DE60127129T2 - Verstärker mit variabler verstärkung und erhöhter dynamik - Google Patents

Verstärker mit variabler verstärkung und erhöhter dynamik Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft allgemein Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor und deren Anwendungen. Bei einer Ausführungsform wird der Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor in einem Digitalempfänger (set-top control box) zur Abgabe von Kabelfernsehdiensten an einen Kunden verwendet.
  • Stand der Technik
  • Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor sind im Stand der Technik bekannt. Es besteht jedoch Bedarf an einem lineareren, kostengünstigeren Ansatz zur Bereitstellung eines variablen Verstärkungsfaktors.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor, der eine Mehrzahl von Differenzpaarverstärkern aufweist, die nacheinander an- und abgeschaltet werden, um eine variable Verstärkung bereitzustellen. Eine ähnliche Mehrzahl an Logikdecoderschaltungen vergleicht eine automatische Verstärkungsregelspannung und erzeugt Logiksignale, um in Abhängigkeit von der Amplitude der automatischen Verstärkungsregelspannung bestimmte Verstärker an- und abzuschalten. Die Erfindung umfasst eine Ausführungsform, bei der zehn Differenzpaarverstärker ein unabgeschwächtes Kabelfernsehsignal verstärken, wenn eine volle Verstärkung erwünscht ist. Wenn eine geringere Verstärkung erwünscht ist, werden die ersten Verstärker ausgeschaltet und andere eingeschaltet, wobei die neueren Verstärker abgeschwächte Eingänge aufweisen. Das Schalten wird solange fortgesetzt bis nur zehn Verstärker an bleiben. An diesem Punkt werden, wenn eine geringere Verstärkung erwünscht ist, Verstärker abgeschaltet, wobei mit dem am wenigsten abgeschwächten Verstärker begonnen wird, es werden jedoch keine Ersatzverstärker eingeschaltet. Es ist immer eine Mindestanzahl an Verstärkern in der Schaltung vorhanden. Bei einer Ausführungsform beträgt die Mindestanzahl drei.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Variieren des Verstärkungsfaktors eines Verstärkers, bei dem der Verstärker aus einer Verstärker anordnung und einem Logikdecoder mit automatischer Verstärkungsregelung (AGC – automatic gain control) besteht, bei dem die Verstärkeranordnung ferner aus "n" Verstärkerschaltungsbaugruppen besteht, wobei "n" eine positive ganze Zahl ist, bei dem eine "ite" Verstärkerschaltungsbaugruppe der "n" Verstärkerschaltungsbaugruppen einen Informationseingang, einen Steuereingang und einen oder mehrere Verstärkerausgänge aufweist, bei dem der AGC-Logikdecoder ferner aus "n" AGC-Verstärkern und "n" Logikschaltungen besteht, bei dem ein iter AGC-Verstärker der "n" AGC-Verstärker zwei oder mehr Eingänge und einen oder mehrere Ausgänge aufweist, wobei jeder Ausgang ein AGC-Steuersignal ist, und eine ite Logikschaltung der "n" Logikschaltungen einen oder mehrere Logikeingänge und einen oder mehrere Logikausgänge aufweist, wobei ein erster Logikausgang ein Verstärkersteuersignal und ein zweiter Logikausgang ein Verschiebungssignal ist, die Schritte:
    • (1) Routen eines AGC-Signals zu einem ersten Eingang des iten AGC-Verstärkers,
    • (2) Vergleichen des AGC-Signals mit einer iten skalierten Referenzspannung, wobei die ite skalierte Referenzspannung an einem zweiten Eingang des iten AGC-Verstärkers für alle i zwischen 1 und (n – q) inklusive empfangen wird, wobei q eine positive ganze Zahl ist, die kleiner als n ist,
    • (3) Erzeugen eines iten AGC-Steuersignals, für alle "i" zwischen 1 und (n – q) inklusive, von dem iten AGC-Verstärker, wobei das ite AGC-Steuersignal eine erste Logikebene darstellt, wenn das AGC-Signal größer als die ite skalierte Referenzspannung ist, und eine zweite Logikebene darstellt, wenn das AGC-Signal kleiner als die ite skalierte Referenzspannung ist,
    • (4) Erzeugen eines iten AGC-Steuersignals, für alle "i" zwischen (n – q + 1) und "n" inklusive, von dem iten AGC-Verstärker, wobei sich das ite AGC-Steuersignal auf der ersten Logikebene befindet,
    • (5) Routen des iten AGC-Steuersignals zu einem ersten Logikeingang der iten Logikschaltung,
    • (6) Erzeugen des iten Verschiebungssignals in der iten Logikschaltung,
    • (7) Routen des jten Verschiebungssignals zu einem zweiten Logikeingang der Logikschaltung, für alle "i" zwischen 1 und "m" inklusive, wobei "m" eine positive ganze Zahl ist, die kleiner als "n" ist, und wobei j = i + p, wobei p eine positive ganze Zahl ist, die gleich (n – m) ist,
    • (8) Erzeugen des iten Verstärkersteuersignals in der iten Logikschaltung, wobei das ite Verstärkersteuersignal eine erste Steuerebene darstellt, wenn die ite Verstärkerschaltungsbaugruppe "eingeschaltet" werden soll, und eine zweite Steuerebene darstellt, wenn die ite Verstärkerschaltungsbaugruppe "abgeschaltet" werden soll,
    • (9) Routen des iten Verstärkersteuersignals zum Steuereingang der iten Verstärkerschaltungsbaugruppe,
    • (10) Annehmen eines Eingangssignals, für alle "i" zwischen 1 und "p" inklusive, am Informationseingang der iten Verstärkerschaltung,
    • (11) Annehmen eines iten abgeschwächten Eingangssignals, für alle "i" zwischen (p + 1) und "n" inklusive, am Informationseingang der iten Verstärkerschaltung,
    • (12) Verstärken des Eingangssignals, für alle "i" zwischen 1 und "p" inklusive, wenn sich das ite Verstärkersteuersignal auf der ersten Steuerebene befindet, wodurch ein ites verstärktes Signal erzeugt wird,
    • (13) Verstärken des abgeschwächten Eingangssignals, für alle "i" zwischen (p + 1) und "n" inklusive, wenn sich das ite Verstärkersteuersignal auf der ersten Steuerebene befindet, wodurch ein ites verstärktes Signal erzeugt wird, und
    • (14) Ausgeben eines iten Verstärkerausgangssignals aus dem Verstärkerausgang der iten Verstärkerschaltung, wobei das ite Verstärkerausgangssignal das ite verstärkte Signal ist, wenn sich das ite Verstärkersteuersignal auf der ersten Steuerebene befindet, und ein Nullsignal ist, wenn sich das ite Verstärkersteuersignal auf der zweiten Steuerebene befindet.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein System zum Steuern des Verstärkungsfaktors eines Verstärkers:
    • (a) eine Mehrzahl von Verstärkern mit automatischer Verstärkungsregelung (AGC), einer entsprechenden Mehrzahl von Logikschaltungen und einer entsprechenden Mehrzahl von Verstärkerschaltungsbaugruppen, wobei:
    • (b) jeder der Mehrzahl von AGC-Verstärkern einen ein AGC-Signal annehmenden, ersten AGC-Eingang, jeder der Mehrzahl von AGC-Verstärkern einen ein Vergleichssignal annehmenden, zweiten AGC-Eingang und jeder der Mehrzahl von AGC-Verstärkern einen ein AGC-Steuersignal ausgebenden AGC-Ausgang aufweist, wobei sich das AGC-Steuersignal auf einer ersten Logikebene befindet, wenn das AGC-Signal gleich oder größer als das entsprechende Vergleichssignal ist, und sich auf einer zweiten Logikebene befindet, wenn das AGC-Signal kleiner als das entsprechende Vergleichssignal ist,
    • (i) wobei das Vergleichssignal, für den AGC-Verstärker Nummer 1 bis zum AGC-Verstärker Nummer (n – q) inklusive, eine skalierte Referenzspannung ist, wobei die skalierte Referenzspannung am iten AGC-Verstärker größer als die skalierte Referenzspannung am (i + 1)ten AGC-Verstärker ist, wobei "n" eine positive ganze Zahl ist, die größer als 10 ist, und "q" eine positive ganze Zahl ist, die kleiner als "n" ist, und
    • (ii) das Vergleichssignal, für den AGC-Verstärker Nummer (n – q + 1) bis zum AGC-Verstärker Nummer "n" inklusive, Masse ist,
    • (c) jede der Mehrzahl von Logikschaltungen einen das AGC-Steuersignal annehmenden, ersten Logikeingang aufweist, wobei die Logikschaltung Nummer (p + 1) bis zur Logikschaltung Nummer "n" inklusive einen ein Logikverschiebungseingangssignal annehmenden, zweiten Logikeingang aufweist, jede der Mehrzahl von Logikschaltungen einen ein Logikverschiebungsausgangssignal ausgebenden, ersten Logikausgang aufweist, wobei das Logikverschiebungsausgangssignal, von der Logikschaltung Nummer 1 bis zur Logikschaltung Nummer (n – p) inklusive, jeweils das Logikverschiebungseingangssignal für die Logikschaltung Nummer (p + 1) bis zur Logikschaltung Nummer "n" inklusive ist, und jede der Mehrzahl von Logikschaltungen einen ein Verstärkersteuersignal ausgebenden, zweiten Logikausgang aufweist, wobei sich das Verstärkersteuersignal auf einer ersten Steuerebene befindet, wenn die der Logikschaltung entsprechende Verstärkerschaltungsbaugruppe "eingeschaltet" werden soll, und sich auf einer zweiten Steuerebene befindet, wenn die der Logikschaltung entsprechende Verstärkerschaltungsbaugruppe "abgeschaltet" werden soll, so dass sich zu keinem Zeitpunkt mehr als "p" Verstärkersteuersignale auf der ersten Steuerebene befinden, wobei "p" eine positive ganze Zahl ist, die kleiner als "n" ist,
    • (d) jede der Mehrzahl von Verstärkerschaltungsbaugruppen einen ein entsprechendes Verstärkersteuersignal annehmenden Steuereingang aufweist, jede der Mehrzahl von Verstärkerschaltungsbaugruppen einen Signaleingang aufweist, wobei der Signaleingang, für die Verstärkerschaltungsbaugruppe Nummer 1 bis zur Verstärkerschaltungsbaugruppe Nummer "p" inklusive, ein Informationssignal annimmt und der Signaleingang, für die Verstärkerschaltungsbaugruppe Nummer (p + 1) bis zur Verstärkerschaltungsbaugruppe Nummer "n" inklusive, ein abgeschwächtes Informationssignal annimmt, wobei das abgeschwächte Informationssignal "i" weniger stark abgeschwächt ist als das abgeschwächte Informationssignal (i + 1), und jede der Mehrzahl von Verstärkerschaltungsbaugruppen einen verstärkten Ausgang aufweist, wobei der Verstärkerausgang für jede Verstärkerschaltungsbaugruppe, die ein Verstärkersteuersignal auf der ersten Steuerebene empfängt, ein verstärktes Signal ist, und der Verstärkerausgang für jede Verstärkerschaltungsbaugruppe, die ein Verstärkersteuersignal auf der zweiten Steuerebene empfängt, ein Nullsignal ist, und
    • (e) jeder verstärkte Ausgang kombiniert wird, um ein kombiniertes verstärktes Signal zu bilden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Verstärkeranordnung einen Eingangsknoten, einen ersten Satz Verstärker, die parallel zueinander angeordnet sind und deren Eingänge an dem Eingangsknoten direkt miteinander verbunden sind, eine Widerstandsleiter, die zwischen dem Eingangsknoten und Masse gekoppelt ist, und einen zweiten Satz Verstärker, deren Eingänge mit entsprechenden Abgriffen auf der Widerstandsleiter verbunden sind, wobei die Ausgänge des ersten Verstärkersatzes und die Ausgänge des zweiten Verstärkersatzes an einem Ausgang der Verstärkeranordnung miteinander summiert werden, wobei der Verstärkungsfaktor der Verstärkeranordnung eingestellt wird, durch sequentielles Abschalten eines oder mehrerer Verstärker im ersten Verstärkersatz und sequentielles Einschalten eines oder mehrerer Verstärker im zweiten Verstärkersatz, die dem einen oder den mehreren abgeschalteten Verstärkern im ersten Verstärkersatz entsprechen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 stellt eine beispielhafte Gemeinschaftsantennen-(d.h. Kabel-)Fernseharchitektur dar,
  • 2 zeigt eine beispielhafte Verstärkeranordnung,
  • 3A-3B zeigen einen Logikdecoder mit automatischer Verstärkungsregelung,
  • 3C stellt die Transferfunktion eines Vergleichers dar,
  • 3D stellt die Transferfunktion eines Verstärkersteuerstroms dar,
  • 3E stellt die Transferfunktion des Verstärkungsfaktors eines Verstärkers in der Verstärkeranordnung dar,
  • 4A-4D stellen äquivalente Gate-Darstellungen von Logikschaltungen dar,
  • 5 zeigt eine erfindungsgemäße Verstärkeranordnung,
  • 6 zeigt einen typischen Differenzpaarverstärker mit einem beispielhaften Stromspiegel,
  • 7 stellt einen Satz beispielhafter Spannungen für Knoten in dem Logikdecoder mit automatischer Verstärkungsregelung gemäß 3 dar,
  • 8 zeigt einen Spannungsteiler für unterschiedliche Empfindlichkeiten,
  • 9 zeigt ein Verfahren zum Variieren des Verstärkungsfaktors eines Informationssignals,
  • 10 zeigt ein Verfahren zum Erzeugen eines Verstärkersteuersignals, und
  • 11 zeigt eine beispielhafte Verstärkerschaltung.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bei einem Gemeinschaftsantennen-Fernsehsystem (CAN – Communitiy Antenna Television system) (auch als Kabelfernsehen bezeichnet), wird eine Mehrzahl von Signalen durch Frequenzmultiplexen auf ein oder mehrere Koaxialkabel aufgeteilt. Das CAN-System hat ein Downstream-Band (Kopfstelle zu Benutzer) und ein Upstream-Band (Benutzer zu Kopfstelle). Im Downstream-Band sind ungefähr 135 Kanäle vorhanden, die Frequenzen zwischen 50 MHz und 860 MHz aufweisen. Die einzelnen Downstream-Kanäle stellen unterschiedliche Fernsehsignale dar, die eine Mischung aus analogen Fernsehsignalen und digitalen Fernsehsignalen sein können. Die analogen Fernsehsignale sind bevorzugt NTSC- oder PAL-konforme Fernsehsignale. Die digitalen Fernsehsignale übertragen digitale Video- oder Kabelmodemdaten (z.B. Internet-Verkehr) und werden unter Verwendung von 64 QAM oder 256 QAM moduliert. Im Upstream-Band umfasst der Frequenzbereich 5-42 MHz in den Vereinigten Staaten und 5-56 MHz in Europa. Die digitalen Upstream-Signale übertragen Kabelmodemdaten (z.B. Internet-Verkehr).
  • Obgleich die Amplitude eines jeden Signals als Funktion der über diesen Kanal gesendeten Informationen variiert, variiert die Amplitude des kombinierten Signals des Kabels nicht nur als Funktion der Amplitude eines jeden der einzelnen Signale, sondern auch als Funktion des Phase-/Amplitude-Verhältnisses eines jeden Kanals in Bezug auf die anderen. Somit ist die Gesamtamplitude des Signals zeitvariabel, da sich die Phase und Amplitude eines jeden der individuellen Signale einpegeln. Der Verstärker muss beispielsweise eine gute Verzerrungsleistung haben, wenn 135 Kanäle, jeder mit 0 dBmV, seinem Eingang zugeführt werden. Wenn das Eingangsniveau eines jeden Kanals auf +15 dBmV erhöht wird, muss der Verstärker das Eingangsniveau wieder auf dasselbe Ausgangsniveau abschwächen, wie es der Fall war als sich alte Kanäle auf 0 dBmV befanden, und gleichzeitig eine gute Verzerrungsleistung aufrechterhalten.
  • Bezug nehmend auf 1 ist eine beispielhafte CAN-Architektur dargestellt. Ein CAN-Kabel 102 ist mit einem Diplexer 103 verbunden dargestellt. Der Diplexer 103 umfasst ein Tiefpassfilter 118 und ein Hochpassfilter 120. Das Tiefpassfilter 118 hat ein Durchlassband, das ausreicht, um Upstream-Kanäle 118 zum Kabel 102 durchzulassen, wobei die Upstream-Kanäle zwischen 5 und 42 MHz in den USA und Kanada und zwischen 5 und 56 MHz in Europa umfassen. Das Hochpassfilter 120 hat ein Durchlassband, das ausreicht, um die Downstream-Kanäle 110 vom Kabel 102 zu einem Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor (VGA – Variable Gain Amplifier) 104 durchzulassen, wobei die Downstream-Kanäle zwischen 54 und 860 MHz in den USA und Kanada umfassen. Konzentriert man sich auf den Downstream, ist der Ausgang des VGA 104 ein verstärktes Signal 112, das zu einem Tuner (Kanalwähler) 105 geroutet wird. Der Tuner 105 umfasst wenigstens ein Bandpassfilter, das einen einzelnen Downstream-Kanal 113 mit einer 6MHz-Bandbreite auswählt. In den Ausführungsformen ist der gewählte Kanal 113 auf 44 MHz zentriert. Der gewählte Kanal 113 wird dann zu einem Demodulator 106 geroutet, der ein demoduliertes Signal 116 zur weiteren Bearbeitung ausgibt, bevor es an ein Benutzergerät (z.B. einen Fernseher oder Computer) gesendet wird. Das demodulierte Signal 116 kann aus digitalen Video- oder Kabelmodemdaten bestehen. Der Demodulator 106 analysiert außerdem die Leistung des abwärtsgewandelten Kanals 113 und gibt eine automatische Verstärkungsregelspannung (AGC-Spannung – Automatic Gain Control voltage) 114 und eine AGC-Spannung 122 aus. Die AGC-Spannung 114 steuert den variablen Verstärker 104 und die AGC-Spannung 122 steuert einen Verstärker im Tuner 105.
  • Die Aufteilung der AGC-Abstimmverantwortung in 1 ist nachfolgend näher erläutert. Solange die Leistung des abwärtsgewandelten Kanals 113 unter einem Schwellenniveau liegt, wird die AGC-Spannung 114 bevorzugt so eingestellt, dass der Verstärker 104 einen maximalen Verstärkungsfaktor hat, und die AGC-Spannung 122 stellt den Verstärkungsfaktor des Tuners 105 ein, um eine AGC-Regelung bereitzustellen. Sobald die Leistung des abwärtsgewandelten Kanals 113 den Schwellenwert übersteigt, beginnt die AGC-Spannung 114 den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 104 zu verringern. Ein Vorteil dieser Abstimmhierarchie besteht darin, dass der Verstärker 104 bevorzugt ein rauscharmer Verstärker ist, weshalb der maximale Rauschabstand erreicht wird, indem der Verstärker 104 solange wie möglich mit maximalem Verstärkungsfaktor betrieben wird, bevor sein Verstärkungsfaktor zur AGC verringert wird.
  • In 2 ist der Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor (VGA) 104 dargestellt. Der VGA 104 ist so dargestellt, dass er eine Verstärkeranordnung 202 und einen Logikdecoder mit automatischer Verstärkungsregelung 204 umfasst. Der Logikdecoder mit automatischer Verstärkungsregelung 204 empfängt die automatische Verstärkungsregelspannung 114. Die automatische Verstärkungsregelspannung 114 stellt eine Rückkopplung bezüglich der Amplitude des demodulierten Signals bereit. Der Logikdecoder mit automatischer Verstärkungsregelung 204 verarbeitet die automatische Verstärkungsregelspannung 114 gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahren und gibt eine Mehrzahl von Verstärkersteuersignalen 206(n) an die Verstärkeranordnung 202 aus. Wie aus 2 ersichtlich, empfängt die Verstärkeranordnung 202 ein Kabelfernsehsignal 110 und die Verstärkersteuersignale 206(n) und gibt ein verstärktes Signal 112 aus.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Verstärkeranordnung 202 aus fünfunddreißig Verstärkungsstufen. Bei einer Ausführung ist jede Verstärkungsstufe ein Differenzpaarverstärker. Bei einer alternativen Ausführungsform besteht die Verstärkeranordnung 202 aus mehr als fünfunddreißig Verstärkungsstufen. Bei einer weiteren Ausführungsform besteht die Verstärkeranordnung 202 aus weniger als fünfunddreißig Verstärkungsstufen. Bei einer alternativen Ausführung ist jede Verstärkungsstufe ein Verstärker, der kein Differenzpaarverstärker ist. Die in der Schaltung verwendeten Verstärker sind bevorzugt Halbleiterbauelemente. Bei einem nicht als Einschränkung zu verstehenden Beispiel umfassen die Verstärker Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs). Aus Gründen der Veranschaulichung wird die Erfindung nun anhand der Ausführungsform beschrieben, bei der fünfunddreißig Verstärkungsstufen vorhanden sind, was jedoch nicht als Einschränkung zu verstehen ist.
  • Bezug nehmend nun auf 3A ist der Logikdecoder mit automatischer Verstärkungsregelung 204 so dargestellt, dass er Verstärker mit automatischer Verstärkungsregelung 350 und eine Logikschaltungsanordnung 352 umfasst. Die Verstärker mit automatischer Verstärkungsregelung 350 nehmen die automatische Verstärkungsregelspannung 114 an und geben eine Mehrzahl von Vergleicherausgängen 312(n) aus, die zur Logikschaltungsanordnung 352 geroutet wird. Die Logikschaltungsanordnung 352 gibt die Mehrzahl von Verstärkersteuersignalen aus. Wie in 3B dargestellt bestehen die Verstärker mit automatischer Verstärkungsregelung 350 bevorzugt aus einer Widerstandsleiter (Spannungsteiler aus hintereinander geschalten Widerständen) 302 und fünfunddreißig Verstärkern mit hohem Verstärkungsfaktor und niedriger Frequenz 306.1 bis 306.35 und die Logikschaltungsanordnung 352 besteht bevorzugt aus fünfunddreißig Logikschaltungen 308.1 bis 308.35. Die Widerstandsleiter 302 besteht aus einem obersten Widerstand 303, vierunddreißig Widerständen, die als Widerstände 304.1 bis 304.34 bezeichnet sind, und einem untersten Widerstand 305. Der oberste Widerstand 303 ist auf einer ersten Seite mit einer Ruhespannung (Bias-Potential) VDD und auf einer zweiten Seite mit einer ersten Seite des Widerstands 304.1 verbunden. Die Verbindungsstelle zwischen dem obersten Widerstand 303 und dem Widerstand 304.1 ist der Knoten 301.1. Eine zweite Seite des Widerstands 304.1 ist mit einer ersten Seite des Widerstands 304.2 am Knoten 301.2 verbunden. Man kann daher sagen, dass bei jedem sequentiellen Paar Widerstände 304(i) und 304(i + 1) in der Widerstandsleiter 302 eine zweite Seite des Widerstands 304(i) mit einer ersten Seite des Widerstands 304(i + 1) am Knoten 301(i + 1) verbunden ist. Am "unteren Ende" der Widerstandsleiter 302 ist eine zweite Seite des Widerstands 304.34 bevorzugt mit einer ersten Seite des untersten Widerstands 305 am Knoten 301.35 verbunden und ein zweite Seite des untersten Widerstands 305 bevorzugt an Masse 309 angeschlossen. Fachleute auf dem oder den relevanten Gebieten werden basierend auf den hierin enthaltenen Lehren verstehen, dass die zweite Seite des untersten Widerstands 305 mit einem anderen Potential als Masse verbunden werden könnte, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Des Weiteren umfasst die Erfindung außerdem eine Ausführungsform, bei der die erste Seite des Widerstands 304.1 direkt mit der Ruhespannung VDD 307 verbunden und die zweite Seite des Widerstands 304.34 direkt an Masse 309 angeschlossen ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Knoten 301.1 bis einschließlich 301.35 jeweils mit einem Eingang des Verstärkers mit hohem Verstärkungsfaktor und niedriger Frequenz 306.1 bis zum Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor und niedriger Frequenz 306.35 verbunden.
  • Der Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor und niedriger Frequenz 306.1 nimmt eine (interne) automatische Verstärkungsregelspannung 300 an seinem "positiven" Eingang und die skalierte Spannung vom Knoten 301.1 an seinem "negativen" Eingang an. Die interne AGC-Spannung 300 wird von der (externen) AGC-Spannung 114 abgeleitet, wie in 8 dargestellt, die hierin noch genauer beschrieben wird. Der Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor und niedriger Frequenz 306.1 erzeugt einen Vergleicherausgang 312.1. Der Vergleicherausgang 312.1 ist eine logische "1" oder eine logische "0" abhängig davon, ob die Spannung am "positiven" Eingang des Verstärkers mit hohem Verstärkungsfaktor und niedriger Frequenz 306.1 (d.h. die automatische Verstärkungsregelspannung 300) über oder unter der Spannung am "negativen" Eingang (d.h. der skalierten Spannung am Knoten 301.1) liegt. Ebenso nimmt der Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor und niedriger Frequenz 306.2 an seinem "positiven" Eingang die automatische Verstärkungsregelspannung 300 und an seinem "negativen" Eingang die skalierte Spannung vom Knoten 301.2 an. Der Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor und niedriger Frequenz 306.2 erzeugt einen Vergleicherausgang 312.2. Der Vergleicherausgang 312.2 ist eine logische "1" oder eine logische "0" abhängig davon, ob die Spannung am "positiven" Eingang des Verstärkers mit hohem Verstärkungsfaktor und niedriger Frequenz 306.2 (d.h. die automatische Verstärkungsregelspannung 300) über oder unter der Spannung am "negativen" Eingang (d.h. der skalierten Spannung am Knoten 301.2) liegt. Dieses Muster setzt sich bis zum Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor und niedriger Frequenz 306.35 fort. Daher können die Vergleicherausgänge 312.1 bis einschließlich 312.35 eine logische "1" oder eine logische "0" sein. Fachleute auf dem oder den relevanten Gebieten werden basierend auf den hierin enthaltenen Lehren erkennen, dass die Polaritäten der Spannungen umgekehrt werden können und dennoch in den Schutzumfang der Erfindung fallen. Als Beispiel (hierin zu Zwecken der Veranschaulichung beschrieben) kann die automatische Verstärkungsregelspannung 300 abnehmen, wenn die Signalstärke des verstärkten Signals 112 zunimmt oder sie kann alternativ zunehmen, wenn die Signalstärke des verstärkten Signals 112 zunimmt. Diese Polaritätseinstellung kann durch Verwendung einer beliebigen Anzahl von Schaltungskonfigurationen, wie etwa Inverter, angepasst werden.
  • Jeder Vergleicher 312 arbeitet über eine kleine ΔVIN als linearer Verstärker, wie in 3C dargestellt. Bezug nehmend auf 3C stellt VIN die Differenz zwischen den positiven und negativen Eingängen eines Vergleichers 312 und VOUT den Ausgang des Vergleichers 312 dar. Über einen kleinen Bereich von ΔVIN (z.B. ungefähr 10 mV) ist ΔVOUT linear. Außerhalb dieses kleinen Bereichs von ΔVIN sättigt sich VOUT zu einer logischen "0" oder einer logischen "1", wie gezeigt. Mit anderen Worten, die Vergleicher 312 können als begrenzende Verstärker beschrieben werden, wie Fachleute auf diesen Gebieten erkennen werden. Der lineare Betrieb über ΔVIN stellt eine Gleichmäßigkeit der AGC-Leistung bereit und verhindert Bitfehler im Demodulator 106. Spezifischer verhindert der lineare Betrieb, dass eine sehr kleine Veränderung von VIN (z.B. 1 mV) einen ersten Satz Verstärker abschaltet und einen zweiten Satz Verstärker anschaltet, was eine abrupte Veränderung der Signalamplitude des Demodulators 106 bewirken kann.
  • Des Weiteren sind die Vergleicher 312 bei den Ausführungsformen der Erfindung nicht taktgesteuerte Vergleicher mit offenem Regelkreis.
  • Die Vergleicherausgänge 312.1 bis 312.35 sind jeweils mit einem ersten Eingang der Logikschaltungen 308.1 bis 308.35 verbunden. Die Funktion der Logikschaltungen 308(n) ist nachfolgend unter Bezugnahme auf 4A bis 4D erläutert. Jede Logikschaltung 308.1 bis 308.10 ist außerdem an einem zweiten und einem dritten Eingang an Masse angeschlossen. Jede der Logikschaltungen 308.11 bis 308.35 ist an einem zweiten Eingang jeweils mit einem Verschiebungssignal 310.1 bis 310.25 verbunden. Jede der Logikschaltungen 308.11 bis 308.32 ist ferner an einem dritten Eingang an Masse anschlossen und jede der Logikschaltungen 308.33 bis 308.35 weist einen nicht angeschlossenen dritten Eingang auf. Die Logikschaltungen 308.1 bis 308.35 steuern die Stromquellen 311.1 bis. 311.35, um jeweils die Verstärkerausgangssteuersignale 206.1 bis 206.35 zu erzeugen. Wie vorstehend beschrieben, werden die Verstärkersteuersignale 206(n) zur Verstärkeranordnung 202(n) geroutet.
  • Die Stromquellen 311 (und die entsprechenden Logikschaltungen 308) sind dafür ausgelegt, in Übereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen begrenzenden Verstärkermerkmal der Vergleicher 306 Ströme 206 zu erzeugen. Wie beispielsweise in 3D gezeigt, verändert sich der Strom 206, wenn VIN bei einem Vergleicher innerhalb von ΔVIN liegt, auf gleichmäßige oder lineare Art und Weise. Außerhalb von ΔVIN sättigt sich der Strom 206 zu einem Maximalwert (IMAX) oder der Stromwert beträgt 0, wie dargestellt. Bei den Ausführungsformen sind die Stromquellen 206 dafür ausgelegt, dass IMAX 625 μA beträgt und der Strom bei VIN = 0 Volt IMAX/2 oder 312,5 μA beträgt.
  • Wie aus 3B zu ersehen, stellt das Verschiebungssignal 310.1 einen Eingang der Logikschaltung 308.11 und das Verschiebungssignal 310.2 einen Eingang der Logikschaltung 308.12 dar. Ebenso stellt jedes Verschiebungssignal 310(i) einen Eingang der Logikschaltung 308(i + 10) für "i" zwischen 1 und einschließlich 25 dar. Die Verschiebungssignale 310.26 bis einschließlich 310.35 sind nicht angeschlossen.
  • 4A bis 4D zeigen äquivalente Gate-Darstellungen der Logikschaltungen 308(n). Aus dieser beispielhaften Implementierung ist zu ersehen, dass alle Logikschaltungen 308(n) dieselben äquivalenten Gate-Darstellungen haben. Die Standardkonfiguration jeder Logikschaltung 308(i) umfasst einen Inverter 402, einen UND-Gate-Anschluss 406, einen ODER-Gate-Anschluss 404 und einen Widerstand 408. Der Inverter 402 empfängt einen Eingang vom Knoten B und gibt ein Verschiebungssteuersignal 410 aus. Der UND-Gate-Anschluss 406 empfängt das Verschiebungssteuersignal 410 an seinem ersten Port und ein automatisches Verstärkungsregel-(AGC-)Steuersignal 412 an seinem zweiten Port. Der Ausgangsport des UND-Gate-Anschlusses 406 gibt das Verstärkersteuersignal 206(i) aus. Der ODER-Gate-Anschluss 404 empfängt einen Eingang vom Knoten C an seinem ersten Port und einen Vergleicherausgang 312(i) vom Knoten A an seinem zweiten Port. Der Ausgangsport des ODER-Gate-Anschlusses 404 gibt das AGC-Steuersignal 412 aus.
  • 4A zeigt die äquivalente Gate-Darstellung der Logikschaltungen 308.1 bis einschließlich 308.10. 4B zeigt die äquivalente Gate-Darstellung der Logikschaltungen 308.11 bis einschließlich 308.25. 4C stellt die äquivalente Gate-Darstellung der Logikschaltungen 308.26 bis einschließlich 308.32 dar. 4D zeigt die äquivalente Gate-Darstellung der Logikschaltungen 308.33 bis einschließlich 308.35.
  • Bezug nehmend zunächst auf 4A ist ersichtlich, dass der Knoten B an Masse angeschlossen ist. Daher hat der Inverter 402 einen geerdeten Eingang und das Verschiebungssteuersignal 410 ist immer eine logische "1". Das AGC-Steuersignal 412 wird durch den Vergleicherausgang 312(l) des Verstärkers mit hohem Verstärkungsfaktor und niedriger Frequenz 306(l) bestimmt. Bezug nehmend nochmals auf 3B ist, wenn die automatische Verstärkungsregelspannung 300 höher als die skalierte Spannung am Knoten 301(l) ist, der Vergleicherausgang 312(l) eine logische "1". Daher empfängt der ODER-Gate-Anschluss 404 eine logische "1" an seinem zweiten Port und eine logische "0" an seinem ersten Port, da der Knoten C geerdet ist. Folglich ist das AGC-Steuersignal 412 eine logische "1". Infolgedessen hat der UND-Gate-Anschluss 406 zwei Logische-"1"-Eingänge, die dazu führen, dass das Verstärkersteuersignal 206(l) eine logische "1" ist. Wiederum Bezug nehmend auf 3B ist, wenn die automatische Verstärkungsregelspannung 300 niedriger als die skalierte Spannung am Knoten 301(l) ist, der Vergleicherausgang 312(l) eine logische "0". Daher empfängt der ODER-Gate-Anschluss 404 eine logische "0" an seinem zweiten Port und eine logische "0" an seinem ersten Port, da der Knoten C geerdet ist. Folglich ist das AGC-Steuersignal 412 eine logische "0". Infolgedessen weist der UND-Gate-Anschluss 406 eine logische "1" an seinem ersten Port und eine logische "0" an seinem zweiten Port auf, was dazu führt, dass das Verstärkersteuersignal 206(l) eine logische "0" ist. Bezug nehmend wieder auf 4A ist ersichtlich, dass der Vergleicherausgang 312(l) als Verschiebungssignal 310(l) zur Logikschaltung 308(l + 10) geroutet wird.
  • Bezug nehmend nun auf 4B ist ersichtlich, dass das Verschiebungssignal 310(m – 10) mit dem Knoten B verbunden ist und in den Inverter 402 eingegeben wird. Wenn das Verschiebungssignal 310(m – 10) eine logische "1" ist, ist das Verschiebungssteuersignal 410 eine logische "0", und wenn das Verschiebungssignal 310(m – 10) eine logische "0" ist, ist das Verschiebungssteuersignal 410 eine logische "1". Da der ODER-Gate-Anschluss 404 an seinem ersten Port eine logische "0" vom Knoten C empfängt, wird das AGC-Steuersignal 412 ausschließlich durch den Vergleicherausgang 312(m) bestimmt. Bezug nehmend nochmals auf 3B ist, wenn die automatische Verstärkungsregelspannung 300 höher als die skalierte Spannung am Knoten 301(m) ist, der Vergleicherausgang 312(m) eine logische "1". Daher empfängt der ODER-Gate-Anschluss 404 an seinem zweiten Port eine logische "1" und an seinem ersten Port eine logische "0", da der Knoten C geerdet ist. Folglich ist das AGC-Steuersignal 412 eine logische "1". Wenn das Verschiebungssignal 310(m – 10) eine logische "1" ist, empfängt der UND-Gate-Anschluss 406 an seinem ersten Port eine logische "0" und an seinem zweiten Port eine logische "1", was dazu führt, dass das Verstärkersteuersignal 206(m) eine logische "0" ist. Wenn das Verschiebungssignal 310(m – 10) eine logische "0", empfängt der UND-Gate-Anschluss 406 an seinem ersten Port eine logische "1" und an seinem zweiten Port eine logische "1", was dazu führt, dass das Verstärkersteuersignal 206(m) eine logische "1" ist. Wiederum Bezug nehmend auf 3B ist, wenn die automatische Verstärkungsregelspannung 300 niedriger als die skalierte Spannung am Knoten 301(m) ist, der Vergleicherausgang 312(m) eine logische "0". Daher empfängt der ODER-Gate-Anschluss 404 an seinem zweiten Port eine logische "0" und an seinem ersten Port eine logische "0", da der Knoten C geerdet ist. Folglich ist das AGC-Steuersignal 412 eine logische "0". Infolgedessen weist der UND-Gate-Anschluss 406 an seinem zweiten Port eine logische "0" auf und das Verstärkersteuersignal 206(m) ist, unabhängig davon, was am ersten Port empfangen wird, eine logische "0". Bezug nehmend wieder auf 4B ist ersichtlich, dass der Vergleicherausgang 312(m) als Verschiebungssignal 310(m) zur Logikschaltung 308(m + 10) geroutet wird.
  • Bezug nehmend nun auf 4C ist ersichtlich, dass das Verschiebungssignal 310(p – 10) mit dem Knoten B verbunden ist und in den Inverter 402 eingegeben wird. Wenn das Verschiebungssignal 310(p – 10) eine logische "1" ist, ist das Verschiebungssteuersignal 410 eine logische "0", und wenn das Verschiebungssignal 310(p – 10) eine logische "0" ist, ist das Verschiebungssteuersignal 410 eine logische "1". Da der ODER-Gate-Anschluss 404 an seinem ersten Port eine logische "0" vom Knoten C empfängt, wird das AGC-Steuersignal 412 ausschließlich durch den Vergleicheraus gang 312(p) bestimmt. Bezug nehmend nochmals auf 3B ist, wenn die automatische Verstärkungsregelspannung 300 höher als die skalierte Spannung am Knoten 301(p) ist, der Vergleicherausgang 312(p) eine logische "1". Daher empfängt der ODER-Gate-Anschluss 404 an seinem zweiten Port eine logische "1" und an seinem ersten Port eine logische "0", da der Knoten C geerdet ist. Folglich ist das AGC-Steuersignal 412 eine logische "1". Wenn das Verschiebungssignal 310(p – 10) eine logische "1" ist, empfängt der UND-Gate-Anschluss 406 an seinem ersten Port eine logische "0" und an seinem zweiten Port eine logische "1", was dazu führt, dass das Verstärkersteuersignal 206(p) eine logische "0" ist. Wenn das Verschiebungssignal 310(p – 10) eine logische "0" ist, empfängt der UND-Gate-Anschluss 406 an seinem ersten Port eine logische "1" und an seinem zweiten Port eine logische "1", was dazu führt, dass das Verstärkersteuersignal 206(p) eine logische "1" ist. Wiederum Bezug nehmend auf 3B ist, wenn die automatische Verstärkungsregelspannung 300 niedriger als die skalierte Spannung am Knoten 301(p) ist, der Vergleicherausgang 312(p) eine "0". Daher empfängt der ODER-Gate-Anschluss 404 an seinem zweiten Port eine logische "0" und an seinem ersten Port eine logische "0", da der Knoten C geerdet ist. Folglich ist das AGC-Steuersignal 412 eine logische "0". Infolgedessen weist der UND-Gate-Anschluss 406 an seinem zweiten Port eine logische "0" auf und das Verstärkersteuersignal 206(p) ist, unabhängig davon, was am ersten Port empfangen wird, eine logische "0". Bezug nehmend wieder auf 4C ist ersichtlich, dass das Verschiebungssignal 310(p), das vom Vergleicherausgang 312(p) ausgesendet wird, nicht mit einer Logikschaltung verbunden ist.
  • Bezug nehmend nun auf 4D ist ersichtlich, dass das Verschiebungssignal 310(q – 10) mit dem Knoten B verbunden ist und in den Inverter 402 eingegeben wird. Wenn das Verschiebungssignal 310(q – 10) eine logische "1" ist, ist das Verschiebungssteuersignal 410 eine logische "0", und wenn das Verschiebungssignal 310(q – 10) eine logische "0" ist, ist das Verschiebungssteuersignal 410 eine logische "1". Da der Knoten C nicht angeschlossen ist, besteht die Wirkung von VDD, die über den Widerstand 408 angeschlossen ist, darin, zu bewirken, dass der ODER-Gate-Anschluss 404 an seinem ersten Port eine logische "1" empfängt. (Alternativ könnte der Knoten C direkt mit VDD verbunden sein.) Folglich ist das AGC-Steuersignal 412 eine logische "1", und zwar unabhängig vom Zustand des Vergleicherausgangs 312(q). Bezug nehmend nochmals auf 3B ist, auch wenn die automatische Verstärkungsregelspannung 300 niedriger als die skalierte Spannung am Knoten 310(q) ist, was dazu führt, dass der Vergleicherausgang 312(q) eine logische "0" ist, da der ODER-Gate-Anschluss 404 an seinem ersten Port eine logische "1" vom Knoten C empfängt, das AGC-Steuersignal 412 immer eine logische "1". Wenn das Verschiebungssignal 310(q – 10) eine logische "1" ist, empfängt der UND-Gate-Anschluss 406 an seinem ersten Port eine logische "0" und an seinem zweiten Port eine logische "1", was dazu führt, dass das Verstärkersteuersignal 206(q) eine logische "0" ist. Wenn das Verschiebungssignal 310(q – 10) eine logische "0" ist, empfängt der UND-Gate-Anschluss 406 an seinem ersten Port eine logische "1" und an seinem zweiten Port eine logische "1", was dazu führt, dass das Verstärkersteuersignal 206(q) eine logische "1" ist. Bezug nehmend wieder auf 4D ist ersichtlich, dass das Verschiebungssignal 310(q), das vom Vergleicherausgang 312(q) ausgesendet wird, nicht mit einer Logikschaltung verbunden ist.
  • Bezug nehmend nochmals auf 2 ist ersichtlich, dass der Logikdecoder mit automatischer Verstärkungsregelung 204 die Verstärkersteuersignale 206(n) an die Verstärkeranordnung 202 ausgibt. Die Struktur und der Betrieb der Verstärkeranordnung 202 sind in 5 dargestellt. Die Verstärkeranordnung 202 besteht aus fünfunddreißig Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.1 bis 502.35, einer Verstärkerwiderstandsleiter 503 und einem Summierer 506. Die Verstärkerwiderstandsleiter 503 besteht aus Reihen-Eingangswiderständen 514.11 bis 514.35 und Parallel-Eingangswiderständen 515.11 bis 515.35, und zwar im Wesentlichen in der in 5 gezeigten Konfiguration. Fachleute auf dem oder den relevanten Gebieten werden basierend auf den hierin enthaltenen Lehren erkennen, dass andere Konfigurationen der Widerstandsleiter verwendet werden können, um eine gewünschte Abschwächung des Kabelfernsignals 110 zu erreichen. Die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.1 bis 502.10 nehmen an den Verstärkereingangsknoten 501.1 bis 501.10 jeweils ein Eingangssignal Vin an. Bei dieser Implementierung ist Vin als das Kabelfernsehsignal 110 dargestellt. Die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.11 bis 502.35 nehmen von den Verstärkereingangsknoten 501.11 bis 501.35 jeweils ein Eingangssignal an. Aufgrund der Verstärkerwiderstandsleiter 503 sind die Signale an den Verstärkereingangsknoten 501.11 bis 501.35 abgeschwächte Signale. Das bedeutet, die Amplitude des Signals am Verstärkereingangsknoten 501.11 ist niedriger als die Amplitude des Signals am Verstärkereingangsknoten 501.10 (man erinnere sich daran, dass die Amplitude des Signals am Verstärkereingangsknoten 501.10 das unabgeschwächte Signal Vin ist) und die Amplitude des Signals am Verstärkereingangsknoten 501.12 niedriger als die Amplitude des Signals am Verstärkereingangsknoten 501.11 ist. Man kann sagen, dass, für n zwischen 11 und einschließlich 35, die Amplitude des Signals an einem beliebigen Verstärkereingangsknoten 501(n) niedriger ist als die Amplitude des Signals am Verstärkereingangsknoten 501(n – 1).
  • Der Summierer 506 kann einfach ein verdrahteter ODER-Summierer sein, so dass die Differenzausgänge der Verstärker 502.1 bis 502.35 miteinander verbunden werden.
  • Die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.1 bis 502.35 nehmen jeweils die Verstärkersteuersignale 206.1 bis 206.35 an. Jedes Verstärkersteuersignal 206(n) steuert das "An" oder "Abschalten" der entsprechenden Verstärkerschaltungsbaugruppe 502(n) in Abhängigkeit von der vorstehend in Bezug auf den Logikdecoder mit automatischer Verstärkungsregelung 204 beschriebenen Logik. Spezifischer schaltet sich die Verstärkerschaltungsbaugruppe 502(n) in Übereinstimmung mit dem Strom 206 (3D) gleichmäßig "an" oder "ab", wie in 3E gezeigt. Wie in 3E gezeigt, arbeitet der Verstärker innerhalb des linearen Bereichs ΔVIN auf lineare und gleichmäßige Art und Weise. Außerhalb des linearen Bereichs jedoch befindet sich der Verstärkungsfaktor des Verstärkers entweder auf seinem Maximum (d.h. er ist vollständig "an") oder der Verstärkungsfaktor des Verstärkers beträgt 0 (vollständig "aus"). Spezifischer weist der Verstärker den maximalen Verstärkungsfaktor auf, wenn sich der Steuerstrom 206 auf einem maximalen Stromwert befindet. Der Verstärker hat einen Verstärkungsfaktor von 0, wenn der Steuerstrom 0 beträgt. Wenn der Steuerstrom IMAX/2 beträgt, beträgt der Verstärkungsfaktor des Verstärkers ungefähr 1/2 des maximalen Verstärkungsfaktors.
  • Die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.1 bis 502.35 routen jeweils die differentiellen Verstärkerstromausgänge 504.1 bis 504.35 zum Summierer 506. Der Ausgang des Summierers 506 ist das verstärkte Signal 112, das aus einem positiven verstärkten Signal 508P (als verstärktes Signal Vout(+) dargestellt) und einem negativen verstärkten Signal 508N (als verstärktes Signal Vout(–) dargestellt) besteht. Das positive verstärkte Signal 508P ist über einen auf dem Chip befindlichen Lastwiderstand 512a und einem auf dem Chip befindlichen Spiralinduktor 510a mit der Ruhespannung VDD 307 verbunden. Das negative verstärkte Signal 508N ist über einen auf dem Chip befindlichen Lastwiderstand 512b und einem auf dem Chip befindlichen Spiralinduktor 510b mit der Ruhespannung VDD 307 verbunden. Die Spiralinduktoren 510 dienen hauptsächlich zur Verstärkungsfaktorerhöhung. Die Spiralinduktoren 510 können weggelassen werden, wenn ein schnelleres IC-Verfahren verwendet wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausgänge der Verstärker 502 Differentialströme sind, die (nach dem Summieren) durch die Widerstände 512 und die Induktoren 510 in eine Differentialspannung umgewandelt werden.
  • Die Ausgänge sämtlicher Verstärkungsstufen werden miteinander summiert und durch nicht auf dem Chip befindliche Höchstwert-Induktoren oder Ferritkügelchen (parallele L-R-Schaltungen) (nicht in 5 gezeigt) mit VDD verbunden. Dies stellt eine größere Drain-Source-Spannung bereit, um die Reduzierung der Verzerrung zu unterstützen. Jede Verstärkungsstufe läuft mit einem nominalen Schweifstrom von 10 mA. Wenn 10 Stufen an sind, fließt ein Gesamtstrom von 100 mA in den Ausgang (d.h. 50 mA über jede Leitung). Sollten einer oder beide der Pull-up-Induktoren (Hochziehinduktoren) oder Kügelchen nicht angeschlossen sein, kann ein Überschussstrom in der Schaltung fließen, der eine Beschädigung der auf dem Chip befindlichen Spiralinduktoren 510a, 510b und Lastwiderstände 512a, 512b bewirken kann. Um sicherzustellen, dass unter diesen Bedingungen kein Überschussstrom fließt, wird eine ohmsche Pull-up-Schaltung verwendet, um Überschussstrom durch Parallelschalten zu beseitigen und jegliche Spitzenströme auf das 1,5-fache des kontinuierlichen Metallmigrationsnennstroms zu reduzieren.
  • 6 zeigt eine typische Verstärkerschaltungsbaugruppe 502(n) der Verstärkeranordnung 202. Das Verstärkersteuersignal 206(n) wird zu einem Stromspiegel 602 geroutet. Ein Stromspiegelausgang 606 wird dann zu einem Differenzpaarverstärker 604 geroutet, in 6 als Paar Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOS-FETs) 608a und 608b dargestellt. Fachleute auf dem oder den relevanten Gebieten werden basierend auf den hierin enthaltenden Lehren erkennen, dass auch andere Differenzpaarverstärker, wie etwa solche, die Galliumarsenid-Feldeffekttransistoren (GaAsFETs) oder Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFET – junction FETs) verwenden, eingesetzt werden können, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, und dass diese im Schutzumfang und der Absicht der hierin beschriebenen Erfindung enthalten sind. Der Stromspiegelausgang 606 ist mit dem Source-Anschluss des Transistors 608a und dem Source-Anschluss des Transistors 608b verbunden. Der Gate-Anschluss des Transistors 608a und der Gate-Anschluss des Transistor 608b sind mit dem Verstärkereingangsknoten 501(n) verbunden. Die Gleichstromvorspannung 501(n) der Transistoren 608a und 608b wird durch einen internen Spannungsteiler eingestellt. Wie in 6 gezeigt, umfasst der Verstärkereingangsknoten eine positive Vin und eine negative Vin. Der Drain-Anschluss des Transistors 608a erzeugt einen Ausgangsstrom Iout(–) und der Drain-Anschluss des Transistors 608b erzeugt einen Ausgangsstrom Iout(+), die zusammen den Differenzpaarverstärkerausgangsstrom 504(n) bilden.
  • Der Stromspiegel 602 umfasst einen als Diode geschalteten Transistor 610 und einen Transistor 612, wobei der Drain-Strom des Transistors 612 den Strom 606 für die Schaltung 604 erzeugt. Der Transistor 612 ist bevorzugt größer bemessen als der Transistor 610, um so den erforderlichen Strom zu minimieren, der vom Eingang 206(n) benötigt wird. Ein beispielhaftes Größenverhältnis beträgt beispielsweise 16:1, so dass der Transistor 612 16x größer als der Transistor 610 ist. Daher erzeugen 625 μA am Eingang 206(n) 10 mA Strom 606.
  • Ein beispielhafter Betrieb des VGA (Verstärkers mit variablem Verstärkungsfaktor) 104 wird nun unter Bezugnahme auf die 2, 3A-3B, 4A-4D, 5 und 6 beschrieben. Aus Gründen der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung gibt 7 beispielhafte Spannungen für die Knoten 301.1 bis 301.35 auf der Widerstandsleiter für eine Schaltung mit einer Ruhespannung VDD an. Wie in 7 gezeigt, liegen die Widerstandsleiterspannungen zwischen 1,140 Volt am oberen Ende der Widerstandsleiter und 0,4 Volt am unteren Ende der Widerstandsleiter. Gehen wir von einem Anfangszustand aus, in dem sich die automatische Verstärkungsregelspannung 300 auf ihrem Maximum befindet, z.B. etwas über 1,14 Volt. Bei diesem Beispiel hat der Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor und niedriger Frequenz 306.1 (etwas mehr als) 1,14 Volt an seinem "positiven" Eingang und eine skalierte Spannung am Knoten 301.1 von 1,14 Volt an seinem "negativen" Eingang. Da die Spannung am "positiven" Eingang größer als die Spannung am "negativen" Eingang ist, ist der Vergleicherausgang 312.1 eine logische "1". Aus 4A ist ersichtlich, dass das Verschiebungssteuersignal 410 vom Inverter 402 eine logische "1" und das AGC-Steuersignal 412 vom ODER-Gate-Anschluss 404 eine logische "1" ist. Daher empfängt der UND-Gate-Anschluss 406 zwei logische "1en" und gibt eine logische "1" aus. Daher ist das Verstärkersteuersignal 206.1 eine logische "1". Das Verstärkersteuersignal 206.1 ist mit der Verstärkerschaltungsbaugruppe 502.1 verbunden. Da das Verstärkersteuersignal 206.1 eine logische "1" ist, ist die Verstärkerschaltungsbaugruppe 502.1 "an" und verstärkt das Kabelfernsehsignal 110. Da der Vergleicherausgang 312.1 eine logische "1" ist, ist das Verschiebungssignal 310.1 ebenfalls eine logische "1". Wie aus 3B ersichtlich ist, wird das Verschiebungssignal 310.1 zur Logikschaltung 308.11 geroutet, die in 4B dargestellt ist.
  • Der Inverter 402 empfängt das Verschiebungssignal 310.1 vom Knoten B. Da das Verschiebungssignal 310.1 eine logische "1" ist, ist das Verschiebungssteuersignal 410 eine logische "0". Da die automatische Verstärkungsregelspannung 300 größer als die Spannung am Knoten 301.1 ist, ist sie auch größer als die Spannungen an den Knoten 301.2 bis 301.35 und die Vergleicherausgänge 312.2 bis 312.35 sind alle eine logische "1". Daher empfängt der ODER-Gate-Anschluss 404 eine logische "1" vom Knoten A und gibt das AGC-Steuersignal 412 als logische "1" aus. Der UND-Gate-Anschluss 406 empfängt das AGC-Steuersignal 412 als logische "1" und das Verschiebungssteuersignal als logische "0", wodurch das Verstärkersteuersignal 206.11 als logische "0" ausgegeben wird. Man erinnere sich daran, dass das Verstärkersteuersignal 206.11 mit der Verstärkerschaltungsbaugruppe 502.11 verbunden ist. Da das Verstärkersteuersignal 206.11 eine logische "0" ist, ist die Verstärkerschaltungsbaugruppe 502.11 "aus" und verstärkt das am Verstärkereingangsknoten 501.11 vorhandene abwärts skalierte Kabelfernsehsignal nicht. Bezug nehmend nochmals auf 4B ist zu ersehen, dass das Verschiebungssignal 310.11 eine logische "1" ist. Das Verschiebungssignal 310.11 wird zur Logikschaltung 308.21 geroutet, ebenfalls in 4B gezeigt. Da das Verschiebungssignal 310.11 eine logische "1" ist, ist das Verschiebungssteuersignal 410 eine logische "0" und das Verstärkersteuersignal 206.21 vom UND-Gate-Anschluss 406 ist eine logische "0", wobei die Verstärkerschaltungsbaugruppe 502.21 "aus" ist und das am Knoten 501.21 vorhandene abwärts skalierte Kabelfernsehsignal nicht verstärkt. Des Weiteren ist, da der Vergleicherausgang 312.21 eine logische "1" ist, das Verschiebungssignal 310.21 ebenfalls eine logische "1".
  • Das Verschiebungssignal 310.21 wird zur Logikschaltung 308.31 geroutet, wo der Inverter 402 das Verschiebungssteuersignal 410 als logische "0" ausgibt. Infolgedessen gibt der UND-Gate-Anschluss 406 das Verstärkersteuersignal 206.31 als logische "0" aus, wobei die Verstärkerschaltungsbaugruppe 502.31 "aus" ist und das am Knoten 501.31 vorhandene abwärts skalierte Kabelfernsehsignal nicht verstärkt. Bezug nehmend auf 4C ist zu ersehen, dass das Verschiebungssignal 310.31 nicht angeschlossen ist.
  • Daher ist bei dem Beispiel, bei dem die automatische Verstärkungsregelspannung 300 größer als die skalierte Spannung am Knoten 301.1 ist, die Verstärkerschaltungsbaugruppe 502.1 "an" und die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.11, 502.21 und 502.31 sind "aus". Des Weiteren wird eine ähnliche Analyse zeigen, dass die Verstärkerschaltungsbaugruppen 501.2 bis 501.10 ebenfalls "an" sind, während die Verstärkerschaltungsbaugruppen 501.12 bis 501.20, 501.22 bis 502.30 und 502.32 bis 502.35 alle "aus" sind. Dies stellt den maximalen Verstärkungszustand dar. Mit anderen Worten, bei maximaler Verstärkungsfaktoreinstellung sind die ersten 10 Verstärker "an" und alle anderen Verstärker "aus".
  • Wenn die Amplitude des verstärkten Signals 112 zunimmt, nimmt die automatische Verstärkungsregelspannung 300 ab. Wenn beispielsweise die automatische Verstärkungsregelspannung 300 auf 1,05 Volt abnimmt, zeigt 7, dass diese Spannung niedriger als die beispielhaften skalierten Spannungen an den Knoten 301.1 bis 301.25, aber höher als die beispielhafte skalierte Spannung an den Knoten 301.26 bis 301.35 ist, was jedoch nicht als Einschränkung zu verstehen ist. Da die automatische Verstärkungsregelspannung 300 niedriger als die die skalierte Spannung an den Knoten 301.1 bis 301.25 ist, sind die Vergleicherausgänge 312.1 bis 312.25 der Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor und niedriger Frequenz 306.1 bis 306.25 jeweils eine logische "0". Jedes Verstärkersteuersignal 206.1 bis 206.25 von den Logikschaltungen 308.1 bis 308.25 ist jeweils eine logische "0", wobei die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.1 bis 502.25 folglich "aus" sind und weder das Kabelfernsehsignal 110 noch das an den Knoten 501.1 bis 501.25 vorhandene abwärts skalierte Kabelfernsehsignal verstärken. Jedes Verstärkersteuersignal 206.26 bis 206.35 von den Logikschaltungen 308.26 bis 308.35 ist jeweils eine logische "1", wobei die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.26 bis 502.35 folglich "an" sind und das an den Knoten 501.26 bis 501.35 vorhandene abwärts skalierte Kabelfernsehsignal verstärken. Des Weiteren ist jedes Verschiebungssignal 310.1 bis 310.25 eine logische "0" und wird jeweils zu den Logikschaltungen 308.11 bis 308.35 geroutet. Jedes Verschiebungssignal 310.26 bis 310.35 ist eine logische "1", man erinnere sich jedoch anhand der 4C und 4D daran, dass die Verschiebungssignale 310.26 bis 310.35 nicht angeschlossen sind. Wenn daher die automatische Verstärkungsregelspannung 1,05 Volt beträgt, sind die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.1 bis 502.25 "aus" und die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.26 bis 502.35 "an".
  • Wenn die Amplitude des verstärkten Signals 112 weiter zunimmt, nimmt die automatische Verstärkungsregelspannung 300 weiter ab. Wenn beispielsweise die automatische Verstärkungsregelspannung 300 auf 0,65 Volt abnimmt, zeigt 7, dass diese Spannung niedriger als die beispielhaften skalierten Spannungen an den Knoten 301.1 bis 301.30, aber höher als die beispielhafte skalierte Spannung an den Knoten 301.31 bis 301.35 ist. Da die automatische Verstärkungsregelspannung 300 niedriger als die skalierte Spannung an den Knoten 301.1 bis 301.30 ist, sind die Vergleicherausgänge 312.1 bis 312.30 der Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor und niedriger Frequenz 306.1 bis 306.30 jeweils eine logische "0". Jedes Verstärkersteuersignal 206.1 bis 206.30 von den Logikschaltungen 308.1 bis 308.30 ist jeweils eine logische "0", wobei die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.1 bis 502.30 folglich "aus" sind und weder das Kabelfernsehsignal 110 noch das an den Knoten 501.1 bis 501.30 vorhandene abwärts skalierte Kabelfernsehsignal verstärken. Jedes Verstärkersteuersignal 206.31 bis 206.35 von den Logikschaltungen 308.31 bis 308.35 ist jeweils eine logische "1", wobei die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.31 bis 502.35 folglich "an" sind und das an den Knoten 501.31 bis 501.35 vorhandene abwärts skalierte Kabelfernsehsignal verstärken. Des Weiteren ist jedes Verschiebungssignal 310.1 bis 310.30 eine logische "0". Die Verschiebungssignale 310.1 bis 310.25 werden jeweils zu den Logikschaltungen 308.11 bis 308.35 geroutet, wobei die Verschiebungssignale 310.26 bis 310.30 nicht angeschlossen sind. Jedes Verschiebungssignal 310.31 bis 310.35 ist eine logische "1", man erinnere sich jedoch anhand der 4C und 4D daran, dass die Verschiebungssignale 310.31 bis 310.35 nicht angeschlossen sind. Wenn daher die automatische Verstärkungsregelspannung 0,65 Volt beträgt, sind die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.1 bis 502.30 "aus" und die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.31 bis 502.35 "an".
  • Wenn die Amplitude des verstärkten Signals 112 weiter zunimmt, nimmt die automatische Verstärkungsregelspannung 300 weiter ab. Wenn beispielsweise die automatische Verstärkungsregelspannung 300 auf 0,35 Volt abnimmt, zeigt 7, dass diese Spannung niedriger als die beispielhaften skalierten Spannungen an den Knoten 301.1 bis 301.34, aber höher als die beispielhafte skalierte Spannung am Knoten 301.35 ist, was jedoch nicht als Einschränkung zu verstehen ist. Da die automatische Verstärkungsregelspannung 300 niedriger als die die skalierte Spannung an den Knoten 301.1 bis 301.34 ist, sind die Vergleicherausgänge 312.1 bis 312.34 der Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor und niedriger Frequenz 306.1 bis 306.34 jeweils eine logische "0". Jedes Verstärkersteuersignal 206.1 bis 206.32 von den Logikschaltungen 308.1 bis 308.32 ist jeweils eine logische "0", wobei die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.1 bis 502.32 folglich "aus" sind und weder das Kabelfernsehsignal 110 noch das an den Knoten 501.1 bis 501.32 vorhandene abwärts skalierte Kabelfernsehsignal verstärken. Man erinnere sich jedoch anhand von 4D daran, dass die Knoten C an jeder der Logikschaltungen 308.33, 308.34 und 308.35 nicht angeschlossen sind und das AGC-Steuersignal 412 infolgedessen eine logische "1" ist, auch wenn sich die Vergleicherausgänge 312.33 und 312.34 auf einer logischen "0" befinden.
  • Da sich alle Vergleicherausgänge 312.1 bis 312.34 auf einer logischen "0" befinden, ist dies bei den Verschiebungssignalen 310.1 bis 310.34 ebenfalls der Fall. Daher werden die Verschiebungssignale 310.23, 310.24 und 310.25 an den Knoten B der Logikschaltungen 308.33, 308.34 und 308.35 empfangen und durch den Inverter 402 zu einer logischen "1" invertiert und zum UND-Gate-Anschluss 406 geroutet. Daher geben die UND-Gate-Anschlüsse 406 der Logikschaltungen 308.33, 308.34 und 308.35 die Verstärkersteuersignale 206.33, 206.34 und 206.35 als logische "1" aus.
  • Da jedes Verstärkersteuersignal 206.33 bis 206.35 von den Logikschaltungen 308.33 bis 308.35 jeweils eine logische "1" ist, sind die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.33 bis 502.35 folglich "an" und verstärken das an den Knoten 501.33 bis 501.35 vorhandene abwärts skalierte Kabelfernsehsignal. Des Weiteren ist jedes Verschiebungssignal 310.1 bis 310.34 eine logische "0". Die Verschiebungssignale 310.1 bis 310.25 werden jeweils zu den Logikschaltungen 308.11 bis 308.35 geroutet, wobei die Verschiebungssignale 310.26 bis 310.34 nicht angeschlossen sind. Das Verschiebungssignal 310.35 ist eine logische "1", man erinnere sich jedoch anhand von 4D daran, dass das Verschiebungssignal 310.35 nicht angeschlossen ist. Wenn daher die automatische Verstärkungsregelspannung 300 0,35 Volt beträgt, sind die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.1 bis 502.32 "aus" und die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.33 bis 502.35 "an".
  • Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Knoten C der Logikschaltung 308.33 an Masse angeschlossen und da die AGC-Spannung niedriger als die abwärts skalierte Referenzspannung am Knoten 301.33 ist, empfängt der ODER-Gate-Anschluss 404 der Logikschaltung 308.33 eine logische "0" an beiden Ports und gibt das AGC-Steuersignal 412 als logische "0" aus. Daher gibt der UND-Gate-Anschluss 406 das Verstärkersteuersignal 206.33 als logische "0" aus, wobei die Verstärkerschaltungsbaugruppe 502.33 "aus" ist und das am Knoten 501.33 vorhandene abwärts skalierte Kabelfernsehsignal nicht verstärkt. Bei dieser alternativen Ausführungsform sind, wenn die automatische Verstärkungsregelspannung 300 0,35 Volt beträgt, die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.1 bis 502.33 "aus" und die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.34 und 502.35 "an".
  • Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist der Knoten C der Logikschaltungen 308.33 und 308.34 an Masse angeschlossen und da die AGC-Spannung niedriger als die abwärts skalierte Referenzspannung an den Knoten 301.33 und 301.34 ist, empfängt der ODER-Gate-Anschluss 404 der Logikschaltungen 308.33 und 308.34 eine logische "0" an beiden Ports und gibt das AGC-Steuersignal 412 als logische "0" aus. Daher gibt der UND-Gate-Anschluss 406 die Verstärkersteuersignale 206.33 und 206.34 als logische "0" aus, wobei die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.33 und 502.35 "aus" sind und das an den Knoten 501.33 und 501.34 vorhandene abwärts skalierte Kabelfernsehsignal nicht verstärken. Bei dieser alternativen Ausführungsform sind, wenn die automatische Verstärkungsregelspannung 300 0,35 Volt beträgt, die Verstärkerschaltungsbaugruppen 502.1 bis 502.34 "aus" und nur die Verstärkerschaltungsbaugruppe 502.35 ist "an". Des Weiteren ist die Verstärkerschaltungsbaugruppe 502.35 immer "an", auch wenn der Wert der automatischen Verstärkungsregelspannung 300 unter die abwärts skalierte Referenzspannung am Knoten 301.35 fällt.
  • Wie hierin besprochen und in den 3C-3E dargestellt, schaltet sich jede Verstärkerschaltung 502 über den linearen Bereich ΔVIN "gleichmäßig" an und aus. Mit anderen Worten, wenn die interne AGC-Spannung 300 relativ nahe (z.B. innerhalb von 10 mV) an der Spannung des Knotens 301 liegt, arbeitet der jeweilige Verstärker 502 auf lineare Art und Weise, wie in 3E gezeigt. Außerhalb des linearen Bereichs ΔVIN befindet sich der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 502, wie gezeigt, entweder auf dem maximalen Verstärkungsfaktor oder hat einen Verstärkungsfaktor von null.
  • Der Verstärker verwendet induktive und kapazitive Spitzenströme an seinem Eingang und Ausgang für eine noch größere Bandbreite. Solche angepasste Schaltungen sind aufgrund der Topologie des Verstärkers (35 Stufen), der Tatsache, dass der Verstärker in einem kostengünstigen CMOS-Verfahren hergestellt wurde, und der Notwendigkeit, eine relativ kapazitive Last anzusteuern, erforderlich. All dies führt zu etwas zu viel Kapazität am Eingang und Ausgang des Verstärkers, um bei hoher Frequenz einen Verstärkungsfaktorverlust zu verhindern. Das Eingangsanpassungsnetzwerk gemäß 11 ist eine Kombination aus einer modifizierten T-Spule mit Reihen-Resonanzanhebung (Reihen-Peaking). Die dargestellten Werte sind nur aus Gründen der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung angegeben. Im Allgemeinen ist ein Verstärker 1102 mit einer Diplexer-Schaltung (einer Kombination aus einem Hochpassfilter für den Downstream und einem mit dem Upstream-Leistungsverstärker verbundenen Tiefpassfilter) verbunden. Gelegentlich weist die Diplexer-Schaltung einen Überschuss an Induktivität auf, wodurch C1 und L1 weggelassen werden können. Die verwendete T-Spule umfasst keine wechselseitige Induktivität (d.h. Kopplung) zwischen L2 und L3 (sie könnte es jedoch, sofern gewünscht). Eine solche wechselseitige Kopplung würde die Bandbreite und Eingangsanpassung verbessern, ist jedoch im Allgemeinen mit an der Oberfläche montierten Komponenten schwer umzusetzen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Eingangsanpassungsschaltung eine Verstärkungsfaktorflachheit und gute Eingangsanpassung aufrechterhält. Die Induktoren L4 und L5 erreichen in Bezug auf die parasitäre Kapazität eines Tuners 1108 einen Höchstwert. Die Widerstände R3 und R4 stellen sicher, dass der Frequenzgang über das Betriebsband flach bleibt. Wenn das Signal zwischen dem Verstärker 1102 und dem Tuner 1108 auf einen Höchstwert gebracht wird, führt dies zu einer Verzerrung. Alle Induktoren sind klein (niedriger Induktivitätswert) und können auf die Leiterplatte (PCB) aufgedruckt werden, um Kosten zu sparen. Der Vorspannungswiderstand R5 kann geerdet werden (anstatt mit VDD verbunden zu sein), um den Chip abzuschalten. Nicht auf dem Chip befindliche Ferritkügelchen 1104 und 1106 sind ebenfalls dargestellt. Die Ferritkügelchen 1104 und 1106 haben jeweils eine äquivalente Schaltung, die eine parallele L-R-Schaltung ist. Bei höherer Frequenz sieht jedes Ferritkügelchen wie ein großer Widerstand aus und bei niedriger Frequenz sieht jedes Ferritkügelchen wie ein Kurzschluss aus.
  • Um einen großen Wertebereich der automatischen Verstärkungsregelspannung 114 anzupassen, ist ein Spannungsteiler für unterschiedliche Empfindlichkeiten als Empfindlichkeitsschaltung 802 in 8 dargestellt. Die Empfindlichkeitsschaltung 802 arbeitet als Spannungsteiler und befindet sich bevorzugt im Logikdecoder mit automatischer Verstärkungsregelung 204. Die Empfindlichkeitsschaltung 802 besteht aus einer Mehrzahl von Widerständen, wie in 8 gezeigt. Die Empfindlichkeitsschaltung 802 besteht ferner aus drei Eingangsblöcken 804, 806 und 808 und dem Ausgang 300, der der (internen) AGC-Spannung 300 gemäß 3B entspricht. Der Benutzer des VGA 104 kann sich dafür entscheiden, die automatische Verstärkungsregelspannung 114 an einen der Anschlüsse 804, 806 oder 808 anzuschließen. Es wird jedoch der Anschluss 804 bevorzugt. Der Ausgang 300 wird dann als Eingang der Widerstandsleiter 302 gemäß 3 verwendet. Durch Verwenden der Empfindlichkeitsschaltung 802 muss der Spannungsbereich der automatischen Verstärkungsregelspannung 114 nicht auf die Maximalspannung der Verstärkeranordnung begrenzt sein. Daher könnte die durch den Demodulator 106 erzeugte automatische Verstärkungsregelspannung 114 einen Bereich zwischen 0,3 und 3 Volt aufweisen, wobei die Empfindlichkeitsschaltung 802 diese skaliert, so dass die Widerstandsleiter 302 jeweilige Spannungen von 0,4 und 1,14 Volt erhält. Bei einer Ausführungsform beträgt R3 53 KΩ, R4 8 KΩ, R5 10,67 KΩ und R6 8 KΩ, obgleich die Erfindung nicht auf diese Werte beschränkt ist. Ein fakultativer Kondensator 810 wird hinzugefügt, um das Rauschen am Ausgang zu verringern.
  • Um das Problem der Impedanzanpassung in der Verstärkeranordnung 202 anzugehen, besteht ein weiteres Merkmal der Erfindung darin, einen kleinen Vorwärtskopplungskondensator (Feed-Forward-Kondensator) in die Verstärkerwiderstandsleiter 503 einzubauen. Bezug nehmend nochmals auf 5 wäre es vorteilhaft, quer über jeden der Widerstände 514.11 bis 514.35 einen Kondensator einzubauen. Platzbeschränkungen verhindern jedoch, dass dies eine realistische Option darstellt. Daher kann ein einzelner Kondensator 514 vom Verstärkereingangsknoten 501.12 zum Verstärkereingangsknoten 501.33 angeschlossen werden. Die Lage des Kondensators 514 kann auf der Widerstandsleiter nach oben oder unten verändert werden, um die Impedanzanpassung einzustellen. Ein beispielhafter Wert für diesen Kondensator ist 1 Picofarad, obgleich die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
  • Ein beispielhaftes Verfahren zur Ausführung der Erfindung ist in den 9 und 10 dargestellt. Bezug nehmend zunächst auf 9 ist ein Verfahren 900 zum Variieren des Verstärkungsfaktors eines Informationssignals dargestellt. In Schritt 902 wird ein Informationssignal empfangen, etwa ein CATV-Signal vom Kabel 102. In Schritt 904 wird das Informationssignal zu einem Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor (VGA) geroutet, wie z.B. zum VGA 104. Wie in 1 gezeigt, kann das Informationssignal durch einen Diplexer geroutet werden, etwa den Diplexer 103. Der Schritt 906 stellt die Anfangseinstellung eines Verstärkers mit variablem Verstärkungsfaktor dar, wobei ein Verstärkersteuersatz ausgewählt wird, um unter Verwendung von Verstärkersteuersignalen aktiviert zu werden, wenn das Verfahren beginnt. Hierbei umfasst ein aktivierter Verstärker den in 3E gezeigten linearen Verstärkungsbereich, sofern anwendbar. Ein Fachmann auf dem oder den relevanten Gebieten wird verstehen, dass es mehrere Möglichkeiten gibt, festzulegen, welche Verstärker zur Inbetriebnahme ausgewählt werden. Einige von diesen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, die Auswahl eines Satzes Verstärker mit höchsten Verstärkungsfaktoren, die Auswahl eines Satzes Verstärker mit niedrigsten Verstärkungsfaktoren oder Auswahl eines Satzes Verstärker im mittleren Bereich. In Schritt 908 werden die Verstärkersteuersignale zum VGA geroutet. In Schritt 910 verstärken ausgewählte Verstärker dementsprechend entweder das Informationssignal oder das vorhandene abwärts skalierte Informationssignal. In Schritt 912 könnte das verstärkte Signal wahlweise weiter verarbeitet werden, etwa durch den Tuner 105, um einen gewählten Kanal auszugeben. In Schritt 914 wird ein externes automatisches Verstärkungsregelsignal (AGC-Signal) erzeugt, indem die Leistung des gewählten Kanals untersucht wird. Die externe AGC-Spannung 114 wird beispielsweise durch den Demodulator 106 erzeugt. Wenn die Leistung nicht so hoch ist, wie man sich dies wünschen würde, ist die externe AGC-Spannung derart bemessen, dass Verstärker mit höherem Verstärkungsfaktor "aktiviert" (d.h. "angeschaltet") werden. Wie hierin angegeben, umfasst eine "Aktivierung" den gleichmäßigen linearen Bereich ΔVIN aus den 3C-3E. Wenn andererseits das verstärkte Signal zu hoch ist, ist die AGC-Spannung derart bemessen, dass der Verstärkungsfaktor der Verstärker mit höherem Verstärkungsfaktor (innerhalb des gleichmäßigen linearen Bereichs ΔVIN) verringert wird oder diese "abgeschaltet" werden und die Verstärker mit niedrigerem Verstärkungsfaktor aktiviert werden. In Schritt 916 wird basierend auf der externen AGC-Spannung eine interne AGC-Spannung erzeugt. Die interne AGC-Spannung 300 wird beispielsweise durch den Spannungsteiler 802 aus 8 anhand der externen AGC-Spannung 114 erzeugt. In Schritt 918 werden basierend auf der internen AGC-Spannung die Verstärkersteuersignale erzeugt. Die Verstärkersteuersignale werden dann zum Schritt 905 zurückgeführt, um die Verstärker zu steuern. Schritt 918 ist in 10 näher beschrieben.
  • Der Schritt des Erzeugens der Verstärkersteuersignale (Schritt 918 aus 9) ist in 10 dargestellt. In Schritt 1002 wird die interne AGC-Spannung aus Schritt 918 zu einem oder mehreren Vergleichern geroutet, etwa den Vergleichern 306, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. In Schritt 1004 wird die interne AGC-Spannung mit einer Mehrzahl skalierter Referenzspannungen verglichen, etwa den Referenzspannungen an den Knoten 301 (3B). Das Ergebnis dieses Vergleichs ist in Schritt 1006 zu sehen, wobei eine Mehrzahl von Verschiebungssignalen erzeugt wird, wie etwa die Vergleicherausgangssignale 312 (3B). Wenn die interne AGC-Spannung höher als die skalierte Referenzspannung ist, wird eine logische "1" erzeugt, jedoch in Abhängigkeit von dem in 3C gezeigten gleichmäßigen linearen Bereich ΔVIN. Wenn die interne AGC-Spannung höher als die skalierte Referenzspannung ist, wird eine logische "0" erzeugt, jedoch wiederum in Abhängigkeit von dem gleichmäßigen linearen Bereich ΔVIN. In Schritt 1008 wird jedes der Verschiebungssignale zu einer Logiksteuerschaltung geroutet, etwa den Logiksteuerschaltungen 308 aus 3B. In Schritt 1010 erzeugt jede Logiksteuerschaltung ein Ausgangssignal zur Steuerung einer entsprechenden Stromquelle, etwa der Stromquellen 311 aus 3B. In Schritt 1012 erzeugt jede Stromquelle 311 einen Verstärkersteuerstrom, etwa die Verstärkersteuerströme 206. Die Steuerströme 206 werden über den linearen Bereich ΔVIN gleichmäßig variiert, sind jedoch außerhalb dieses Bereichs gesättigt oder betragen null, wie in 3D gezeigt. In Schritt 1014 stellen die Steuerströme 206 den Verstärkungsfaktor von "Downstream" Verstärkern ein, etwa des Verstärkers 502 (5). Der Verstärkungsfaktor eines jeden Verstärkers 502 wird über den linearen Bereich ΔVIN gleichmäßig eingestellt, ist jedoch außerhalb dieses Bereichs gesättigt oder beträgt null. Wenn der Verstärkungsfaktor gesättigt ist, wird der Verstärker vollständig "angeschaltet" und wenn der Verstärkungsfaktor null beträgt, wird der Verstärker vollständig "ausgeschaltet". Bei einer Ausführungsform empfängt, wenn der Verstärker Nummer 1 "an" ist, der Verstärker Nummer 11 ein Steuersignal, das bewirkt, dass er "ausgeschaltet" wird, und wenn der Verstärker Nummer 1 "aus" ist, empfängt der Verstärker Nummer 11 ein Verschiebungssignal, das bewirkt, dass er "angeschaltet" wird.
  • Die Verschiebungssignale und die Verstärkersteuerung sind nachfolgend näher beschrieben. Einige der Verschiebungssignale werden zu anderen geeigneten Logikschaltungen geroutet. Mit anderen Worten, jede Logikschaltung erzeugt ein Verschiebungssignal, aber nicht jedes Logiksignal empfängt ein Verschiebungssignal. Beispielsweise erzeugen die Logikschaltungen Nummer 1 bis Nummer 10 Verschiebungssignale, die jeweils zu den Logikschaltungen Nummer 11 bis Nummer 20 geroutet werden, sie selbst (d.h. die Logikschaltungen Nummer 1 bis Nummer 10) empfangen jedoch keine Verschiebungssignale. Des Weiteren empfangen die letzten zehn Logikschaltungen (z.B. die Logikschaltungen Nummer 26 bis Nummer 35 bei einer beispielhaften Ausführungsform, bei der 35 Verstärker und 35 entsprechende Logikschaltungen vorhanden sind) Verschiebungssignale von den vorherigen Logikschaltungen (d.h. den Logikschaltungen Nummer 16 bis Nummer 25). Bei einer Ausführung erzeugen diese Logikschaltungen (Nummer 26 bis Nummer 35) Verschiebungssignale, die dann unangeschlossen bleiben. Bei einer alternativen Ausführung erzeugen diese Logikschaltungen keine Verschiebungssignale.
  • Jede Logiksteuerschaltung arbeitet, um ein Verstärkersteuersignal zu erzeugen. Beispielsweise empfängt die Logikschaltung Nummer 15 das AGC-Steuersignal Nummer 15 und das Verschiebungssignal Nummer 5, um das Verstärkersteuersignal 15 zu erzeugen. Das Verstärkersteuersignal arbeitet, um in Abhängigkeit von dem gleichmäßigen linearen Bereich einen entsprechenden Verstärker "an" oder "ab" zu schalten. Jedes Verstärkersteuersignal wird zu einem entsprechenden Verstärker geroutet.
  • Als Zusammenfassung des Verfahrens sind, wenn die Verstärker Nr. 1 bis Nr. 10 "an" sind, die Verstärker Nr. 11 bis Nr. 35 "aus". Wenn das Signal abgeschwächt werden muss (d.h. keine so große Verstärkung benötigt), werden die Verstärker, beginnend mit dem Verstärker Nr. 1, "ausgeschaltet" und andere Verstärker, beginnend mit dem Verstärker Nr. 11, "angeschaltet". Wenn die Verstärker Nr. 1 bis Nr. 10 "ausgeschaltet" sind, sind die Verstärker Nr. 11 bis Nr. 20 "an". Wenn eine weitere Abschwächung erforderlich ist, wird der Verstärker Nr. 11 "ausgeschaltet" und der Verstärker Nr. 21 "angeschaltet". Dies setzt sich fort, bis die restlichen Verstärker, die "an" bleiben, die Verstärker Nr. 26 bis Nr. 35 sind. Wenn eine stärkere Abschwächung nötig ist, wird der Verstärker Nr. 26 "abgeschaltet", es werden jedoch keine weiteren Verstärker "angeschaltet". Daher sind nur 9 Verstärker "an". Dieses Verfahren setzt sich fort, bis nur noch drei Verstärker "an" sind. Bei einer ersten Ausführungsform beträgt die Mindestanzahl der Verstärker, die "an" bleiben sollen, 3. Bei einer zweiten Ausführungsform beträgt die Mindestanzahl der Verstärker, die "an" bleiben sollen, 2. Bei einer dritten Ausführungsform beträgt die Mindestanzahl der Verstärker, die "an" bleiben sollen, 1.
  • Kurz gesagt umfasst die hierin so beschriebene Erfindung einen Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor erweiterten Bereichs, der eine Anordnung von 35 Differenzpaarverstärkern verwendet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verstärker Nr. 1 bis Nr. 10 "an". Diese ersten 10 Verstärker haben unabgeschwächte Eingänge. Wenn eine automatische Verstärkungsregelspannung anzeigt, dass eine geringere Verstärkung benötigt wird (d.h. das Ausgangssignal muss abgeschwächt werden), wird der Verstärker Nr. 1 "abgeschaltet" und der Verstärker Nr. 11 "eingeschaltet". Der Eingang des Verstärkers Nr. 11 ist abgeschwächt. Dieser Wechsel zwischen den Verstärkern setzt sich fort, bis nur die Verstärker Nr. 26 bis Nr. 35 "an" sind. An diesem Punkt werden, wenn eine weitere Abschwächung erforderlich ist, die Verstärker nacheinander "abgeschaltet", es werden jedoch keine weiteren Verstärker "angeschaltet". Wenn nur drei Verstärker verbleiben, d.h. Nr. 33 bis Nr. 35, wird das "Abschalten" gestoppt. Wenn eine geringere Abschwächung benötigt wird (d.h. es ist eine höhere Verstärkung nötig), wird das Verfahren umgekehrt.
  • Zusammenfassung
  • Die Vorteile der Erfindung umfassen zumindest die folgenden und sind rein beispielhaft angegeben und nicht als Einschränkung zu verstehen:
    • – Größere Bandbreite (d.h. bessere Leistung bei höheren Frequenzen) aufgrund der Verwendung von weniger Stufen und externer Spitzenströme als bei früheren Ausführungen.
    • – Geringe Verzerrung, insbesondere bei großen zusammengesetzten Kanalsignalen, wie sie beim Kabelfernsehen vorkommen. Dies ist auf die Verbindung der Verstärkerausgänge mit VDD über externe Induktoren oder Ferritkügelchen und die Verwendung eines Widerstandsabschwächers am Front-End zurückzuführen.
    • – Am Eingang wird nur eine Verringerung des Verstärkungsfaktors durchgeführt, die ausreicht, um sicherzustellen, dass die größte Eingangssignalbedingung erfüllt wird. Dies ermöglicht die Verwendung von weniger Stufen. Der Rest der Verstärkungsfaktorverringerung wird durch Abschalten von Stufen durchgeführt (im Wesentlichen die Verstärkungsfaktorverringerung am Ausgang).
    • – Geringes Rauschmaß.
    • – Gute Eingangsanpassung (auch bei unterschiedlichen Verstärkungsfaktoreinstellungen).
    • – Minimierte Verzerrung bei Veränderung des Verstärkungsfaktors. Dies wird durch sorgfältiges Steuern der Logikschaltungsübergänge bei einer Änderung der AGC-Spannung erreicht. Dies wird außerdem durch vollständiges Abschalten aller nicht verwendeten Stufen sichergestellt. Frühere Logikstufen haben nicht jede Stufe vollständig abgeschaltet, was zu einer übermäßigen Verzerrung bei niedrigem Verstärkungsfaktor (hohen Abschwächungseinstellungen) geführt hat.
    • – Der Energieverbrauch ist geringer, da sequentielle Verstärkungsstufen abgeschaltet werden.
    • – Die Rauschmaßverschlechterung ist im Verhältnis zur Verstärkungsfaktorverringerung geringer als 1:1 bei niedrigeren Verstärkungsfaktoreinstellungen, da die Abschwächung am Ausgang nach den ersten 18 dB erfolgt (durch Abschalten von Stufen). Dies ist wichtig, wenn das Eingangssignalniveau hoch ist.
    • – Interner Spannungsteiler für eine bessere AGC-Bereichssteuerung, mit Verbindungsmöglichkeiten.
    • – Asymmetrischer Eingang, der eine externe Symmetrieschaltung überflüssig macht.
    • – Energie und Leistung können mit einem einzelnen externen Widerstand gesteuert werden. Den Vorspannungswiderstand größer auszuführen, kann die Energie um einen Faktor von 2 reduzieren, bei einer geringen Verschlechterung des Verstärkungsfaktors, des Rauschmaßes und der Verzerrung. Das Erden des Vorspannungswiderstands dient als Mittel zum Abschalten des Chips.
    • – Der Verstärkungsfaktor bleibt über die volle Bandbreite und den vollen Abschwächungsbereich aufgrund eines quer über der Widerstandsleiter angeordneten, internen Resonanzanhebungs-Kondensators (Peaking-Kondensators) flach.
    • – Erhöhter AGC-Steuerbereich: Mehr als 30 dB bei 860 MHz und mehr als 35 dB bei niedrigeren Frequenzen.
    • – Als Minimum ist eine Anwendung auf Kabelmodems, Digitalempfänger und analoge TV-Kanalwähler möglich.
    • – Der Verstärkungsfaktor wird durch eine Kombination aus der Auswahl von Verstärkern, die mit einer mit Abgriffen versehenen Widerstandsleiter verbunden sind, und der Abschaltung von Stufen gesteuert.
    • – Der Chip wurde dafür ausgelegt, ein kostengünstiges digitales CMOS-Verfahren zu verwenden. Dies stellt jedoch keine Einschränkung dar, da andere Halbleiterverfahren ebenfalls verwendet werden können, einschließlich Bipolar- und GaAsMOSFET-Verfahren.
    • – Die Anzahl der Signalverstärkerstufen ist geringer, weshalb die Bandbreite der Verstärkeranordnung höher ist, da jede Verstärkerstufe eine parasitäre Kapazität hat.
  • Obgleich verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese rein beispielhaft angegeben wurden und keine Einschränkung darstellen. Obgleich die Erfindung beispielsweise in Bezug auf eine bestimmte Menge an Verstärkern beschrieben worden ist, wird ein Fachmann auf dem Gebiet erkennen, dass die vorliegende Erfindung auch auf einen größeren oder kleineren Satz Verstärker angewandt werden könnte. Es versteht sich für Fachleute auf dem Gebiet, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail durchgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung, wie in den anhängigen Ansprüchen definiert, abzuweichen. Daher soll der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht durch eine der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen eingeschränkt werden, sondern ausschließlich in Übereinstimmung mit den Ansprüchen und deren Entsprechungen definiert werden.

Claims (40)

  1. Verfahren zum Variieren des Verstärkungsfaktors eines Verstärkers, bei dem der Verstärker aus einer Verstärkeranordnung und einem Logikdecoder mit automatischer Verstärkungsregelung (AGC – automatic gain control) besteht, bei dem die Verstärkeranordnung ferner aus "n" Verstärkerschaltungsbaugruppen besteht, wobei "n" eine positive ganze Zahl ist, bei dem eine "ite" Verstärkerschaltungsbaugruppe der "n" Verstärkerschaltungsbaugruppen einen Informationseingang, einen Steuereingang und einen oder mehrere Verstärkerausgänge aufweist, und der AGC-Logikdecoder ferner aus "n" AGC-Verstärkern und "n" Logikschaltungen besteht, bei dem ein iter AGC-Verstärker der "n" AGC-Verstärker zwei oder mehr Eingänge und einen oder mehrere Ausgänge aufweist, wobei jeder Ausgang ein AGC-Steuersignal ist, und eine ite Logikschaltung der "n" Logikschaltungen einen oder mehrere Logikeingänge und einen oder mehrere Logikausgänge aufweist, wobei ein erster Logikausgang ein Verstärkersteuersignal und ein zweiter Logikausgang ein Verschiebungssignal ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (1) Routen eines AGC-Signals zu einem ersten Eingang des iten AGC-Verstärkers, (2) Vergleichen des AGC-Signals mit einer iten skalierten Referenzspannung, wobei die ite skalierte Referenzspannung an einem zweiten Eingang des iten AGC-Verstärkers für alle i zwischen 1 und (n – q) inklusive empfangen wird, wobei q eine positive ganze Zahl ist, die kleiner als n ist, (3) Erzeugen eines iten AGC-Steuersignals, für alle "i" zwischen 1 und (n – q) inklusive, von dem iten AGC-Verstärker, wobei das ite AGC-Steuersignal eine erste Logikebene darstellt, wenn das AGC-Signal größer als die ite skalierte Referenzspannung ist, und eine zweite Logikebene darstellt, wenn das AGC-Signal kleiner als die ite skalierte Referenzspannung ist, (4) Erzeugen eines iten AGC-Steuersignals, für alle "i" zwischen (n – q + 1) und "n" inklusive, von dem iten AGC-Verstärker, wobei sich das ite AGC-Steuersignal auf der ersten Logikebene befindet, (5) Routen des iten AGC-Steuersignals zu einem ersten Logikeingang der iten Logikschaltung, (6) Erzeugen des iten Verschiebungssignals in der iten Logikschaltung, (7) Routen des jten Verschiebungssignals zu einem zweiten Logikeingang der Logikschaltung, für alle "i" zwischen 1 und "m" inklusive, wobei "m" eine positive ganze Zahl ist, die kleiner als "n" ist, und wobei j = i + p, wobei p eine positive ganze Zahl ist, die gleich (n – m) ist, (8) Erzeugen des iten Verstärkersteuersignals in der iten Logikschaltung, wobei das ite Verstärkersteuersignal eine erste Steuerebene darstellt, wenn die ite Verstärkerschaltungsbaugruppe "eingeschaltet" werden soll, und eine zweite Steuerebene darstellt, wenn die ite Verstärkerschaltungsbaugruppe "abgeschaltet" werden soll, (9) Routen des iten Verstärkersteuersignals zum Steuereingang der iten Verstärkerschaltungsbaugruppe, (10) Annehmen eines Eingangssignals, für alle "i" zwischen 1 und "p" inklusive, am Informationseingang der iten Verstärkerschaltung, (11) Annehmen eines iten abgeschwächten Eingangssignals, für alle "i" zwischen (p + 1) und "n" inklusive, am Informationseingang der iten Verstärkerschaltung, (12) Verstärken des Eingangssignals, für alle "i" zwischen 1 und "p" inklusive, wenn sich das ite Verstärkersteuersignal auf der ersten Steuerebene befindet, wodurch ein ites verstärktes Signal erzeugt wird, (13) Verstärken des abgeschwächten Eingangssignals, für alle "i" zwischen (p + 1) und "n" inklusive, wenn sich das ite Verstärkersteuersignal auf der ersten Steuerebene befindet, wodurch ein ites verstärktes Signal erzeugt wird, und (14) Ausgeben eines iten Verstärkerausgangssignals aus dem Verstärkerausgang der iten Verstärkerschaltung, wobei das ite Verstärkerausgangssignal das ite verstärkte Signal ist, wenn sich das ite Verstärkersteuersignal auf der ersten Steuerebene befindet, und ein Nullsignal ist, wenn sich das ite Verstärkersteuersignal auf der zweiten Steuerebene befindet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die Schritte umfasst: (15) Kombinieren sämtlicher iter Verstärkerausgangssignale, für alle "i" zwischen 1 und "n" inklusive, wodurch ein kombiniertes verstärktes Signal erzeugt wird, und (16) Ermitteln des AGC-Signals anhand des kombinierten verstärkten Signals.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner den Schritt umfasst: (17) Demodulieren des kombinierten verstärkten Signals.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem "n" 35 beträgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem "m" 25 und "p" 10 beträgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem "q" 3 beträgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem "q" 2 beträgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem "q" 1 beträgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Logikebene eine logische "1" und die zweite Logikebene eine logische "0" ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Steuerebene eine logische "1" und die zweite Steuerebene eine logische "0" ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Eingangssignal ein Kabelfernsehsignal ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Eingangssignal zu einem Spannungsteiler aus hintereinander geschalten Widerständen (Widerstandsleiter) geroutet wird, wobei die Widerstandsleiter "m" Knoten aufweist und wobei das Eingangssignal, für "i" zwischen (p + 1) und "n" inklusive, an einem iten Knoten zu dem iten abgeschwächten Eingangssignal abgeschwächt wurde.
  13. System zum Steuern des Verstärkungsfaktors eines Verstärkers mit: (a) einer Mehrzahl von Verstärkern mit automatischer Verstärkungsregelung (AGC), einer entsprechenden Mehrzahl von Logikschaltungen und einer entsprechenden Mehrzahl von Verstärkerschaltungsbaugruppen, wobei: (b) jeder der Mehrzahl von AGC-Verstärkern einen ein AGC-Signal annehmenden, ersten AGC-Eingang, jeder der Mehrzahl von AGC-Verstärkern einen ein Vergleichssignal annehmenden, zweiten AGC-Eingang und jeder der Mehrzahl von AGC-Verstärkern einen ein AGC-Steuersignal ausgebenden AGC-Ausgang aufweist, wobei sich das AGC-Steuersignal auf einer ersten Logikebene befindet, wenn das AGC-Signal gleich oder größer als das entsprechende Vergleichssignal ist, und sich auf einer zweiten Logikebene befindet, wenn das AGC-Signal kleiner als das entsprechende Vergleichssignal ist, (i) wobei das Vergleichssignal, für den AGC-Verstärker Nummer 1 bis zum AGC-Verstärker Nummer (n – q) inklusive, eine skalierte Referenzspannung ist, wobei die skalierte Referenzspannung am iten AGC-Verstärker größer als die skalierte Referenzspannung am (i + 1)ten AGC-Verstärker ist, wobei "n" eine positive ganze Zahl ist, die größer als 10 ist, und "q" eine positive ganze Zahl ist, die kleiner als "n" ist, und (ii) das Vergleichssignal, für den AGC-Verstärker Nummer (n – q + 1) bis zum AGC-Verstärker Nummer "n" inklusive, Masse ist, (c) jede der Mehrzahl von Logikschaltungen einen das AGC-Steuersignal annehmenden, ersten Logikeingang aufweist, wobei die Logikschaltung Nummer (p + 1) bis zur Logikschaltung Nummer "n" inklusive einen ein Logikverschiebungseingangssignal annehmenden, zweiten Logikeingang aufweist, jede der Mehrzahl von Logikschaltungen einen ein Logikverschiebungsausgangssignal ausgebenden, ersten Logikausgang aufweist, wobei das Logikverschiebungsausgangssignal, von der Logikschaltung Nummer 1 bis zur Logikschaltung Nummer (n – p) inklusive, jeweils das Logikverschiebungseingangssignal für die Logikschaltung Nummer (p + 1) bis zur Logikschaltung Nummer "n" inklusive ist, und jede der Mehrzahl von Logikschaltungen einen ein Verstärkersteuersignal ausgebenden, zweiten Logikausgang aufweist, wobei sich das Verstärkersteuersignal auf einer ersten Steuerebene befindet, wenn die der Logikschaltung entsprechende Verstärkerschaltungsbaugruppe "eingeschaltet" werden soll, und sich auf einer zweiten Steuerebene befindet, wenn die der Logikschaltung entsprechende Verstärkerschaltungsbaugruppe "abgeschaltet" werden soll, so dass sich zu keinem Zeitpunkt mehr als "p" Verstärkersteuersignale auf der ersten Steuerebene befinden, wobei "p" eine positive ganze Zahl ist, die kleiner als "n" ist, (d) jede der Mehrzahl von Verstärkerschaltungsbaugruppen einen ein entsprechendes Verstärkersteuersignal annehmenden Steuereingang aufweist, jede der Mehrzahl von Verstärkerschaltungsbaugruppen einen Signaleingang aufweist, wobei der Signaleingang, für die Verstärkerschaltungsbaugruppe Nummer 1 bis zur Verstärkerschaltungsbaugruppe Nummer "p" inklusive, ein Informationssignal annimmt und der Signaleingang, für die Verstärkerschaltungsbaugruppe Nummer (p + 1) bis zur Verstärkerschaltungsbaugruppe Nummer "n" inklusive, ein abgeschwächtes Informationssignal annimmt, wobei das abgeschwächte Informationssignal "i" weniger stark abgeschwächt ist als das abgeschwächte Informationssignal (i + 1), und jede der Mehrzahl von Verstärkerschaltungsbaugruppen einen verstärkten Ausgang aufweist, wobei der Verstärkerausgang für jede Verstärkerschaltungsbaugruppe, die ein Verstärkersteuersignal auf der ersten Steuerebene empfängt, ein verstärktes Signal ist, und der Verstärkerausgang für jede Verstärkerschaltungsbaugruppe, die ein Verstärkersteuersignal auf der zweiten Steuerebene empfängt, ein Nullsignal ist, und (e) jeder verstärkte Ausgang kombiniert wird, um ein kombiniertes verstärktes Signal zu bilden.
  14. System nach Anspruch 13, bei dem das kombinierte verstärkte Signal bewertet wird, wodurch das AGC-Signal erzeugt wird.
  15. System nach Anspruch 13, bei dem das kombinierte verstärkte Signal demoduliert wird, wodurch ein demoduliertes Signal erzeugt wird.
  16. System nach Anspruch 13, bei dem "n" gleich 35 ist.
  17. System nach Anspruch 16, bei dem "p" gleich 10 ist.
  18. System nach Anspruch 16, bei dem "q" gleich 3 ist.
  19. System nach Anspruch 16, bei dem "q" gleich 2 ist.
  20. System nach Anspruch 16, bei dem "q" gleich 1 ist.
  21. System nach Anspruch 13, bei dem die erste Logikebene eine logische "1" und die zweite Logikebene eine logische "0" ist.
  22. System nach Anspruch 13, bei dem die erste Steuerebene eine logische "1" und die zweite Steuerebene eine logische "0" ist.
  23. Verstärkeranordnung mit: – einem Eingangsknoten, – einem ersten Satz Verstärker, die parallel zueinander angeordnet sind und deren Eingänge an dem Eingangsknoten direkt miteinander verbunden sind, – einer Widerstandsleiter, die zwischen dem Eingangsknoten und Masse gekoppelt ist, und – einem zweiten Satz Verstärker, deren Eingänge mit entsprechenden Abgriffen auf der Widerstandsleiter verbunden sind, wobei die Ausgänge des ersten Verstärkersatzes und die Ausgänge des zweiten Verstärkersatzes an einem Ausgang der Verstärkeranordnung miteinander summiert werden, wobei der Verstärkungsfaktor der Verstärkeranordnung eingestellt wird, durch sequentielles Abschalten eines oder mehrerer Verstärker im ersten Verstärkersatz und sequentielles Einschalten eines oder mehrerer Verstärker im zweiten Verstärkersatz, die dem einen oder den mehreren abgeschalteten Verstärkern im ersten Verstärkersatz entsprechen.
  24. Verstärkeranordnung nach Anspruch 23, bei der, sobald alle Verstärker im ersten Verstärkersatz abgeschaltet wurden, der Verstärkungsfaktor der Verstärkeranordnung ferner durch sequentielles Abschalten eines oder mehrere Verstärker im zweiten Verstärkersatz eingestellt wird.
  25. Verstärkeranordnung nach Anspruch 23, die ferner wenigstens ein Ferritkügelchen umfasst, das zwischen dem Ausgang der Verstärkeranordnung und einer Gleichstromquelle gekoppelt ist.
  26. Verstärkeranordnung nach Anspruch 23, die ferner einen Kondensator umfasst, der quer über einen oder mehrere Abgriffe der Widerstandsleiter gekoppelt ist.
  27. Verstärkeranordnung nach Anspruch 26, bei der der Kondensator den Verstärkungsfaktor der Verstärkeranordnung über eine oder mehrere Abschwächungseinstellungen abflacht.
  28. Verstärkeranordnung nach Anspruch 23, die ferner eine Mehrzahl Kondensatoren umfasst, die quer über entsprechende Abgriffe der Widerstandsleiter gekoppelt sind.
  29. Verstärkeranordnung nach Anspruch 23, die ferner eine Mehrzahl Vergleicher umfasst, die jedem der Verstärker im ersten Verstärkersatz und im zweiten Verstärkersatz entsprechen, wobei jeder Vergleicher eine erste Spannung mit einer zweiten Spannung vergleicht, was zu einem Verstärkersteuersignal führt, das den entsprechenden Verstärker in der Verstärkeranordnung steuert.
  30. Verstärkeranordnung nach Anspruch 29, bei der das Steuersignal den entsprechenden Verstärker einschaltet, wenn die erste Spannung größer als die zweite Spannung ist.
  31. Verstärkeranordnung nach Anspruch 29, bei der das Steuersignal den entsprechenden Verstärker abschaltet, wenn die zweite Spannung größer als die erste Spannung ist.
  32. Verstärkeranordnung nach Anspruch 29, bei der das Verstärkersteuersignal bewirkt, dass der entsprechende Verstärker linear arbeitet, wenn ein Unterschied zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung kleiner als ein Schwellenwert ist.
  33. Verstärkeranordnung nach Anspruch 29, die ferner einen Spannungsteiler mit einem Eingang umfasst, der eine einen Spannungsbereich aufweisende, externe automatische Verstärkungsregelspannung (AGC-Spannung) empfängt, wobei der Spannungsteiler den Spannungsbereich der AGC-Spannung komprimiert, um die erste Spannung zu erzeugen.
  34. Verstärkeranordnung nach Anspruch 33, bei der der Spannungsteiler eine Einrichtung zum Einstellen der Komprimierung der externen AGC-Spannung umfasst.
  35. Verstärkeranordnung nach Anspruch 23, bei der der Eingangsknoten unsymmetrisch ist.
  36. Verstärkeranordnung nach Anspruch 23, bei der der Ausgang der Verstärkeranordnung differentiell ist.
  37. Verstärkeranordnung nach Anspruch 23, bei der der erste Verstärkersatz und der zweite Verstärkersatz unter Verwendung von einem oder mehreren Feldeffekttransistorverfahren (FET-Verfahren) hergestellt werden.
  38. Verstärkeranordnung nach Anspruch 37, bei der die Feldeffekttransistoren unter Verwendung eines CMOS-Verfahrens hergestellt werden.
  39. Verstärkeranordnung nach Anspruch 23, bei der der Eingangsknoten mit einem Diplexer und der Ausgang mit einem Tuner gekoppelt ist.
  40. Verstärkeranordnung nach Anspruch 23, die ferner wenigstens eine Induktionsspule umfasst, die zwischen dem Ausgang und einer Gleichstromquelle gekoppelt ist.
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