一种低频通信前端架构制造技术

本发明专利技术公开了一种低频通信前端架构，包括一选频网络，还包括一开环结构的低噪声放大器，该低噪声放大器与所述选频网络连接，其输出端电连接有低通误差反馈电路，通过该低通误差反馈电路稳定所述低噪声放大器的输出直流偏置点以加大所述低噪声放大器的输出动态范围。本发明专利技术解决了接收前端难以在低功耗下又有远距离警示问题。本发明专利技术解决了接收机靠近发射机后出现警示死区的问题。

A low frequency communication front-end architecture

【技术实现步骤摘要】
一种低频通信前端架构
本专利技术涉及通信设备，具体的说是涉及一种低频通信前端架构。
技术介绍
在现有技术中，低频通信装置会人为的规定一个范围，人或者其他动物只能在该规定的范围内活动，超出该范围后需要给出响应的提示或刺激信号。为了实现该应用，需要给人或动物佩戴一个可穿戴设备，当接近或超越该边界的时候，这个设备将会发出警示的信号给佩戴者。传统的通信装置一般采用单工无线通信装置，该装置中包含了发射机和接收机两部分。由于发射机为固定点发射，因此可以使用固定电源供电，因此并无功耗上的限制。但是由于接收机是在佩戴者的身上，因此需要独立电源供电。不幸的是一般这个独立电源的容量都比较小，一般不会超过200mAh，而大部分应用最多也只有100mAh。为了能让接收机工作更长时间、佩戴方便性和舒适性，要求整个接收机可以在极低的功耗下工作。目前，市面上已经有了一些产品，但是都存在一些缺点。例如，某些产品虽然可以检测到比较广的范围，但是建立在牺牲功耗的前提下来实现的，经过测试该方案在工作的时候接收前端达到1mA左右，也就是说即便在200mAh的情况下，待机时间不会超过10天。又例如，另一款产品，虽然待机功耗只有几十uA，但是其前端SNR较低，导致边界警示范围只有1m左右，在佩戴者快速移动的情况下，警示的边界很窄甚至不发出警示。此外，在一些产品中，由于接收前端的非线性，导致在大信号下(接收机靠近发射机时)，接收到的编码信号出现错误，从而导致在靠近发射机的时候，接收机响应出现死区。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术要解决的技术问题在于提供了一种低频通信前端架构。本专利技术使用了全新的架构，使得接收前端以更低的待机功耗，工作更远的距离，并且该接收机有较好的抗饱和特性在靠近发射机的全范围都不会出现死区的现象。为解决上述技术问题，本专利技术通过以下方案来实现：本专利技术的一种低频通信前端架构，包括一选频网络和一开环结构的低噪声放大器，该低噪声放大器与所述选频网络连接，其输出端电连接有低通误差反馈电路，通过该低通误差反馈电路稳定所述低噪声放大器的输出直流偏置点以加大所述低噪声放大器的输出动态范围。进一步的，该低频通信前端架构还包括：一高输入阻抗、低输出阻抗的输出缓冲器，该输出缓冲器电连接所述低噪声放大器的输出端，其用于隔离所述低噪声放大器和后电路的多个增益级电路，进而使所述低噪声放大器的增益不受后电路的影响；多个串联的增益级电路，首个增益级电路与所述输出缓冲器之间的电路节点上、一输出整形电路，电连接于所述末端的增益级电路，其输出端输出的是数字输出信号。进一步的，所述选频网络包括并联连接的电感L0和电容C0，其通带的中心频率为：所述电感L0和电容C0并联后连接所述低噪声放大器；所述低噪声放大器包括P沟道晶体管Q1、N沟道晶体管Q2、P沟道晶体管Q3、N沟道晶体管Q4以及电阻R0；所述电感L0和电容C0并联后，其一端连接N沟道晶体管Q2的源极，其另一端连接N沟道晶体管Q4的源极和VSS电路，所述N沟道晶体管Q2与所述N沟道晶体管Q4的栅极相连，所述N沟道晶体管Q2的漏极与所述P沟道晶体管Q1的漏极之间连接有电阻R0，所述N沟道晶体管Q4的漏极连接有一P沟道晶体管Q3的漏极，所述P沟道晶体管Q1的栅极与所述P沟道晶体管Q3的栅极连接，其源极相连并接入VDD电路，所述N沟道晶体管Q2的栅极和漏极连接，所述P沟道晶体管Q1的栅极和漏极连接；所述P沟道晶体管Q1与所述P沟道晶体管Q3的栅极之间的电路节点上、所述P沟道晶体管Q3与所述N沟道晶体管Q4的漏极之间的电路节点上，两个节点之间电连接所述低通误差反馈电路以及放大器A2的正极；各增益级电路之间的电路节点上，均电连接有用于指示信号大小检幅器电路，所述检幅器电路为第二放大器。进一步的，所述低通误差反馈电路包括误差放大器A1、电容C1以及电阻R1，所述电阻R1和电容C1的一端均连接在所述误差放大器A1的正极端，所述电阻R1的另一端连接所述P沟道晶体管Q3与所述N沟道晶体管Q4的漏极之间的电路节点上，所述电容C1的另一端接地，所述误差放大器A1的输出端连接所述P沟道晶体管Q1与所述P沟道晶体管Q3的栅极之间的电路节点上，其负极端接地；所述电阻R1和电容C1组成低通滤波器，所述低通误差反馈电路与所述P沟道晶体管Q3形成了负反馈电路，所述低噪声放大器输出Vo1的直流电压与参考电压Vr相等，所述低通误差反馈电路和低噪声放大器的频率传递为：以该传输函数，所述低通误差反馈电路和低噪声放大器形成的电路是一个排架型滤波器，其零极点分别为：当R1＞＞1/(gm，A1N)时，该传递函数呈现高架型滤波器特性，因此，当工作频率高于极点时，该电路的增益达到最大且为一个定值：Amax＝-gm，Q4R1；所述缓冲器为一增益放大器A2，所述放大器A2正极连接所述低噪声放大器的输出端，其输出端连接多个串联的增益级电路；所述增益级电路包括有第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容以及一第一放大器，所述第一电阻的一端连接所述放大器A2的输出端，其另一端分别连接第一电容和第二电容，第一电容的另一端分别连接有第一放大器的负极和第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接至所述第一放大器的输出端、电容C3的另一端、检幅器电路的负极端以及下一个增益级电路的电阻的一端。进一步的，所述选频网络包括并联连接的电感L0和电容C0；所述低噪声放大器包括P沟道晶体管Q1、N沟道晶体管Q2、P沟道晶体管Q3、N沟道晶体管Q4以及电阻R0；所述电感L0和电容C0并联后，其一端连接N沟道晶体管Q2的源极和VSS电路，其另一端连接N沟道晶体管Q4的源极，所述N沟道晶体管Q2与所述N沟道晶体管Q4的栅极相连，所述N沟道晶体管Q2的漏极与所述P沟道晶体管Q1的漏极之间连接有电阻R0，所述N沟道晶体管Q4的漏极连接有一P沟道晶体管Q3的漏极，所述P沟道晶体管Q1的栅极与所述P沟道晶体管Q3的栅极连接，其源极相连并接入VDD电路，所述N沟道晶体管Q2的栅极和漏极连接，所述P沟道晶体管Q1的栅极和漏极连接。进一步的，所述选频网络包括并联连接的电感L0和电容C0；所述低噪声放大器包括P沟道晶体管Q1、N沟道晶体管Q2、P沟道晶体管Q3、N沟道晶体管Q4以及电阻R0；所述电感L0和电容C0并联后，其两端分别连接N沟道晶体管Q2和N沟道晶体管Q4的栅极，所述N沟道晶体管Q2与所述N沟道晶体管Q4的源极相连且接入VSS电路，所述N沟道晶体管Q2的漏极与所述P沟道晶体管Q1的漏极之间连接有电阻R0，所述N沟道晶体管Q4的漏极连接有一P沟道晶体管Q3的漏极，所述P沟道晶体管Q1的栅极与所述P沟道晶体管Q3的栅极连接，其源极相连并接入VDD电路，所述N沟道晶体管Q2的栅极和漏极连接，所述P沟道晶体管Q1的栅极和漏极连接。进一步的，所述选频网络包括并联连接的电感L0和电容C0；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低频通信前端架构，包括一选频网络，其特征在于，还包括一开环结构的低噪声放大器，该低噪声放大器与所述选频网络连接，其输出端电连接有低通误差反馈电路，通过该低通误差反馈电路稳定所述低噪声放大器的输出直流偏置点以加大所述低噪声放大器的输出动态范围。/n

【技术特征摘要】
1.一种低频通信前端架构，包括一选频网络，其特征在于，还包括一开环结构的低噪声放大器，该低噪声放大器与所述选频网络连接，其输出端电连接有低通误差反馈电路，通过该低通误差反馈电路稳定所述低噪声放大器的输出直流偏置点以加大所述低噪声放大器的输出动态范围。


2.根据权利要求1所述的一种低频通信前端架构，其特征在于，还包括：
一高输入阻抗、低输出阻抗的输出缓冲器，该输出缓冲器电连接所述低噪声放大器的输出端，其用于隔离所述低噪声放大器和后电路的多个增益级电路，进而使所述低噪声放大器的增益不受后电路的影响；
多个串联的增益级电路，首个增益级电路与所述输出缓冲器之间的电路节点上、
一输出整形电路，电连接于所述末端的增益级电路，其输出端输出的是数字输出信号。


3.根据权利要求1所述的一种低频通信前端架构，其特征在于，所述选频网络包括并联连接的电感L0和电容C0，其通带的中心频率为：



所述电感L0和电容C0并联后连接所述低噪声放大器；
所述低噪声放大器包括P沟道晶体管Q1、N沟道晶体管Q2、P沟道晶体管Q3、N沟道晶体管Q4以及电阻R0；
所述电感L0和电容C0并联后，其一端连接N沟道晶体管Q2的源极，其另一端连接N沟道晶体管Q4的源极和VSS电路，所述N沟道晶体管Q2与所述N沟道晶体管Q4的栅极相连，所述N沟道晶体管Q2的漏极与所述P沟道晶体管Q1的漏极之间连接有电阻R0，所述N沟道晶体管Q4的漏极连接有一P沟道晶体管Q3的漏极，所述P沟道晶体管Q1的栅极与所述P沟道晶体管Q3的栅极连接，其源极相连并接入VDD电路，所述N沟道晶体管Q2的栅极和漏极连接，所述P沟道晶体管Q1的栅极和漏极连接；
所述P沟道晶体管Q1与所述P沟道晶体管Q3的栅极之间的电路节点上、所述P沟道晶体管Q3与所述N沟道晶体管Q4的漏极之间的电路节点上，两个节点之间电连接所述低通误差反馈电路以及放大器A2的正极；
各增益级电路之间的电路节点上，均电连接有用于指示信号大小检幅器电路，所述检幅器电路为第二放大器。


4.根据权利要求3所述的一种低频通信前端架构，其特征在于，所述低通误差反馈电路包括误差放大器A1、电容C1以及电阻R1，所述电阻R1和电容C1的一端均连接在所述误差放大器A1的正极端，所述电阻R1的另一端连接所述P沟道晶体管Q3与所述N沟道晶体管Q4的漏极之间的电路节点上，所述电容C1的另一端接地，所述误差放大器A1的输出端连接所述P沟道晶体管Q1与所述P沟道晶体管Q3的栅极之间的电路节点上，其负极端接地；
所述电阻R1和电容C1组成低通滤波器，所述低通误差反馈电路与所述P沟道晶体管Q3形成了负反馈电路，所述低噪声放大器输出Vo1的直流电压与参考电压Vr相等，所述低通误差反馈电路和低噪声放大器的频率传递为：



以该传输函数，所述低通误差反馈电路和低噪声放大器形成的电路是一个排架型滤波器，其零极点分别为：



当R1＞＞1/(gm，A1N)时，该传递函数呈现高架型滤波器特性，因此，当工作频率高于极点时，该电路的增益达到最大且为一个定值：
Amax＝-gm，Q4R1；
所述缓冲器为一增益放大器A2，所述放大器A2正极连接所述低噪声放大器的输出端，其输出端连接多个串联的增益级电路；
所述增益级电路包括有第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容以及一第一放大器，所述第一电阻的一端连接所述放大器A2的输出端，其另一端分别连接第一电容和第二电容，第一电容的另一端分别连接有第一放大器的负极和第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接至所述第一放大器的输出端、电容C3的另一端、检幅器电路的负极端以及下一个增益级电路的电阻的一端。


5.根据权利要求1所述的一种低频通信前端架构，其特征在于，所述选频网络包括并联连接的电感L0和电容C0；
所述低噪声放大器包括P沟道晶体管Q1、N沟道晶体管Q2、P沟道晶体管Q3、N沟道晶体管Q4以及电阻R0；
所述电感L0和电容C0并联后，其一端连接N沟道晶体管Q2的源极和VSS电路，其另一端连接N沟道晶体管Q4的源极，所述N沟道晶体管Q2与所述N沟道晶体管Q4的栅极相连，所述N沟道晶体管Q2的漏极与所述P沟道晶体管Q1的漏极之间连接有电阻R0，所述N沟道晶体管Q4的漏极连接有一P沟道晶体管Q3的漏极，所述P沟道晶体管Q1的栅极与所述P沟道晶体管Q3的栅极连接，其源极相连并接入VDD电路，所述N沟道晶体管Q2的栅极和漏极连接，所述P沟道晶体管Q1的栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张郡珂，
申请(专利权)人：张郡珂，
类型：发明
国别省市：云南;53