无线收发器的放大器增益控制电路

摘要

本发明公开了一种无线收发器的放大器增益控制电路，其主要结构包括有至少一放大器、一模拟数字转换器、一数字模拟转换器及一偏压电路；模拟数字转换器用以接收一模拟控制电压而产生一数字控制信号，并根据数字控制信号控制放大器的增益；数字模拟转换器接收数字控制信号并产生一模拟信号；而偏压电路则用以接收模拟信号及模拟控制电压，并以模拟方式微调修正放大器增益，以修正因数字控制方式所产生的最小位误差，藉此将可避免放大器增益调整时操作于非线性区。

说明书

技术领域

本发明是有关于一种无线收发器的放大器增益控制电路，以数字方式调整放大器增益，并配合模拟方式微调修正放大器增益，将避免放大器增益调整时操作于非线性区。

背景技术

请参阅图1，为现有技术无线收发器的放大器增益控制电路的方块示意图。如图所示，放大器增益控制电路10包括有一偏压电路11及多级放大器13/14/15。其中第一级放大器13用以接收一输入信号，例如：一射频或模拟信号，并以第一级放大器13、第n-1级放大器14及第n级放大器15分别对输入信号进行放大。偏压电路11分别连接各级放大器13/14/15，并控制各级放大器13/14/15的增益，例如偏压电路11将会接收一模拟控制电压(VAGC)，并根据模拟控制电压(VAGC)而产生多个偏压信号，再以各个偏压信号去控制各级放大器13/14/15的增益，藉此对输入信号进行放大。

在现有技术的构造中偏压电路11主要是以模拟的方式来控制各级放大器13/14/15的放大增益。然而，当放大器13/14/15运用模拟方式进行大幅度调整增益时，将使得放大器13/14/15的内部组件，例如：晶体管，容易进入非线性区的操作区域，造成输出信号的放大增益达不到线性度的要求，进而无线收发器10无法操作于较佳的工作状态。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种无线收发器的放大器增益控制电路，主要以数字方式控制放大器增益，并配合模拟方式微调修正放大器增益，藉此修正数字方式控制所产生的最小位误差，以避免放大器增益调整时操作于非线性区。

本发明的次要目的，在于提供一种无线收发器的放大器增益控制电路，藉由模拟数字转换器的设置可将一模拟控制电压转换成一数字控制信号，并以数字控制信号控制放大器的增益。

本发明之的一目的，在于提供一种无线收发器的放大器增益控制电路，藉由数字模拟转换器的设置可将数字控制信号转换成一模拟信号，而偏压电路可根据所接收的模拟控制电压及模拟信号微调修正放大器增益，以修正数字控制方式所产生的最小位误差。

为达成上述目的，本发明提供一种无线收发器的放大器增益控制电路，其主要结构包括有：至少一放大器；一模拟数字转换器，连接放大器，并用以接收一模拟控制电压，将模拟控制电压转换成一数字控制信号，并以数字控制信号控制放大器的增益；一数字模拟转换器，连接模拟数字转换器，并用以接收数字控制信号，而将数字控制信号转换为一模拟信号；及一偏压电路，连接数字模拟转换器及放大器，并接收模拟控制电压及模拟信号，而以模拟方式控制放大器的增益。

与现有技术相比，本发明提供的无线收发器的放大器增益控制电路，以数字方式调整放大器增益，并配合模拟方式微调修正放大器增益，将避免放大器增益调整时操作于非线性区。

附图说明

图1：为现有技术无线收发器的放大器增益控制电路的方块示意图；

图2：为本发明无线收发器的放大器增益控制电路一较佳实施例的方块示意图；

图3：为本发明模拟数字转换器的曲线示意图；

图4：为本发明数字放大单元一较佳实施例的电路示意图；

图5：为第一开关单元的电路示意图；

图6：为本发明偏压电路一较佳实施例的电路示意图；

图7：为本发明模拟放大单元一较佳实施例的电路示意图。

其中，附图标记为：

10    放大器增益控制电路  11    偏压电路

13    第一级放大器        14    第n-1级放大器

15    第n级放大器         100   放大器增益控制电路

20    模拟数字转换器        30    放大器

40    数字放大单元          41    电流源

42    第一差动单元          421   开关单元

43    第二差动单元          431   第一负载元件

45    第三差动单元          451   第二负载元件

47    第一控制单元          471   第一开关单元

473   晶体管                475   电阻

479   第一电阻              49    第二控制单元

491   第二开关单元          499   第二电阻

50    数字模拟转换器        60    偏压电路

61    电流源                62    第一节点

63    差动单元              64    第二节点

651   第一电流镜            653   第二电流镜

67    第一负载单元          69    第二负载单元

70    模拟放大单元          71    电流源

73    第一差动单元          75    第二差动单元

751   第一负载元件          77    第三差动单元

771   第二负载元件

具体实施方式

首先，请参阅图2，为本发明无线收发器的放大器增益控制电路一较佳实施例的方块示意图。如图所示，放大器增益控制电路100主要包括有至少一放大器30、一模拟数字转换器(ADC)20、一数字模拟转换器(DAC)50及一偏压电路60。

模拟数字转换器20连接放大器30，并接收一模拟控制电压VAGC，模拟数字转换器20会将模拟控制电压VAGC转换成一数字控制信号D1，而数字控制信号D1可用以数字控制放大器30的增益。数字模拟转换器50连接模拟数字转换器20，并用以接收模拟数字转换器20所产生的数字控制信号D1，数字模拟转换器50可将数字控制信号D1转换成为一模拟信号A1。偏压电路60连接数字模拟转换器50及放大器30，并用以接收数字模拟转换器50所产生的模拟信号A1及模拟控制电压VAGC，藉此偏压电路60将可根据模拟信号A1及模拟控制电压VAGC间的差异，来微调修正放大器30的增益。

又，本发明的放大器30包括有一数字放大单元40及一模拟放大单元70。数字放大单元40连接模拟数字转换器20，以接收数字控制信号D1，则数字控制信号D1将控制数字放大单元40的放大增益。而模拟放大单元70连接数字放大单元40及偏压电路60，偏压电路60将以模拟偏压微调修正模拟放大单元70的放大增益。

在本发明上述实施例中，主要是以数字控制信号D1来控制放大器30的数字放大单元40的增益，因此将可避免在大幅调整放大器30增益时，造成放大器30操作于非线性区。而最后偏压电路60以模拟偏压的方式进行模拟电路单元70的增益微调，以修正数字控制方式所产生的最小位误差，藉此将可以调整出一准确的放大器30增益，以避免习用构造所遭遇的问题。

在本发明实施例中，模拟数字转换器20是以十准位(level)分辨率为例，且模拟控制电压VAGC的电压范围设定为1V至2V，则每一单位区段设定为0.1V，如图3所示，当然在实际应用时上述的数值皆可改变。

本发明模拟数字转换器20可由多个比较器所组成，并且每一单位区段有一相对应的比较器。当模拟控制电压VAGC输入模拟数字转换器20时，模拟数字转换器20中的各个比较器将分别对模拟控制电压VAGC进行比较的动作，藉此以得到数字控制信号D1。例如：模拟控制电压VAGC为1.63V，则1.6V以下的各单位区段的比较器将得到1的结果，而1.7V以上之各单位区段的比较器将得到0的结果，模拟数字转换器20将可得到十准位(1111110000)的数字控制信号D1，并可进一步以该十准位的数字控制信号D1直接去控制放大器30的数字放大单元40的增益，或者本发明另一实施例中，数字控制信号D1亦可经由一译码器(decoder)的译码，而控制数字放大单元40的增益。

请参阅图4及图5，分别为本发明数字放大单元一较佳实施例的电路示意图及第一开关单元的电路示意图。如图所示，数字放大单元40包括有一电流源41、一第一差动单元42、一第二差动单元43、一第三差动单元45、一第一控制单元47及一第二控制单元49。其中第一差动单元42分别连接电流源41、第二差动单元43及第三差动单元45，并且用以接收一输入信号(+/-)，而该输入信号(+/-)为一差动输入信号(+/-)。

第二差动单元43包括有一第一负载元件431，第二差动单元43分别连接第一控制单元47及一第一参考电压Vref1，并输出一第一输出信号(-)；第三差动单元45包括有一第二负载元件451，第三差动单元45分别连接第二控制单元49及第一参考电压Vref1，并输出一第二输出信号(+)，其中第一输出信号(-)与第二输出信号(+)可为一差动输出信号(+/-)。

第一控制单元47用以提供一第一控制电压X₁，并以第二差动单元43接收该第一控制电压X₁；而第二控制单元49则用以提供一第二控制电压X₂，并以第三差动单元45接收该第二控制电压X₂。其中，第一控制电压X₁及第二控制电压X₂的大小主要是由数字控制信号D1的决定，并且第一控制电压X₁及第二控制电压X₂同时输入于第二差动单元43及第三差动单元45，以同时控制第二差动单元43及第三差动单元45，藉此产生该差动输出信号(+/-)，而达到以数字方式控制放大器30增益的目的。

第一控制单元47包括有一第一开关单元471及一第一电阻479的连接，第一开关单元471用以接收数字控制信号D1，并根据数字控制信号D1而改变第一电阻479所负载的第一控制电压X₁；而第二控制单元49则包括有一第二开关单元491及一第二电阻499的连接，第二开关单元491亦可接收数字控制信号D1，并根据数字控制信号D1而改变第二电阻499所负载的第二控制电压X₂。

第一开关单元471的电路图，如图5所示，第一开关单元471包括有多个晶体管473及多个电阻475，其中各个电阻475彼此串联，且各个电阻475又与相对应的晶体管473并联，并以晶体管473接收数字控制信号D1，例如：2ⁿ...2¹2⁰。

当第一开关单元471接收到数字控制信号D1时，该数字控制信号D1的各位信号将控制各晶体管473的启动与否，例如：数字控制信号D1的位2⁰若为1，则接收位2⁰的晶体管373将会被启动，反之位2⁰若为0，则接收位2⁰的晶体管373将会被关闭。如上所述，第一开关单元471的各个晶体管473将根据数字控制信号D1进行开关作动，而改变第一开关单元471的电阻值，使得流过第一电阻479的电流亦会随之改变，并藉此调整第一控制电压X₁。藉由上述的方式将可以数字控制信号D1调整第一控制电压X₁的大小，并以第一控制电压X₁控制数字放大单元40的增益。

第二开关单元491的结构与第一开关单元471相似，两者亦可选择相同数目的晶体管473及电阻475，当然在实际应用时，两者亦可选择包括有不同数目的晶体管473及电阻475。

又，本发明所述的第一负载元件431及/或第二负载元件451亦可对于负载的电压进行调整，如同可变电阻一般，藉由第一负载元件431及第二负载元件451上负载电压的变化，将可使得第一输出信号(-)与第二输出信号(+)同时产生相对的改变，而进一步调整数字放大单元40的增益。

本发明另一实施例中，数字放大单元40的第一差动单元42尚包括有至少一开关单元421，开关单元421的结构与图5所示的第一开关单元471相似，并可以藉由晶体管473的开或关而改变负载的电压。此外，本实施例中的开关单元421的晶体管473及电阻475数量可与第一开关单元471相同，并根据数字控制信号D1控制开关单元421上的负载，而达到调整数字放大单元40增益的目的。然而在本发明另一实施例中，亦可使得开关单元421的晶体管473及电阻475数量与第一开关单元471不同，同样可调整数字放大单元40的增益。

请参阅图6，为本发明偏压电路一较佳实施例的电路示意图。如图所示，偏压电路60包括有一电流源61、一差动单元63、一第一电流镜651及一第二电流镜653。其中电流源61连接差动单元63，而差动单元63又分别与第一电流镜651及第二电流镜653相连接。

差动单元63分别接收电流源61所提供的电流Is、一第二参考电压Vref2及模拟控制电压VAGC，而差动单元63输出的电流Ia及Ib将会随着模拟控制电压VAGC的大小而改变。第一电流镜651接收差动单元63所产生的电流Ia，并映射电流Ia而产生一第一电流I₁；第二电流镜653则接收差动单元63所产生的电流Ib，并映射电流Ib而产生一第二电流I₂。而第一电流镜651经由一第一节点62连接一第一负载单元67及数字模拟转换器50，第二电流镜653则经由一第二节点64连接一第二负载单元69及数字模拟转换器50，并且第一负载单元67及第二负载单元69将分别产生有第一负载电流I₁₁及第二负载电流I₂₁。

如上所述，第一电流I₁及第二电流I₂的大小可通过模拟控制电压VAGC的控制而改变大小，如此第一节点62及第二节点64上所产生的一第一电压V₁及一第二电压V₂，当然也会因此跟随着调升或调降。

当模拟控制电压VAGC大于参考电压Vref2时，第一电压V₁将大于第二电压V₂，第一节点62将会有一电流I₁₂流向数字模拟转换器50，并且第一负载电流I₁₁将产生变化，而使得第一节点62上的第一电压V₁因此往下调降，同时间第二节点64将从数字模拟转换器50接收一电流I₂₂，并且第二负载电流I₂₁将产生变化，而使得第二节点64上的第二电压V₂因此往上调升，藉此调降及调升第一电压V₁及第二电压V₂，以使得第一电压V₁相等于第二电压V₂。

反之，若模拟控制电压VAGC小于参考电压Vref2时，则第一节点62将从数字模拟转换器50接收一电流I₁₂，而第二节点64将会有一电流I₂₂流向数字模拟转换器50。并且，数字模拟转换器50所流出或流入的电流I₁₂及电流I₂₂是为大小相同的反向电流。

因此在第一节点62上，第一电流镜651所形成的第一电流I₁将会等于电流I₁₂与第一负载电流I₁₁的总合；而在第二节点64上，第二电流镜653所形成的第二电流I₂将会等于电流I₂₂与第二负载电流I₂₁的总合。换言之，第一负载电流I₁₁将会是第一电流I₁与电流I₁₂的差值；而第二负载电流I₂₁则会是第二电流I₂与电流I₂₂的差值。

故当模拟控制电压VAGC为整数时，例如1.1，1.2，1.3....1.9，2.0时，模拟控制电压VAGC与数字模拟转换器(DAC)50转换出的模拟电压相减的结果若为零，例如：当VAGC＝1.6V时，模拟数字转换器(ADC)20输出为(1111110000)，并经由数字模拟转换器(DAC)50转回的模拟电压也是为1.6V，此时两者电压都一致，而不需以模拟方式修正放大器30增益。

反之，模拟控制电压VAGC与数字模拟转换器(DAC)50转换出的模拟电压相减的结果有一电压差，例如：当VAGC＝1.61～1.69V时，模拟数字转换器(ADC)20输出为(1111110000)，然，经由数字模拟转换器(DAC)50转回的模拟电压为1.6V，因此模拟控制电压VAGC与数字模拟转换器(DAC)50转换出的模拟电压其两者相减结果的电压差，将使得V1与V2电压调整为一样，而后模拟控制电压VAGC再调整偏压电路60的Ia、Ib电流大小，便可改变V1、V2电压而进一步控制放大器30增益，因此在1.6～1.7V间，模拟控制电压VAGC与数字模拟转换器(DAC)50转换出的模拟电压其两者相减的结果，将存在有0.1V电压差范围，藉此将可以此电压差控制放大器30模拟放大的范围。

在本发明实施例中，偏压电路60与数字模拟转换器50相连接，并藉由数字模拟转换器50流入或流出的电流I₁₁/I₁₂，来调升或调降第一电压V₁及第二电压V₂，而第一电压V₁及第二电压V₂将等于模拟控制电压VAGC与模拟信号A1间的差值，此差值是由模拟数字转换器20在进行数字转换时，因为最小值位(LSB)因素所造成的误差。

另外，在本发明实施例中为了增加说明的便利性，使得图6所述的偏压电路60与两个数字模拟转换器50相连接，然而在实际应用时数字模拟转换器50可以是同一个，并藉此流入或流出I₁₂/I₂₂至偏压电路60。

因此，当数字模拟转换器50流入或流出的模拟信号A1(I₁₂/I₂₂)提供于偏压电路60的第一节点62及第二节点64时，模拟信号A1(I₁₂/I₂₂)将与第一电流I₁及第二电流I₂进行一相减的动作，而使得负载电流I₁₁、I₂₁产生变化。

当然，本发明另一实施例中，数字模拟转换器50所提供的模拟信号A1亦可选择为模拟电压，并且通过一加减电路，例如：运算放大器，而与第一节点62与第二节点64相连接，如此即可使用电压控制的方式微调第一电压V₁与第二电压V₂。

请参阅图7，为本发明模拟放大单元一较佳实施例的电路示意图。如图所示，模拟放大单元70包括有一电流源71、一第一差动单元73、一第二差动单元75及一第三差动单元77。其中该第一差动单元73连接电流源71、第二差动单元75及第三差动单元77，并用以接收一输入信号(+/-)，且该输入信号(+/-)可以是数字放大单元40所产生的输出信号(+/-)，此外，模拟放大单元70分别与偏压电路60的第一节点62(如图6所示)及第二节点64(如图6所示)相连接。。

第二差动单元75包括有一第一负载元件751，且第二差动单元75分别连接偏压电路60的第一节点62及第二节点64，分别接收第一电压V₁及第二电压V₂，并根据第一电压V₁及第一电压V₂而产生一相对应的第一输出信号(-)。

第三差动单元77包括有一第二负载元件771，且第三差动单元77分别连接偏压电路60的第一节点62及第二节点64，分别接收第一电压V₁及第二电压V₂，并根据第一电压V₁及第一电压V₂而产生一相对应的第二输出信号(+)，而该第一输出信号(-)与第二输出信号(+)可为一差动输出信号(+/-)。

因此，本发明模拟放大单元70将可根据第一电压V₁及第二电压V₂来修正以数字方式控制所造成的最小位误差(LSB)，藉此使得放大器30可得到一准确的放大增益。

又，本发明所述的第一负载元件751及第二负载元件771亦可对于负载的电压进行调整，如同可变电阻一般，藉由第一负载元件751及第二负载元件771上负载电压的变化，将可使得第一输出信号(-)与第二输出信号(+)产生相对的改变，而进一步调整模拟放大单元70增益。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。