TWI492524B - Gain control circuit and gain control method - Google Patents

Description

增益控制電路及增益控制方法

本發明係有關於一種增益控制電路，其係尤指一種自動增控制電路。

按，於無線通訊網路內，因為無線通訊的訊號大小會隨著氣候、地點、各裝置間之距離、居間障礙物的不同或是天線位置有很大的差異，導致訊號到達接收端時，強度變化幅度並無法事先預知，所以無線通訊接收器需要一個自動增益控制器(Automatic Gain Control，AGC)來使解調器所接收的訊號在可容許的範圍內，而能正常的運作。

用以控制增益的元件型式有二：一為可變增益放大器(Variable Gain Amplifier，VGA)，另一為可程式增益放大器(Programmable Gain Amplifier，PGA)。依其元件特性，後者較前者更容易於矽晶片調諧器來製作，不過也較不適用於連續資料傳輸的應用，如：電視系統。因此，如何擴展可程式增益放大器模式的應用，也就成為一亟需克服的問題。

本發明之目的之一，在於提供一種增益控制電路及增益控制方法，其可解決上述提及之問題。

本發明之目的之一，在於提供一種增益控制電路及增益控制方法，其可控制前端電路之輸出訊號的增益大小。

本發明之目的之一，在於提供一種增益控制電路及增益控制方法，其可增加電視訊號的穩定度。

本發明之增益控制電路包含一偵測單元、一運算單元、一重置單元以及一控制單元。其中，該偵測單元偵測一前端電路之一輸出訊號，而產生一偵測訊號，並傳送該偵測訊號至該運算單元，而產生一運算訊號，且對該偵測訊號施行一累計運算，並產生一運算訊號，以及依據一重置訊號以重置該運算單元；該控制單元依據該運算訊號與一第一門檻值，而產生一控制訊號，以控制該前端電路之一輸出增益；而該重置單元於一預定間隔時產生該重置訊號。

本發明之增益控制方法包含下列步驟：偵測一前端電路之一輸出訊號，而產生一偵測訊號；累計運算該偵測訊號，產生一運算訊號；於一預定間隔時產生一重置訊號，並依據該重置訊號重新積分該偵測訊號；以及比較該積分訊號與一第一門檻值，而產生一控制訊號，控制該前端電路之一輸出增益。

請參閱第一圖，係為本發明之無線接收器的方塊圖。如圖所示，無線接收器包含一調諧器(tuner)1與一解調處理電路2。調諧器1包括一接收天線10、一混合器(mixer)14與一可程式增益放大器(PGA)16。接收天線10用以接收一輸入訊號而產生一接收訊號，並傳送接收訊號至混合器14，混合器14混頻該接收訊號與一本地振盪訊號，而產生一混頻訊號，可程式增益放大器16接收該混頻訊號，而依據一增益係數放大該混頻訊號，並傳送放大後之該混頻訊號至解調處理電路2，其中，該混頻訊號為一類比訊號。

解調處理電路2包含一類比數位轉換器20、一數位降頻轉換器22、一取樣電路24、一同步電路26、一通道估測電路28、一解碼電路29與一增益控制電路30。類比數位轉換器20接收該混頻訊號，並將其轉換為一第一數位訊號，此時，該第一數位訊號可為一中頻訊號，接著，再由數位降頻轉換器22降頻該第一數位訊號，而產生一第二數位訊號，其中，該第二數位訊號可為一基頻訊號，取樣電路24取樣該第二數位訊號而產生一取樣訊號後，由同步電路26同步化該取樣訊號而產生一同步取樣訊號，並傳送該同步取樣訊號至通道估測電路28，以產生一估測訊號，於一實施例中，同步電路26可依據一PN序列來同步該取樣訊號，解碼電路29接收該估測訊號而產生一解碼訊號，以供後端電路使用，上述為一般習知的技術，故此不再多加贊述。

接上所述，增益控制電路30接收並分析該第一數位訊號，而產生一分析結果，並依據該分析結果控制前端電路之一輸出增益的大小，即增益控制電路30依據該分析結果而控制調諧器1之可程式增益放大器16的增益大小，進而控制調諧器1之輸出訊號的大小。

請參閱第二圖，係為本發明之一較佳實施例之增益控制器之方塊圖。如圖所示，本發明之增益控制器30包含一偵測單元300、一調整單元310、一運算單元320與一控制單元330。偵測單元300接收並偵測該第一數位訊號，而產生一偵測訊號，其中偵測單元300可為一誤差偵測單元，以偵測該第一數位訊號與一目標值間的誤差值，請一併參閱第三A圖，係為本發明之一較佳實施例之偵測單元的方塊圖。如圖所示，偵測單元300包含一運算電路302，運算電路302運算該第一數位訊號與該目標值間之誤差值，而產生該偵測訊號，其中，該目標值可為預先設定的數值，再者，運算電路302包含一絕對值電路304與一減法器306。絕對值電路304接收該第一數位訊號，並對該第一數位訊號進行絕對值運算，以取得該第一數位訊號之絕對值，減法器306接收該第一數位訊號之絕對值，並將該第一數位訊號之絕對值與目標值相減，而產生該偵測訊號。

但此作法所得到之該誤差值可能會不夠明顯，故可採用一平方電路308，如第三B圖所示，係為本發明之另一較佳實施例之偵測單元的方塊圖。如圖所示，與第三A圖不同之處在於本實施例之運算電路302更包括一平方電路308及減法器306，平方電路308接收該第一數位訊號，並平方運算該第一數位訊號，以產生該第一數位訊號之平方值，並傳送至減法器306來相減該第一數位訊號之平方值與該目標值，而產生該偵測訊號。

請復參閱第二圖，運算單元320接收該偵測訊號後，並對該偵測訊號進行一累計運算，而產生一運算訊號，同時，運算單元320會依據一重置訊號而重置運算單元320，其中，該重置訊號係由一重置單元321於一預定間隔，而產生該重置訊號。控制單元330接收該運算訊號，而比較該運算訊號與一門檻值，而產生一控制訊號，以控制調諧器1之一輸出增益，即控制可程式增益放大器16之增益大小，進而控制調諧器1之輸出訊號的大小，其中，運算單元320可為一積分器，以對該偵測訊號進行一積分運算，而產生該運算訊號。

當控制單元330產生該控制訊號而調變調諧器1之輸出增益時，重置運算單元320。再者，該門檻值可為一第一正門檻值與一第一負門檻值。當控制單元330確定該運算訊號大於該第一正門檻值th_up1(如第五圖所示)時，產生該控制訊號，以驅使可程式增益放大器16調高該輸出增益，即調高調諧器1之輸出訊號，同時，並重置運算單元320，以驅使運算單元320重新進行該累計運算。同理，當控制單元330確定該運算訊號小於該門檻值，即該運算訊號小於該第一負門檻值th_dw1(如第五圖所示)時，產生該控制訊號而調降輸出增益，並重置運算單元320，此外，於一預設時間內，若該運算訊號並沒有大於該第一正門檻值th_up1或小於該第一負門檻值th_dw1，則依然重置運算單元320(如第五圖中所示之運算訊號50)。另外，本發明之重置單元321亦可設置於運算單元320或控制單元330內部，並不侷限於設置於運算單元320之外部。

此外，本發明之增益控制器更包括一調整單元310。調整單元310耦接於偵測單元300與運算單元320之間，調整單元310接收並調整該偵測訊號，即縮放(scaling)該偵測訊號的大小，進而控制增益控制器30的收斂時間與穩定度。其中，請一併參閱第四A圖，係為本發明之一較佳實施例之調整電路的方塊圖。如圖所示，本發明之調整單元310包含一乘法器312，乘法器312接收該偵測訊號，相乘該偵測訊號與一比例因數，而調整該偵測訊號。其中該比例因數可決定該偵測訊號的縮放大小。

再者，請一併參閱第四B圖，係為本發明之另一較佳實施例之調整電路的方塊圖。如圖所示，本發明之調整單元310包含一移位器314，移位器314接收並移位該偵測訊號，以調整該偵測訊號。其中，移位器314藉由該移位偵測訊號的位元數量，而決定該偵測訊號的縮放大小。

請一併參閱第五圖，係為本發明之一較佳實施例之運算單元之輸出波形圖。如圖所示，本發明之控制單元330依據運算單元320所輸出之該運算訊號而產生該控制訊號，即重置單元321更包含一計數器(圖中未示)，以計數運算單元320所進行之該累計運算的次數，，並在該累計運算的次數大於一參考值時，重置運算單元320，其中，該參考值為該比例因數之倒數，再者，控制單元330設置二個門檻值，分別為該第一正門檻值th_up1與該第一負門檻值th_dw1。當運算單元320輸出的運算訊號越過該兩門檻值時，則產生控制訊號驅使調諧器1調整其輸出增益，即若運算訊號大於該第一正門檻值th_up1時，則增加調諧器1之輸出增益，而放大調諧器1之輸出訊號，亦即調高調諧器1之輸出增益(如第五圖中所示之G+)；若運算訊號小於該第一負門檻值th_dw1時，則降低調諧器1之輸出增益，而縮小調諧器1之輸出訊號，亦即調降調諧器1之輸出增益(如第五圖中所示之G-)，此時，只要控制單元330所產生之控制訊號驅使調諧器1改變輸出增益時，則重置積分器320。如此，增益控制器30即可控制調諧器1之輸出訊號的增益大小。

此外，本發明之增益控制器30可應用於電視系統，而由於在電視系統中，若在調整增益的瞬間，極有可能會使電視訊號發生被雜訊干擾的情況，於一實施例中，此干擾情況可為馬賽克現象，所以增益調整器30在增益穩定後，就不需要隨易地變動，基於上述，本發明之增益控制器30的控制單元330更設置一第二正門檻值th_up2與一第二負門檻值th_dw2，並且該第二正門檻值th_up2大於該第一正門檻th_up1值，該第二負門檻值th_dw2小於該第一負門檻值th_dw1。此外，控制單元330內部更設置一拴鎖值(agc)，用以表示控制單元330將調諧器1之輸出增益予以鎖定。

承上，亦請一併復參閱第五圖。圖中運算訊號的斜率與該第一數位訊號與該目標值間的誤差值大小成對應關係，於一實施例中，其對應關係為成正比，亦即誤差值越大，則斜率也就越大。此外，控制單元330依據源自運算單元320之該運算訊號來進行判定；當運算訊號大於該第一正門檻值th_up1時，且當該拴鎖值為邏輯0(如第五圖中所示之agc_unlock)時，則調高調諧器1之輸出增益，同時，並重置運算單元320，以驅使運算單元320重新進行該累計運算；當運算訊號小於該第一負門檻值th_dw1時，且當該拴鎖值為邏輯0時，調降調諧器1之輸出增益，同時，並重置運算單元320及鎖定該拴鎖值，以驅使運算單元320重新進行該累計運算；此外，於一預設時間或運算單元320之該累計運算的次數達該參考值時(於一例子中，為1~3次)，雖該運算訊號並沒有大於該第一正門檻值th_up1或小於該該第一負門檻值th_dw1(如第五圖中所示之運算訊號52)，則依然重置運算單元320，並設定該拴鎖值為邏輯1(如第五圖中所示之agc_lock)。

此外，控制單元330可再依據該第一正門檻值th_up1、該第一負門檻值th_dw1、該第二正門檻值th_up2、該第二負門檻值th_dw2及該拴鎖值，產生該控制訊號，來調控調諧器1之輸出增益。亦即，當運算單元320重置至少一次且該運算訊號小於該第一門檻值之絕對值時，控制單元330產生該控制訊號，以鎖定前端電路之該輸出增益，即設定該拴鎖值為邏輯1(此僅為例說，並非用以限制本發明，即亦可設定該拴鎖值為邏輯0時為鎖定前端電路之該輸出增益)，也就是運算訊號於該拴鎖值為邏輯1的情況下，必須大於該第二正門檻值th_up2時，則控制單元330才會調高調諧器1之輸出增益，如此，增益調整器30在增益穩定後，就不會隨易地變動，而增加電視訊號的穩定度。同時，並重置運算單元320，以驅使運算單元320重新進行該累計運算，並將該拴鎖值設定為邏輯0(如第五圖中所示之運算訊號54)；同理，當運算訊號小於該第二負門檻值th_dw2時，且該拴鎖值為邏輯1時，則再調降調諧器1之輸出增益，同時，並重置運算單元320，以驅使運算單元320重新進行該累計運算，並將該拴鎖值設定為邏輯0；而於該預設時間或運算單元320之該累計運算的次數達該參考值時(於一例子中，為1~3次)，雖該運算訊號並沒有大於該第一正門檻值th_up1或小於該第一負門檻值th_dw1，則依然重置運算單元320，並設定該拴鎖值為邏輯1。如此反覆調整，以得到調諧器1之最適當輸出增益。

綜上所述，本發明之增益控制電路的控制方法係由一偵測單元偵測一調諧器之一輸出訊號，而產生一偵測訊號並傳送至運算單元運算而產生一運算訊號，供控制單元來將運算訊號與一門檻值進行比較，而控制前端電路之一輸出增益。如此，本發明可自動控制前端電路之輸出訊號的增益大小。

惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1．．．調諧器

10．．．接收天線

14．．．混合器

16．．．可程式增益放大器

2．．．解調處理電路

20．．．類比數位轉換器

22．．．數位降頻轉換器

24．．．取樣電路

26．．．同步電路

28．．．通道估測電路

29．．．解碼電路

30．．．增益控制電路

300．．．偵測單元

302．．．運算電路

304．．．絕對值電路

306．．．減法器

308．．．平方電路

310．．．調整單元

312．．．乘法器

314．．．移位器

320．．．運算單元

321．．．重置單元

330．．．控制單元

50．．．運算訊號

52．．．運算訊號

54．．．運算訊號

第一圖係為本發明之無線接收器之方塊圖；

第二圖係為本發明之一較佳實施例之增益控制電路之方塊圖；

第三A圖係為本發明之一較佳實施例之偵測單元的方塊圖；

第三B圖係為本發明之另一較佳實施例之偵測單元的方塊圖；

第四A圖係為本發明之一較佳實施例之調整單元的方塊圖；

第四B圖係為本發明之另一較佳實施例之調整單元的方塊圖；以及

第五圖係為本發明之一較佳實施例之運算單元之輸出波形圖。

16．．．可程式增益放大器

300．．．偵測單元

310．．．調整單元

320．．．運算單元

330．．．控制單元

Claims (28)

1. 一種增益控制電路，其包含：一偵測單元，偵測一前端電路之一輸出訊號，而產生一偵測訊號；一運算單元，接收該偵測訊號，且對該偵測訊號施行一累計運算，並產生一運算訊號，其中該累計運算為一積分運算，以及依據一重置訊號以重置該運算單元；一重置單元，用以於一預定間隔時產生該重置訊號；以及一控制單元，比較該運算訊號與一第一門檻值，而產生一控制訊號，以控制該前端電路之一輸出增益。
2. 如請求項第1項所述之增益控制電路，其中該重置單元包括有一計數器。
3. 如請求項第1項所述之增益控制電路，其中該控制單元確定該運算訊號大於該第一門檻值，產生該控制訊號以調高該輸出增益，其中該控制單元確定該運算訊號小於該第一門檻值，產生該控制訊號以調降該輸出增益。
4. 如請求項第1項所述之增益控制電路，其中當該運算單元重置至少一次且該運算訊號大於該第一門檻值之絕對值時，該控制單元依據該運算訊號與一第二門檻值，而產生該控制訊號。
5. 如請求項第4項所述之增益控制電路，其中該控制單元確定該運算訊號大於該第二門檻值，產生該控制訊號以調高該輸出增益。
6. 如請求項第4項所述之增益控制電路，其中該控制單元確定該運算訊號小於該第二門檻值，產生該控制訊號以調降該輸出增益。
7. 如請求項第1項所述之增益控制電路，其中當該運算單元重置至少一次且該運算訊號小於該第一門檻值之絕對值時，該控制單元產生該控制訊號，以鎖定該前端電路之該輸出增益。
8. 如請求項第1項所述之增益控制電路，其中該前端電路包含： 一可程式增益放大器，依據該控制訊號，而控制該前端電路之該輸出增益，該可程式增益放大器依據該輸出增益控制該輸出訊號之強度。
9. 如請求項第1項所述之增益控制電路，其中該偵測單元為一誤差偵測單元。
10. 如請求項第1項所述之增益控制電路，其中該偵測單元包含：一運算電路，運算該前端電路之該輸出訊號與一目標值，而產生該偵測訊號。
11. 如請求項第10項所述之增益控制電路，其中該運算電路包括：一絕對值電路，接收該輸出訊號，並產生該輸出訊號之一絕對值；以及一減法器，相減該絕對值與該目標值，而產生該偵測訊號。
12. 如請求項第10項所述之增益控制電路，其中該運算電路更包含：一平方電路，接收並平方運算該輸出訊號，以產生該輸出訊號之一平方值；以及一減法器，相減該平方值與該目標值，而產生該偵測訊號。
13. 如請求項第1項所述之增益控制電路，更包括：一調整單元，接收該偵測訊號，並依據一比例因數調整該偵測訊號。
14. 如請求項第13項所述之增益控制電路，其中該調整單元包含：一乘法器，接收該偵測訊號，並相乘該偵測訊號與該比例因數，而調整該偵測訊號。
15. 如請求項第13項所述之增益控制電路，其中該調整單元包含：一移位器，接收並移位該偵測訊號，而調整該偵測訊號。
16. 如請求項第1項所述之增益控制電路，其應用於一電視系統。
17. 一種增益控制方法，其步驟包含：偵測一前端電路之一輸出訊號，而產生一偵測訊號；積分運算該偵測訊號，而產生一運算訊號；於一預定間隔產生一重置訊號，並依據該重置訊號重新累計運算該偵測訊號；以及比較該積分訊號與一第一門檻值，而產生一控制訊號，控制該前端電 路之一輸出增益。
18. 如請求項第17項所述之增益控制方法，其中於比較該運算訊號與該第一門檻值之該步驟中，當該運算訊號大於該第一門檻值時，產生該控制訊號而調高該輸出增益。
19. 如請求項第17項所述之增益控制方法，其中於比較該運算訊號與該第一門檻值之該步驟中，該運算訊號小於該第一門檻值時，產生該控制訊號而調低該輸出增益。
20. 如請求項第17項所述之增益控制方法，其中當至少一次重新進行該累計運算且該運算訊號大於該第一門檻值之絕對值時，依據該運算訊號與一第二門檻值，而產生該控制訊號。
21. 如請求項第20項所述之增益控制方法，其中當該運算訊號大於該第二門檻值，產生該控制訊號以調高該輸出增益。
22. 如請求項第20項所述之增益控制方法，其中當該運算訊號小於該第二門檻值，產生該控制訊號以調降該輸出增益。
23. 如請求項第17項所述之增益控制方法，其步驟更包含：當至少一次重新進行累計運算且該運算訊號小於該第一門檻值之絕對值時，產生該控制訊號，以鎖定該輸出增益。
24. 如請求項第17項所述之增益控制方法，其中於產生該偵測訊號之該步驟中，更包括一步驟：運算該前端電路之該輸出訊號與一目標值，而產生該偵測訊號。
25. 如請求項第24項所述之增益控制方法，其中更包括：對該輸出訊號施行一絕對值運算以取得該輸出訊號之一絕對值；以及相減該輸出訊號之該絕對值與該目標值，而產生該偵測訊號。
26. 如請求項第24項所述之增益控制方法，其中更包括： 對該輸出訊號施行一平方運算以得到該輸出訊號之平方值；以及相減該輸出訊號之平方值與一目標值，而產生該偵測訊號。
27. 如請求項第17項所述之增益控制方法，更包括一步驟：對該偵測訊號乘上一比例因數以調整該偵測訊號。
28. 如請求項第17項所述之增益控制方法，更包括一步驟：移位該偵測訊號以調整該偵測訊號。