一种放大器輸出幅度檢測電路的製作方法
2023-10-08 07:17:49 2
專利名稱：一种放大器輸出幅度檢測電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一种放大器輸出幅度檢測電路。
背景技術：
眾所周知，當放大器輸入信號幅度過大，或系統電源電壓下降時，放大器的輸 出幅度會超過其線性工作範圍，從而使輸出信號線性度下降，引起輸出信號失真。因 此，基於放大器自身的電路結構，總可以用簡單直接的辦法實時檢測放大器的輸出幅 度，輸出實時的監測信號。在許多應用中，往往只在一定的頻率範圍內關心放大器輸出信號的失真情況， 這為放大器輸出幅度的檢測增加了困難，例如在音頻功率放大器的應用中，信號中高於 20KHz頻率成份的失真不會影響音頻質量，需要檢測電路只對放大器輸出信號中低於 20KHz頻率的部分作出響應，如果在放大器晶片內集成濾波器來濾掉不關心的頻率成份 並提供足夠衰減，往往需要犧牲很大的晶片面積，甚至超過半導體工藝製造的能力。另 外，在一些應用中，需要在比信號周期更長的時間窗口內檢測放大器輸出信號的幅度， 這也為放大器輸出幅度的檢測增加了困難，例如在音頻功率放大器的應用中，儘管音頻 信號的周期在毫秒量級，但幾個毫秒的信號失真並不明顯影響音頻質量，因此，往往需 要在幾十個毫秒內檢測放大器輸出信號的幅度。
發明內容
為了克服上述現有技術存在的不足，本發明旨在提供一种放大器輸出幅度檢測 電路，以達到能夠在設定的時間窗口內，檢測一定頻率範圍內信號的幅度，並輸出指示 信息的目的。本發明所述的一种放大器輸出幅度檢測電路，它包括控制模塊、積分電容、均 具有一個控制端和兩個信號端的第一開關和第二開關，所述控制模塊接收外部的第一時鐘信號，並輸出第二檢測信號；所述第一開關的控制端接收從所述控制模塊輸出的第二檢測信號，該第一開關 的一個信號端接收外部的電流參考信號，另一個信號端輸出第三檢測信號；所述第二開關的控制端接收外部第二時鐘信號，其一個信號端與所述第一開關 的用於輸出第三檢測信號的信號端連接，另一端接收外部的電壓偏置信號；所述積分電容的兩端分別與所述第二開關的兩個信號端連接。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的檢測電路還包括第一比較器，該 第一比較器的正輸入極和負輸入極接分別接收外部的參考電壓信號和放大器幅度信號， 並向所述的控制模塊輸出第一檢測信號。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的第一開關和第二開關分別為一個 MOS器件，且所述MOS器件的柵極為控制端，其源極和漏極均為信號端。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的檢測電路還包括第二比較器，該第二比較器接收從所述第一開關輸出的第三檢測信號，並輸出第四檢測信號。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的第二比較器包括第一 PMOS管和 第二 NMOS管，該第一 PMOS管的柵極和所述第二 NMOS管的柵極相連，接收所述的第 三檢測信號，所述第一 PMOS管的漏極與第二 NMOS管的漏極連接，並輸出第四檢測信 號，該第一 PMOS管的源極與一外部的電源連接，所述第二 NMOS管的源極接地。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的檢測電路還包括計數器，該計數 器接收從所述第二比較器輸出的第四檢測信號，對其計數並輸出計數信號。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的檢測電路還包括解碼器，該解碼 器接收從所述計數器輸出的計數信號，並輸出解碼信號。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的控制模塊包括一與非門和一或非 門，所述與非門接收從所述的第一比較器(101)輸出第一檢測信號(Vl)和所述的外 部第一時鐘信號(CKl)；所述的或非門接收從所述的與非門輸出的信號以及所述的解碼器(105)輸出的 解碼信號，並輸出所述的第二檢測信號(V2)。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的計數器包括第一 D觸發器和第二 D觸發器，該第一 D觸發器和第二 D觸發器的復位輸入端相連，並分別接收外部的復位信號。在上述的放大器輸出幅度檢測電路中，所述的解碼器包括一或門。由於採用了上述的技術解決方案，本發明可以在設定的時間窗口內，檢測一定 頻率範圍內信號的幅度，並輸出指示信息；本發明還可以節省晶片面積，降低製作成 本，符合半導體工藝製造能力。
圖1是本發明一种放大器輸出幅度檢測電路的較佳實施例的電路圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明的較佳實施例進行詳細說明。如圖1所示，本發明，即一种放大器輸出幅度檢測電路，包括第一比較器101、 控制模塊102、第二比較器103、計數器104、解碼器105、積分電容Cl、均具有一個控 制端和兩個信號端的第一開關Sl和第二開關S2，其中，第一開關Sl和第二開關S2分別 為一個MOS器件，且MOS器件的柵極為控制端，其源極和漏極均為信號端。第一比較器101的正輸入極和負輸入極接分別接收外部的參考電壓信號Vref和 放大器幅度信號Vamp，並向控制模塊102輸出第一檢測信號VI;在本實施例中，第一比 較器101也可以接收外部輸入的置位信號setc，當setc為高電平時，使檢測電路工作在休 眠模式，即不輸出檢測信號，不消耗顯著的靜態電流。控制模塊102包括一與非門21和一或非門22，其中，與非門21接收從第一比較器101輸出第一檢測信號Vl和外部第一時鐘信號 CKl ；或非門22接收從與非門21輸出的信號以及解碼器105輸出的解碼信號，在本實用新型中為使能信號enb，並輸出第二檢測信號V2。第一開關Sl的控制端接收從控制模塊102輸出的第二檢測信號V2，該第一開關 Sl的一個信號端接收外部的電流參考信號Iref，另一個信號端輸出第三檢測信號V3。第二開關S2的控制端接收外部第二時鐘信號CK2，其一個信號端與所述第一開 關Sl的用於輸出第三檢測信號V3的信號端連接，另一端接收外部的電壓偏置信號，在 本實施例中，該外部的電壓偏置信號為地。積分電容Cl的兩端分別與所述第二開關S2的兩個信號端連接。第二比較器103包括第一 PMOS管Ml和第二NMOS管M2，該第一 PMOS管Ml
的柵極和第二 NMOS管M2的柵極相連，接收從第一開關Sl輸出的第三檢測信號V3， 第一 PMOS管Ml的漏極與第二 NMOS管M2的漏極連接，並輸出第四檢測信號V4， 該第四檢測信號V4為邏輯信號，該第一 PMOS管Ml的源極與一外部的電源連接，第二 NMOS管M2的源極接地。計數器104包括第一 D觸發器41和第二 D觸發器42，組成的異步加法計數器， 該第一 D觸發器41和第二 D觸發器42的復位輸入端reset相連，並分別接收外部的復位 信號rst和從第二比較器103輸出的第四檢測信號V4，並對第四檢測信號V4計數並輸出 兩位的計數信號bl、bO解碼器105包括一或門，用於接收從計數器104輸出的兩位計數信號bl、bO,
並輸出一組解碼信號，該解碼信號主要用於控制放大器增益，其中包括使能信號enb。本發明的工作原理如下第一比較器101接收外部的參考電壓信號Vref和放大器幅度信號Vamp，並將 其進行比較，輸出一邏輯比較信號，即第一檢測信號VI，當放大器幅度信號Vamp <參 考電壓信號Vref時，第一檢測信號Vl為高電平，因此，第一檢測信號Vl實時反映了放 大器輸出信號幅度超出參考值的情況，第一檢測信號Vl的頻率與輸入的放大器幅度信號 Vamp的頻率強相關，第一檢測信號Vl的佔空比與放大器幅度信號Vamp的幅度強相關。控制模塊102接收外部的第一時鐘信號CKl以及第一檢測信號VI，輸出第二檢 測信號V2。第一時鐘信號CKl的頻率可以遠高於第一檢測信號Vl的頻率，使第二檢 測信號V2成為第一時鐘信號CKl與第一檢測信號Vl的調製信號，其中，第二檢測信號 V2的頻率與第一時鐘信號CKl相同並且以第一檢測信號Vl的頻率為包絡，使第二檢測 信號V2高電平的平均時間比第一檢測信號Vl高電平的平均時間縮小了一個倍數，這個 倍數與第一時鐘信號CKl的佔空比強相關。當第二檢測信號V2為高電平時，第一開關Sl導通，電流參考信號Iref通過第 一開關Sl對積分電容Cl充電，使第三檢測信號V3升高，輸出放大器輸出幅度過高的信 息。若第二檢測信號V2累計高電平時間過短，則第三檢測信號V3升高的幅度有限，因 此電流參考信號Iref與積分電容Cl的電容值決定了檢測時間窗口的下限。第二開關S2的控制端接收外部第二時鐘信號CK2，其兩個信號端與所述的積分 電容Cl並聯。當第二時鐘信號CK2為高電平時，第二開關S2為積分電容Cl提供放電 通路。若第二時鐘信號CK2高電平的時間足夠長，就可以將積分電容Cl積累的電荷清 零，因此，第二時鐘信號CK2的周期決定了檢測時間窗口的上限，即第二檢測信號V2必 須在第二時鐘信號CK2的一個周期內使第三檢測信號V3顯著升高。
第二比較器103將第三檢測信號V3轉換成一邏輯信號，即第四檢測信號V4。 由於第二檢測信號V2與第二時鐘信號CK2在特殊情況下會產生競爭，因此，第二比較器 103也可以採用遲滯結構(圖中未示)。第四檢測信號V4可以輸出到外部作為放大器輸 出幅度過大的標誌。第二比較器103也可以採用多閾值結構(圖中未示)，輸出多比特的 量化信號以指示放大器輸出幅度過大的強度。計數器104對第四檢測信號V4進行計數，並可以由復位信號rst清零。復位信 號rst可以是一個頻率適當低於第二時鐘信號CK2的信號，從而使計數器104的計數結果 包含放大器輸出幅度過大的強度的信息。復位信號rst也可以與第四檢測信號V4 —起輸 出到外部邏輯控制電路，構成反饋控制的機制，例如，由第四檢測信號V4觸發外部的計 時器(圖中未示)產生延遲的復位信號rst。解碼器105可以在計數器104溢出前鎖定控制模塊102，停止繼續輸出第二檢測 信號V2，直到復位信號rst出現並將整個檢測電路復位。以上結合附圖實施例對本發明進行了詳細說明，本領域中普通技術人員可根據 上述說明對本發明做出種種變化例。因而，實施例中的某些細節不應構成對本發明的限 定，本發明將以所附權利要求書界定的範圍作為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一种放大器輸出幅度檢測電路，其特徵在於，所述的檢測電路包括控制模塊(102)、積分電容(Cl)、均具有一個控制端和兩個信號端的第一開關(Si)和第二開關 (S2)，所述控制模塊(102)接收外部的第一時鐘信號(CKl)，並輸出第二檢測信號(V2)；所述第一開關(Si)的控制端接收從所述控制模塊(102)輸出的第二檢測信號(V2)， 該第一開關(Si)的一個信號端接收外部的電流參考信號(Iref)，另一個信號端輸出第三 檢測信號(V3)；所述第二開關(S2)的控制端接收外部第二時鐘信號(CK2)，其一個信號端與所述第 一開關(Si)的用於輸出第三檢測信號(V3)的信號端連接，另一端接收外部的電壓偏置 信號；所述積分電容(Cl)的兩端分別與所述第二開關(S2)的兩個信號端連接。
2.根據權利要求1所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特徵在於，所述的檢測電路還 包括第一比較器(101)，該第一比較器(101)的正輸入極和負輸入極接分別接收外部的參 考電壓信號(Vref)和放大器幅度信號(Vamp)，並向所述的控制模塊(102)輸出第一檢測 信號(Vl)。
3.根據權利要求1所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特徵在於，所述的第一開關 (Si)和第二開關(S2)分別為一個MOS器件，且所述MOS器件的柵極為控制端，其源極 和漏極均為信號端。
4.根據權利要求1或2所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特徵在於，所述的檢測電 路還包括第二比較器(103)，該第二比較器(103)接收從所述第一開關(Si)輸出的第三 檢測信號(V3)，並輸出第四檢測信號(V4)。
5.根據權利要求4所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特徵在於，所述的第二比較器(103)包括第一PMOS管(Ml)和第二 NMOS管(M2)，該第一 PMOS管(Ml)的柵極和 所述第二 NMOS管(M2)的柵極相連，接收所述的第三檢測信號(V3)，所述第一 PMOS 管(Ml)的漏極與第二 NMOS管(M2)的漏極連接，並輸出第四檢測信號(V4)，該第一 PMOS管(Ml)的源極與一外部的電源連接，所述第二 NMOS管(M2)的源極接地。
6.根據權利要求4所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特徵在於，所述的檢測電路 還包括計數器(104)，該計數器(104)接收從所述第二比較器(103)輸出的第四檢測信號 (V4)，對其計數並輸出計數信號。
7.根據權利要求6所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特徵在於，所述的檢測電路還 包括解碼器(105)，該解碼器(105)接收從所述計數器(104)輸出的計數信號，並輸出解 碼信號。
8.根據權利要求7所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特徵在於，所述的控制模塊 (102)包括一與非門和一或非門，所述與非門接收從所述的第一比較器(101)輸出第一檢測信號(Vl)和所述的外部第 一時鐘信號(CKl)；所述的或非門接收從所述的與非門輸出的信號以及所述的解碼器(105)輸出的解碼 信號，並輸出所述的第二檢測信號(V2)。
9.根據權利要求8所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特徵在於，所述的計數器(104)包括第一D觸發器和第二 D觸發器，該第一 D觸發器和第二 D觸發器的復位輸入 端相連，並分別接收外部的復位信號(rst)。
10.根據權利要求9所述的放大器輸出幅度檢測電路，其特徵在於，所述的解碼器(105)包括一或門。
全文摘要
本發明涉及一种放大器輸出幅度檢測電路，它包括包括控制模塊、積分電容、均具有一個控制端和兩個信號端的第一開關和第二開關，所述控制模塊接收外部的第一時鐘信號，並輸出第二檢測信號；所述第一開關的控制端接收從所述控制模塊輸出的第二檢測信號，該第一開關的一個信號端接收外部的電流參考信號，另一個信號端輸出第三檢測信號；所述第二開關的控制端接收外部第二時鐘信號，其一個信號端與所述第一開關的用於輸出第三檢測信號的信號端連接，另一端接收外部的電壓偏置信號。本發明能夠在設定的時間窗口內，檢測一定頻率範圍內信號的幅度，並輸出指示信息。
文檔編號G01R31/316GK102013874SQ200910195348
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月8日 優先權日2009年9月8日
發明者李淼 申請人:上海貝嶺股份有限公司