一種大動(dòng)態(tài)范圍的實(shí)時(shí)數控AGC電路的設計
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時(shí)間：2011-03-28
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2 實(shí)時(shí)AGC電路的關(guān)鍵技術(shù)
實(shí)現實(shí)時(shí)AGC電路的關(guān)鍵在于抗混疊濾波器的設計、邏輯規則產(chǎn)生模塊的設計和數字增益補償模塊的設計。
設計中，AGC的實(shí)時(shí)性體現在兩個(gè)方面，首先是對輸入信號的實(shí)時(shí)放大／衰減，設計可采用前饋式電路結構，并將信號分為兩路進(jìn)行處理，通常需要在放大-抗混疊濾波電路的延遲時(shí)間段內完成對信號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)現對輸入信號的實(shí)時(shí)放大／衰減；其次是利用數字電路對數據后處理的能力來(lái)實(shí)時(shí)完成數字增益補償。
對于前者，其關(guān)鍵在于抗混疊濾波器的設計?？够殳B濾波器的作用有二，其一是濾除帶外信號，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計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)現對輸入信號的實(shí)時(shí)放大／衰減，就要精心設計并利用這個(gè)延遲時(shí)間，在延遲時(shí)間內同步地完成一系列檢測、控制及計算工作，包括用信號幅度提取電路得到輸入信號的包絡(luò )電平功率，用邏輯規則產(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，再根據檔位信息生成各個(gè)檔位的電壓增益值，同時(shí)配置數控增益放大／衰減器對信號進(jìn)行放大／衰減。
而對于后者，其關(guān)鍵在于數字增益補償模塊的設計。當邏輯規則產(chǎn)生模塊生成檔位信息后，可根據檔位信息計算出每一個(gè)檔位的補償值，然后將其送入數字增益補償模塊。數字增益補償模塊利用該補償值對ADC轉換后的結果進(jìn)行補償，從而得到輸入信號的幅度值。流水線(xiàn)型ADC器件轉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，所以，在數字增益補償時(shí)，不能出現對信號的誤補償，以防止補償后的信號發(fā)生畸變，因而要求時(shí)間同步。在數字邏輯中，時(shí)間同步或延遲的控制較容易實(shí)現，可用D觸發(fā)器或者計數器來(lái)實(shí)現延遲，這樣延遲時(shí)間也容易控制。
要得到輸入信號的準確幅度值，在數字增益補償模塊中僅采用移位是不行的，還需要在移位的基礎上進(jìn)行校準，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致了中頻信號在經(jīng)過(guò)調理電路后存在一定的電平誤差，因此，在數字增益補償時(shí)，需要校準這個(gè)誤差；第二：對數字信號左移／右移一位，相應的功率電平將放大／衰減6 dB。所以，移位只能實(shí)現6 dB整數倍增益的補償，而不能實(shí)現其它增益值的補償。此外，在加入自動(dòng)增益放大／衰減后，系統動(dòng)態(tài)范圍將增加，故需要考慮信號表征的問(wèn)題，通過(guò)對ADC轉換后的數據進(jìn)行位擴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，采用數字電路實(shí)現可對其他電路進(jìn)行控制。根據包絡(luò )幅度量化值，該模塊可產(chǎn)生檔位信息并計算出每一檔位的放大／衰減增益值和補償值，同時(shí)配置數控增益放大／衰減器以調節增益，同時(shí)提供補償值至數字增益補償模塊。AGC電路對信號進(jìn)行放大／衰減實(shí)質(zhì)上是對信號的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行某種“映射”。根據輸入信號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加以放大／衰減，并將各檔輸入信號范圍均“映射”到ADC器件最佳工作范圍內，其映射關(guān)系如圖2所示。在對信號進(jìn)行分檔時(shí)，要考慮“映射”后的信號范圍應匹配ADC器件信號的輸入范圍，所以，分檔不宜選擇過(guò)少，并且，同一檔位信號大小也不能相差太大，以防止“映射”后的信號落在A(yíng)DC最佳工作范圍之外。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/179307.htm
圖2中，DRh，DR1，DR2，DR3，DR4，DR5和DR1是分別對應不同輸入信號的功率電平值，Dh和D1對應ADC器件最佳工作范圍的最大和最小功率電平值。
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