[發明專利]一種信號能量檢測電路

有效

• 申請號: 201710076457.4
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN108427030B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 王鳳虎
• 申請（專利權）人: 珠海全志科技股份有限公司
• 主分類號: G01R22/08
• 分類號: G01R22/08
• 代理公司: 廣東深宏盾律師事務所 44364
• 代理人: 趙瓊花

本發明公開了一種信號能量檢測電路，包括模擬運算模塊、輸出采樣保持模塊。模擬運算模塊接收輸入訊號，并對輸入訊號進行平方計算，得到輸入訊號的能量。輸出采樣保持模塊對輸入訊號的能量做平均計算，保持輸入訊號的能量的線性輸出。該信號能量檢測電路使用功耗低、架構簡單的純模擬電路來實現，所檢測出來的能量信號用電壓、電流等普通電訊號來表征，電路結構簡單、功耗低、設計成本低。

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，尤其涉及一種信號能量檢測電路。

背景技術

在模擬信號處理領域，放大器的輸入端的訊號可大可小，當大訊號輸入到系統中時，可能會帶來削波失真，這是由于系統此時配置的增益也相對比較大使得輸出訊號的幅度超過了額定幅度。一個常用的解決辦法，即在檢測到大訊號來臨之際適當地降低系統增益使得輸出訊號不產生削波失真，這樣就保證了模擬訊號的高品質傳輸。

在上述過程中，一個重要組件就是用于檢測訊號幅度或能量的檢測器，業內常用的手段有三種檢測方式：峰值檢測，均值檢測，RMS檢測（能量檢測）。三種方式在相關產品中都有所運用。其中最佳的檢測方式為RMS檢測或能量檢測，因為其直接對應檢測的訊號的能量或者功率，較其他檢測模式更加穩妥可靠。

業內現有的能量檢測方案有數字方式和模擬方式兩種。

采用數字方式進行能量檢測是利用模數轉換器(ADC)將模擬訊號先轉換為數字訊號，然后用DSP處理方式在數字域完成一段時間的訊號能量計算，如果得到的能量值超過預先設定的閾值，則觸發增益調節電路去降低系統增益，直到訊號能量被降到閾值以下。數字方式的優點是計算準確；缺點是系統設計復雜，設計過程牽扯的技術人員過多，須要數字工程師和模擬工程師一起配合調試，人力成本也高。

采用模擬方式進行能量檢測的核心思想是將能量以模擬訊號的方式來表達，通過簡單的比較器或者簡單的ADC來判斷訊號能量是否超過預先設定的閾值，是否須要觸發增益調節電路來降低系統增益防止削波產生。模擬實現方式的優勢是電路可以足夠簡單，涉及的電路設計人員較少，人力成本低；缺點是能量計算表達準確度依賴于模擬電路中的元器件精度。此外，模擬式檢測方式的架構常為了實現訊號乘法而動用bipolar器件，而使得與普通CMOS制程兼容性差、功耗大。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了一種信號能量檢測電路，(1)該信號能量檢測電路使用功耗低、架構簡單的純模擬電路來實現，所檢測出來的能量信號用電壓、電流等普通電訊號來表征，解決了現有信號能量檢測電路結構復雜、功耗高、設計成本高的問題。(2)該信號能量檢測電路利用MOS管的平方率關系、MOS管的亞閾值特性以及電容的電流、電壓關系來實現訊號能量檢測，解決了現有模擬檢測電路能量計算準確度低的問題。

為了實現上述目的，本發明技術方案如下：

一種信號能量檢測電路，包括模擬運算模塊、輸出采樣保持模塊。模擬運算模塊接收輸入訊號，并對輸入訊號進行平方計算，得到輸入訊號的能量。輸出采樣保持模塊對輸入訊號的能量做平均計算，保持輸入訊號的能量的線性輸出。

進一步地，模擬運算模塊包含電平移位單元、等壓環路控制單元、平方運算單元、電流比例鏡像單元。電平移位單元對輸入訊號的電壓進行移位，產生移位電壓輸出。等壓環路控制單元將移位電壓輸出鉗制到平方運算單元。平方運算單元對移位電壓輸出做平方運算，產生電流輸出。電流輸出通過等壓環路控制單元輸出到電流比例鏡像單元；電流比例鏡像單元按照一定的比例將電流輸出鏡像輸出到輸出采樣保持模塊上。

進一步地，模擬運算模塊包含電平移位單元、等壓環路控制單元、平方運算單元、電流比例鏡像單元。電平移位單元的輸入端接收輸入訊號。電平移位單元的輸出端與等壓環路控制單元的輸入端相連接。平方運算單元與等壓環路控制單元的反饋端相連接。等壓環路控制單元的輸出端通過電流比例鏡像單元與輸出采樣保持模塊相連接。等壓環路控制單元的輸出端通過反饋線路與反饋端相連接。