專利名稱：一種高速放大器低頻參數(shù)及性能控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于信號源技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于信號源模擬板上高頻功率放大器的低頻參數(shù)性能調(diào)節(jié)技術(shù)，具體地講是一種高速放大器低頻參數(shù)及性能控制方法及裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，諸如高速放大器等高速器件，均具有很好的動態(tài)特性，但其低頻參數(shù)(直流特性)，比如溫飄、噪聲、失調(diào)電壓、失調(diào)電流等特性相對于一些低速的精密器件要差很多。為了改善高速器件低頻參數(shù)特性，往往采用低速的高精密、低溫飄等直流特性良好的器件與高速放大器組成一個負(fù)反饋電路，通過高精密器件作為高速器件的反饋網(wǎng)絡(luò)，來實現(xiàn)高速器件的低頻參數(shù)改善的目的。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的改善高速器件低頻參數(shù)特性的方法存在以下弊端(一)該方法主要是針對電壓輸出型的高速放大器；(二)該方法無法實時的動態(tài)的根據(jù)高速器件的放大倍數(shù)來調(diào)節(jié)反饋網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，也就是說目前的技術(shù)都是針對某一個高頻放大器的放大倍數(shù)來設(shè)計反饋網(wǎng)絡(luò)的，一旦放大器的放大倍數(shù)改變，該反饋網(wǎng)絡(luò)將會失去作用；(三)該方法在反饋網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試中需要工作人員采用機械的方法(比如調(diào)節(jié)滑動變阻器等)去調(diào)節(jié)，費時、費力、無法實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)且調(diào)節(jié)結(jié)果不直觀，因此不能夠很好的判斷該反饋網(wǎng)絡(luò)是否已經(jīng)調(diào)整到最佳狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供了一種高速放大器低頻參數(shù)及性能控制方法及裝置，以實現(xiàn)對電壓輸出型放大器和電流輸出型放大器的低頻參數(shù)與綜合性能的優(yōu)化。本發(fā)明的目的之一是，提供一種高速放大器低頻參數(shù)及性能控制方法，該控制方法包括獲取需要放大的信號，并從獲取的需要放大的信號中進行輸入端信號取樣；將獲取的需要放大的信號輸入到高速放大器進行放大；從高速放大器輸出的放大后的信號中進行輸出端信號取樣；將取樣的輸出端信號與取樣的輸入端信號進行模擬運算生成控制信號，并根據(jù)控制信號對高速放大器的參數(shù)及性能進行控制。本發(fā)明的目的之一是，提供一種高速放大器低頻參數(shù)及性能控制裝置，該控制裝置包括信號輸入切換電路，用于獲取需要放大的信號，并從獲取的需要放大的信號中進行輸入端信號取樣；高速放大器，用于將獲取的需要放大的信號進行放大；信號輸出切換電路，用于從高速放大器輸出的放大后的信號中進行輸出端信號取樣；低頻伺服電路，用于將取樣的輸出端信號與取樣的輸入端信號進行模擬運算生成控制信號，并根據(jù)控制信號對高速放大器的參數(shù)及性能進行控制。本發(fā)明實施例能夠?qū)崿F(xiàn)電壓輸出型放大器和電流輸出型放大器的低頻參數(shù)與綜合性能的優(yōu)化。本發(fā)明實施例可以實時的動態(tài)的根據(jù)高速器件的放大倍數(shù)來調(diào)節(jié)反饋網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，也就是說可以針對不同的高頻放大器的放大倍數(shù)去實時的，自動的改變反饋網(wǎng)絡(luò)的系數(shù)，對不同的高頻功率放大器的放大倍數(shù)的情況下，均能夠自動的實現(xiàn)高頻放大器的低頻參數(shù)與綜合性能的優(yōu)化；同時通過反饋網(wǎng)絡(luò)中的濾波器，也極大的改善了整個系統(tǒng)的電源電壓抑制比。本發(fā)明實施例不用機械的方式，而是采用鍵盤按鍵的方式通過微處理器去控制反饋環(huán)中的數(shù)字電位器來實現(xiàn)反饋環(huán)參數(shù)的調(diào)節(jié)，這樣能夠既直觀、快速又方便的進行電路的初始化調(diào)整，節(jié)約了人工，減小了差錯。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例1高速放大器低頻參數(shù)及性能控制方法流程圖；圖2為本發(fā)明實施例1高速放大器低頻參數(shù)及性能控制裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明實施例1低頻伺服電路結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明實施例2高速放大器低頻參數(shù)及性能控制裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本發(fā)明實施例2低頻伺服電路原理框圖；圖6為本發(fā)明實施例2具有參數(shù)調(diào)節(jié)控制電路的高速放大器低頻參數(shù)及性能控制裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖7為本發(fā)明實施例2高速放大器低頻參數(shù)及性能控制裝置的電路圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1如圖1所示，本實施例的高速放大器低頻參數(shù)及性能控制方法包括以下步驟獲取需要放大的信號(如直接數(shù)字合成DDS芯片產(chǎn)生的信號并從獲取的DDS芯片產(chǎn)生的信號)中進行輸入端信號取樣(步驟S101)；將獲取的DDS芯片產(chǎn)生的信號輸入到高速放大器進行放大(步驟S102)；從高速放大器輸出的放大后的信號中進行輸出端信號取樣(步驟S103)；將取樣的輸出端信號與取樣的輸入端信號進行模擬運算生成控制信號并根據(jù)控制信號對高速放大器的參數(shù)及性能進行控制(步驟S104)。本實施例的高速放大器低頻參數(shù)及性能控制方法還包括通過增益調(diào)節(jié)軟件對所述的高速放大器的增益進行調(diào)節(jié)。根據(jù)所述高速放大器的當(dāng)前增益，對取樣的輸出端信號與取樣的輸入端信號進行對應(yīng)的模擬運算生成對應(yīng)的控制信號。本實施例的高速放大器低頻參數(shù)及性能控制方法是用于信號發(fā)生器的模擬子卡上，主要目的是用來調(diào)節(jié)模擬板上面的高頻功率放大器的低頻參數(shù)與綜合性能，本實施例的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示
實現(xiàn)本實施例方法的電路由A，B, C，D，E五個部分組成，其工作原理如下首先當(dāng)信號發(fā)生器需要輸出大幅度的信號的時候，DDS產(chǎn)生的前端的小信號就進入A 信號輸入切換電路；同時，進入信號輸入切換電路的信號也一起進入D 低頻伺服電路；然后A部分的信號進入B 高頻功率放大電路，進行信號的放大；同時該功率放大電路的放大倍數(shù)不是固定不變的，而是可以通過軟件進行配置與選擇的；由高頻功率放大電路放大后的信號進入C 信號輸出切換電路；由信號輸出切換電路輸出的信號通過取樣電路后，進入D 低頻伺服電路；低頻伺服電路通過將由A 信號輸入切換電路送來的輸入信號與C 信號輸出切換電路送來的信號做一系列復(fù)雜的模擬運算以后，得到一個控制信號，該控制信號作為一個反饋輸出調(diào)節(jié)信號再輸入到B 高頻功率放大電路，從而達到了對高頻功率放大器的輸出以及性能的實時調(diào)節(jié)的目的；由于高頻功率放大電路的放大倍數(shù)可以由軟件控制與選擇，而高頻功率放大電路的一些低頻參數(shù)對高頻功率放大電路性能的影響與高頻功率放大電路的放大倍數(shù)是密切相關(guān)的，所以一旦B:高頻功率放大電路的放大倍數(shù)發(fā)生了改變以后，我們的D 低頻伺服電路的參數(shù)也需要做相應(yīng)的調(diào)節(jié)，這時候我們就依靠E 數(shù)字化參數(shù)調(diào)節(jié)與控制電路根據(jù)高頻功率放大電路放大倍數(shù)的變化來控制與調(diào)節(jié)低頻伺服電路的相應(yīng)參數(shù)，從而使高頻放大電路的性能在任何情況下都達到最優(yōu)。如圖3所示，低頻伺服電路和數(shù)字化參數(shù)調(diào)節(jié)與控制電路的工作原理如下(1)低頻伺服電路是起到模擬量的運算與比較作用，配合數(shù)字化參數(shù)調(diào)節(jié)與控制電路起到對高頻功率放大器的低頻參數(shù)以及整體綜合性能的自動化調(diào)整。(2)數(shù)字化參數(shù)調(diào)節(jié)與控制電路具體的作用就是根據(jù)高頻功率放大器不同的放大倍數(shù)，通過圖2中B 數(shù)字控制電路以及，D 微處理器的配合來實現(xiàn)修改相應(yīng)的模擬參數(shù)，實現(xiàn)根據(jù)高頻功率放大電路放大倍數(shù)的變化來控制與調(diào)節(jié)低頻伺服電路的相應(yīng)參數(shù)，從而使高頻放大電路的性能在任何情況下都達到最優(yōu)。首先高頻功率放大器輸出的最終信號作為C電路的輸入信號，C電路對其進行差分取樣以后，通過一個運算放大器將其變換為單端輸出的信號，該輸出信號進入B:數(shù)字控制電路的模擬電路部分，該數(shù)字控制電路其實是一個高精度，低溫飄的數(shù)字電位器，該數(shù)字電位器電阻值的控制是通過D 微處理器通過I2C接口進行通訊的；然后信號由B部分進入到A 模擬積分運算電路，該電路將由B部分進入的信號與輸入給高頻功率放大器的輸入信號做一個積分運算，積分運算得到的最終值是一個電壓值，該電壓值再作為高頻功率放大器的一路輸入信號去與輸入給高頻功率放大器的輸入信號在高頻功率放大器內(nèi)部做運算， 最終實現(xiàn)對高頻功率放大器低頻參數(shù)以及綜合性能實現(xiàn)優(yōu)化與改善的目的。另外該低頻伺服電路和高頻功率放大電路一起構(gòu)成了一個典型的負(fù)反饋電路，由于有負(fù)反饋的存在， 并且我們的伺服電路，以及數(shù)字控制電路里面的模擬器件采用的都是高精度，低溫飄的器件，所以可以利用負(fù)反饋來實現(xiàn)我們的高頻功率放大器既能有高的帶寬，同時又具備低頻高精密，低溫飄器件的優(yōu)點，實現(xiàn)了高頻功率放大器低頻參數(shù)以及綜合性能的改善與優(yōu)化。實施例2如圖4所示，本實施例的高速放大器低頻參數(shù)及性能控制裝置包括信號輸入切
5換電路101，用于獲取需要放大的信號(如直接數(shù)字合成DDS芯片產(chǎn)生的信號)，并從獲取的DDS芯片產(chǎn)生的信號中進行輸入端信號取樣；高速放大器102，用于將獲取的DDS芯片產(chǎn)生的信號進行放大；信號輸出切換電路103，用于從高速放大器輸出的放大后的信號中進行輸出端信號取樣；低頻伺服電路104，用于將取樣的輸出端信號與取樣的輸入端信號進行模擬運算生成控制信號，并根據(jù)所述的控制信號對高速放大器的參數(shù)及性能進行控制。如圖5所示，低頻伺服電路104包括輸出取樣及放大濾波電路1041，用于將取樣的輸出端信號變換為單端輸出信號；數(shù)字控制電路1042，用于調(diào)節(jié)所述單端輸出信號的電位；微處理器1044，用于根據(jù)所述的參數(shù)調(diào)節(jié)信號對所述的數(shù)字控制電路進行控制；模擬積分運算電路1043，用于對取樣的輸出端信號與取樣的輸入端信號進行對應(yīng)的模擬積分運算生成對應(yīng)的控制信號。數(shù)字控制電路包括數(shù)字電位器。微處理器包括鍵盤。如圖6所示，本實施例的高速放大器低頻參數(shù)及性能控制裝置包括信號輸入切換電路101，用于獲取直接數(shù)字合成DDS芯片產(chǎn)生的信號，并從獲取的DDS芯片產(chǎn)生的信號中進行輸入端信號取樣；高速放大器102，用于將獲取的DDS芯片產(chǎn)生的信號進行放大；信號輸出切換電路103，用于從高速放大器輸出的放大后的信號中進行輸出端信號取樣；低頻伺服電路104，用于將取樣的輸出端信號與取樣的輸入端信號進行模擬運算生成控制信號，并根據(jù)所述的控制信號對高速放大器的參數(shù)及性能進行控制；參數(shù)調(diào)節(jié)控制電路105， 用于根據(jù)高速放大器的當(dāng)前增益生成參數(shù)調(diào)節(jié)信號，低頻伺服電路根據(jù)參數(shù)調(diào)節(jié)信號對取樣的輸出端信號與取樣的輸入端信號進行對應(yīng)的模擬運算生成對應(yīng)的控制信號。高速放大器為可變增益高速放大器，用于根據(jù)增益調(diào)節(jié)軟件調(diào)節(jié)放大器增益。如圖7所示，結(jié)合本實施例裝置的電路圖介紹本發(fā)明裝置的電路結(jié)構(gòu)，各部件之間的連接關(guān)系、工作關(guān)系、工作原理如下在圖7中，由電阻R9039將高頻功率放大電路的輸出信號進行采樣，在信號發(fā)生器當(dāng)中高頻功率放大電路輸出的是電流信號，所以需要一個采樣電阻將其電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(針對其他類型的信號，比如電壓信號該低頻伺服電路同樣起作用，只需要稍微修改一下取樣電路的形式)，然后通過運放U905B以及電路R9056，R9057, R9040, R9058, R9059, R9041以及電容C9056和電容C9058構(gòu)成的差分輸入轉(zhuǎn)單端輸出的放大電路對信號進行差分到單端的轉(zhuǎn)換以及實現(xiàn)信號的放大；然后經(jīng)過放大后的電路進入一個數(shù)字電位器U906，該數(shù)字電位器是由模擬卡上面的一塊FPGA來配置的，由于FPGA得輸出電平與數(shù)字電位器的電平不兼容，這時就需要用電阻R9090，R9091以及三極管Q914，Q915來實現(xiàn)一個電平的轉(zhuǎn)換，以確保數(shù)字電位器U906與 FPGA能夠順利通訊；數(shù)字電位器U906與電阻R9055串聯(lián)的值與輸入功放的輸入信號進入伺服電路端的電阻R9011與R90M之間必須滿足一個固定的關(guān)系，該關(guān)系又與高頻功率放大電路的放大倍數(shù)密切相關(guān)，所以可以通過調(diào)節(jié)與配置數(shù)字電位器為不同的值，使數(shù)字電位器U906與電阻R9055串聯(lián)的值與輸入功放的輸入信號進入伺服電路端的電阻R9011以及R90M之間在不同的高頻功率放大倍數(shù)下都滿足這樣的固定關(guān)系(在偏置電壓為0的時候計算公式 1)
權(quán)利要求
1.一種高速放大器低頻參數(shù)及性能控制方法，其特征是，所述的控制方法包括 獲取需要放大的信號，并從獲取的需要放大的信號中進行輸入端信號取樣； 將獲取的需要放大的信號輸入到高速放大器進行放大；從所述高速放大器輸出的放大后的信號中進行輸出端信號取樣； 將取樣的輸出端信號與取樣的輸入端信號進行模擬運算生成控制信號，并根據(jù)所述的控制信號對所述高速放大器的參數(shù)及性能進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的方法還包括通過增益調(diào)節(jié)軟件對所述的高速放大器的增益進行調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是，所述的方法還包括根據(jù)所述高速放大器的當(dāng)前增益，對取樣的輸出端信號與取樣的輸入端信號進行對應(yīng)的模擬運算生成對應(yīng)的控制信號。
4.一種高速放大器低頻參數(shù)及性能控制裝置，其特征是，所述的控制裝置包括信號輸入切換電路，用于獲取需要放大的信號，并從獲取的需要放大的信號中進行輸入端信號取樣；高速放大器，用于將獲取的需要放大的信號進行放大；信號輸出切換電路，用于從所述高速放大器輸出的放大后的信號中進行輸出端信號取樣；低頻伺服電路，用于將取樣的輸出端信號與取樣的輸入端信號進行模擬運算生成控制信號，并根據(jù)所述的控制信號對所述高速放大器的參數(shù)及性能進行控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征是，所述的高速放大器為可變增益高速放大器， 用于根據(jù)增益調(diào)節(jié)軟件調(diào)節(jié)放大器增益。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征是，所述的裝置還包括參數(shù)調(diào)節(jié)控制電路，用于根據(jù)所述高速放大器的當(dāng)前增益生成參數(shù)調(diào)節(jié)信號，所述的低頻伺服電路根據(jù)所述的參數(shù)調(diào)節(jié)信號對取樣的輸出端信號與取樣的輸入端信號進行對應(yīng)的模擬運算生成對應(yīng)的控制信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征是，所述的低頻伺服電路包括 輸出取樣及放大濾波電路，用于將取樣的輸出端信號變換為單端輸出信號； 數(shù)字控制電路，用于調(diào)節(jié)所述單端輸出信號的電位；微處理器，用于根據(jù)所述的參數(shù)調(diào)節(jié)信號對所述的數(shù)字控制電路進行控制； 模擬積分運算電路，用于對取樣的輸出端信號與取樣的輸入端信號進行對應(yīng)的模擬積分運算生成對應(yīng)的控制信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征是，所述的數(shù)字控制電路包括數(shù)字電位器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征是，所述的微處理器包括鍵盤。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高速放大器低頻參數(shù)及性能控制方法及裝置，該控制方法包括獲取需要放大的信號，并從獲取的需要放大的信號中進行輸入端信號取樣；將獲取的需要放大的信號輸入到高速放大器進行放大；從高速放大器輸出的放大后的信號中進行輸出端信號取樣；將取樣的輸出端信號與取樣的輸入端信號進行模擬運算生成控制信號，并根據(jù)控制信號對高速放大器的參數(shù)及性能進行控制。以實現(xiàn)對電壓輸出型放大器和電流輸出型放大器的低頻參數(shù)與綜合性能的優(yōu)化。
文檔編號H03G3/20GK102468811SQ20101053108
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者李維森, 王悅, 王鐵軍 申請人:北京普源精電科技有限公司