混合信号设计结合了模拟和数字电路强大的功能和优势。一种常见的混合信号架构是一系列模拟信号模块，每个模块都由数字逻辑控制。这些设计利用数字逻辑的稳定性和算法功能来控制传统的模拟电路。
　　由于数字逻辑可以在整个设计周期中轻松修改，因此通常将控制环路的大部分“智能”保留在数字逻辑中。模拟电路应该尽可能简单和直接。解码器、延迟和其他功能应尽可能以数字方式实现。
　　与模拟电路一样，数字逻辑不会受到漂移或工艺变化的影响。振荡等现象更容易控制或完全预防。某些功能（例如可以无限期地保持特定值的控制循环）变得非常容易在逻辑中实现。 这种电路面积小、抗噪声、易于实现。
　　典型的控制策略如图 1所示。输入信号通过某种形式的模拟信号处理电路。输出信号由数字逻辑分析，数字控制算法更新模拟电路的行为。增益、偏移、钳位电流和滤波器中心频率是通常以这种方式控制的量。
　　　图 1：混合信号反馈环路的概念视图。
　　作为一个具体的例子，我们将使用图2所示的自动增益控制电路。假设输入信号是简单的正弦波，其幅度由模拟信号处理电路调整。 (DC) 增益模块执行本示例的整个模拟信号处理。它接受六位代码，并将信号的 (DC) 增益调整 ± 6 dB。
　　　图 2：自动增益控制：DC 模块执行所有模拟信号处理
　　比较器是“数字信号分析仪”的简单示例，它将输出信号与 1.5 V 参考电压进行比较。需要调整信号的幅度，使其值开始触发比较器。标有IEC_Controller的块 包含数字控制算法。该控制器背后的中心思想很简单：
　　1. 测量比较器输出为低电平的时钟周期的比例。
　　2. 定期将该分数与所需的目标值进行比较。
　　3. 如果计数太高，则向下调整直流增益。如果太低，则向上调整直流增益。
　　电路的其余部分是“抖动检测器”，包含在IEC_DitherDetector 块中，它能够确定直流增益值何时稳定。稳定后，控制环路的输出被锁定。这可以防止电路在代码之间随机漂移。
　　数字环路注意事项
　　任何控制环路都必须有一个目标——所寻求的值或条件——并且该 AGC 电路的设计明确目标是每 256 个时钟周期 1 个高比较器计数，或约 0.4% 的占空比。
　　选择该值是因为所产生的误差 – 0.4% – 被认为是可以接受的。然而，每个应用都是不同的，因此必须仔细选择误差信号的动态范围。
　　称为ComparatorCounter的计数器 用于计算比较器为高电平时的时钟周期数。控制循环通过从实际计数中减去目标来创建一个称为Error的错误信号。
　　循环输出被限制为不上溢或下溢。此外，每个更新事件都会清除ComparatorCounter，从而开始另一个 256 个时钟周期的测量。
　　多重反馈回路注意事项
　　当控制环路是系统中的控制环路时，它的回转行为有点无关紧要，但当它可能与其他几个环路相互作用时，考虑它就变得更加重要。
　　控制理论的一个众所周知的结果是，当多个控制环路一起使用时，它们应该具有不同数量级的时间常数，以限度地减少它们的相互作用。
　　数字控制环路的时间常数很容易改变。如果环路输出为 N 位宽，则误差积分器可以加宽几个位，也许是 N+2。然后，有效位被视为小数并保留未使用，从而有效地减慢循环速度。通过一些额外的逻辑，时间常数也可以是动态的，根据其他循环的状态而变化。
　　抖动和稳定
　　抖动一词 描述了控制环路在两个（或多个）离散输出代码之间来回振荡的情况。对于此类控制循环来说，这是正常行为，在某些应用中这并不重要。
　　在不能容忍抖动的应用中，可以使用一些额外的逻辑来消除它。检测抖动的简单方法是查看循环的错误信号。当误差信号小时，环路接近其目标。当误差在适当的时间内保持较小时，可以禁用循环的误差积分器，从而防止进一步更新。
　　确定误差信号何时在“合适的时间”内较小意味着某种形式的低通滤波。简单的低通滤波器是单极 IIR（无限脉冲响应）滤波器。这些滤波器很容易在数字逻辑中实现。
　　另一个（可选）计数器可用于为环路提供更多时间来完全稳定，即使在其滤波后的误差信号变得可以接受的小值之后也是如此。在此示例中，该计数器称为SettleCounter，只要过滤后的错误信号太大，它就会被清除。当过滤后的误差信号小到可以接受时，它会向上计数，每个更新事件。当它达到值时，控制环路的误差积分器停止，环路的输出不再改变。
　　循环本身始终持续运行——其误差信号必须继续跟踪输入信号的变化——但输出值被锁定，因此无法抖动。当输入信号发生大幅变化时，滤波后的误差信号将增大，导致环路解锁并开始重新采集信号。
　　结果
　　图 3展示了示例电路的行为。输出信号Vout初太大。DCGain值 向下摆动，每 256 个时钟周期递减 1，直到误差信号接近零。AbsFilteredError信号 滞后于错误信号，终降至重新捕获阈值以下。重新获取 然后变低。SettleCounter 达到值后， LoopEnable 变低，循环输出被锁定。
　　　图 3：显示采集和锁定的波形输出
　　与传统的全模拟控制环路相比，混合信号控制环路具有许多优势。它们易于实施并提供稳定性保证，特别是与正确设计的抖动检测器结合使用时。 “锁定”控制环路的能力是数字逻辑所独有的，并且是一项巨大的资产。
　　误差积分器和环路误差滤波器策略代表了可应用于许多不同问题的构建块方法。如果可能的话，可以将数字和模拟设计方法的优势结合起来，创建小型、稳健且易于实现的新型控制结构。