接運(yùn)算放大器(103)的反相輸入端；電阻r4的一端接電阻r3和運(yùn)算放大器(103)之間的連接點，另一端接運(yùn)算放大器(103)的輸出端；電阻r4和運(yùn)算放大器(103)之間的連接點，接電平比較器(104)的反相輸入端。

進(jìn)一步，所述電阻r1與電阻r3的電阻值相等，所述電阻r2與電阻r4的電阻值相等。

進(jìn)一步，所述dac為可編程數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

其二，還提供一種放大器實現(xiàn)方法，包括：以輸入信號通過一階低通濾波器前后的功率差表征其頻率；通過檢波器將功率差分別轉(zhuǎn)換為電壓差；通過差分放大器將差分電壓信號轉(zhuǎn)換為具有一定函數(shù)關(guān)系的單端電壓；將差分放大器的輸出與dac輸出經(jīng)過電平比較器進(jìn)行選頻，得到主放大器的偏置電壓。

進(jìn)一步，所述將輸入信號的功率差分別轉(zhuǎn)換為差分電壓信號，包括：將輸入信號分為兩路，一路經(jīng)過一階低通濾波器濾波輸入第一檢波器進(jìn)行功率檢測，得到衰減后輸入信號對應(yīng)功率的電壓信號；另一路直接輸入第二檢波器進(jìn)行功率檢測，得到輸入信號對應(yīng)功率的電壓信號。

進(jìn)一步，所述通過差分放大器將差分電壓信號轉(zhuǎn)換為具有一定函數(shù)關(guān)系的單端電壓，包括：將差分電壓信號分別輸入差分放大器的兩輸入端；將差分電壓信號放大，轉(zhuǎn)換為具有一定函數(shù)關(guān)系的單端電壓。

進(jìn)一步，所述差分放大器由運(yùn)算放大器、r1、r2、r3、r4組成，運(yùn)算放大器的兩輸入端為等效開路，一路由r1、r2串聯(lián)，另一路由r3、r4串聯(lián)，在滿足式(1)的條件下，差分放大器的輸入輸出滿足式(2)的關(guān)系，

r1＝r3；r2＝r4(1)

進(jìn)一步，所述主放大器的偏置電壓為電平比較器的輸出電壓。

進(jìn)一步，所述將差分放大器的輸出與dac輸出經(jīng)過電平比較器進(jìn)行選頻為：當(dāng)dac的輸出電壓高于差分放大器的輸出時，電平比較器輸出其電源電壓，放大器正常工作；反之，電平比較器輸出其0電平，使放大器關(guān)閉。

本發(fā)明的有益效果為：1、本發(fā)明放大器通過低通濾波器和檢波器將輸入信號的頻率轉(zhuǎn)換為功率進(jìn)而以差分電壓信號表征，再通過差分放大器將差分電壓信號轉(zhuǎn)換為具有一定函數(shù)關(guān)系的單端電壓，改變處于信號通路上放大器的偏置電壓，從而實現(xiàn)選頻放大的功能。2、由于信號通路上放大器的偏置電壓是通過將差分放大器的輸出電壓與dac的輸出經(jīng)過電壓比較器而改變的，其中頻帶的改變依靠可編程dac實現(xiàn)，因此不但使放大器具有選頻作用，而且選頻的區(qū)間可以根據(jù)需求靈活的改變，相對于現(xiàn)有技術(shù)，其設(shè)計及系統(tǒng)成本也因此明顯降低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1提供的放大器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例2提供的放大器實現(xiàn)方法流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種放大器及其實現(xiàn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的放大器的頻率不可選的技術(shù)問題。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面通過附圖以及具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案做詳細(xì)的說明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明實施例以及實施例中的具體特征是對本發(fā)明技術(shù)方案的詳細(xì)的說明，而不是對本發(fā)明技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本發(fā)明實施例以及實施例中的技術(shù)特征可以相互組合。

實施例1

如圖1所示，本實施例提供一種放大器，包括主放大器101，電平比較器106，差分放大器a，第一檢波器102,第二檢波器105與一階低通濾波器b。其中，一階低通濾波器b與第二檢波器105的一端分別接信號輸入端，一階低通濾波器b的另一端接第一檢波器102；第一檢波器102、第二檢波器105的輸出端分別接差分放大器a的兩輸入端；差分放大器a的輸出端接電平比較器104的反相輸入端；電平比較器104的同相輸入端接dac的輸入端，電平比較器104的輸出端接主放大器101。

進(jìn)一步，一階低通濾波器b包括電阻r和電容c；其中，電阻r和電容c串聯(lián)；電阻r和電容c之間的連接點連接第一檢波器102；電容c與第一檢波器102連接的另一端接地。

再進(jìn)一步，差分放大器a包括運(yùn)算放大器103，電阻r1，電阻r2，電阻r3，電阻r4；其中，電阻r1的一端接第二檢波器105，另一端接運(yùn)算放大器103的同相輸入端；電阻r2的一端接電阻r1和運(yùn)算放大器103之間的連接點，另一端接地；電阻r3的一端接第一檢波器102，另一端接運(yùn)算放大器103的反相輸入端；電阻r4的一端接電阻r3和運(yùn)算放大器103之間的連接點，另一端接運(yùn)算放大器103的輸出端；電阻r4和運(yùn)算放大器103之間的連接點，接電平比較器104的反相輸入端。

更進(jìn)一步，電阻r1與電阻r3的電阻值相等，電阻r2與電阻r4的電阻值相等。

再更進(jìn)一步，dac為可編程數(shù)模轉(zhuǎn)換器。因此，通頻帶的改變可依靠可編程dac實現(xiàn)。

該放大器的電路原理如下：待處理信號由輸入端口vin進(jìn)入系統(tǒng)，分為兩路，一路經(jīng)過由電阻r，電容c組成的一階低通濾波器b，再輸入第一檢波器102；另一路直接輸入第二檢波器105。檢波器的作用是將輸入信號的功率轉(zhuǎn)換為具有一定函數(shù)關(guān)系的電壓。其中，輸入信號的功率與電壓間的函數(shù)關(guān)系為：

電壓＝k×功率+b；

其中功率單位為dbm，電壓單位為v，k、b為與檢波器器件相關(guān)的常數(shù)。第一檢波器102的輸出v1與第二檢波器105的輸出v2分別作為差分放大器a的兩輸入，差分放大器a由運(yùn)算放大器103、r1、r2、r3、r4組成，在滿足式(1)的條件下，差分放大器a的輸入輸出滿足式(2)的關(guān)系，即將(v2-v1)的電壓差放大了(r4/r3)倍。

r1＝r3；r2＝r4(1)

差分放大器a的輸出vo與dac的輸出經(jīng)過一個電平比較器104得到主放大器101的偏置電壓vb。當(dāng)dac的輸出電壓高于vo時，電平比較器104輸出其電源電壓，放大器正常工作；反之，電平比較器104輸出其0電平，使放大器關(guān)閉，從而實現(xiàn)選頻放大的功能。

需要特別指出的是，關(guān)于頻率選擇特性：因為不同頻率的信號經(jīng)過rc低通濾波器后功率的衰減不同，因此電壓差(v2-v1)以及vo中包含了輸入信號的頻率信息。因此，頻帶的改變依靠可編程dac實現(xiàn)。

因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：1、本發(fā)明通過低通濾波器和檢波器對輸入信號分為兩路，作為差分放大器的兩輸入，將輸入信號頻率轉(zhuǎn)換為具有一定函數(shù)關(guān)系的輸出電壓，改變處于信號通路上放大器的偏置電壓，從而對直流電平的運(yùn)算可實現(xiàn)較高頻率的選頻功能；2、由于主放大器的偏置電壓是通過將差分放大器的輸出電壓與dac的輸出經(jīng)過電壓比較器而得到的，其中通頻帶的改變依靠可編程dac實現(xiàn)因此不但使放大器具有選頻作用，而且選頻的區(qū)間可以根據(jù)需求靈活的改變，相對于現(xiàn)有技術(shù)，其設(shè)計及系統(tǒng)成本也因此明顯降低。

實施例2

如圖2所示，本實施例提供一種放大器實現(xiàn)方法，包括：

s1)將待處理的輸入信號的頻率轉(zhuǎn)換為電壓差；

s2)通過差分放大器將所述電壓差放大，并轉(zhuǎn)換為單端電壓；

s3)將差分放大器輸出的所述單端電壓與dac輸出經(jīng)過電平比較器進(jìn)行選頻，得到主放大器的偏置電壓。

實施例3

本實施例作為上述方法實施例的一種優(yōu)選實施方式，其中s1)將待處理的輸入信號的頻率轉(zhuǎn)換為電壓差，包括：

s11)將待處理的輸入信號的頻率以通過一階低通濾波器前后的功率差進(jìn)行表征，將輸入信號分成兩路具有功率差的信號；

s12)將所述兩路具有功率差的信號分別通過檢波器轉(zhuǎn)換為兩路具有電壓差的電壓信號。

優(yōu)選地，其中s11)將待處理的輸入信號的頻率以通過一階低通濾波器前后的功率差進(jìn)行表征，將輸入信號分成兩路具有功率差的信號，包括：將輸入信號分為兩路，其中一路經(jīng)過一階低通濾波器濾波得到衰減后的低功率信號。

即將輸入信號分為兩路，一路經(jīng)過一階低通濾波器濾波輸入第一檢波器進(jìn)行功率檢測，得到衰減后輸入信號功率對應(yīng)的電壓信號；另一路直接輸入第二檢波器進(jìn)行功率檢測，得到?jīng)]有經(jīng)過衰減的原輸入信號功率對應(yīng)的電壓信號。

實施例4

本實施例作為上述實施例的進(jìn)一步優(yōu)選實施方式，其中s2)所述通過差分放大器將所述電壓差放大，并轉(zhuǎn)換為單端電壓，包括：

將兩路具有電壓差的電壓信號分別輸入差分放大器的兩輸入端，獲得差分電壓信號；

將差分電壓信號放大，轉(zhuǎn)換為具有一定函數(shù)關(guān)系的單端電壓。

優(yōu)選地，差分放大器由運(yùn)算放大器、r1、r2、r3、r4組成，其具體實現(xiàn)之一參見實施例1，運(yùn)算放大器的兩輸入端為等效開路，一路由r1、r2串聯(lián)，另一路由r3、r4串聯(lián)，在滿足式(1)的條件下，差分放大器的輸入輸出滿足式(2)的關(guān)系，

r1＝r3；r2＝r4(1)

作為上述實施例的進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式，主放大器的偏置電壓為電平比較器的輸出電壓。

作為上述實施例的更進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式，s3)將差分放大器輸出的所述單端電壓與dac輸出經(jīng)過電平比較器進(jìn)行選頻為：當(dāng)dac的輸出電壓高于差分放大器的輸出時，電平比較器輸出其電源電壓，放大器正常工作；反之，電平比較器輸出其0電平，使放大器關(guān)閉。

需要特別指出的是，上述方法步驟不一定按照編號順序執(zhí)行，之所以用編號只是為了表述的方便，只要能實現(xiàn)本發(fā)明的目的，任何步驟上的改變都應(yīng)在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)。

由上述實施例可見，本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明提供的放大器及其實現(xiàn)方法，通過改變處于信號通路上放大器的偏置電壓，使放大器具有選頻作用，而且選頻的區(qū)間可以根據(jù)需求靈活的改變，相對于現(xiàn)有技術(shù)，其設(shè)計及系統(tǒng)成本明顯降低。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。