一種大動(dòng)態(tài)范圍的實(shí)時(shí)數(shù)控AGC電路的設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2011-03-28
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
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2 實(shí)時(shí)AGC電路的關(guān)鍵技術(shù)
實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)AGC電路的關(guān)鍵在于抗混疊濾波器的設(shè)計(jì)、邏輯規(guī)則產(chǎn)生模塊的設(shè)計(jì)和數(shù)字增益補(bǔ)償模塊的設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)中，AGC的實(shí)時(shí)性體現(xiàn)在兩個(gè)方面，首先是對(duì)輸入信號(hào)的實(shí)時(shí)放大／衰減，設(shè)計(jì)可采用前饋式電路結(jié)構(gòu)，并將信號(hào)分為兩路進(jìn)行處理，通常需要在放大-抗混疊濾波電路的延遲時(shí)間段內(nèi)完成對(duì)信號(hào)的檔位信息判斷及控制自動(dòng)增益放大／衰減芯片增益的改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的實(shí)時(shí)放大／衰減；其次是利用數(shù)字電路對(duì)數(shù)據(jù)后處理的能力來(lái)實(shí)時(shí)完成數(shù)字增益補(bǔ)償。
對(duì)于前者，其關(guān)鍵在于抗混疊濾波器的設(shè)計(jì)?？够殳B濾波器的作用有二，其一是濾除帶外信號(hào)，防止頻譜混疊；其二是產(chǎn)生一定時(shí)間的延遲。一般將抗混疊濾波器設(shè)計(jì)成低通或者帶通濾波器，并采用模擬器件電感和電容搭建而成，這樣就會(huì)產(chǎn)生固定時(shí)間的延遲。要實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的實(shí)時(shí)放大／衰減，就要精心設(shè)計(jì)并利用這個(gè)延遲時(shí)間，在延遲時(shí)間內(nèi)同步地完成一系列檢測(cè)、控制及計(jì)算工作，包括用信號(hào)幅度提取電路得到輸入信號(hào)的包絡(luò)電平功率，用邏輯規(guī)則產(chǎn)生模塊并通過(guò)包絡(luò)電平功率的量化值判斷出檔位信息，再根據(jù)檔位信息生成各個(gè)檔位的電壓增益值，同時(shí)配置數(shù)控增益放大／衰減器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大／衰減。
而對(duì)于后者，其關(guān)鍵在于數(shù)字增益補(bǔ)償模塊的設(shè)計(jì)。當(dāng)邏輯規(guī)則產(chǎn)生模塊生成檔位信息后，可根據(jù)檔位信息計(jì)算出每一個(gè)檔位的補(bǔ)償值，然后將其送入數(shù)字增益補(bǔ)償模塊。數(shù)字增益補(bǔ)償模塊利用該補(bǔ)償值對(duì)ADC轉(zhuǎn)換后的結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償，從而得到輸入信號(hào)的幅度值。流水線型ADC器件轉(zhuǎn)換操作存在的固定延遲時(shí)間一般為采樣周期的固定倍數(shù)，所以，在數(shù)字增益補(bǔ)償時(shí)，不能出現(xiàn)對(duì)信號(hào)的誤補(bǔ)償，以防止補(bǔ)償后的信號(hào)發(fā)生畸變，因而要求時(shí)間同步。在數(shù)字邏輯中，時(shí)間同步或延遲的控制較容易實(shí)現(xiàn)，可用D觸發(fā)器或者計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)延遲，這樣延遲時(shí)間也容易控制。
要得到輸入信號(hào)的準(zhǔn)確幅度值，在數(shù)字增益補(bǔ)償模塊中僅采用移位是不行的，還需要在移位的基礎(chǔ)上進(jìn)行校準(zhǔn)，其原因有兩條，第一：由于在前端電路中模擬器件固有缺陷的存在導(dǎo)致了中頻信號(hào)在經(jīng)過(guò)調(diào)理電路后存在一定的電平誤差，因此，在數(shù)字增益補(bǔ)償時(shí)，需要校準(zhǔn)這個(gè)誤差；第二：對(duì)數(shù)字信號(hào)左移／右移一位，相應(yīng)的功率電平將放大／衰減6 dB。所以，移位只能實(shí)現(xiàn)6 dB整數(shù)倍增益的補(bǔ)償，而不能實(shí)現(xiàn)其它增益值的補(bǔ)償。此外，在加入自動(dòng)增益放大／衰減后，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍將增加，故需要考慮信號(hào)表征的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行位擴(kuò)展能有效地解決這個(gè)問(wèn)題。
在整個(gè)實(shí)時(shí)AGC電路中，邏輯規(guī)則產(chǎn)生模塊將起到紐帶作用，它是電路的控制核心，因此，采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)可對(duì)其他電路進(jìn)行控制。根據(jù)包絡(luò)幅度量化值，該模塊可產(chǎn)生檔位信息并計(jì)算出每一檔位的放大／衰減增益值和補(bǔ)償值，同時(shí)配置數(shù)控增益放大／衰減器以調(diào)節(jié)增益，同時(shí)提供補(bǔ)償值至數(shù)字增益補(bǔ)償模塊。AGC電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大／衰減實(shí)質(zhì)上是對(duì)信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行某種“映射”。根據(jù)輸入信號(hào)的大小可將其劃分為不同的檔位，自動(dòng)增益控制的作用是將不同檔位的信號(hào)加以放大／衰減，并將各檔輸入信號(hào)范圍均“映射”到ADC器件最佳工作范圍內(nèi)，其映射關(guān)系如圖2所示。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行分檔時(shí)，要考慮“映射”后的信號(hào)范圍應(yīng)匹配ADC器件信號(hào)的輸入范圍，所以，分檔不宜選擇過(guò)少，并且，同一檔位信號(hào)大小也不能相差太大，以防止“映射”后的信號(hào)落在ADC最佳工作范圍之外。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/179307.htm
圖2中，DRh，DR1，DR2，DR3，DR4，DR5和DR1是分別對(duì)應(yīng)不同輸入信號(hào)的功率電平值，Dh和D1對(duì)應(yīng)ADC器件最佳工作范圍的最大和最小功率電平值。
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