一种大动态范围的实时数控AGC电路的设计

作者：时间：2011-03-28来源：网络收藏

2 实时 AGC电路的关键技术
实现实时 AGC电路的关键在于抗混叠滤波器的设计、逻辑规则产生模块的设计和数字增益补偿模块的设计。
设计中，AGC的实时性体现在两个方面，首先是对输入信号的实时放大／衰减，设计可采用前馈式电路结构，并将信号分为两路进行处理，通常需要在放大-抗混叠滤波电路的延迟时间段内完成对信号的档位信息判断及控制自动增益放大／衰减芯片增益的改变，从而实现对输入信号的实时放大／衰减；其次是利用数字电路对数据后处理的能力来实时完成数字增益补偿。
对于前者，其关键在于抗混叠滤波器的设计。抗混叠滤波器的作用有二，其一是滤除带外信号，防止频谱混叠；其二是产生一定时间的延迟。一般将抗混叠滤波器设计成低通或者带通滤波器，并采用模拟器件电感和电容搭建而成，这样就会产生固定时间的延迟。要实现对输入信号的实时放大／衰减，就要精心设计并利用这个延迟时间，在延迟时间内同步地完成一系列检测、控制及计算工作，包括用信号幅度提取电路得到输入信号的包络电平功率，用逻辑规则产生模块并通过包络电平功率的量化值判断出档位信息，再根据档位信息生成各个档位的电压增益值，同时配置数控增益放大／衰减器对信号进行放大／衰减。
而对于后者，其关键在于数字增益补偿模块的设计。当逻辑规则产生模块生成档位信息后，可根据档位信息计算出每一个档位的补偿值，然后将其送入数字增益补偿模块。数字增益补偿模块利用该补偿值对ADC转换后的结果进行补偿，从而得到输入信号的幅度值。流水线型ADC器件转换操作存在的固定延迟时间一般为采样周期的固定倍数，所以，在数字增益补偿时，不能出现对信号的误补偿，以防止补偿后的信号发生畸变，因而要求时间同步。在数字逻辑中，时间同步或延迟的控制较容易实现，可用D触发器或者计数器来实现延迟，这样延迟时间也容易控制。
要得到输入信号的准确幅度值，在数字增益补偿模块中仅采用移位是不行的，还需要在移位的基础上进行校准，其原因有两条，第一：由于在前端电路中模拟器件固有缺陷的存在导致了中频信号在经过调理电路后存在一定的电平误差，因此，在数字增益补偿时，需要校准这个误差；第二：对数字信号左移／右移一位，相应的功率电平将放大／衰减6 dB。所以，移位只能实现6 dB整数倍增益的补偿，而不能实现其它增益值的补偿。此外，在加入自动增益放大／衰减后，系统动态范围将增加，故需要考虑信号表征的问题，通过对ADC转换后的数据进行位扩展能有效地解决这个问题。
在整个实时AGC电路中，逻辑规则产生模块将起到纽带作用，它是电路的控制核心，因此，采用数字电路实现可对其他电路进行控制。根据包络幅度量化值，该模块可产生档位信息并计算出每一档位的放大／衰减增益值和补偿值，同时配置数控增益放大／衰减器以调节增益，同时提供补偿值至数字增益补偿模块。AGC电路对信号进行放大／衰减实质上是对信号的动态范围进行某种“映射”。根据输入信号的大小可将其划分为不同的档位，自动增益控制的作用是将不同档位的信号加以放大／衰减，并将各档输入信号范围均“映射”到ADC器件最佳工作范围内，其映射关系如图2所示。在对信号进行分档时，要考虑“映射”后的信号范围应匹配ADC器件信号的输入范围，所以，分档不宜选择过少，并且，同一档位信号大小也不能相差太大，以防止“映射”后的信号落在ADC最佳工作范围之外。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/179307.htm