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1、(10)申请公布号 CN 102468811 A (43)申请公布日 2012.05.23 C N 1 0 2 4 6 8 8 1 1 A *CN102468811A* (21)申请号 201010531086.2 (22)申请日 2010.11.03 H03G 3/20(2006.01) (71)申请人北京普源精电科技有限公司 地址 102206 北京市昌平区沙河镇踩河村 156号 (72)发明人王悦 王铁军 李维森 (74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人任默闻 (54) 发明名称 一种高速放大器低频参数及性能控制方法及 装置 (57) 摘要 本发明提供了一种。
2、高速放大器低频参数及性 能控制方法及装置，该控制方法包括：获取需要 放大的信号，并从获取的需要放大的信号中进行 输入端信号取样；将获取的需要放大的信号输入 到高速放大器进行放大；从高速放大器输出的放 大后的信号中进行输出端信号取样；将取样的输 出端信号与取样的输入端信号进行模拟运算生成 控制信号，并根据控制信号对高速放大器的参数 及性能进行控制。以实现对电压输出型放大器 和电流输出型放大器的低频参数与综合性能的优 化。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 1/。
3、1页 2 1.一种高速放大器低频参数及性能控制方法，其特征是，所述的控制方法包括： 获取需要放大的信号，并从获取的需要放大的信号中进行输入端信号取样； 将获取的需要放大的信号输入到高速放大器进行放大； 从所述高速放大器输出的放大后的信号中进行输出端信号取样； 将取样的输出端信号与取样的输入端信号进行模拟运算生成控制信号，并根据所述的 控制信号对所述高速放大器的参数及性能进行控制。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的方法还包括：通过增益调节软件对所 述的高速放大器的增益进行调节。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的方法还包括：根据所述高速放大器的 当前增益，对取样的输出端。
4、信号与取样的输入端信号进行对应的模拟运算生成对应的控制 信号。 4.一种高速放大器低频参数及性能控制装置，其特征是，所述的控制装置包括： 信号输入切换电路，用于获取需要放大的信号，并从获取的需要放大的信号中进行输 入端信号取样； 高速放大器，用于将获取的需要放大的信号进行放大； 信号输出切换电路，用于从所述高速放大器输出的放大后的信号中进行输出端信号取 样； 低频伺服电路，用于将取样的输出端信号与取样的输入端信号进行模拟运算生成控制 信号，并根据所述的控制信号对所述高速放大器的参数及性能进行控制。 5.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述的高速放大器为可变增益高速放大器， 用于根据增益调节。
5、软件调节放大器增益。 6.根据权利要求5所述的装置，其特征是，所述的装置还包括：参数调节控制电路，用 于根据所述高速放大器的当前增益生成参数调节信号，所述的低频伺服电路根据所述的参 数调节信号对取样的输出端信号与取样的输入端信号进行对应的模拟运算生成对应的控 制信号。 7.根据权利要求6所述的装置，其特征是，所述的低频伺服电路包括： 输出取样及放大滤波电路，用于将取样的输出端信号变换为单端输出信号； 数字控制电路，用于调节所述单端输出信号的电位； 微处理器，用于根据所述的参数调节信号对所述的数字控制电路进行控制； 模拟积分运算电路，用于对取样的输出端信号与取样的输入端信号进行对应的模拟积 分运。
6、算生成对应的控制信号。 8.根据权利要求7所述的装置，其特征是，所述的数字控制电路包括：数字电位器。 9.根据权利要求7所述的装置，其特征是，所述的微处理器包括：键盘。 权 利 要 求 书CN 102468811 A 1/5页 3 一种高速放大器低频参数及性能控制方法及装置 技术领域 0001 本发明关于信号源技术领域，特别是关于信号源模拟板上高频功率放大器的低频 参数性能调节技术，具体地讲是一种高速放大器低频参数及性能控制方法及装置。 背景技术 0002 在现有技术中，诸如高速放大器等高速器件，均具有很好的动态特性，但其低频参 数(直流特性)，比如温飘、噪声、失调电压、失调电流等特性相对于一。
7、些低速的精密器件要 差很多。为了改善高速器件低频参数特性，往往采用低速的高精密、低温飘等直流特性良好 的器件与高速放大器组成一个负反馈电路，通过高精密器件作为高速器件的反馈网络，来 实现高速器件的低频参数改善的目的。 0003 然而，现有技术中的改善高速器件低频参数特性的方法存在以下弊端：(一)该方 法主要是针对电压输出型的高速放大器；(二)该方法无法实时的动态的根据高速器件的 放大倍数来调节反馈网络的参数，也就是说目前的技术都是针对某一个高频放大器的放大 倍数来设计反馈网络的，一旦放大器的放大倍数改变，该反馈网络将会失去作用；(三)该 方法在反馈网络的调试中需要工作人员采用机械的方法(比如调。
8、节滑动变阻器等)去调 节，费时、费力、无法实现精确调节且调节结果不直观，因此不能够很好的判断该反馈网络 是否已经调整到最佳状态。 发明内容 0004 本发明实施例提供了一种高速放大器低频参数及性能控制方法及装置，以实现对 电压输出型放大器和电流输出型放大器的低频参数与综合性能的优化。 0005 本发明的目的之一是，提供一种高速放大器低频参数及性能控制方法，该控制方 法包括：获取需要放大的信号，并从获取的需要放大的信号中进行输入端信号取样；将获 取的需要放大的信号输入到高速放大器进行放大；从高速放大器输出的放大后的信号中进 行输出端信号取样；将取样的输出端信号与取样的输入端信号进行模拟运算生成控。
9、制信 号，并根据控制信号对高速放大器的参数及性能进行控制。 0006 本发明的目的之一是，提供一种高速放大器低频参数及性能控制装置，该控制装 置包括：信号输入切换电路，用于获取需要放大的信号，并从获取的需要放大的信号中进行 输入端信号取样；高速放大器，用于将获取的需要放大的信号进行放大；信号输出切换电 路，用于从高速放大器输出的放大后的信号中进行输出端信号取样；低频伺服电路，用于将 取样的输出端信号与取样的输入端信号进行模拟运算生成控制信号，并根据控制信号对高 速放大器的参数及性能进行控制。 0007 本发明实施例能够实现电压输出型放大器和电流输出型放大器的低频参数与综 合性能的优化。 000。
10、8 本发明实施例可以实时的动态的根据高速器件的放大倍数来调节反馈网络的参 数，也就是说可以针对不同的高频放大器的放大倍数去实时的，自动的改变反馈网络的系 说 明 书CN 102468811 A 2/5页 4 数，对不同的高频功率放大器的放大倍数的情况下，均能够自动的实现高频放大器的低频 参数与综合性能的优化；同时通过反馈网络中的滤波器，也极大的改善了整个系统的电源 电压抑制比。 0009 本发明实施例不用机械的方式，而是采用键盘按键的方式通过微处理器去控制反 馈环中的数字电位器来实现反馈环参数的调节，这样能够既直观、快速又方便的进行电路 的初始化调整，节约了人工，减小了差错。 附图说明 001。
11、0 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。 0011 图1为本发明实施例1高速放大器低频参数及性能控制方法流程图； 0012 图2为本发明实施例1高速放大器低频参数及性能控制装置结构框图； 0013 图3为本发明实施例1低频伺服电路结构框图； 0014 图4为本发明实施例2高速放大器低频参数及性能控制装置结构框图； 0015 图5为本发明实施例2低频伺服电路原理框图； 001。
12、6 图6为本发明实施例2具有参数调节控制电路的高速放大器低频参数及性能控制 装置结构框图； 0017 图7为本发明实施例2高速放大器低频参数及性能控制装置的电路图。 具体实施方式 0018 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。 0019 实施例1 0020 如图1所示，本实施例的高速放大器低频参数及性能控制方法包括以下步骤：获 取需要放大的信号(如：直接数字合成DDS。
13、芯片产生的信号并从获取的DDS芯片产生的信 号)中进行输入端信号取样(步骤S101)；将获取的DDS芯片产生的信号输入到高速放大 器进行放大(步骤S102)；从高速放大器输出的放大后的信号中进行输出端信号取样(步 骤S103)；将取样的输出端信号与取样的输入端信号进行模拟运算生成控制信号并根据控 制信号对高速放大器的参数及性能进行控制(步骤S104)。 0021 本实施例的高速放大器低频参数及性能控制方法还包括：通过增益调节软件对所 述的高速放大器的增益进行调节。根据所述高速放大器的当前增益，对取样的输出端信号 与取样的输入端信号进行对应的模拟运算生成对应的控制信号。 0022 本实施例的高速。
14、放大器低频参数及性能控制方法是用于信号发生器的模拟子卡 上，主要目的是用来调节模拟板上面的高频功率放大器的低频参数与综合性能，本实施例 的整体结构如图2所示： 说 明 书CN 102468811 A 3/5页 5 0023 实现本实施例方法的电路由A，B，C，D，E五个部分组成，其工作原理如下： 0024 首先当信号发生器需要输出大幅度的信号的时候，DDS产生的前端的小信号就进 入A：信号输入切换电路；同时，进入信号输入切换电路的信号也一起进入D：低频伺服电 路； 0025 然后A部分的信号进入B：高频功率放大电路，进行信号的放大；同时该功率放大 电路的放大倍数不是固定不变的，而是可以通过软件。
15、进行配置与选择的； 0026 由高频功率放大电路放大后的信号进入C：信号输出切换电路； 0027 由信号输出切换电路输出的信号通过取样电路后，进入D：低频伺服电路；低频伺 服电路通过将由A：信号输入切换电路送来的输入信号与C：信号输出切换电路送来的信号 做一系列复杂的模拟运算以后，得到一个控制信号，该控制信号作为一个反馈输出调节信 号再输入到B：高频功率放大电路，从而达到了对高频功率放大器的输出以及性能的实时 调节的目的； 0028 由于高频功率放大电路的放大倍数可以由软件控制与选择，而高频功率放大电路 的一些低频参数对高频功率放大电路性能的影响与高频功率放大电路的放大倍数是密切 相关的，所以。
16、一旦B：高频功率放大电路的放大倍数发生了改变以后，我们的D：低频伺服电 路的参数也需要做相应的调节，这时候我们就依靠E：数字化参数调节与控制电路根据高 频功率放大电路放大倍数的变化来控制与调节低频伺服电路的相应参数，从而使高频放大 电路的性能在任何情况下都达到最优。 0029 如图3所示，低频伺服电路和数字化参数调节与控制电路的工作原理如下： 0030 (1)低频伺服电路是起到模拟量的运算与比较作用，配合数字化参数调节与控制 电路起到对高频功率放大器的低频参数以及整体综合性能的自动化调整。 0031 (2)数字化参数调节与控制电路具体的作用就是根据高频功率放大器不同的放大 倍数，通过图2中B：。
17、数字控制电路以及，D：微处理器的配合来实现修改相应的模拟参数，实 现根据高频功率放大电路放大倍数的变化来控制与调节低频伺服电路的相应参数，从而使 高频放大电路的性能在任何情况下都达到最优。 0032 首先高频功率放大器输出的最终信号作为C电路的输入信号，C电路对其进行差 分取样以后，通过一个运算放大器将其变换为单端输出的信号，该输出信号进入B：数字控 制电路的模拟电路部分，该数字控制电路其实是一个高精度，低温飘的数字电位器，该数字 电位器电阻值的控制是通过D：微处理器通过I2C接口进行通讯的；然后信号由B部分进入 到A：模拟积分运算电路，该电路将由B部分进入的信号与输入给高频功率放大器的输入信。
18、 号做一个积分运算，积分运算得到的最终值是一个电压值，该电压值再作为高频功率放大 器的一路输入信号去与输入给高频功率放大器的输入信号在高频功率放大器内部做运算， 最终实现对高频功率放大器低频参数以及综合性能实现优化与改善的目的。另外：该低频 伺服电路和高频功率放大电路一起构成了一个典型的负反馈电路，由于有负反馈的存在， 并且我们的伺服电路，以及数字控制电路里面的模拟器件采用的都是高精度，低温飘的器 件，所以可以利用负反馈来实现我们的高频功率放大器既能有高的带宽，同时又具备低频 高精密，低温飘器件的优点，实现了高频功率放大器低频参数以及综合性能的改善与优化。 0033 实施例2 0034 如图4。
19、所示，本实施例的高速放大器低频参数及性能控制装置包括：信号输入切 说 明 书CN 102468811 A 4/5页 6 换电路101，用于获取需要放大的信号(如：直接数字合成DDS芯片产生的信号)，并从获取 的DDS芯片产生的信号中进行输入端信号取样；高速放大器102，用于将获取的DDS芯片产 生的信号进行放大；信号输出切换电路103，用于从高速放大器输出的放大后的信号中进 行输出端信号取样；低频伺服电路104，用于将取样的输出端信号与取样的输入端信号进 行模拟运算生成控制信号，并根据所述的控制信号对高速放大器的参数及性能进行控制。 0035 如图5所示，低频伺服电路104包括：输出取样及放大。
20、滤波电路1041，用于将取样 的输出端信号变换为单端输出信号；数字控制电路1042，用于调节所述单端输出信号的电 位；微处理器1044，用于根据所述的参数调节信号对所述的数字控制电路进行控制；模拟 积分运算电路1043，用于对取样的输出端信号与取样的输入端信号进行对应的模拟积分运 算生成对应的控制信号。数字控制电路包括：数字电位器。微处理器包括：键盘。 0036 如图6所示，本实施例的高速放大器低频参数及性能控制装置包括：信号输入切 换电路101，用于获取直接数字合成DDS芯片产生的信号，并从获取的DDS芯片产生的信号 中进行输入端信号取样；高速放大器102，用于将获取的DDS芯片产生的信号进。
21、行放大；信 号输出切换电路103，用于从高速放大器输出的放大后的信号中进行输出端信号取样；低 频伺服电路104，用于将取样的输出端信号与取样的输入端信号进行模拟运算生成控制信 号，并根据所述的控制信号对高速放大器的参数及性能进行控制；参数调节控制电路105， 用于根据高速放大器的当前增益生成参数调节信号，低频伺服电路根据参数调节信号对取 样的输出端信号与取样的输入端信号进行对应的模拟运算生成对应的控制信号。高速放大 器为可变增益高速放大器，用于根据增益调节软件调节放大器增益。 0037 如图7所示，结合本实施例装置的电路图介绍本发明装置的电路结构，各部件之 间的连接关系、工作关系、工作原理如下。
22、： 0038 在图7中，由电阻R9039将高频功率放大电路的输出信号进行采样，在信号发生器 当中高频功率放大电路输出的是电流信号，所以需要一个采样电阻将其电流转换为电压信 号(针对其他类型的信号，比如电压信号该低频伺服电路同样起作用，只需要稍微修改一 下取样电路的形式)，然后通过运放U905B以及电路R9056，R9057，R9040，R9058，R9059， R9041以及电容C9056和电容C9058构成的差分输入转单端输出的放大电路对信号进行差 分到单端的转换以及实现信号的放大； 0039 然后经过放大后的电路进入一个数字电位器U906，该数字电位器是由模拟卡上面 的一块FPGA来配置的。
23、，由于FPGA得输出电平与数字电位器的电平不兼容，这时就需要用电 阻R9090，R9091以及三极管Q914，Q915来实现一个电平的转换，以确保数字电位器U906与 FPGA能够顺利通讯； 0040 数字电位器U906与电阻R9055串联的值与输入功放的输入信号进入伺服电路端 的电阻R9011与R9054之间必须满足一个固定的关系，该关系又与高频功率放大电路的放 大倍数密切相关，所以可以通过调节与配置数字电位器为不同的值，使数字电位器U906与 电阻R9055串联的值与输入功放的输入信号进入伺服电路端的电阻R9011以及R9054之间 在不同的高频功率放大倍数下都满足这样的固定关系(在偏置电。
24、压为0的时候计算公式 1)： 0041 .公式1 说 明 书CN 102468811 A 5/5页 7 0042 其中，V in ：输入高频功放的信号； 0043 A amp ：高频功放的电压放大倍数； 0044 R sample ：为取样电阻R9039； 0045 A diff ：由运放U905B构成的差分转单端电路的电压放大倍数； 0046 最后信号通过一个由运放U905A和电容C9068组成的积分电路实现对取样信号和 输入信号的积分运算，该电路的积分输出作为高频功率放大电路的调节电压，与高频功率 放大电路的输入信号一起进入高频功率放大电路，伺服电路以及数字控制电路里面的模拟 器件采用的都。
25、是高精度，低温飘的器件，所以可以利用负反馈来实现我们的高频功率放大 器既能有高的带宽，同时又具备低频高精密，低温飘器件的优点，实现了高频功率放大器低 频参数以及综合性能的改善与优化。 0047 在图7的电路里面加入了滤波的电容C9056，C9058，在选取该滤波电容以及构成 积分电路的积分电容C9068时，必须注意电源电压。当放大电路放大信号时，输出信号的幅 度越大，功放输出的电流越大，那么就意味着功放从电源处取得的电流就大，特别是在信号 频率较低的时候这种现象特别明显；当信号频率较高时(100KHZ)，这样的由于负载电 流的波动导致的电压的波动可以通过大的滤波电容来补偿，但是当频率较低的时候。
26、(比如 100HZ)，大的滤波电容也无能为力了，因此，在这里通过设定C9056，C9058，C9068不同 的电容值，从而使伺服电路有一定的带宽(带宽约为100KHZ)这样就可以利用伺服电路顺 便对电源电压的波动起到相应的补偿作用。 0048 本发明实施例采用负反馈技术，利用高精密，低温漂，低噪声的器件实现了对高频 功率放大器(一般这类放大器的温飘、失调电压、失调电流、噪声等特性都不是很好)的低 频参数(温飘、失调电压、失调电流、噪声)改善，提高了其综合性能与指标； 0049 本发明实施例利用数字电位器与微处理器的配合以及结合模拟电路的巧妙设计， 实现了在高频功率放大器的不同放大倍数下，自动的。
27、调节其低频参数以及实现其综合性能 的改善； 0050 本发明实施例巧妙的设计了滤波电路，不仅仅低频参数得到很好的改善，且放大 器对电源电压的波动也不敏感，极大的提高了高频功率放大器的电源电压制止比。 0051 本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员， 依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内 容不应理解为对本发明的限制。 说 明 书CN 102468811 A 1/4页 8 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102468811 A 2/4页 9 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102468811 A 3/4页 10 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102468811 A 10 4/4页 11 图7 说 明 书 附 图CN 102468811 A 11 。