专利名称：减少放大器对偏移电压的灵敏度的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种放大具有直流(DC)和交流(AC)分量的输入信号的方法。
本发明尤其适用于处理音频信号的集成电路。因此本发明尤其涉及无线电话的传送和接收电路。
背景技术：
这些电路通常采用一用于优化带宽且提高解调信号信噪比的设备。此设备包括两个单元一用作传送部分的压缩器和一用于接收部分也称为扩展器的放大器。这两个单元对偏移电压非常敏感。因此这两个单元通常与用作高通滤波器的电容耦合，以至由先前单元所引入的偏移被消除。以上实现方法具有取消偏移的优点但需付出一外部电容和两个连接垫片的代价。
发明内容
本发明的一个目的是尽可能不采用耦合电容而减少放大器对偏移电压的灵敏度。
依据本发明，放大具有DC和AC组成的输入信号的方法的特征在于包括以下步骤—将输入信号与一参考值相比较，—通过从所述输入信号中减去由所述比较所产生的所谓校正信号而产生一中间信号，—整流中间信号，—估算已整流中间信号的平均值，—用所述平均值乘以输入信号。
依据本发明的方法实际上提出一折衷办法，该折衷办法考虑到输入信号中的超时变化。输入信号值在每个时刻与一参考值相比较并且该这种方法产生了一校正的电流。本发明可避免地采用一昂贵的外部电容。本发明也可避免增加在整个制造过程中增加错误的连接垫。
此外，依据本发明的方法，本发明一个增补的且重要的优点在于减少了用于放大的噪声抑制电路。此优点尤其在音频接收应用中值得注意。
在它的应用之一中，本发明还涉及一设备，该设备包括用于执行依据本发明的功能的模块。更普遍地，本发明可方便地在一设备中被实现，例如，一无线电话，该设备的接收链包括易于将偏移引入所接收信号的处理当中的部件。
本发明将参照附图进一步描述实施例，当然，本发明并不局限于此图1为描述了用于接收的放大器的传统功能的方框图，图2说明了无需对高振幅信号校正的传统放大器的功能过程，图3说明了无需对低振幅信号校正的传统放大器的功能过程，图4为根据本发明的带有校正的放大器方框图，图5说明依据本发明的校正信号和依据本发明所获得的中间信号以及已整流中间信号的平均值的产生，图6是用于描述放大校正活动的增益图。
具体实施例方式
以下描述将使本领域普通技术人员能实现并使用本发明。该描述在本专利申请的上下文及其要求中。优选实施例的各种替代方案对于本领域普通技术人员来说是显而易见的，并且这里所公开的本发明的一般原则可适用于其他设备。
因此本发明不局限于所描述的实施例，而是依据以下所描述的原则和特征而具有最宽的范围。
图1说明了通常实现音频信号的模拟处理的放大器的传统功能方框图。此放大器包括一用于整流输入信号并滤波已整流信号的整流单元RECT以便获得所整流信号的平均值IRECT。IRECT是单元RECT的输出信号。增益单元GAIN然后按比例放大作为输入信号的此平均值IRECT。在最佳实施例中，输入信号为一电压。偏移电压是由一电压定义的，该电压被持续加入至所谓的有用信号中，该信号具有一给定频率以作为其有用功能。偏移电压是一通常由沿着音频数据模拟处理链中所存在的其他功能产生的寄生电压。
假如输入信号VIN中无偏移电压，依据数据信号值VSIGVIN(t)＝|VSIG|.sinωSIG.t来写入后者。此电压提供给两个单元RECT和GAIN的输入端。单元RECT于是产生与输入信号平均值成比例的电流IRET＝α.|VSIG|＝α.|VIN|。这通过图2中的曲线S[1]，R[1]和M[1]以及图3中的曲线S’[1]，R’[1]和M’[1]进行了更详细地描述。M[1]和M’[1]是被发送到单元GAIN的平均值IRECT。单元GAIN于是用IRECT乘以输入电压。因此，输出信号VOUT＝|VOUT|也就是VOUT|＝α.|VIN|2。后一表达式实际上是由在例如音频信号接收链中的放大器所实现的放大。
假如输入信号包含一偏移电压VOFF，整流单元RECT的输出是错误的，因为它是使得IRECT＝α.|VSIG|+β，其中β＝α.|VOFF|。|VSIG|高值对放大的最后结果的影响小。另一方面，这对于低的输入振幅尤其对于输入噪音是关键的。放大器的功能，尤其是包括减少输入噪音，将因此极大的降低。
实际上，对于一输入电压VIN＝VSIG+VOFF，其中VSIG相对于VOFF有一高振幅，IRECT＝α.|VSIG|+β≈α.|VSIG|sinceβ＝α。|VOFF|可忽略。放大器的功能于是被校正，且|VOUT|与|VSIG|2成比例。并且还接近于|VIN|2。在偏移电压比信号的振幅低的情况下，以上通过图2中的曲线S[2]，R[2]以及M[2]来举例说明的，。
对于一输入信号，VIN＝VNOISE+VOFF，IRECT＝α.|VNOISE|+β≈βsinceα.|VNOISE|可忽略。这由图2中的曲线S[3]，R[3]和M[3](用于比数据信号的振幅高一些的偏移电压)以及图3中的用于低振幅输入信号的S’[2]，R’[2]和M’[2]以及S’[3]，R’[3]和M’[3]来描述。在此情况下噪音并未减少且放大器的输入是VOUT＝β.|VIN|＝α.|VOFF|VIN|≈α.|VOFF|2。因此输出不与|VSIG|2成比例并且是不正确的。因此放大器不拒绝低振幅信号。
解决此问题的传统解决方法包括将一放大器耦合到一高通滤波器(例如一电容)以使得消除输入信号的DC组成。由于这需要一耦合到放大器的外部电容和两个附加的连接垫片，这对于集成空间来说是代价很大。
参照图4，本发明提出了整流单元RECT的特殊结构。通常在放大器的RECT单元中所实现的功能链包括在整流步骤RED中整流输入信号以及在步骤MEA中计算平均的已整流信号IRECT。在最佳实施例中，输入信号是一电压VIN，且此电压VIN在步骤TFRM被转换为一电流IIN，称为输入电流。后一步骤是由传统的电压到电流的转换装置来执行的，例如利用电阻实现。此电流然后依据传统所实现的功能链被整流并被平均。本发明提出将一反馈环增加到整流单元RECT的输入。此环的实现可方便的利用一电流产生单元GEN来实现，电流产生单元GEN接收作为输入的输入信号，此处是一电压VIN，并产生一所谓的校正电流ICOR。然后在步骤SUB从电流IIN中被减去电流ICOR。获得一中间电流IINT，且根据先前所解释的功能链，该电流于是被整流为一电流IRED且被平均作为电流IRECT。
依据本发明，校正电流ICOR是通过将输入信号VIN或IIN与一参考值比较而产生。
图5说明了在三种情况下校正信号的产生。图5a和5b分别说明与偏移电流IOFF(与偏移电压VOFF相对应)相比较的高振幅输入信号IIN以及低振幅信号(其IINT等于0)的校正电流的产生。依据本发明，电流IIN与一参考值IMAX相比较。在本发明的最佳实施例中且依据图5，输入电流IIN在每个时刻与参考值IMAX比较。若IIN小于IMAX，则ICOR等于IIN，且若IIN大于IMAX，则ICOR等于IMAX。因此接下来从输入电流IIN中减去所获得的可选地校正电流以获得以中间信号。IMAX被选择以补偿最大可能偏移电压(或最大可能偏移电流强度，在本方法采用电流强度的情况下)。然而，由于在此情况下高信号振幅可能被消除，IMAX不应太大。因此，IMAX为这两个量之间的折衷。在所涉及的应用中(接收链和模拟音频信号处理)，一固定在最大偏移电流强度的电流强度IMAX使得可以不将高振幅模糊到一明显程度。这是因为高值的缺陷在于具有比此值低的振幅的信号被清除。本发明另一优点包括允许减少放大噪声。这提高了接收器的声音质量，例如当一耳机置于放大器输出处。
实际上，本发明可获得一高质量并对偏移和噪声减少具有低灵敏度的放大。最后所获得的电路是改进的并因此具有一非常好的质量。此优点是决定性的。噪声减少功能实际上由稳定在与数据信号的较低限相对应的IMAX提供。只要它低于IMAX的值，此噪声被放大器拒绝。值IMAX可有利的通过集成电路上的硬件而被稳定。图5a和5b也显示了通过从输入电流IIN中减去校正电流ICOR并计算中间已整流信号IRECT均值而获得的中间信号IINT。因此本发明可获得已与|VSIG|成比例的值IRECT。尤其，本发明可消除低振幅信号的影响。本发明对用于高振幅信号的|VSIG|的均衡性影响甚微。
图6描述了由传统放大器所产生的放大的增益图，其中具有偏移电压和无校正(C1)的一信号提供给该放大器，具有无偏移电压和无校正(C2)的一信号以及根据本发明的具有无偏移电压和有校正(C3)的一信号提供给该放大器。
对于本领域普通技术人员来说，有许多实现本发明方法步骤的软硬件方法。这就是附图仅是示意性的原因。因此，尽管附图给出了由不同单元所执行的不同功能，这并不排除单独的软件和/或硬件方法实现几个功能。这也不排除软件和/或硬件装置的组合完成一功能。
尽管此发明已依据实施例进行了描述，本领域普通技术人员可意识到还有多种实施例在本发明的精神和范围内可实现本发明。
因此，本领域普通技术人员在不脱离之后权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下，可对本发明作许多修改。
权利要求
1.一种放大—具有DC和AC组成的输入信号的方法，包括以下步骤—将输入信号与一参考值相比较，—通过从所述输入信号中减去由所述比较所产生的所谓校正信号而产生一中间信号，—整流中间信号，—估算已整流的中间信号的平均值，—用所述平均值乘以输入信号。
2.依据权利要求1所述的方法，其特征在于当输入信号值超过参考值时，所述校正信号值等于参考值；当输入信号小于参考值时，所述校正信号值等于输入信号值。
3.依据权利要求1和2之一所述的方法，其特征在于参考值被选择以允许消除另一个寄生信号。
4.一种放大一具有DC和AC组成的输入信号的设备，包括以下模块—将输入信号与一参考值相比较，—通过从所述输入信号减去一由所述比较所产生的所谓校正信号而产生一中间信号，—整流中间信号，—估算已整流的中间信号的平均值，—用所述平均值乘以输入信号。
5.依据权利要求4所述的设备，其特征在于所述当输入信号超过参考值时，所述校正信号值等于参考值；当输入信号小于参考值时，所述校正信号值等于输入信号值。
6.依据权利要求4和5之一所述的装置，其特征在于参考值被选择以允许消除另一个寄生信号。
全文摘要
本发明涉及一种放大一具有DC和AC组成的输入信号的方法，包括以下步骤—将输入信号[VIN，IIN]与一参考值相比较[GEN]，—通过从所述输入信号[VIN，IIN]减去一由所述比较[GEN]所产生的所谓校正信号[ICOR]而产生一中间信号[IINT]，—整流[RED]中间信号[IINT]，—估算[MEA]已整流的中间信号[IRED]的平均值[IRECT]，—用所述平均值[IRECT]乘以[GAIN]输入信号[VIN，IIN]。应用模拟信号放大。
文档编号H03F3/34GK1395441SQ0212755
公开日2003年2月5日 申请日期2002年6月29日 优先权日2001年7月4日
发明者E·B·M·F·德斯邦尼茨, G·莱拜利 申请人:皇家菲利浦电子有限公司