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研究生: 陳維振
Wei-Chen Chen
論文名稱: 10 kHz 偵測雙峰值電壓之自動增益控制器
A 10-kHz Automatic Gain Controller with Dual-Peak Voltage Dectection
指導教授: 姚嘉瑜
Chia-Yu Yao
口試委員: 陳筱青
Hsiao-Chin Chen
彭盛裕
Sheng-Yu Peng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 67
中文關鍵詞: 自動增益控制器可變增益放大器
外文關鍵詞: automatic gain controller, variable gain amplifier
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  • 本篇論文為設計一個應用於生醫系統的類比式自動增益控制器(Automatic gain controller, AGC),由於個人化與環境差異,造成接收機接收到的訊號強度不足、亦不固定,AGC利用偵測輸出訊號峰值的電壓大小適當地調整系統的放大增益,將振幅強度不固定的輸入訊號放大至一定的強度後輸出。

    本論文提出的AGC利用偵測輸出訊號的上峰及下峰電壓值,有效的提高非對稱訊號的放大倍率,本電路具有42dB的增益調整範圍,最高增益為42dB最低增益為-2dB,操作頻寬設計在10 KHz,總諧波失真(Total harmonic distortion, THD)為-59.3dB,在1.8V工作電壓下的功耗為1.97mW,晶片總面積為1.14mm2,核心部分面積為0.253mm2,並以UMC 0.18um CMOS製程實現。


    The objective of this thesis is to design an analog automatic gain controller (AGC) for biomedical applications. The received bio signal strength varies due to the personal and the environmental differences. The purpose of AGC is to control its output signal amplitude, despite variation of the input signal amplitude. The peak output signal level is used to dynamically adjust the AGC gain to a suitable value.
    This thesis presents an AGC which detects the positive peak and the negative peak from the output signal amplitude, which improves the output dynamic range for an asymmetric signal. This AGC provides a again range from -2dB to 42dB. The system bandwidth is set to 10 kHz. The total harmonic distortion (THD) is -59.3dB. The power consumption of the AGC is 1.97mW under 1.8 V supply voltage. The total chip area, including pads, is 1.14mm2 with pads, and the core area is 0.253mm2. This chip was fabricated in UMC 0.18um CMOS process.

    偵測雙峰值電壓之自動增益控制器 I ABSTRACT II 致謝 III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 VIII 第一章 簡介 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機與目的 1 1.3 使用工具與模擬軟體 3 1.4 論文架構 3 第二章 傳統自動增益控制器架構 4 2.1 簡介 4 2.2 傳統反饋式自動增益控制器 4 2.3 可變增益放大器 5 2.4 峰值偵測器與積分器 7 2.5 傳統反饋式自動增益控制器線性化數學模型 7 第三章 偵測雙峰值電壓自動增益控制器 9 3.1 偵測雙峰值電壓自動增益控制器 9 3.2 偵測雙峰值電壓自動增益控制電路實現架構 11 3.3 可變增益放大器電路 13 3.4 緩衝器、加法器、減法器、積分器 21 3.5 峰值偵測器 33 3.6 輸入共模位準偏壓電路 34 3.7 偏壓電路 35 3.8 靜電放電保護電路 36 第四章 系統模擬及晶片量測結果 39 4.1 設計流程及晶片模擬結果 39 4.2 偵測單峰值與偵測雙峰值之AGC比較 43 4.3 晶片佈局與量測 50 第五章 結論與未來展望 55 5.1 結論 55 5.2 未來展望 55 參考文獻 56

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