信号调整电路及使用其的接收端电路

技术领域

本发明涉及一种信号调整电路及使用其的接收端电路，特别是涉及一种可避免额外增加元件来适配峰值检测器的信号调整电路及使用其的接收端电路。

背景技术

在现有的接收端电路中，常使用峰值检测器(Peak Detector,PD)来侦测输入信号的峰值是否会超过预定范围，而无法维持信号完整度。

例如，若想要将峰值检测器应用于侦测跨阻放大器(transimpedance amplifier,TIA)的输出信号，在一般设计良好的状况下，跨阻放大器的输出信号的线性度良好且接近供应电源电压的极限，此时需要额外使用衰减器，然而，使用更多元件会增加失配(mismatch)量。

在另一种方式中，可将峰值检测器设置在跨阻放大器的输入端来进行侦测，然而，由于要在信号尚未被放大的状况下来侦测，因此需要额外的前置放大器(Preamplifier)来让峰值检测器可以正常工作，但会增加其变异量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种可避免额外增加元件来适配峰值检测器的信号调整电路及使用其的接收端电路。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一种技术方案是提供一种信号调整电路，适用于峰值检测器，信号调整电路包括第一放大器及第一反馈电路。第一放大器，包括第一输入端及第一输出端，其中，该第一输入端接收第一输入信号，且该第一放大器用于将该第一输入信号放大以从该第一输出端输出第一输出信号。第一反馈电路，包括第一电容、第一电阻及第二电阻。第一电容，连接于该第一输入端及该第一输出端之间。第一电阻，连接于该第一输入端及第一输出节点之间。第二电阻，连接于该第一输出节点及该第一输出端之间，其中，该第一反馈电路用于决定该第一输出信号的第一增益。其中，该峰值检测器连接于该第一输出节点以接收第一检测信号，并检测该第一检测信号的峰值。其中，该峰值检测器具有预定功率输入范围，且该第一电阻及该第二电阻具有第一预定比例，使该第一检测信号相对于该第一输入信号具有第二增益，且在该预定功率输入范围内。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一种技术方案是提供一种接收端电路，包括跨阻放大器以及第一峰值检测器。跨阻放大器包括第一信号调整电路，其包括第一放大器、第一反馈电路及第一控制电路。第一放大器，包括第一输入端及第一输出端，其中，该第一输入端接收第一输入信号，且该第一放大器用于将该第一输入信号放大以从该第一输出端输出第一输出信号。第一反馈电路，包括第一电容、第一可变电阻及第二可变电阻。第一电容，连接于该第一输入端及该第一输出端之间。第一可变电阻，连接于该第一输入端及第一输出节点之间。第二可变电阻，连接于该第一输出节点及该第一输出端之间。第一控制电路，经配置以控制该第一可变电阻及该第二可变电阻的电阻值，以决定该第一输出信号相对于该第一输入信号的第一增益，以及第一检测信号相对于该第一输入信号的第二增益。第一峰值检测器，连接于该第一输出节点以接收该第一检测信号，具有第一预定功率输入范围且用于检测该第一检测信号的峰值，其中，该第一控制电路控制该第一可变电阻及该第二可变电阻的电阻值具有第一预定比例，使该第一检测信号在该第一预定功率输入范围内。

本发明的其中一个有益效果在于，本发明所提供的信号调整电路及使用其的接收端电路，可搭配接收端电路中的跨阻放大器或基频滤波器的适当设计，在不增加面积的情况下，不需额外使用衰减器或前置放大器而适用于接收端峰值检测器，进而降低使用上述额外元件所产生的失配情况。

为使得能够更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与图式，然而所提供的图式仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明第一实施例的信号调整电路的电路布局图。

图2A为本发明第一实施例的信号调整电路的另一电路布局图。

图2B为本发明第一实施例的信号调整电路的另一电路布局图。

图3为本发明第二实施例的信号调整电路应用于接收端电路的电路布局图。

图4为根据本发明第三实施例的接收端电路的方块示意图。

图5为根据本发明第三实施例的接收端电路的跨阻放大器及接收端基频滤波器的电路架构图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“信号调整电路及使用其的接收端电路"的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。另外，关于本说明书中所使用的「连接」，可指二个或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指二个或多个元件相互操作或动作。

[第一实施例]

图1为本发明第一实施例的信号调整电路的电路布局图。

参阅图1所示，本发明第一实施例提供一种信号调整电路10，适用于峰值检测器12，信号调整电路10包括第一放大器100及第一反馈电路102。

第一放大器100，具有第一输入端(左侧正(+)端)、第二输入端(左侧负(-)端)、第一输出端(右侧负(-)端)及第二输出端(右侧正(+)端)。第一输入端接收第一输入信号Sin1，且第一放大器100用于将第一输入信号Sin1放大以从第一输出端输出第一输出信号Sout1。

第一反馈电路102包括电容C1、电阻R1及电阻R2。电容C1连接于第一输入端及第一输出端之间。电阻R1一端连接于第一输入端，另一端连接于第一输出节点N1。电阻R2连接于第一输出节点N1及第一输出端之间。其中，第一反馈电路102用于决定第一输出信号Sout1的第一增益。

在本实施例中，信号调整电路10可以例如作为跨阻放大器(Transimpedanceamplifier,TIA)的半电路而连接于混频器(mixer)14及接收端滤波器16之间，且此TIA适用于差动传输方案，因此更包括另一半电路，其具有与信号调整电路10对称的电路架构。因此，显而易见的，第一输入端连接于混频器14以接收第一输入信号Sin1，第一输出端连接于接收端滤波器16以输出第一输出信号Sout1。

此外，峰值检测器12连接于第一输出节点N1以接收第一检测信号Sd1，并检测第一检测信号Sd1的峰值。需要说明的，峰值检测器12可将交流信号转换为直流电压位准，再传输至比较器电路进行比较，因此可在第一检测信号Sd1超过预设电压值时输出高位准信号，用以侦测第一检测信号Sd1是否符合预定功率输入范围。且电阻R1及电阻R2可经设计而具有第一预定比例，其目的在于配合TIA的整体增益(前述的第一增益)来选择合适的中间增益，进而提供适当的第一检测信号Sd1给峰值检测器12。换言之，电阻值具有第一预定比例的电阻R1及电阻R2可使第一检测信号Sd1相对于第一输入信号Sin1具有第二增益，且在峰值检测器12的预定功率输入范围内。

此外，需要说明的是，第一增益(下称Gain1)取决于包括混频器14的前端电路的等效阻抗(下称Rmix)，以及电阻R1及R2的电阻值。

以下举范例说明电阻R1及R2的电阻值的决定方式。

如果需求是在TIA的输出端要设置峰值检测器，其预定功率输入范围为+10dBm，而TIA的整体增益(Gain1)为28dB，则等效需要在第一输出节点N1处提供具有18dB的第二增益(下称Gain2)的第一检测信号Sd1。

因此，需要选择适当的电阻R1及R2的比例来满足下式(1)、(2)：

其中，假设由TIA向混频器14一端观察得到的等效阻抗Rmix为400Ohm，则可由下式(3)-(5)得到电阻R1及R2：

R2＝10.048-3.177＝6.871kOhm…式(5)。

由上述诸式可知，本发明提供的信号调整电路10可针对TIA设计电阻R1及R2的电阻值，使第一检测信号Sd1相对于第一输入信号Sin1具有适当的第二增益，且在峰值检测器12的预定功率输入范围内。

图2A为本发明第一实施例的信号调整电路的另一电路布局图，图2B为本发明第一实施例的信号调整电路的另一电路布局图。

在图2A的实施例中，电阻R1可替换为可变电阻R1'，电阻R2可替换为可变电阻R2'，且信号调整电路10更包括控制电路104，其经配置以通过控制可变电阻R1'及R2'的电阻值，来控制第一增益及第二增益，以使第一输出信号Sout1改变后，第一检测信号Sd1仍在预定功率输入范围内。

此外，如图2B所示，可变电阻R1'包括开关S1、S2及具有不同电阻值的电阻R11、R12，且开关S1、S2分别与电阻R11、R12串联。类似的，可变电阻R2'包括开关S3、S4及具有不同电阻值的电阻R21、R22，且开关S3、S4分别与电阻R21、R22串联。

在本实施例中，控制电路104经配置以控制开关S1、S2、S3、S4导通或关闭，以决定第一增益及第二增益。

举例来说，倘若TIA本身可以切换不同的整体增益(第一增益)，亦可设计适当的电阻R1、R2的电阻值来适用相同的峰值检测器12，换言之，使第一检测信号Sd1仍在相同的预定功率输入范围内，而不需使用不同的峰值检测器12，亦不必增加额外的前置放大器或是衰减器。

以下依据图2A、2B的信号调整电路来举例。

如果需求是在TIA的输出端要设置峰值检测器，其预定功率输入范围为+10dBm，而TIA的整体增益(Gain1)可在28dB及22dB之间切换，则等效需要在第一输出节点N1处提供具有18dB及12dB的第二增益(下称Gain2)的第一检测信号Sd1。

有了上述条件，可依据上述式(1)-(5)分别计算在第二增益为18dB及12dB时，需要采用的电阻R1、R2的电阻值，进而可通过控制电路104进行控制，使第一输出信号Sout1因增益调整而改变后，可对应调整第二增益，使第一检测信号Sd1仍在预定功率输入范围内。因此，不需使用不同的峰值检测器12，亦不必增加额外的前置放大器或是衰减器。

[第二实施例]

图3为本发明第二实施例的信号调整电路应用于接收端电路的电路布局图。

参阅图3所示，本发明第二实施例提供一种信号调整电路30，适用于峰值检测器32，信号调整电路30包括第一放大器300及第一反馈电路302，第一反馈电路302包括电容C1、电阻R1及R2。需要说明的是，信号调整电路30的架构基本上与图1的信号调整电路10的架构相同，故省略重复叙述。

不同之处在于，图3的信号调整电路30更包括电阻R3，其一端用于接收第一输入信号Sin1'，其另一端连接于第一放大器300的第一输入端(左侧正(+)端)。

需要说明的是，本实施例的信号调整电路30应用于接收端电路3，接收端电路3还包括天线31、峰值检测器32、低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)33、混频器34、跨阻放大器35及模拟数字转换器(Analog-to-digital converter,ADC)36。信号调整电路30可例如作为接收端基频滤波器(Rx baseband filter)的半电路而连接于跨阻放大器35及模拟数字转换器36之间，且类似的，为了适用于差动传输方案，接收端基频滤波器还包括另一半电路，其具有与信号调整电路30对称的电路架构。

在本实施例中，接收端基频滤波器的整体增益(第一增益Gain1)取决于电阻R1、R2及R3的电阻值，如下式(6)所示：

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此外，需要说明的是，本实施例中的电阻R1、R2可类似于图2A采用控制电路来控制可变电阻，或是采用图2B的控制电路来切换开关，本发明不限于此。

以下举范例说明本实施例的电阻R1及R2的电阻值的决定方式。

如果需求是在接收端基频滤波器的输出端要设置峰值检测器，其预定功率输入范围为+10dBm，而接收端基频滤波器的整体增益(Gain1)为24dB，则等效需要在第一输出节点N1处提供具有14dB的第二增益(下称Gain2)的第一检测信号Sd1'，使输入峰值检测器32的第一检测信号Sd1'为0dBm。

假设电阻R3的电阻值为1kOhm，则可由式(6)计算电阻R1、R2的总和，如下式(7)所示：

接着，需要选择适当的电阻R1及R2的比例来使输入峰值检测器32的第一检测信号Sd1'为0dBm，以等效使接收端基频滤波器的输出端设置的峰值检测器接收到+10dBm的信号。因此，电阻R1及R2可由下式(8)-(10)得到：

R2＝15.849-5.011＝10.838k Ohm…式(10)。

由上述诸式可知，本发明提供的信号调整电路30可在接收端电路3中使用，且可针对接收端基频滤波器设计电阻R1及R2的电阻值，使第一检测信号Sd1'相对于第一输入信号Sin1'具有适当的第二增益，且在峰值检测器12的预定功率输入范围内。

[第三实施例]

图4为根据本发明第三实施例的接收端电路的方块示意图，图5为根据本发明第三实施例的接收端电路的跨阻放大器及接收端基频滤波器的电路架构图。

参阅图4所示，本发明第三实施例提供一种接收端电路4，其包括天线41、峰值检测器421、422、423、424、LNA 43、混频器44、跨阻放大器45、接收端基频滤波器46、ADC 47及增益自动控制电路48。

如图5所示，跨阻放大器45的半电路连接于混频器44，接收端基频滤波器46的半电路连接于跨阻放大器45的半电路，且类似的，为了适用于差动传输方案，跨阻放大器45及接收端基频滤波器462都还包括另一半电路，具有对称的电路架构。

跨阻放大器45包括前述实施例提到的信号调整电路，例如图2A的信号调整电路10，其包括放大器450、反馈电路452及控制电路454。放大器450用于将第一输入信号Sin1"放大以输出第一输出信号Sout1"。反馈电路452包括电容C1"、可变电阻R1"及R2"。放大器450及反馈电路452与图2A的电路架构相同，故省略重复叙述。

控制电路454用于控制可变电阻R1"及R2"，以决定第一输出信号Sout1"相对于第一输入信号Sin1"的第一增益，以及第一检测信号Sd1"相对于第一输入信号Sin1"的第二增益。峰值检测器421连接于第一输出节点N1以接收第一检测信号Sd1"，具有第一预定功率输入范围且用于检测第一检测信号Sd1"的峰值。类似的，控制电路454控制可变电阻R1"及R2"的电阻值具有第一预定比例，使第一检测信号Sd1"在第一预定功率输入范围内。

接收端基频滤波器46包括第二信号调整电路，其包括电阻R5"、放大器460及反馈电路462。电阻R5"的一端连接于放大器460的第一输入端。放大器460用于将第一输出信号Sout1"放大以输出第二输出信号Sout2。反馈电路462包括电容C2"、可变电阻R3"及R4"。放大器460及反馈电路462与图2A的电路架构相同，故省略重复叙述。

其中，控制电路464用于控制可变电阻R3"及R4"，以决定第二输出信号Sout2相对于第一输出信号Sout1"的第三增益，以及第二检测信号Sd2"相对于第一输出信号Sout1"的第四增益。峰值检测器423连接于第二输出节点N2以接收第二检测信号Sd1"，具有第二预定功率输入范围且用于检测第二检测信号Sd1"的峰值。类似的，控制电路464控制可变电阻R3"及R4"的电阻值具有第二预定比例，使第二检测信号Sd1"在第二预定功率输入范围内。在另一个实施例中，控制电路454及控制电路464可整合于同一控制电路中，用以控制可变电阻R1"、R2"、R3"及R4"的电阻值，然本发明不限于此。

在接收端电路4中，LNA 43为增益可调整的，LNA 43接收来自天线的接收信号，进行放大后提供接收端信号并输入混频器44。混频器44连接于LNA 43及跨阻放大器45，以将接收端信号进行混频处理，以降频后提供第一输入信号Sin1"给跨阻放大器45。模拟数字转换器，连接于接收端基频滤波器46，以接收第二输出信号，并将第二输出信号Sout2进行模拟数字转换后产生数字信号。

接收端电路4的增益自动控制电路48连接于控制电路454、464、峰值检测器421、422、423、424及LNA 43，且经配置以依据峰值检测器421、422、423、424的检测结果控制控制电路454、464及LNA43。

更详细而言，在本实施例中，以峰值检测器421、422、423、424为1位(1-bit)的峰值检测器来举例，其仅会输出高低位准来代表检测结果。且在本实施例中，将峰值检测器421、423设计来侦测跨阻放大器45及接收端基频滤波器的输出功率均为+10dBm。在其他实施例中，峰值检测器可由多位(multi-bits)的峰值检测器实现，然本发明不限于此。

在本实施例中，当峰值检测器421、423的检测结果均为高位准，代表信号增益过大，需要以较大的幅度来调整增益，例如，可配置增益自动控制电路48在得到此检测结果时，对应调整LNA 43及接收端基频滤波器46的整体增益。其中，接收端基频滤波器46的整体增益的调整方式已于上述实施例中说明，故在此省略。

当峰值检测器421的检测结果为高位准，峰值检测器423的检测结果为低位准，代表此时可能发生共存干扰而有较大的带外杂散(outband spur)则可配置增益自动控制电路48在得到此检测结果时，对应调降LNA 43及跨阻放大器45的整体增益。其中，跨阻放大器45的整体增益的调整方式已于上述实施例中说明，故在此省略。

当峰值检测器421的检测结果为低位准，峰值检测器423的检测结果为高位准，或是，当峰值检测器421、423的检测结果均为低位准，代表此时需微调接收端基频滤波器46的整体增益，将其输出功率调到适当范围。

再者，若设置更多的峰值检测器，例如图5的峰值检测器422、424，则可以依据检测结果来更精确调整增益。例如，可计算峰值检测器422输出高位准时代表从LNA 43的输入功率大于特定功率，并依据峰值检测器422、424的资讯判断LNA 43的输入功率在何种功率位准，藉此让增益自动调整电路48控制控制电路454、464及LNA 43快速切换到适合的增益。

[实施例的有益效果]

本发明的其中一个有益效果在于，本发明所提供的信号调整电路及使用其的接收端电路，可搭配接收端电路中的跨阻放大器或基频滤波器的适当设计，在不增加面积的情况下，不需使用额外的衰减器或前置放大器而适用于接收端峰值检测器，进而降低使用上述额外元件所产生的失配情况。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的申请专利范围，所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的申请专利范围内。

符号说明

3、4：接收端电路

10、30：信号调整电路

12、32、421、422、423、424：峰值检测器

14、34、44：混频器

16：接收端滤波器

31、41：天线

33、43：低噪声放大器

35、45：跨阻放大器

36、47：模拟数字转换器

46：接收端基频滤波器

48：增益自动控制电路

100：第一放大器

102：第一反馈电路

104、454、464：控制电路

302：第一反馈电路

450、460：放大器

452、462：反馈电路

C1、C1"、C2"：电容

N1：第一输出节点

N2：第二输出节点

R1、R1"、R2、R2"、R3、R3"、R4"、R5"、R11、R12、R21、R22：电阻

R1'、R2'：可变电阻

S1、S2、S3、S4：开关

Sd1、Sd1'、Sd1"：第一检测信号

Sd2"：第二检测信号

Sin1、Sin1'、Sin1"：第一输入信号

Sout1、Sout1'、Sout1"：第一输出信号

Sout2：第二输出信号