增益控制電路和增益控制方法
2023-06-07 17:26:06 2
專利名稱：增益控制電路和增益控制方法
技術領域：
本發明關於一種增益控制電路，具體地說，關於一種自動增益控制電路。
背景技術：
在無線通信網絡內，因為無線通信的信號大小會隨著氣候、地點、各裝置間的距 離、居間障礙物的不同或者天線位置而有很大的差異，導致信號到達接收端時，無法事先預 知強度變化幅度，所以無線通信接收器需要自動增益控制器(Automatic Gain Control, AGC)來使解調器所接收的信號在可容許的範圍內，而能正常地工作。用於控制增益的組件形式有兩種一種是可變增益放大器(Variable GainAmplifier，VGA)，另一種是可編程增益放大器(Programmable Gain Amplif ier，PGA)。 根據組件特性，後者較前者更容易在矽晶片調諧器中製造，不過也較不適用於連續數據傳 輸的應用，例如電視系統。因此，如何擴展可編程增益放大器模式的應用也就成為一需要克 服的問題。
發明內容
本發明的目的之一在於提供一種增益控制電路及增益控制方法，其可解決上述提 到的問題。本發明的目的之一在於提供一種增益控制電路及增益控制方法，其可控制前端電 路的輸出信號的增益大小。本發明的目的之一在於提供一種增益控制電路及增益控制方法，其可增加電視信 號的穩定度。本發明的增益控制電路包含檢測單元、運算單元、重置單元以及控制單元。其中， 該檢測單元檢測前端電路的輸出信號而產生檢測信號，並將該檢測信號傳送至該運算單 元，而產生運算信號，且對該檢測信號進行累計運算，並產生運算信號，以及依據重置信號 來重置該運算單元；該控制單元依據該運算信號與第一閾值來產生控制信號，以控制該前 端電路的輸出增益；而該重置單元在預定間隔時產生該重置信號。本發明的增益控制方法包含下列步驟檢測前端電路的輸出信號而產生檢測信 號；對該檢測信號進行積分以產生積分信號；在預定值時產生重置信號，並依據該重置信 號對該檢測信號進行重新積分；以及比較該積分信號與第一閾值而產生控制信號，以控制 該前端電路的輸出增益。
圖1是本發明的無線接收器的框圖；圖2是本發明優選實施例的增益控制器的框圖；圖3A是本發明優選實施例的檢測單元的框圖；圖3B是本發明另一優選實施例的檢測單元的框圖4A是本發明優選實施例的調整單元的框圖；圖4B是本發明另一優選實施例的調整單元的框圖；以及圖5是本發明優選實施例的運算單元的輸出波形圖。
具體實施例方式參考圖1，其是本發明的無線接收器的框圖。如圖所示，無線接收器包含調諧器 tuner) 1與解調處理電路2。調諧器1包括接收天線10、混合器(mixer) 14與可編程增益 放大器(PGA) 16。接收天線10用於接收輸入信號而產生接收信號，並將該接收信號傳送至 混合器14，混合器14對該接收信號與本地振蕩信號進行混頻，而產生混頻信號，可編程增 益放大器16接收該混頻信號，而依據增益係數放大該混頻信號，並將放大後的混頻信號傳 送至解調處理電路2，其中，該混頻信號為模擬信號。解調處理電路2包含模擬數字轉換器20、數字降頻轉換器22、取樣電路24、同步電 路26、信道估測電路28、解碼電路29與增益控制電路30。模擬數字轉換器20接收該混頻 信號，並將其轉換為第一數位訊號，此時，該第一數位訊號可以是中頻信號，接著，再由數字 降頻轉換器22對該第一數位訊號進行降頻，而產生第二數位訊號，其中，該第二數位訊號 可以是基頻信號，取樣電路24對該第二數位訊號進行取樣而產生取樣信號後，由同步電路 26對該取樣信號進行同步化而產生同步取樣信號，並將該同步取樣信號傳送至信道估測電 路28，以產生估測信號，在實施例中，同步電路26可依據PN序列來對該取樣信號進行同步， 解碼電路29接收該估測信號而產生解碼信號，以供後端電路使用，上述為本領域中公知的 技術，故在此不再多加贊述。如上所述，增益控制電路30接收並分析該第一數位訊號，而產生分析結果，並依 據該分析結果控制前端電路的輸出增益的大小，即增益控制電路30依據該分析結果而控 制調諧器1的可編程增益放大器16的增益大小，進而控制調諧器1的輸出信號的大小。參考圖2，其是本發明優選實施例的增益控制器的框圖。如圖所示，本發明的增益 控制器30包含檢測單元300、調整單元310、運算單元320與控制單元330。檢測單元300 接收並檢測該第一數位訊號，而產生檢測信號，其中檢測單元300可以是誤差檢測單元，以 檢測該第一數位訊號與目標值間的誤差值，一併參考圖3A，其是本發明優選實施例的檢測 單元的框圖。如圖所示，檢測單元300包含運算電路302，運算電路302對該第一數位訊號 與該目標值間的誤差值進行運算，而產生該檢測信號，其中，該目標值可以是預先設定的數 值，而且，運算電路302包含絕對值電路304與減法器306。絕對值電路304接收該第一 數位訊號，並對該第一數位訊號進行絕對值運算，以取得該第一數位訊號的絕對值，減法器 306接收該第一數位訊號的絕對值，並將該第一數位訊號的絕對值與目標值相減，而產生該 檢測信號。但此方法所得到的該誤差值可能會不夠明顯，所以可採用平方電路308，如圖3B 所示，其是本發明的另一優選實施例的檢測單元的框圖。如圖所示，與圖3A的不同之處在 於本實施例的運算電路302進一步包括平方電路308及減法器306，平方電路308接收該第 一數位訊號，並對該第一數位訊號進行平方運算，以產生該第一數位訊號的平方值，並傳送 至減法器306來將該第一數位訊號的平方值與該目標值相減，而產生該檢測信號。再參考圖2，運算單元320接收該檢測信號後，對該檢測信號進行累計運算，而產生運算信號，同時，運算單元320依據重置信號而重置運算單元320，其中，該重置信號是由 重置單元321在預定間隔產生的。控制單元330接收該運算信號，並將該運算信號與閾值 進行比較，而產生控制信號，以控制調諧器1的輸出增益，即控制可編程增益放大器16的增 益大小，進而控制調諧器1的輸出信號的大小，其中，該運算單元可以是積分器，以對該檢 測信號進行積分運算，而產生該運算信號。當控制單元330產生該控制信號而對調諧器1的輸出增益進行調製時，重置運算 單元320。而且，該閾值可以是第一正閾值與第一負閾值。當控制單元330確定該運算信號 大於第一正閾值th_upl (如圖5所示)時，產生控制信號，以驅動可編程增益放大器16調 高該輸出增益，即調高調諧器1的輸出信號，同時，重置運算單元320，以驅動運算單元320 重新進行累計運算。同理，當 控制單元330確定該運算信號小於閾值，即該運算信號小於第 一負閾值th_dwl (如圖5所示)時，產生該控制信號而調降輸出增益，並重置運算單元320， 此外，在預設時間內，若該運算信號並沒有大於該第一正閾值th_upl或小於該第一負閾值 th_dwl，則依然重置運算單元320(如圖5中所示的積分信號50)。另外，本發明的重置單元 321也可被設置在運算單元320或控制單元330內部，而不局限於設置在運算單元320的外 部。此外，本發明的增益控制器進一步包括調整單元310。調整單元310耦接於檢測單 元300與運算單元320之間，調整單元310接收並調整檢測信號，即縮放(scaling)該檢測 信號的大小，進而控制增益控制器30的收斂時間與穩定度。其中，一併參考圖4A，其是本發 明優選實施例的調整電路的框圖。如圖所示，本發明的調整單元310包含乘法器312，乘法 器312接收該檢測信號，將該檢測信號與比例因子相乘，而調整檢測信號。其中該比例因子 可決定該檢測信號的縮放大小。而且，一併參考圖4B，其是本發明的另一優選實施例的調整電路的框圖。如圖所 示，本發明的調整單元310包含移位器314，移位器314接收並將該檢測信號移位，以調整該 檢測信號。其中，移位器314通過將檢測信號移位的位的數量，而決定該檢測信號的縮放大 小。一併參考圖5，其是本發明的優選實施例的運算單元的輸出波形圖。如圖所示，本 發明的控制單元330依據運算單元320所輸出的運算信號而產生控制信號，即重置單元321 進一步包含計數器(圖中未示出)，以對運算單元320所進行的累計運算的次數進行計數， 並在該累計運算的次數大於基準值時，重置運算單元320，其中，該基準值為比例因子的倒 數，而且，控制單元330設置二個閾值，分別為第一正閾值th_upl與第一負閾值th_dwl。當 運算單元320輸出的運算信號超出該兩個閾值時，則產生控制信號以驅動調諧器1調整其 輸出增益，即，如果運算信號大於第一正閾值th_upl，則增加調諧器1的輸出增益，而放大 調諧器1的輸出信號，也就是，調高調諧器1的輸出增益(如圖5中所示的G+)；如果運算 信號小於第一負閾值th_dwl，則降低調諧器1的輸出增益，而縮小調諧器1的輸出信號，也 就是調降調諧器1的輸出增益(如圖5中所示的G-)，此時，只要控制單元330所產生的控 制信號驅動調諧器1改變輸出增益時，則重置積分器320。如此，增益控制器30就可以控制 調諧器1的輸出信號的增益大小。此外，本發明的增益控制器30可應用於電視系統，而由於在電視系統中，如果在 調整增益的瞬間，則極有可能會使電視信號發生被噪聲幹擾的情況，在實施例中，此幹擾情況可為馬賽克現象，所以增益調整器30在增益穩定後，就不需要任意地變動，基於上述，本發明的增益控制器30的控制單元330進一步設置第二正閾值th_up2與第二負閾值th_ dw2,並且該第二正閾值th_up2大於該第一正閾值th_upl，且該第二負閾值th_dw2小於該 第一負閾值th_dwl。此外，控制單元330內部進一步設置拴鎖值(age)，用以表示控制單元 330將調諧器1的輸出增益進行鎖定。如上所述，並且再次同時參考圖5。圖中的運算信號的斜率與該第一數位訊號與 該目標值間的誤差值大小呈對應關係，在實施例中，其對應關係是成正比，也就是誤差值越 大，則斜率也就越大。此外，控制單元330依據來自運算單元320的運算信號進行判定；當運 算信號大於該第一正閾值th_upl時，且當該拴鎖值為邏輯0 (如圖5中所示的agC_iml0Ck) 時，則調高調諧器1的輸出增益，同時，重置運算單元320，以驅動運算單元320重新進行該 累計運算；當運算信號小於該第一負閾值th_dwl時，且當該拴鎖值為邏輯0時，調降調諧 器1的輸出增益，同時，並重置運算單元320及鎖定該拴鎖值，以驅動運算單元320重新進 行該累計運算；此外，在預設時間或運算單元320的累計運算的次數到達基準值時(在一例 子中，為1 3次)，雖然該運算信號並沒有大於該第一正閾值th_upl或小於該第一負閾 值th_dwl (如圖5中所示的運算信號52)，則依然重置運算單元320，並設定該拴鎖值為邏 輯1 (如圖5中所示的agc_lock)。此外，控制單元330可再次依據該第一正閾值th_upl、該第一負閾值th_dwl、該第 二正閾值th_up2、該第二負閾值th_dw2及該拴鎖值，來產生控制信號，從而調控調諧器1 的輸出增益。也就是，當運算單元320重置至少一次且該運算信號小於該第一閾值的絕對 值時，控制單元330產生控制信號，以鎖定前端電路的輸出增益，即將該拴鎖值設定為邏輯 1 (這裡僅為舉例說明，並非用以限定本發明，也就是，也可設定該拴鎖值為邏輯0時為鎖定 前端電路的輸出增益)，也就是運算信號在該拴鎖值為邏輯1的情況下，必須大於該第二正 閾值th_up2，控制單元330才會調高調諧器1的輸出增益，由此，增益調整器30在增益穩 定後，就不會任意地變動，而增加電視信號的穩定度。同時，重置運算單元320，以驅動運算 單元320重新進行累計運算，並將拴鎖值設定為邏輯0(如圖5中所示的運算信號54)；同 理，當運算信號小於第二負閾值th_dw2時，且拴鎖值為邏輯1時，則再次調降調諧器1的輸 出增益，同時，重置運算單元320，以驅動運算單元320重新進行累計運算，並將拴鎖值設定 為邏輯0 ；而在預設時間或運算單元320的累計運算的次數達到基準值時(在一例子中，為 1 3次)，雖然該運算信號並沒有大於第一正閾值th_upl或小於第一負閾值th_dwl，依然 重置運算單元320，並設定該拴鎖值為邏輯1。如此反覆進行調整，以得到調諧器1的最適 當的輸出增益。綜上所述，本發明的增益控制電路的控制方法是由檢測單元檢測調諧器的輸出信 號，而產生檢測信號，並將該檢測信號傳送至運算單元運算而產生運算信號，以由控制單元 來將運算信號與閾值進行比較，而控制前端電路的輸出增益。由此，本發明可自動控制前端 電路的輸出信號的增益大小。以上所述的僅是本發明的優選實施例而已，並非用來限定本發明的實施範圍，任 何根據本發明權利要求範圍所述的形狀、構造、特徵及精神所做出的等效變化與改進，均應 被包括在本發明的權利要求的範圍內。
權利要求
一種增益控制電路，其包含檢測單元，檢測前端電路的輸出信號，而產生檢測信號；運算單元，接收該檢測信號，且對該檢測信號進行累計運算，並產生運算信號，以及依據重置信號以重置該運算單元；重置單元，用於在預定間隔時產生該重置信號；以及控制單元，依據該運算信號與第一閾值而產生控制信號，以控制該前端電路的輸出增益。
2.如權利要求1所述的電路，其中，該運算單元為積分器，且該累計運算為積分運算。
3.如權利要求1所述的電路，其中，該控制單元確定該運算信號大於該第一閾值時，產 生該控制信號以調高該輸出增益，其中該控制單元確定該運算信號小於該第一閾值時，產 生該控制信號以調降該輸出增益。
4.如權利要求1所述的電路，其中，當該運算單元重置至少一次且該運算信號大於該 第一閾值的絕對值時，該控制單元依據該運算信號與第二閾值產生控制信號。
5.如權利要求4所述的電路，其中，該控制單元確定該運算信號大於該第二閾值時，產 生該控制信號以調高該輸出增益，而當該控制單元確定該運算信號小於該第二閾值時，產 生該控制信號以調降該輸出增益。
6.如權利要求1所述的電路，其中，當該運算單元重置至少一次且該運算信號小於該 第一閾值的絕對值時，該控制單元產生控制信號，以鎖定該前端電路的輸出增益。
7.如權利要求1所述的電路，其中，該前端電路包含可編程增益放大器，依據該控制信號控制該前端電路的輸出增益，該可編程增益放大 器依據該輸出增益控制輸出信號的強度。
8.如權利要求1所述的電路，其中，該檢測單元包含運算電路，對該前端電路的輸出信號與目標值進行運算，而產生檢測信號。
9.如權利要求8所述的電路，其中，該運算電路包括絕對值電路，接收輸出信號，並產生該輸出信號的絕對值；以及 減法器，將該絕對值與目標值相減，而產生檢測信號。
10.如權利要求8所述的電路，其中，該運算電路進一步包含平方電路，接收該輸出信號並對該輸出信號進行平方運算，以產生輸出信號的平方值；以及減法器，將該平方值與目標值相減，而產生檢測信號。
11.如權利要求1所述的電路，進一步包括調整單元，接收檢測信號，並依據比例因子調整該檢測信號。
12.如權利要求11所述的電路，其中，該調整單元包含乘法器，接收檢測信號，並將該檢測信號與比例因子相乘，而調整該檢測信號。
13.如權利要求11所述的電路，其中，該調整單元包含 移位器，接收並將該檢測信號移位，而調整該檢測信號。
14.一種增益控制方法，其包含步驟檢測前端電路的輸出信號，而產生檢測信號； 對該檢測信號進行累計運算，而產生運算信號；在預定間隔產生重置信號，並依據該重置信號對該檢測信號進行重新累計運算；以及比較運算信號與第一閾值，而產生控制信號，控制該前端電路的輸出增益。
15.如權利要求14所述的方法，其中，在對該檢測信號進行累計運算的步驟中，是對該 檢測信號進行積分運算，而產生積分信號。
16.如權利要求14所述的方法，其中，在比較該運算信號與該第一閾值的步驟中，當該 運算信號大於該第一閾值時，產生該控制信號而調高該輸出增益，且當該運算信號小於該 第一閾值時，產生該控制信號而調低該輸出增益。
17.如權利要求14所述的方法，其中，當至少一次重新進行該累計運算且該運算信號 大於該第一閾值的絕對值時，依據該運算信號與第二閾值，而產生該控制信號。
18.如權利要求17所述的方法，其中，當該運算信號大於該第二閾值，產生該控制信號 以調高該輸出增益，且當該運算信號小於該第二閾值，產生該控制信號以調降該輸出增益。
19.如權利要求14所述的方法，其進一步包含步驟當至少一次重新進行累計運算且該運算信號小於該第一閾值的絕對值時，產生控制信 號，以鎖定輸出增益。
20.如權利要求14所述的方法，其中，在產生檢測信號的步驟中，進一步包括步驟對該前端電路的輸出信號與目標值進行運算，而產生該檢測信號。
21.如權利要求20所述的方法，其中進一步包括對該輸出信號進行絕對值運算或平方運算，以產生經處理的信號；以及將該經處理的信號與該目標值相減，而產生該檢測信號。
22.如權利要求14所述的方法，進一步包括步驟將該檢測信號乘上比例因子以調整該檢測信號。
23.如權利要求14所述的方法，進一步包括步驟將該檢測信號移位以調整該檢測信號。
全文摘要
本發明關於一種增益控制電路，其通過檢測單元檢測前端電路的輸出信號而產生檢測信號，運算單元對檢測信號進行累計運算而產生運算信號，並根據重置信號來重置運算單元，重置單元在預定間隔時產生該重置信號，控制單元根據該運算信號與第一閾值來產生控制信號，以控制前端電路的輸出增益。
文檔編號H03G3/20GK101814902SQ20091000778
公開日2010年8月25日 申請日期2009年2月24日 優先權日2009年2月24日
發明者李亮輝 申請人:瑞昱半導體股份有限公司