一种可变增益放大器与AGC电路转换电路的制作方法

本发明属于集成电路领域，特别涉及一种可变增益放大器与agc电路转换电路。

背景技术：

1、线性可变增益放大器是一种增益（db）与增益控制电压（v）呈线性关系的放大器，其核心功能是通过调节增益控制电压实时调整增益，从而维持系统在不同工况下信号幅度的稳定性，广泛应用于自动增益控制（agc）环路中。agc环路通常由可变增益放大器（vga）、检波器、低通滤波器和误差比较器组成，根据环路结构的不同，可分为反馈式agc环路和前馈式agc环路。其中，反馈式agc环路检测的是电路的输出信号，而前馈式agc环路则检测输入信号，分别如图1和图2所示。vin为输入信号，vout为输出信号，vref为基准电压。在图1所示的反馈式agc环路中，检波器检测输出信号的幅度，经低通滤波器滤波后得到平均值，该值与vref进行比较，产生的增益控制电压vc用于调节vga的增益。当误差比较器的两个输入信号一致时，整个电路达到稳定状态，输出信号保持不变。而在图2所示的前馈式agc环路中，检波器检测输入信号的幅度，通过误差比较器生成增益控制电压vc，进而调节vga的增益，使输出信号保持稳定。这两种agc环路各具优缺点。反馈式agc环路因引入反馈机制，提升了电路的线性度，但当输入信号变化较大时，深度负反馈可能影响整个电路的稳定性；前馈式agc环路则没有反馈回路，无需考虑电路稳定性问题，能够处理大幅变化的信号而不改变电路的稳定时间，但其对高线性度与高动态范围的要求增加了设计难度。因此，在实际应用中，反馈式agc环路更为常见。

2、目前，大多数反馈式agc环路采用分立元器件实现，可视为一种具备agc功能的电路板。这类电路板体积较大，对温度敏感，对元器件匹配度要求高，制造良品率偏低，误差也相对较大。仅有少数单片集成电路可实现agc功能，但多为专用集成电路，只能在集成电路板上完成单一的agc功能。在信号调理复杂的系统中，输出信号可能在某一阶段为输入信号的放大值，而在下一阶段需稳定在某一特定值。在此情况下，vga和agc电路通常需要并联使用，并依赖数字信号精确控制二者的导通。然而，这种实现方式在vga与agc电路切换时，由于存在延迟时间，可能导致信号交叠输出，需要额外添加器件进行处理，实现难度较大；同时，还需在集成电路板上占用更大面积来焊接vga和agc两个器件，进一步增加了电路板的成本。

3、综上所述，在信号调理复杂系统中，若采用vga与agc电路并联选通的方式，不仅实现过程复杂，而且占用集成电路板面积较大，成本较高。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种可变增益放大器与agc电路转换电路，包括可变增益放大器、开关器件和检波器电路；所述检波器电路的输出端通过开关器件与可变增益放大器的增益控制端相接；其中，当开关器件处于导通状态时，检波器电路输出的电压vdeto反馈至增益控制端，构成agc反馈环路；当开关器件处于断开状态时，检波器电路输出的电压vdeto不反馈至增益控制端，可变增益放大器处于开环工作状态。

2、进一步的，可变增益放大器、开关器件和检波器电路集成于同一芯片内部。

3、进一步的，所述检波器电路包括电阻r1~r10、电容c1~c4、二极管d1~d2、pnp管q1~q14、npn管q15~q17、pnp管q18、npn管q19、pnp管q20、电流源a1~a6；各器件的连接如下：

4、电阻r1的上端作为检波器输入端，用于接收输入信号vin+vin；电阻r1的下端连接电阻r2的上端和电容c1的上端，该连接点的电压记为vcm+2△vin；电阻r2 的下端连接电容c1的下端、电阻r3的上端以及电容c2的上端，该连接点的电压记为vcm+△vin；电阻r3的下端连接电容c2的下端、电阻r4的上端以及电阻r5的上端，该连接点的电压记为vcm；电阻r5的下端连接电阻r6的上端，该连接点的电压记为vcm-△v；电阻r4的下端连接电阻r6的下端和电流源a1的输入端，该连接点的电压记为vcm-2△v；电流源的输出端接地；

5、pnp管q1~q3的发射极连接电流源a3的输出端，pnp管q4~q6的发射极连接电流源a4的输出端，pnp管q7~q9的发射极连接电流源a5的输出端，pnp管q10~q12的发射极连接电流源a6的输出端；pnp管q1~q2、q6~q7、q10~q11的集电极连接电阻r9的上端；pnp管q3~q5、q8~q9、q12的集电极连接电阻r10的上端；pnp管q1、q5、q9、q11的基极连接电压vcm；pnp管q2、q10的基极连接电压vcm-2△v；pnp管q3、q12的基极连接电压vcm-△v；pnp管q4、q8的基极连接电压vcm+2△vin；pnp管q6、q7的基极连接电压vcm+△vin；电阻r9的下端连接电阻r8的上端、pnp管q13的基极、npn管q17的集电极、pnp管q18的发射极、二极管d1的正端以及二极管d2的负端；电阻r10的下端连接npn管q19的集电极、pnp管q20的发射极、电容c4的上端、二极管d1的负端以及二极管d2的正端，且该连接点作为检波器的输出端，输出电压vdeto；pnp管q13的发射极连接电流源a2的输出端和电阻r7的上端，pnp管q13的集电极连接npn管q15的集电极、npn管q15的基极以及npn管q16的基极；pnp管q14的发射极连接电阻r7的下端，pnp管q14的基极连接电压vdeto，pnp管q14的集电极连接npn管q16的集电极、电容c3的下端、npn管q17的基极以及npn管q19的基极；npn管q15~q17的发射极接地；pnp管q18的基极连接pnp管q20的基极和电压vbias，pnp管q18的集电极接地；npn管q19的发射极接地；pnp管q20的集电极接地；电容c4的下端接地；电流源a2~a6的输入端连接电源vcc，电阻r8的下端连接电容c3的上端；

6、其中，vin为输入信号vin+vin的直流分量，vin为输入信号vin+vin的交流小信号分量，vcm为预设的固定直流电压，△v为电压降，△vin为电压变化量。进一步的，电阻r2、r3、r5、r6的阻值相同；△v由电流源a1输出的电流iref流经电阻r4、r5、r6产生，其关系满足：

7、。

8、进一步的，电流源a3与a4输出的电流相等；电流源a2、a5~a6输出的电流大小为电流源a3的4倍。

9、进一步的，△vin满足△vin = [r3/(r1+r2+r3)]·vin。

10、进一步的，可变增益放大器的输出电压与增益控制电压呈负斜率关系。

11、本发明的有益效果：

12、本发明将检波器电路内置于vga中，可实现vga与agc功能的相互切换，有效解决了信号调理复杂系统中vga与agc电路并联选通难以实现的问题。该方案可显著节省集成电路板的面积，在相同面积内实现两种功能，从而大幅降低成本。

13、此外，本发明所提出的检波器电路通用性强，对vga电路设计无过多限制，只需对大多数现有vga电路稍作改动，即可实现agc功能。

14、本电路采用双极性工艺实现，可有效验证设计可行性，并为先进工艺的进一步提升提供指导。