闭环控制系统以及与该闭环控制系统组合的放大器技术方案

提供了一种控制装置，其能够提供高动态分辨率并且适合于包含在集成电路内。所述控制装置接收表示被测对象的期望值的要求信号，以及表示所述被测对象的当前值或近期获得值的反馈信号。处理电路形成另一信号，该另一信号是要求信号和反馈信号的函数。然后，该另一信号经过至少积分函数。以采样方式处理或获取要求信号、反馈信号或所述另一信号。这种采样、即不连续处理的利用允许合成积分时间常数，否则将需要在集成电路内使用非常大量的部件，或者使用斩波部件。这两种选择都成本高。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求递交于2013年8月29日、名称为“CLOSED LOOP CONTROL SYSTEM,AND AN AMPLIFIER IN COMBINATION WITH SUCH A CLOSED LOOP CONTROL SYSTEM”的大不列颠专利申请No.1315389.5的优先权利益，该专利申请的全文通过引用合并于本文中。
本公开涉及闭环控制系统。该闭环控制系统能够允许实现比用于将系统参数设定成目标值的数字控制信号的分辨率更佳的分辨率来进行受控系统的调节，所述分辨率可以是动态分辨率。
技术介绍
通过器件来控制诸如放大器增益控制或电流控制的功能的系统通常包括闭环控制系统，使得适当的电路接收目标值且自动地控制目标电路，以使其呈现出适合的响应，诸如增益或电流。在一些系统中，期望进行精细控制。这通常涉及到在相邻步阶之间具有相对小的步阶尺寸的数模转换器的使用。一些系统可以具有相对较大且可变的失调电压。这趋于涉及到具有足够大的输出范围的数模转换器。如果在单个系统中出现精细控制和大的偏移，则这趋于涉及高分辨率数模转换器的使用，具有在制造这种大(例如，在其输入字中有大量的输入位)的精确器件方面关联的成本问题。因为这种器件在集成电路芯片上具有较大的印迹，所以成本升高。期望实现精细控制，而不必制造高分辨率和宽范围的模数转换器。
技术实现思路
本文公开了控制装置，包括处理电路，该处理电路用于接收表示被测对象(待测量和控制的量或信号)的期望值的要求信号，以及表示被测对象的反馈信号(例如，反馈信号能够表示被测对象的当前值或被测对象的近期获取的值)。处理电路配置为基于形成为要求信号和反馈信号的函数的另一信号来执行至少积分功能。以采样方式来处理或获取要求信号、反馈信号和另一信号。控制装置内信号的离散(与连续相对)时间处理的利用提供了设计灵活性并且还可以用来减小部件尺寸。控制装置可用于设定通过RF功率放大器的晶体管的电流，诸如在移动电话系统、TV系统、卫星系统、雷达系统等等中常见的RF功率放大器。通过这种晶体管的电流可以改变以控制放大器的增益。在实施方案中，处理电路可布置成从诸如具有第二、较短时间常数的电阻器-电容器组合的部件合成第一值的积分器时间常数。该合成可通过诸如电阻器-电容器组合之一的积分器与信号节点的选择性连接和断开来执行。可以对连接/断开比率进行编程。这允许利用芯片级部件(即，电阻器和电容器设由集成电路的一体部分)来合成时间常数，从而合成通常不设在集成电路内或不易于设在集成电路内的部件的性能。电阻器本身可以通过开关电容器来合成。附图说明本文中描述了本专利技术的控制系统和相关系统，现在仅参照附图通过非限制实施例的方式来对此进行描述，在附图中：图1是放大器和用于放大器的控制环的顶层示意图；图2示出了基于图1所示的图表控制环的变型例，其中闭环的部分实现在数字域中；图3更详细地示出了图1的电路；图4a是实现放大器中的漏极电流或增益变化的图1、图2或图3的DAC的代码变化的时序图，图4b示出了图1、图2或图3所示的放大器的合成的漏极电流变化；图5a示出了改善闭环控制器的响应的信号预失真的实施例，图5b示出了预失真信号之和，图5c示出了放大器的增益变化；图6示出了另一变型例，其中积分器的输入充当求和结点；图7示出了依照本公开另一实施方案的闭环控制器的变型例；图8示出了闭环控制器的另一变型例；以及图9示出了能够与本文所描述的其它实施方案中任一个一起使用的直接增益测量方法。具体实施方式闭环控制器的实施方案，通常由2指示，在图1中显示与通常由4指示的射频(RF)放大器相结合。控制器2实现了具有物理硬件的控制电路。控制电路能够提供基于表示放大器4的输出的反馈信号以及表示RF放大器4的输出的期望值的要求值的用于RF放大器4的偏压信号。如图所示，偏压信号能够施加到例如场效应晶体管的栅极。图1所示的系统布置成将通过负载14或晶体管10的电流I设定成预定电平。将理解的是，设定通过负载14或晶体管10的电流I能够设定流经负载14和晶体管10中的另一个的电流。在图1所示的布置中，晶体管10布置成充当射频放大器，RF信号经由示意性地表示为12的信号耦合电路与晶体管的栅极11耦合。耦合电路12可以包括离散部件、带状线或任何其它适合于操纵RF频率信号的电路系统。诸如电感器的负载14将高阻抗ZL提供给交流(AC)信号，而将相对低的阻抗呈现给直流(DC)信号。输出耦合部件或网络16可以与晶体管10的漏极连接以提取放大的RF信号。晶体管10可以例如为双极结型晶体管(BJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、高电子迁移率晶体管(HEMT)、异质结双极型晶体管(HBT)、金属半导体场效应晶体管(MESFET)、或横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管。虽然术语“金属”和“氧化物”存在于例如MOSFET中，但是技术人员将理解这些晶体管可以具有由除了金属之外的材料(诸如多晶硅)制成的栅极，并且具有由除了氧化硅之外的其它类型的电介物(诸如高k电介物)制成的电介氧化物区域。而且，将理解的是，当晶体管10为双极晶体管时，在基极处接收RF信号，并且放大的RF信号提供在集电极处，并且本文论述的任何特征能够恰当地应用于功率放大器中的双极晶体管。晶体管10还可以形成为多个晶体管并且可以具体实施在一个或多个放大级与诸如电容器、电阻器或晶体管的其它器件相结合而存在的单片式微波集成电路(MMIC)上。因此，晶体管10可以由多个晶体管替代。晶体管10可以具有随漏极电流而变化的跨导。因此，能够通过控制器件中的静态电流或低频漏极电流(即，当RF信号存在时频率在信号带以下的电流)来控制由晶体管10和负载14形成的RF放大器的增益。为了感测通过晶体管10的低频电流，电流感测晶体管20放置成与晶体管10串联。能够使用其它的电流感测元件，诸如(但不限于)霍尔效应电流传感器或磁变压器。电流感测电阻器20能够放置成与晶体管10的漏极串联，因为这样会对晶体管的增益具有最小的影响，而将晶体管20放置成与晶体管10的源极串联通常会影响晶体管10的RF增益。然而，在RF增益不成问题且目的是控制通过负载的电流的其它系统中，则晶体管20可以放置成与晶体管10的源极串联。在图1所示的布置中，电流感测电阻器20连接到放大器本文档来自技高网...

【技术保护点】
控制电路，包括处理电路，所述处理电路配置为接收表示被测对象的期望值的要求信号以及表示所述被测对象的反馈信号，其中所述处理电路配置为基于形成为所述要求信号和反馈信号的另一信号来执行至少积分功能，并且其中以采样方式来处理或获取所述要求信号、所述反馈信号或所述另一信号中的至少一个。

【技术特征摘要】
2013.08.29 GB 1315389.51.控制电路，包括处理电路，所述处理电路配置为接收表示被测对
象的期望值的要求信号以及表示所述被测对象的反馈信号，其中所述处理
电路配置为基于形成为所述要求信号和反馈信号的另一信号来执行至少
积分功能，并且其中以采样方式来处理或获取所述要求信号、所述反馈信
号或所述另一信号中的至少一个。
2.如权利要求1所述的控制电路，其中所述处理短裤具有用于接收
所述要求信号的第一输入，并且其中所述要求信号以不连续方式更新，并
且更新之间的时间段是TUPDATE，并且其中所述控制电路内的采样电路配置
为在每一个TINTEGRATOR对所述要求信号所述另一信号进行采样，其中
TINTEGRATOR小于TUPDATE。
3.如权利要求1所述的控制电路，其中所述处理电路包括：积分器，
其配置为执行所述积分功能；以及开关，其与所述积分器串联，并且所述
开关的占空比被控制从而修正所述积分器的时间常数。
4.如权利要求3所述的控制电路，其中所述积分器包括与放大器相
关联的电阻器-电容器网络或开关电容器，其配置为对所述放大器的输入进
行积分。
5.如权利要求1所述的控制电路，其中所述要求信号供给到求和电
路的第一输入，并且所述反馈信号供给到所述求和电路的第二输入，并且
所述求和电路配置为将所述另一信号形成为所述要求信号与所述反馈信
号之间的差，并且所述另一信号供给到配置为执行所述积分功能的积分
器。
6.如权利要求1所述的控制电路，其中离散时间电流感测放大器配
置为在一频率(FSENSE)下工作，并且所述处理电路配置为以采样频率
(FINTEGRATOR)对所述要求信号或所述另一信号进行采样，其中所述放大
器频率大致等于所述采样频率。
7.如权利要求6所述的控制电路，其中积分器配置为执行所述积分
功能，通过所述积分器产生的时间常数在控制装置的响应特性中形成主导

\t极点并且允许使用具有有限带宽或采样输出的反馈通道放大器。
8.如权利要求1所述的控制电路，还包括配置为供给所述要求信号
的数模转换器。
9.如权利要求8所述的控制电路，其中所述数模转换器具有最小输
出步阶尺寸X，并且在使用时，能够在每个TUPDATE更新输出，并且其中，
所述控制电路配置为在每个更新周期TUPDATE对来自所述数模转换器的输
出信号采样Q次，以将在每个周期内具有Q步阶的分级信号与步阶尺寸
X/Q合成。
10.如权利要求1所述的控制电路，其中所述被测对象是通过负载或
通过晶体管的电流。
11.如权利要求10所述的控制电路，其中所述电流流经电流感测部件，
并且来自所述电流感测部件的输出提供给电流感测放大器。
12.如权利要求1所述的控制电路，其中所述控制信号布置成使得所
述要...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·博德纳尔，P·J·普拉特，D·伯克，P·J·汤吉，
申请(专利权)人：亚德诺半导体集团，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛;BM