[发明专利]一种信号能量检测电路

说明书

本发明公开了一种信号能量检测电路，包括模拟运算模块、输出采样保持模块。模拟运算模块接收输入讯号，并对输入讯号进行平方计算，得到输入讯号的能量。输出采样保持模块对输入讯号的能量做平均计算，保持输入讯号的能量的线性输出。该信号能量检测电路使用功耗低、架构简单的纯模拟电路来实现，所检测出来的能量信号用电压、电流等普通电讯号来表征，电路结构简单、功耗低、设计成本低。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种信号能量检测电路。

背景技术

在模拟信号处理领域，放大器的输入端的讯号可大可小，当大讯号输入到系统中时，可能会带来削波失真，这是由于系统此时配置的增益也相对比较大使得输出讯号的幅度超过了额定幅度。一个常用的解决办法，即在检测到大讯号来临之际适当地降低系统增益使得输出讯号不产生削波失真，这样就保证了模拟讯号的高品质传输。

在上述过程中，一个重要组件就是用于检测讯号幅度或能量的检测器，业内常用的手段有三种检测方式：峰值检测，均值检测，RMS检测（能量检测）。三种方式在相关产品中都有所运用。其中最佳的检测方式为RMS检测或能量检测，因为其直接对应检测的讯号的能量或者功率，较其他检测模式更加稳妥可靠。

业内现有的能量检测方案有数字方式和模拟方式两种。

采用数字方式进行能量检测是利用模数转换器(ADC)将模拟讯号先转换为数字讯号，然后用DSP处理方式在数字域完成一段时间的讯号能量计算，如果得到的能量值超过预先设定的阈值，则触发增益调节电路去降低系统增益，直到讯号能量被降到阈值以下。数字方式的优点是计算准确；缺点是系统设计复杂，设计过程牵扯的技术人员过多，须要数字工程师和模拟工程师一起配合调试，人力成本也高。

采用模拟方式进行能量检测的核心思想是将能量以模拟讯号的方式来表达，通过简单的比较器或者简单的ADC来判断讯号能量是否超过预先设定的阈值，是否须要触发增益调节电路来降低系统增益防止削波产生。模拟实现方式的优势是电路可以足够简单，涉及的电路设计人员较少，人力成本低；缺点是能量计算表达准确度依赖于模拟电路中的元器件精度。此外，模拟式检测方式的架构常为了实现讯号乘法而动用bipolar器件，而使得与普通CMOS制程兼容性差、功耗大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种信号能量检测电路，(1)该信号能量检测电路使用功耗低、架构简单的纯模拟电路来实现，所检测出来的能量信号用电压、电流等普通电讯号来表征，解决了现有信号能量检测电路结构复杂、功耗高、设计成本高的问题。(2)该信号能量检测电路利用MOS管的平方率关系、MOS管的亚阈值特性以及电容的电流、电压关系来实现讯号能量检测，解决了现有模拟检测电路能量计算准确度低的问题。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种信号能量检测电路，包括模拟运算模块、输出采样保持模块。模拟运算模块接收输入讯号，并对输入讯号进行平方计算，得到输入讯号的能量。输出采样保持模块对输入讯号的能量做平均计算，保持输入讯号的能量的线性输出。

进一步地，模拟运算模块包含电平移位单元、等压环路控制单元、平方运算单元、电流比例镜像单元。电平移位单元对输入讯号的电压进行移位，产生移位电压输出。等压环路控制单元将移位电压输出钳制到平方运算单元。平方运算单元对移位电压输出做平方运算，产生电流输出。电流输出通过等压环路控制单元输出到电流比例镜像单元；电流比例镜像单元按照一定的比例将电流输出镜像输出到输出采样保持模块上。

进一步地，模拟运算模块包含电平移位单元、等压环路控制单元、平方运算单元、电流比例镜像单元。电平移位单元的输入端接收输入讯号。电平移位单元的输出端与等压环路控制单元的输入端相连接。平方运算单元与等压环路控制单元的反馈端相连接。等压环路控制单元的输出端通过电流比例镜像单元与输出采样保持模块相连接。等压环路控制单元的输出端通过反馈线路与反馈端相连接。