本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，尤其涉及自動(dòng)增益控制，具體是指一種功率控制電路。

背景技術(shù)：

自動(dòng)增益控制技術(shù)是功放電路中一種常見的用來實(shí)現(xiàn)輸出功率限制的方法。為了實(shí)現(xiàn)增益可調(diào)，通常的辦法是設(shè)置一個(gè)可變增益的輸入級，利用負(fù)反饋電路來控制電路在多級可變的增益中逐步切換，最終調(diào)節(jié)至一個(gè)適合的增益，使得輸出功率限制在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。

逐級調(diào)節(jié)意味著，如果級數(shù)比較多，則調(diào)節(jié)范圍、調(diào)節(jié)精度相對較高，但調(diào)節(jié)速度則會(huì)偏慢，而可變增益級數(shù)如果比較少，則調(diào)節(jié)速度會(huì)快，但調(diào)節(jié)精度則不會(huì)理想，輸出功率與設(shè)定值之間存在一定的偏差，功率限制的不夠精確。對于常見的應(yīng)用，或許不難找到一個(gè)平衡點(diǎn)，如果對速度和精度同時(shí)有較高要求的應(yīng)用，現(xiàn)有技術(shù)就顯得不理想了。

美國專利us7893768b2，所示的自動(dòng)增益控制現(xiàn)有技術(shù)，請參閱圖1所示，是通過設(shè)置多級電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋輸入級并逐級改變其電阻比例的方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制，即實(shí)現(xiàn)功率限制功能。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)很明顯，電阻網(wǎng)絡(luò)的級數(shù)是有限的，因此其最終穩(wěn)定的增益與理想的增益存在偏差，如果要實(shí)現(xiàn)高精度的調(diào)節(jié)，勢必增加級數(shù)來實(shí)現(xiàn)，顯然是不經(jīng)濟(jì)、不理想的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種可以實(shí)現(xiàn)高速、高精度的自動(dòng)增益控制及功率限制功能的功率控制電路。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的功率控制電路具有如下構(gòu)成：

該功率控制電路，其主要特點(diǎn)是，所述的電路包括：

多級電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋輸入級，其輸入端與增益級輸入端相連接；

占空比調(diào)制模塊，其輸入端與所述的多級電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋輸入級的輸出端相連接，且其輸出端與所述的增益級的輸出端相連接；

功率限制檢測模塊，其第一輸入端與所述的占空比調(diào)制模塊的輸出端相連接，其第二輸 入端與功率限制閾值信號(hào)相連接，其第一輸出端與所述的多級電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋輸入級的控制端相連接，其第二輸出端與所述的占空比調(diào)制模塊的控制端相連接。

進(jìn)一步地，所述的功率限制檢測模塊包括比較器、數(shù)字控制單元以及譯碼器，所述的比較器的第一輸入端與所述的增益級的輸出端相連接，所述的比較器的第二輸入端與功率限制閾值信號(hào)相連接，所述的比較器的輸出端與所述的數(shù)字控制單元的輸入端相連接，所述的數(shù)字控制單元的第一輸出端通過譯碼器與所述的多級電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋輸入級的控制端相連接，所述的數(shù)字控制單元的第二輸出端與所述的占空比調(diào)制模塊的控制端相連接。

更進(jìn)一步地，所述的多級電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋輸入級包括第一運(yùn)算放大器、第一反饋電阻以及數(shù)個(gè)串聯(lián)的電阻，所述的數(shù)個(gè)串聯(lián)的電阻中的每一個(gè)電阻都并聯(lián)有一開關(guān)，且每一個(gè)開關(guān)的控制端各與所述的譯碼器的一個(gè)輸出端相連接，所述的數(shù)個(gè)串聯(lián)電阻的第一端與所述的增益級相連接，所述的數(shù)個(gè)串聯(lián)電阻的第二端與所述的第一運(yùn)算放大器的正向輸入端相連接，所述的第一反饋電阻的第一端與所述的第一運(yùn)算放大器的反向輸入端相連接，所述的第一反饋電阻的第二端與所述的第一運(yùn)算放大器的輸出端相連接。

再進(jìn)一步地，所述的占空比調(diào)制模塊包括第二運(yùn)算放大器、第二反饋電阻、第一輸入電阻以及第二輸入電阻，所述的第二輸入電阻的阻值與所述的第二反饋電阻的阻值相等，所述的第二運(yùn)算放大器的正向輸入端與所述的第二輸入電阻的第二端相連接，所述的第二輸入電阻的第一端與所述的第一輸入電阻的第二端相連接，所述的第一輸入電阻的第一端與所述的第一運(yùn)算放大器的輸出端相連接，所述的第一輸入電阻上并聯(lián)有一控制開關(guān)，所述的控制開關(guān)的控制端與所述的功率限制檢測模塊的第二端相連接，所述的第二運(yùn)算放大器的反向輸入端與所述的第二反饋電阻的第一端相連接，所述的第二反饋電阻的第二端與所述的第二運(yùn)算放大器的輸出端相連接，所述的第二運(yùn)算放大器的輸出端與所述的增益級的輸出端相連接。

采用了該發(fā)明中的功率控制電路，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速、高精度的自動(dòng)增益控制，滿足對速度、精度要求高的自動(dòng)增益控制應(yīng)用。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的多級增益調(diào)節(jié)的電路圖。

圖2為本發(fā)明的功率控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的一實(shí)施例中的功率限制檢測模塊的電路圖。

圖4為本發(fā)明的一實(shí)施例中的多級電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋輸入級的電路圖。

圖5為本發(fā)明的一實(shí)施例中的占空比調(diào)制模塊的電路圖。

圖6為本發(fā)明的一實(shí)施例中不同占空比的增益級的輸出波形圖。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地描述本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)行進(jìn)一步的描述。

本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過增加占空比調(diào)制模塊，可以彌補(bǔ)調(diào)節(jié)精度的不足。方波信號(hào)的占空比用來調(diào)節(jié)信號(hào)增益，優(yōu)點(diǎn)在于精度高，可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。

請參閱圖2所示，圖2為本發(fā)明的功率控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明采用多級增益調(diào)節(jié)和占空比控制兩種模式相結(jié)合的方式，完成自動(dòng)增益控制，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速高精度的功率限制功能。當(dāng)功率限制檢測模塊檢測到輸入信號(hào)幅度或者功率超過功率限制閾值時(shí)，首先逐級減小輸入級的增益。輸入級通常是由電阻網(wǎng)絡(luò)組成的負(fù)反饋運(yùn)放，多級開關(guān)可以改變負(fù)反饋電阻和第一運(yùn)算放大器的正向輸入端的串聯(lián)電阻的比例，從而實(shí)現(xiàn)增益的多級可調(diào)。上述調(diào)節(jié)為粗調(diào)，特點(diǎn)是速度快，但是由于多級電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋輸入級的可調(diào)級數(shù)是有限的，所以調(diào)節(jié)的最終值精度取決于可調(diào)增益級數(shù)的多寡與密度。本發(fā)明在完成該步驟的自動(dòng)增益控制后，啟動(dòng)占空比控制方式繼續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)增益，以實(shí)現(xiàn)更高的功率限制精度。由于占空比控制方式具有無窮多的級數(shù)，故其精度可以非常高；綜合以上兩種自動(dòng)增益控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)高速高精度的自動(dòng)增益控制，使得功率限制速度快且準(zhǔn)確、穩(wěn)定。

功率限制檢測模塊根據(jù)外部功率限制閾值信號(hào)設(shè)置(通常設(shè)置為某個(gè)特定電壓)，與增益級輸出信號(hào)比較，當(dāng)輸出信號(hào)超過功率限制閾值信號(hào)(可以為電壓信號(hào)也可以為電流信號(hào))且超過程度較大時(shí)，功率限制檢測模塊首先控制多級電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋輸入級，逐級降低增益，使得增益級輸出信號(hào)幅度快速、逐級降低；當(dāng)檢測輸出接近且大于閾值時(shí)，功率限制檢測模塊停止控制多級電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋輸入級，轉(zhuǎn)而開始控制占空比調(diào)制模塊，具體可參見附圖3所示。

占空比信號(hào)為100％時(shí)，輸出信號(hào)不減小，占空比低于100％時(shí)，輸出信號(hào)按照占空比的比例減小。由于占空比的改變是無級的，所以可以實(shí)現(xiàn)非常高的增益調(diào)節(jié)精度。最終功率限制檢測模塊判斷輸出級信號(hào)與設(shè)定的功率限制閾值信號(hào)的差值達(dá)到預(yù)定精度范圍內(nèi)之后保持增益兩級可調(diào)輸入級的增益狀態(tài)，穩(wěn)定的輸出功率限制后的信號(hào)或者稱為自動(dòng)增益控制后的信號(hào)。如果出現(xiàn)信號(hào)的波動(dòng)，占空比調(diào)制模塊還可以微調(diào)增益來穩(wěn)定輸出，具體可參見圖5所示。

請?jiān)俅螀㈤唸D3至圖6所示，功率限制閾值電壓與第二運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)比較，產(chǎn)生脈沖信號(hào)(功率溢出)或者低電平(功率不溢出)，之后經(jīng)過數(shù)字控制。數(shù)字控制的目的是 產(chǎn)生多級電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋輸入級的串聯(lián)電阻的開關(guān)控制信號(hào)和占空比調(diào)制模塊的控制信號(hào)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的多級電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋輸入級包括第一運(yùn)算放大器、第一反饋電阻rf以及數(shù)個(gè)串聯(lián)的電阻r1，r2，r3，r4，所述的數(shù)個(gè)串聯(lián)的電阻中的每一個(gè)電阻都并聯(lián)有一開關(guān)s1，s2，s3，s4，且每一個(gè)開關(guān)的控制端各與所述的譯碼器的一個(gè)輸出端相連接，所述的數(shù)個(gè)串聯(lián)電阻r1，r2，r3，r4的第一端與所述的增益級相連接，所述的數(shù)個(gè)串聯(lián)電阻r1，r2，r3，r4的第二端與所述的第一運(yùn)算放大器的正向輸入端相連接，所述的第一反饋電阻rf的第一端與所述的第一運(yùn)算放大器的反向輸入端相連接，所述的第一反饋電阻rf的第二端與所述的第一運(yùn)算放大器的輸出端相連接。所述的占空比調(diào)制模塊包括第二運(yùn)算放大器、第二反饋電阻rf1、第一輸入電阻rx以及第二輸入電阻ri1，所述的第二輸入電阻ri1的阻值與所述的第二反饋電阻rf1的阻值相等，所述的第二運(yùn)算放大器的正向輸入端與所述的第二輸入電阻ri1的第二端相連接，所述的第二輸入電阻ri1的第一端與所述的第一輸入電阻rx的第二端相連接，所述的第一輸入電阻rx的第一端與所述的第一運(yùn)算放大器的輸出端相連接，所述的第一輸入電阻rx上并聯(lián)有一控制開關(guān)si，所述的控制開關(guān)si的控制端與所述的功率限制檢測模塊的第二端相連接，所述的第二運(yùn)算放大器的反向輸入端與所述的第二反饋電阻rf1的第一端相連接，所述的第二反饋電阻rf1的第二端與所述的第二運(yùn)算放大器的輸出端相連接，所述的第二運(yùn)算放大器的輸出端與所述的增益級的輸出端相連接。

多級電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋輸入級的串聯(lián)電阻的開關(guān)控制信號(hào)是根據(jù)比較器的輸出，當(dāng)檢測到高電平時(shí)，控制累加器(2個(gè)bit)輸出按一定速率做遞減，經(jīng)過譯碼器后產(chǎn)生s1、s2、s3、s4信號(hào)(實(shí)際開關(guān)個(gè)數(shù)不限于4個(gè)，此處僅為方便示例)，控制多級電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋輸入級的開關(guān)，使得輸入電阻按照由小到大的規(guī)律變化，因此功率控制電路增益減小。如果級數(shù)設(shè)置較少，速率設(shè)置較快，就能實(shí)現(xiàn)高速度。

功率控制電路增益減小后，增益級輸出信號(hào)也會(huì)減小，由此比較器輸出的脈沖信號(hào)脈寬會(huì)減小。當(dāng)脈沖寬度小于一定值時(shí)，此時(shí)數(shù)字控制單元不再控制內(nèi)部累加器，轉(zhuǎn)而控制占空比調(diào)制模塊，將比較器輸出的較窄的脈沖信號(hào)輸出到占空比調(diào)制模塊的開關(guān)上。高電平時(shí)開關(guān)打開，增加了一級增益衰減所以系統(tǒng)增益減小，低電平時(shí)開關(guān)閉合，由于第二反饋電阻與輸入電阻比例為1:1，保持增益不變。這樣，占空比調(diào)制模塊的輸入脈沖信號(hào)脈寬越來越窄，功率控制電路增益也越來越小并趨近穩(wěn)定，使得輸出信號(hào)最大值在功率限制閾值電壓的附近，從而實(shí)現(xiàn)高精度。

而當(dāng)功率控制電路輸入信號(hào)減小，使得增益級輸出信號(hào)不超過閾值，比較器輸出長時(shí)間 保持低電平時(shí)。數(shù)字控制單元的內(nèi)部累加器在檢測到一定長度比較器輸出的低電平后，將累加器做加法，經(jīng)過譯碼后，使多級電阻網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋輸入級增益逐級變大，逐步恢復(fù)到增益衰減前的狀態(tài)。

采用了該發(fā)明中的功率控制電路，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速、高精度的自動(dòng)增益控制，滿足對速度、精度要求高的自動(dòng)增益控制應(yīng)用。

在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。