CN100542039C - 增益补偿设备和方法 - Google Patents

增益补偿设备和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100542039C
CN100542039C CNB2004800106975A CN200480010697A CN100542039C CN 100542039 C CN100542039 C CN 100542039C CN B2004800106975 A CNB2004800106975 A CN B2004800106975A CN 200480010697 A CN200480010697 A CN 200480010697A CN 100542039 C CN100542039 C CN 100542039C
Authority
CN
China
Prior art keywords
gain
signal
circuit
output signal
gain coefficient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2004800106975A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1778047A (zh
Inventor
福尔克尔·S·吉伦茨
亨德里克·坦恩·皮尔里克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
III Holdings 6 LLC
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN1778047A publication Critical patent/CN1778047A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100542039C publication Critical patent/CN100542039C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/06Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
    • H03M1/08Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of noise
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/06Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
    • H03M1/08Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of noise
    • H03M1/0863Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of noise of switching transients, e.g. glitches
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/18Automatic control for modifying the range of signals the converter can handle, e.g. gain ranging
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/10Calibration or testing
    • H03M1/1009Calibration
    • H03M1/1033Calibration over the full range of the converter, e.g. for correcting differential non-linearity
    • H03M1/1038Calibration over the full range of the converter, e.g. for correcting differential non-linearity by storing corrected or correction values in one or more digital look-up tables
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/18Automatic control for modifying the range of signals the converter can handle, e.g. gain ranging
    • H03M1/181Automatic control for modifying the range of signals the converter can handle, e.g. gain ranging in feedback mode, i.e. by determining the range to be selected from one or more previous digital output values
    • H03M1/183Automatic control for modifying the range of signals the converter can handle, e.g. gain ranging in feedback mode, i.e. by determining the range to be selected from one or more previous digital output values the feedback signal controlling the gain of an amplifier or attenuator preceding the analogue/digital converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

一种自动增益控制电路,具有确定第一增益系数(g)的增益确定电路(B2)和第一增益控制器(B3),该第一增益控制器(B3)利用所述第一增益系数(g)控制输入信号(S1)的振幅,以便提供增益受控信号(S3)。具有预定有限动态范围的处理电路(B1;B1,B11)处理增益受控信号(S3),得到输出信号(S4;S2)。自动增益控制电路还包括补偿电路(B5),该补偿电路基于第一增益系数(g)以及用来定义第二增益系数(dg)的时间变化量的输入参数(DL,TR,DV)确定第二增益系数(dg),第二增益控制器(B1;B10)接收第二增益系数(dg),以得出已补偿输出信号(S2),该已补偿输出信号基本上已被补偿了因所述第一增益系数(g)的变化而引起的所述增益受控信号(S3)的振幅变化。

Description

增益补偿设备和方法
技术领域
本发明涉及一种包括具有预定有限动态范围的处理电路和自动增益控制电路的设备,一种自动增益控制方法,以及一种包括这样设备的音频装置。
背景技术
美国专利US-A-5,389,927披露了自动增益控制(AGC)通常被用于接收机中以防止一个或多个电路级(stage)的饱和(饱和是由于过大的输入信号超出电路级的动态范围而引起)。该现有技术还披露了将AGC技术应用于数字接收机以及用来控制前端增益和数字增益是公知的。对前端增益的控制克服了在数字接收机中模/数转换器(ADC)的动态范围不足的问题。
此外,美国专利US-A-5,389,927还披露,在这种数字接收机中,其前端用于提供模拟信号,该模拟信号的电平取决于天线处接收的信号强度,ADC将前端捉供的模拟输入信号转换成作为该模拟信号数字表示的数字信号。检测器检测数字信号的当前信号振幅,并向振幅控制器提供控制信号,该振幅控制器以步进方式来控制模拟输入信号的振幅,以获得其振幅在ADC工作范围内的可控模拟信号。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种自动增益控制,依照由于自动增益控制行为而导致的可控输入信号的振幅变化生成输出信号的信号振幅,该输出信号的信号振幅与输入信号的振幅更为相似。
为此,一种设备包括:具有预定有限动态范围的处理电路和自动增益控制电路,所述自动增益控制电路包括:
增益确定电路,用于确定第一增益系数,
第一增益控制器,用于利用所述第一增益系数控制输入信号的振幅,以向所述处理电路提供增益受控信号,
补偿电路,用于基于所述第一增益系数以及用来定义第二增益系数的时间变化量的输入参数,确定第二增益系数,和
第二增益控制器,用于接收所述处理电路的输出信号和所述第二增益系数,以获得已补偿的输出信号,其中所述已补偿输出信号基本上已被补偿因所述第一增益系数的变化引起的所述增益受控信号的振幅变化。
具有根据本发明的自动增益控制电路的设备利用第一增益系数控制所述输入信号的振幅,以提供增益受控信号。处理电路将增益受控信号处理成已处理信号。第二增益控制器利用第二增益系数控制已处理信号的增益,以获得已补偿输出信号,其中所述已补偿输出信号基本上已被补偿因第一增益系数的变化引起的增益受控信号的振幅变化。第二增益系数是基于第一增益系数以及用来定义第二增益系数的时间变化量的输入参数的。从而,当在特定情形改变第一增益系数时,按照这样的方式调整第二增益系数,即,只有当输入信号在过渡期间不会变化的条件下使已补偿输出信号的振幅基本保持恒定。更普遍而言,使已补偿输出信号得到补偿,以使该信号更好地符合输入信号,从而使其受到第一增益系数变化的较小干扰。这在音频应用中特别重要。对已补偿输出信号振幅的任何干扰,即便仅仅是暂时性的,也会导致信号的音频失真。第一增益系数不仅被提供到自动增益控制电路以改变输入信号的振幅,还将其提供给补偿电路以表示输入信号振幅变化的时间和/或变化量。
现有技术US-A-5,389,927利用两个系数控制模拟信号振幅。如果按照受控模拟信号振幅变化的相反方向以两个系数控制数字信号,则在振幅调整期间,模拟信号和数字信号之间的差别就相当小。然而,当改变受控模拟信号的振幅时,数字信号的波形会暂时偏离模拟输入信号的振幅。这导致每次需要对受控模拟信号的振幅进行步进变化时,会出现音频失真。因此,必须将恶化音频质量的该音频失真滤掉。
在根据本发明的实施例中,所述处理电路包括模/数转换器ADC。具有根据本发明的自动增益控制电路的设备利用第一增益系数控制模拟输入信号的振幅,以提供增益受控模拟信号。第一增益系数被确定成,使得数字信号的当前信号振幅不超过ADC的输入范围。ADC将增益受控模拟信号转换成数字信号。第二增益控制器利用第二增益系数控制该数字信号的增益,以获得已补偿输出信号,且所述已补偿输出信号基本上已被补偿因第一增益系数的变化引起的增益受控信号的振幅变化。第二增益系数是基于第一增益系数以及用来定义第二增益系数的时间变化量的输入参数的。从而,使已补偿输出信号得到补偿,以使该信号更好地符合模拟输入信号,从而使其受到第一增益系数变化的较小干扰。
由于意在使数字信号的当前信号振幅达到最大值,因此该数字信号就具有或被预期具有最大值。数字信号字的比特可通过模/数转换器直接并行生成,也可以由模/数转换器串行提供字的比特。
在根据本发明的实施例中,增益控制提供适合在ADC工作范围内的输入信号,从而防止通过模/数转换在模拟输入信号的过大振幅处进行箝位(clipped),或者未使用ADC范围的大部分。
在根据本发明的实施例中,按照步进方式来调整第一增益系数,这比应对连续变化的第一增益系数要更为简单。
在根据本发明的实施例中,以2的乘方为步长来步进地调整第一增益系数。这允许通过移位(这非常简单)来改变数字振幅。
在根据本发明的实施例中,延迟电路延迟对处理电路输出信号的振幅进行控制的开始时刻。当改变第一增益系数时,会立即调整模拟增益。然而不应立即调整第二增益。显而易见,在处理电路的输出信号中进行模拟增益调整前,需花费一段时间。处理电路的处理时间会导致在增益受控信号与已补偿数字信号之间的该延迟。从而,第二增益系数应在该延迟之后开始变化。如果处理电路包括ADC,那么第二增益系数还被称为数字增益系数。
在根据本发明的实施例中,补偿电路包括波形生成电路,该波形生成电路产生用于确定第二增益系数时间变化量的波形。如果以一个步进对第一增益系数进行改变,则增益受控信号的振幅将改变一个步进。然而,处理电路输出信号的振幅不会步进地变化。例如由于带宽限制,处理电路(可包括ADC,以及可选择地包括诸如数字滤波器之类的其他数字电路)致使增益受控信号的步进变化量随时间变化变得模糊(smeared out)。从而,如果需要使已补偿信号的振幅受到增益受控信号步进变化量的较小干扰,第二增益则应根据合适定义的波形随时间变化,以补偿模糊响应。
在根据本发明的实施例中,波形生成电路包括带宽限制电路,以获得与处理电路模糊效应对应的第二增益系数的模糊变化。也可能通过使用线性内插,或甚至最好使用更高阶内插,或通过使用表查找或直线绘制算法,进行求近似或者获得同样的行为。
在根据本发明的实施例中,使静态误差得到补偿。如果第一增益系数表示模拟信号的振幅应该变化预定量,实际上,可能会稍稍偏离该预定量。就是精确地使用同样的预定量,也不足以对处理电路输出信号的振幅进行补偿。经过过渡时期之后,当延迟和第二增益系数的波形不再重要时,已补偿信号与原始输入信号之间仍存在振幅差异。该差异通过电平调整电路来进行补偿。
在根据本发明的实施例中,使用众知的单比特的西格马-德耳塔模/数转换器。该模/数转换器是简单模/数转换器。另一优点是,增益补偿对单比特信号进行操作,而不是对多比特信号进行操作,从而无需显式乘法。
在根据本发明的实施例中,在ADC处直接控制数字增益。一种适宜ADC的示例是可能控制其参考信号的ADC。
在根据本发明的实施例中,通过对ADC所提供的数字信号(已处理信号)进行处理的数字增益控制器(第二增益控制器),控制数字增益(第二增益系数)。在此,所述ADC可是任何种类的ADC。
在根据本发明的实施例中,处理电路可包括其他数字处理(例如,数字滤波器)。通过对数字处理电路所提供的已处理数字信号的振幅进行控制,获得增益补偿。
在根据本发明的实施例中,对ADC所提供的数字信号的增益和数字处理电路所提供的已处理数字信号的增益进行控制。
在根据本发明的实施例中,自动校准电路在一检测周期期间反复执行以下操作:
产生将被提供作为输入信号的参考信号,
以预定量调整第一增益系数,
提供第一组输入参数,
检查已补偿输出信号是否出现振幅变化,并且
调整至少其中一个输入参数,直至已补偿输出信号基本不会出现振幅变化,以及
最后,存储所确定的输入参数,以供在正常操作期间使用。
附图说明
结合附图,参照后面以示例形式描述的实施例,将更清楚地理解本发明的这些以及其他特征,其中:
图1显示简单增益补偿电路;
图2显示用于说明如图1所示增益补偿电路操作的信号;
图3显示根据本发明实施例的增益补偿电路的框图;
图4显示用于说明如图3所示增益补偿电路操作的信号;
图5显示根据本发明实施例的增益补偿电路的框图;
图6显示根据本发明实施例的增益补偿电路的框图;
图7显示根据本发明实施例的增益补偿电路的框图;
图8显示根据本发明的数字增益控制器的实施例;和
图9显示根据本发明的自动校准电路的实施例。
在附图中,与先前所述元件对应的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1显示出简单增益补偿电路。增益电路B3接收称为增益系数g的增益控制信号、以及具有一定动态范围和带宽的模拟输入信号S1,并将增益受控模拟信号S3提供给模/数转换器B1。增益电路B3通常为衰减电路。所述衰减电路可包括多个衰减器(表示为20,2-1,2-n),这些衰减器以数字2的乘方为系数对模拟输入信号S1进行衰减。也可能使用其他系数。复用器M1选择适合增益系数g的衰减器输出信号。ADC B1将增益受控模拟输入信号S3转换成数字信号S4。
检测电路B2连续检查数字信号S4的当前信号电平,并将该电平与ADC B1的最大允许输入电平进行比较。如果数字信号S4的电平接近最大可允许电平,则检测电路B2调整增益系数g,以使增益电路B3获得同样的衰减系数g。随后,通过数字增益控制器B10补偿由衰减电路B3所引入的ADC B1输出信号(数字信号S4)的缩放,其中,数字增益控制器B10将数字信号S4以同样的系数g进行放大,以获得振幅尽可能恒定的数字输出信号S2。
为有效实现数字增益控制器B10,衰减电路B3通常包括上述具有固定衰减系数(为2的乘方)的衰减器组,从而获得6dB的倍数的衰减。数字增益控制器B10通过简单地将数字式字(digitalword)的比特移动一个比特来以6dB为步长逐步增大数字信号S4的振幅。实际上,更一般而言,衰减系数g确定了数字增益控制器B10中衰减系数(在数字增益控制器B10中表示成2的乘方)的选择(利用乘法器M2来进行)。
衰减电路B3的衰减系数g的切换几乎在瞬时发生,导致在增益受控模拟信号S3中出现步进式振幅变化。由于系统中固有存在的带宽限制,例如,由于ADC B1,该步进被扩展,经过一定延迟TD(参见图2)之后,该步进引起数字信号S4相对较慢的瞬变TR。除了延迟TD和瞬变TR以外,由于模拟设计中的过程展开(process-spread)和非理想性,与理想衰减相比,存在取决于设置的偏差E。在这种简单增益补偿电路中,利用一个步进来补偿衰减,并使数字输出信号S2暂时失真。将会参照图2对此进行说明。
取决于应用,所有这些失真都将产生不希望且明显的赝象。例如,在AM接收的情形中,这些失真在输出音频信号中产生必须要滤除或减弱的“卡搭”噪声,从而使音质变差。如果AGC周期性地进行切换或具有一定周期性,则这种效果会变得更糟糕。
图2显示用于说明该简单增益补偿电路操作的信号。图2A表示在时刻t1几乎步进增大的增益系数g。对于增益电路B3,这表示增益受控模拟信号S3的振幅应减小预定量,而对于数字增益控制器B10,这表示将数字信号S4的振幅增大相同的预定量。图2B表示增益受控模拟信号S3的振幅呈步进式减小。图2C表示数字信号S4响应于增益受控模拟信号S3的振幅的步长而进行的改变。在增益受控模拟信号S3减小的时刻t1之后延迟时间TD的时刻t2,数字信号S4的振幅开始减小。在过渡时期TR期间(也称作过渡TR),数字信号S4的振幅减小到其最终电平。在时刻t3时达到的最终电平相对于预计电平具有一定的偏移量或误差E。图2D表示已补偿数字信号S2。图2A的增益系数g通过在数字信号S4不因增益受控模拟信号S3的步进式变化而变化的时刻t1使数字增益控制器B10的增益放大,对数字信号S4进行校正。从而,已补偿数字信号S2的振幅太大了。在时刻t2,由于数字信号S4的振幅减小,已补偿数字信号S2的过大振幅开始减小。在时刻t3之后,达到所需电平DL,只是仍然存在误差E。
由于补偿不完全,从时刻t1到时刻t3出现已补偿数字信号的振幅非常大。在音频系统中,这种失真将是可以听到的。如果在其他方向发生步进,则将产生非常低振幅的已补偿数字信号。
图3显示根据本发明实施例的增益补偿电路的框图。
增益电路B3接收称作增益系数g的增益控制信号和模拟输入信号S1,并将增益受控模拟信号S3提供给模/数转换器B1。增益电路B3与参照图1所述的增益电路B3相同。ADC B1将增益受控模拟输入信号S3转换成数字信号S4。
检测电路B2连续检测数字信号S4的当前信号电平,并将该信号电平与ADC B1的最大允许输入电平进行比较。如果数字信号S4的电平接近最大允许电平,则检测电路B2调整增益系数g,获得相同的衰减电路B3的衰减系数g。随后由数字增益控制器B10来补偿衰减电路B3引入的ADC B1输出信号(数字信号S4)的缩放。补偿电路B5基于增益系数g(其包括增益系数何时改变和改变多少的信息)和参数DL、TR、DV(确定数字增益系数dg随时间的变化量)确定数字增益系数dg。数字增益控制器B10利用由数字增益系数dg确定的系数来控制数字信号S4的增益,得到振幅基本恒定或如果输入信号变化则更精确地进行限定(振幅基本上不受干扰)的数字输出信号S2。
根据本发明一个优选实施例,补偿电路的主要思想是实现针对参照如图1和2所示的简单补偿电路述及的非理想性进行基本完全补偿的增益补偿。原则上,利用按照一种基本上去除已补偿数字信号S2中赝象的方式而随时间改变增益的数字增益控制器B10,可以实现基本完美补偿。
补偿电路B5产生与执行增益补偿的处理过程中看到的所有失真互补的数字增益系数dg。使用该数字增益系数dg作为数字增益控制器B10的补偿信号。原则上,在优选的最佳补偿机制中,根据增益系数g、延迟TD、过渡TR的过渡特性以及误差E来决定数字增益系数dg。从而,补偿电路B5产生具有可编程延迟、起始增益、结束增益以及过渡特性的数字增益dg。因此,根据本发明的数字增益不仅是一种与增益系数的改变一致地产生的步进式补偿,而且至少具有延迟、变化值或者静态误差补偿分量。
数字增益控制器B10可以类似于参照图1所述的一种增益控制器。
图4显示用于说明如图3所示增益补偿电路操作的信号。图4A表示在时刻t1从衰减系数gk变换到gi的增益系数g。作为ADC B1输入信号的增益受控模拟信号S3几乎立即对衰减电路B3的新设置作出响应,如图4B中所示。该新设置与理想衰减偏离依设置而定的偏差E。ADC B1进行的模/数转换引入了处理延迟TD。增益补偿电路B5产生数字增益系数dg,如图4D中所示。数字增益系数dg在从时刻t1之后延迟时间TD的时刻t2时开始增大。数字增益系数dg沿着与未补偿时数字信号S4的相应振幅误差曲线互补的曲线增大,直至时刻t3为止。在时刻t3之后,数字增益系数dg的数值适于补偿误差E。如图4E中所示,在已补偿数字信号S2中基本上完全补偿了失真。不要求对所有方面进行补偿。与现有技术相比,即使在误差E没有或者没有完全被补偿时,已补偿数字信号S4也会具有失真更小的振幅。在过渡时期内也不需要进行完全地补偿。对过渡时期期间的最佳曲线进行粗略估计,与现有技术相比,将改善补偿电路的性能。当至少在一定程度上对延迟时间TD、过渡时期TR或误差E其中至少之一的影响进行补偿时,也会实现相对于现有技术的改进。
通过线性内插优选由存储器(未示出)获得的两个或多个数值/时间对,可得到过渡时间TD期间数字增益dg的曲线形状。通过使用更高阶内插,可获得更好的精度。或者,可根据精度与工作量之间的折衷,使用众所周知的方法,如表查找或者直线绘制算法。
优选地,决定过渡时期TR期间数字增益系数dg的变化、延迟时期TD的持续时间以及由设置决定的偏离量或误差E的所有参数都是可由用户进行编程控制的。
图5显示根据本发明实施例的增益补偿电路的实施例的框图。
增益电路B3接收称作增益系数g的增益控制信号和模拟输入信号S1,并将增益受控模拟信号S3提供给模/数转换器B1。ADC B1还包括一接收数字增益系数dg的输入端,并将增益受控模拟输入信号S3转换成增益已补偿数字信号S2。检测电路B2连续地检查已补偿数字信号S2和/或增益受控模拟信号S3的当前信号振幅,以确定增益系数g。补偿电路B5基于增益系数g和延迟时期TD持续时间、过渡时期TR期间增益变化量的形状以及误差E的参数,确定数字增益系数dg。
ADC B1中的这种数字增益控制对于可控制参考值的ADC特别适宜。
图6显示根据本发明实施例的增益补偿电路的框图。
可控可变增益电路B3接收增益系数g、模拟输入信号S1,并将增益受控模拟信号S3提供给模/数转换器B1,模/数转换器B1将增益受控模拟信号S3转换成数字信号S4。检测电路B2连续地检查数字信号S4和/或增益受控模拟信号S3的当前信号振幅,以确定增益系数g。数字处理电路B11接收数字信号S4,并将已处理数字信号S5提供给数字增益控制器B10,以得到已补偿数字信号S2。补偿电路B5基于增益系数g和用于延迟时期TD的持续时间、过渡时期TR期间增益变化量的形状、误差E以及处理电路B11中的处理的参数,确定数字增益系数dg。数字增益系数dg被提供给数字增益控制器B10,以控制已处理数字信号S5的振幅。数字处理电路B11可执行抽选过滤。
在数字处理电路B11之后,在数字域中对于模拟域中增益电路B3产生的增益变化进行补偿。这样做的优点在于,如果数字处理电路B11包括采样率下变频转换器或者抽选过滤器,则以更低的采样率对信号进行补偿。
图7显示根据本发明实施例的增益补偿电路的框图。
可控可变增益电路B3接收增益系数g和模拟输入信号S1,并将增益受控模拟信号S3提供给模/数转换器B1,模/数转换器B1将增益受控输入信号S3转换成数字信号S4。检测电路B2连续地检查数字信号S4和/或增益受控模拟信号S3的当前信号振幅,确定增益系数g。数字增益控制器B12接收数字信号S4,并提供经过中间补偿的数字信号S6。数字处理电路B11接收经过中间补偿的数字信号S6,并将已处理数字信号S5提供给数字增益控制器B10,以获得已补偿数字信号S2。补偿电路B14a基于增益系数g和用于延迟时期TD的持续时间、过渡时期TR期间增益变化量的形状以及误差E的参数,确定数字增益系数dga。数字增益系数dga被提供给数字增益控制器B12,以控制数字信号S4的振幅。补偿电路B14b基于增益系数g和用于延迟时期TD的持续时间、过渡时期TR期间增益变化量的形状、误差E以及处理电路B11的处理等的参数,确定数字增益系数dgb。数字增益系数dgb被提供给数字放大器B10,以控制已处理数字信号S5的增益。
此时,部分直接在ADC B1之后且部分地在数字处理电路B11之后,在数字域中对于模拟域中增益电路B3产生的增益变化量进行补偿。这样做的优点在于,如果数字处理电路B11包括采样率下变频转换器或者抽选过滤器,则以更低的采样率对信号进行补偿。
图8显示根据本发明的补偿电路的实施例。
补偿电路B5或B14a、B14b包括延迟电路B6、波形产生电路B7、电平调整电路B8和合并电路B9。
延迟电路B6接收增益系数g和延迟参数DL,提供延迟时间TD。延迟时间TD表示增益系数g变化时刻后延迟时间TD的时刻。延迟时间TD的时间周期由延迟参数DL决定。可将延迟参数保存在存储器中。
波形产生电路B7接收增益系数g和至少一个波形参数WP,其中该波形参数WP用于定义过渡时期TR期间数字增益dg必然随之变化的波形信息WF。波形产生电路B7可从延迟电路B6接收至少表示过渡时期开始的定时信息T1。波形参数WP可包括针对增益系数g变化的时刻,有关过渡时期持续时间的定时信息,还包括有关过渡时期开始的定时信息。波形参数WP还包括一个或多个决定所需波形信息WF的数值。增益系数g提供有关数字增益dg应当变化的所需数量的信息,和有关模拟域中增益变化的时刻的信息。然而,由于存在于定时信息T1中,所以可以不使用这种定时时刻。波形产生电路B7可接收与在补偿处理电路B11的影响(如果存在)时所需的校正有关的信息。
电平调整电路B8接收德耳塔增益系数DV和增益系数g,以确定数字增益dg必须变化的量,以及在模拟域中增益变化的时刻。德耳塔增益系数DV表示在过渡时期TR之后实现完全补偿所需的偏移或误差信息E的数值。可在过渡时期TR期间或者之后,使用定时信息(从增益系数g或从延迟电路B6得到)来启动这种补偿。
合并电路B9将延迟参数DL、波形信息WF以及误差信息E进行合并,得到随时间改变的数字增益或数字增益系数dg。
图9显示根据本发明的自动校准电路的实施例。图9中所示的电路基于图3中所示的电路。增加了自动校准电路B13和开关SW。自动校准电路B13接收已补偿数字信号S2,并且:将开关控制信号SWS提供给开关SW,将参数DL、TR和DV提供给补偿电路B5,将控制信号AG提供给增益电路B3和补偿电路B5。
在校准时期期间,自动校准电路B13首先设定参数DL,TR和DV。其次,因为开关SW处于所示的位置,所以自动校准电路B13将具有预定电平的参考信号RS作为模拟信号S 1提供给可控可变增益电路B3。然后,自动校准电路B13将信息AG提供给增益电路B3和补偿电路B5,以示出增益电路B3和数字增益控制器B10的增益必须改变的时刻。替代直接将信息AG提供给增益电路B3和补偿电路B5,信息AG也可以控制增益系数g。此时,自动校准电路B13估计已补偿数字信号S2的振幅。
如果已补偿数字信号S2的振幅随时间足够地恒定,则保存所使用的参数DL,TR和DV,并恢复正常操作。在正常操作期间,开关SW处于图9中未示出的位置,自动校准电路失效。
如果已补偿数字信号S2的振幅随时间并未足够地恒定,则自动校准电路B13改变参数DL、TR和DV其中的一个或多个,并重新开始校准时期。自动校准电路B13根据需要的频率重复校准时期,响应于增益系数g的变化得到大体上恒定的已补偿数字信号S2。在最后一个校准时期结束时,将找出的最佳参数DL、TR和DV保存起来,以供正常操作阶段使用。
可使用多种策略来寻找最佳参数DL、TR和DV。例如,通过确定在哪个时刻已补偿数字信号偏离所需电平。例如,当在接近增益系数g变化的时刻发生偏离时,应当调整参数DL以获得更长延迟时间TD,如果在该时刻之后误差长时间存在的话,则应当改变参数DV以降低误差E。通过对过渡时期期间的偏离值进行采样,并使用参数TR中的采样值,可使剩余误差最小。
本发明的广义范围是可用于多种装置,例如收音机、有线通信、数据收发器等中的结合有模/数转换器的自动增益控制技术。
按照以下方式描述了实施例。在用于车载无线电装置的模拟广播AM/FM无线电接收机范围内以数字方式实现的测试芯片上,在硬件中实现了所述的补偿电路或相应的补偿方法。对于硬件有效(hardware-efficient)的解决方案,使用单比特西格玛-德耳塔ADC。测试芯片包括一组4个衰减器设置。在系统中尽可能早地对ADC比特流进行数字增益补偿。这样做的优点在于,由于对单信号比特而不是多比特总线进行增益补偿,硬件工作量低,从而无需显式乘法。为了在瞬态时期TR期间进行补偿,线性内插表现出能提供良好的性能,因为剩余扰动是不可听到的。可由用户编程控制的参数DL、TR和DV分别为延迟时期TD的持续时间、过渡时期TR期间数字增益的线性内插波形的斜率以及取决于四个衰减器设置的增益偏差E。
可将这种补偿方法用于例如下面的应用中:在使用ADC和步进式AGC的常规应用中,在用于例如车载无线电、便携式电话、手提无线电等、RF-、LF-和基带处理的集成电路中,以及音频(HiFi-)装置中。该补偿方法还可以用于不具有ADC的系统中。通常,使用具有有限动态范围的处理电路。动态范围常常受所施加电源电压的限制。特别是,如果电路集成在集成电路中,则由于电源电压相对较低,这些电路的动态范围可能会十分有限。通过处理电路前面的第一增益控制电路来控制这种处理电路的输入信号的振幅。通过提供对处理电路的输出信号进行操作的第二增益控制电路,基本上可补偿第一增益控制电路的影响,从而恢复输出信号的振幅。
应当注意,上述实施例说明而非限制本发明,在不偏离所附权利要求范围的条件下,本领域技术人员将能够设计出多种替代的实施例。
在权利要求中,置于圆括号内的任何附图标记都不应当解释为限制该权利要求。使用动词“包括”和其动词变化不排除存在除权利要求中述及之外的元件或步骤。元件前面的冠词“一(a或an)”不排除存在多个这种元件。可利用包括多个分立元件的硬件和利用适当编程的计算机来实施本发明。在包括多个装置的产品权利要求中,可由一个相同的硬件项来实现多个装置。惟一的事实在于,不同从属权利要求中记录的某些措施不表明不能使用这些措施的组合来获得益处。

Claims (18)

1、一种包括具有预定有限动态范围的处理电路(B1;B1,B11)和自动增益控制电路的设备,所述自动增益控制电路包括:
增益确定电路(B2),用于确定第一增益系数(g),
第一增益控制器(B3),用于利用所述第一增益系数(g)控制输入信号(S1)的振幅,以向所述处理电路(B1;B1,B11)提供增益受控信号(S3),
补偿电路(B5),用于基于所述第一增益系数(g)以及用来定义第二增益系数(dg)时间变化量的输入参数(DL,TR,DV),确定所述第二增益系数(dg),以及
第二增益控制器(B1;B10),用于接收所述处理电路(B1;B1,B11)的输出信号和所述第二增益系数(dg),以获得已补偿输出信号(S2),其中所述已补偿输出信号基本上已被补偿因所述第一增益系数(g)的变化引起的所述输出信号(S4)的振幅变化,其中,所述输入参数包括:
第一增益系数(g)的变化所引起的增益受控信号(S3)的变化与所述输出信号(S4)的变化之间的时间延迟(TD);
当所述输出信号(S4)在所述时间延迟(TD)之后发生变化时所述输出信号的过渡信号的特性(TR);以及
在所述过渡信号之后所述输出信号(S4)的偏差(E)。
2、如权利要求1所述的设备,其中所述处理电路(B1;B1,B11)包括模/数转换器(B1),所述模/数转换器用于将所述增益受控信号(S3)转换成数字信号(S4;S2),所述处理电路
Figure C2004800106970002C1
的所述输出信号为数字信号(S4),所述已补偿输出信号(S2)为已补偿数字信号(S2)。
3、如权利要求2所述的设备,其中所述增益确定电路(B2)具有用于接收所述增益受控信号(S3)和/或所述数字信号(S4)的输入端,和用于提供所述第一增益系数(g)的输出端,确定所述第一增益系数(g),以获得处于所述模/数转换器(B1)的工作范围内的所述增益受控信号(S3)的所述振幅。
4、如权利要求3所述的设备,其中所述增益确定电路(B2)被设置来按照步进方式调整所述第一增益系数(g)。
5、如权利要求4所述的设备,其中所述步进包括2的乘方。
6、如权利要求1所述的设备,其中所述补偿电路(B5)包括延迟电路(B6),所述延迟电路用于延迟响应于所述第一增益系数(g)的所述变化的所述第二增益系数(dg)的变化的开始时刻,以基本上补偿所述处理电路(B1;B1,B11)的处理时间,所述处理电路的所述处理时间引起所述增益受控信号(S3)与所述已补偿输出信号(S2)之间的时间延迟(TD)。
7、如权利要求1所述的设备,其中所述补偿电路(B5)包括波形生成电路(B7),所述波形生成电路用于产生所述第二增益系数(dg)的所述时间变化量的波形(WF)。
8、如权利要求7所述的设备,其中所述波形生成电路(B7)包括带宽限制电路,或者线性内插电路,或更高阶内插电路,或表查找电路,或直线绘制算法电路。
9、如权利要求1所述的设备,其中所述补偿电路(B5)包括电平调整电路(B8),所述电平调整电路用于产生所述第二增益系数(dg)的DC偏移,以基本上补偿所述已补偿输出信号(S2)的静态电平偏差(E)。
10、如权利要求2所述的设备,其中所述模/数转换器(B1)是单比特西格玛-德耳塔型。
11、如权利要求2所述的设备,其中所述模/数转换器(B1)包括所述第二增益控制器(B1;B10),所述第二增益控制器用于控制所述数字信号(S4)的所述增益,以提供所述已补偿数字信号(S2)。
12、如权利要求2所述的设备,其中所述第二增益控制器(B1;B10)被设置来控制由所述模/数转换器(B1)提供的所述数字信号(S4)的所述增益。
13、如权利要求2所述的设备,其中所述处理电路(B1;B1,B11)包括数字处理电路(B11),所述数字处理电路用于对所述模/数转换器(B1)提供的所述数字信号(S4)进行处理,以获得已处理数字信号(S5),其中所述第二增益控制器(B10)被设置来利用所述第二增益系数(dg)控制所述已处理数字信号(S5)的增益。
14、如权利要求13所述的设备,还包括设置在所述模/数转换器(B1)与所述数字处理电路(B11)之间的数字增益控制器(B12),所述数字增益控制器(B12)由从所述补偿电路接收到的另一数字增益系数(dga)控制。
15、如权利要求1所述的设备,还包括自动校准电路(B13),所述自动校准电路被设置来在一检测周期(TP)期间反复执行以下操作:
产生将作为所述输入信号(S1)提供的参考信号(RS),
以预定量调整所述第一增益系数(g),
提供第一组输入参数(DL,TR,DV),
检查所述已补偿输出信号(S2)是否出现振幅变化,并且
调整至少其中一个所述输入参数(DL,TR,DV),直至所述已补偿输出信号(S2)基本不会出现振幅变化,以及
最后,存储确定的所述输入参数(DL,TR,DV),以供在正常操作期间使用。
16、一种用于在包括处理电路(B1;B1,B11)的设备中进行的自动增益控制方法,所述处理电路具有预定有限的动态范围,所述方法包括:
确定(B2)第一增益系数(g),
利用所述第一增益系数(g)控制(B3)输入信号(S1)的振幅,以将增益受控信号(S3)提供给所述处理电路(B1;B1,B11),
基于所述第一增益系数(g)以及用来定义第二增益系数(dg)的时间变化量的输入参数(DL,TR,DV),确定(B5)所述第二增益系数(dg),以及
利用所述第二增益系数(dg)控制(B1;B10)所述处理电路(B1;B1,B11)的输出信号,以获得已补偿输出信号(S2),所述已补偿输出信号基本上已被补偿因所述第一增益系数(g)的变化引起的所述增益受控信号(S3)的振幅变化,其中,所述输入参数包括:
第一增益系数(g)的变化所引起的增益受控信号(S3)的变化与所述输出信号(S4)的变化之间的时间延迟(TD);
当所述输出信号(S4)在所述时间延迟(TD)之后发生变化时所述输出信号的过渡信号的特性(TR);以及
在所述过渡信号之后所述输出信号(S4)的偏差(E)。
17、如权利要求16所述的自动增益控制方法,还包括先予执行的自动校准(B13),所述自动校准包括在一检测周期期间反复执行的以下操作:
产生将作为所述输入信号(S1)提供的参考信号(RS),
以预定量调整所述第一增益系数(g),
提供第一组输入参数(DL,TR,DV),
检查所述已补偿输出信号(S2)是否出现振幅变化,并且
调整至少其中一个所述输入参数(DL,TR,DV),直至所述已补偿输出信号(S2)基本上不会出现振幅变化,以及
最后,存储所述确定的输入参数(DL,TR,DV),以供在正常操作期间使用。
18、一种音频装置,包括具有预定有限动态范围的处理电路(B1;B1,B11)和自动增益控制电路,所述自动增益控制电路包括:
增益确定电路(B2),用于确定第一增益系数(g),
第一增益控制器(B3),用于利用所述第一增益系数(g)控制输入信号(S1)的振幅,以向所述处理电路(B1;B1,B11)提供增益受控信号(S3),
补偿电路(B5),用于基于所述第一增益系数(g)以及用来定义第二增益系数(dg)时间变化量的输入参数(DL,TR,DV),确定所述第二增益系数(dg),以及
第二增益控制器(B1;B10),用于接收所述处理电路(B1;B1,B11)的输出信号和所述第二增益系数(dg),以获得已补偿输出信号(S2),其中所述已补偿输出信号基本上已被补偿因所述第一增益系数(g)的变化引起的所述增益受控信号(S3)的振幅变化,其中,所述输入参数包括:
第一增益系数(g)的变化所引起的增益受控信号(S3)的变化与所述输出信号(S4)的变化之间的时间延迟(TD);
当所述输出信号(S4)在所述时间延迟(TD)之后发生变化时所述输出信号的过渡信号的特性(TR);以及
在所述过渡信号之后所述输出信号(S4)的偏差(E)。
CNB2004800106975A 2003-04-24 2004-04-22 增益补偿设备和方法 Expired - Fee Related CN100542039C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP03101136.4 2003-04-24
EP03101136 2003-04-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1778047A CN1778047A (zh) 2006-05-24
CN100542039C true CN100542039C (zh) 2009-09-16

Family

ID=33305799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004800106975A Expired - Fee Related CN100542039C (zh) 2003-04-24 2004-04-22 增益补偿设备和方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7327294B2 (zh)
EP (1) EP1620949B1 (zh)
JP (1) JP2006524462A (zh)
KR (1) KR20050114280A (zh)
CN (1) CN100542039C (zh)
AT (1) ATE375627T1 (zh)
DE (1) DE602004009432T2 (zh)
WO (1) WO2004095709A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI703817B (zh) * 2019-09-02 2020-09-01 瑞昱半導體股份有限公司 音訊裝置、具有音訊裝置的電子裝置及其音訊處理方法

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4312103B2 (ja) * 2004-05-31 2009-08-12 パナソニック株式会社 音響装置
US8457259B2 (en) * 2006-07-17 2013-06-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for partitioning gain for wireless radio frequency integrated circuits
US7733992B2 (en) * 2006-12-15 2010-06-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for providing analog control of digital gain in a wireless device
WO2008078303A2 (en) * 2006-12-22 2008-07-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sample-dependent amplification of magnetic resonance signal
US8831154B2 (en) 2008-04-08 2014-09-09 Nxp, B.V. Radio receiver gain control
ITRM20090200A1 (it) * 2009-04-28 2010-10-29 Livio Conti Sistema di calibrazione dell amplificazione per dispositivi di acquisizione di segnali analogici
TW201042913A (en) 2009-05-04 2010-12-01 Maxlinear Inc Self-calibrating gain control system
US8362936B2 (en) * 2011-01-21 2013-01-29 Maxim Integrated Products, Inc. Circuit and method for optimizing dynamic range in a digital to analog signal path
US8849230B2 (en) * 2011-03-03 2014-09-30 Sony Corporation Attenuator and method for attenuating
DE102012110737B4 (de) 2012-11-09 2020-12-10 Infineon Technologies Ag Analog-Digital-Wandler-Anordnung
US9622672B2 (en) * 2013-06-07 2017-04-18 Indiana University Research And Technology Corporation Digitally invertible universal amplifier for recording and processing of bioelectric signals
EP3140909B1 (en) 2014-05-08 2019-07-03 TDK Corporation Circuit and method of operating a circuit
CN105282466B (zh) * 2014-06-30 2018-07-06 晨星半导体股份有限公司 配合可变增益放大器的信号处理系统及信号处理方法
US20160139212A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 Eleon Energy, Inc. Methods and systems for power restoration planning employing simulation and transient test analysis
DE102015200961B4 (de) 2015-01-21 2017-02-02 Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg Digitales Drahtlos-Audioübertragungssystem mit optimierter Dynamik
ITUB20153503A1 (it) * 2015-09-09 2017-03-09 St Microelectronics Srl Procedimento e dispositivo di controllo della dinamica, apparecchiatura e prodotto informatico
US10659009B2 (en) * 2016-08-01 2020-05-19 Nxp B.V. Method and system for attenuator phase compensation
US10298189B1 (en) * 2017-12-15 2019-05-21 Microchip Technology Incorporated Analog-to-digital converter with autonomous gain stage and auto scaling, and related systems and methods
US10439626B2 (en) 2017-12-15 2019-10-08 Microchip Technology Incorporated Analog-to-digital converter with autonomous gain stage and auto scaling, and related systems and methods
KR102474578B1 (ko) * 2018-01-08 2022-12-05 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 반도체 장치의 동작 방법
US11057045B2 (en) * 2018-02-08 2021-07-06 Bae Systems Australia Limited Automatic gain control for analog to digital converters
US10218370B1 (en) * 2018-03-09 2019-02-26 Infineon Technologies Ag Temperature reference gain correction for analog-to-digital converter
US10727798B2 (en) 2018-08-17 2020-07-28 Invensense, Inc. Method for improving die area and power efficiency in high dynamic range digital microphones
US10855308B2 (en) * 2018-11-19 2020-12-01 Invensense, Inc. Adaptive analog to digital converter (ADC) multipath digital microphones
CN115250124B (zh) * 2021-04-26 2024-01-19 瑞昱半导体股份有限公司 收发器电路与传送功率偏差补偿方法
US11888455B2 (en) 2021-09-13 2024-01-30 Invensense, Inc. Machine learning glitch prediction
CN117849594A (zh) * 2024-03-06 2024-04-09 成都世源频控技术股份有限公司 微波通道模块快速增益测试及补偿计算方法及其测试平台

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6445320B1 (en) * 1919-11-27 2002-09-03 Yamaha Corporation A/D conversion apparatus
US4218733A (en) * 1978-11-13 1980-08-19 Sybron Corporation Adaptive gain controller
JP2605284Y2 (ja) * 1992-12-28 2000-07-04 ヤマハ株式会社 データ変換装置
JPH06260861A (ja) * 1993-03-02 1994-09-16 Hitachi Denshi Ltd 復調器
US5389927A (en) * 1993-05-28 1995-02-14 Motorola, Inc. Method and apparatus for control of an analog to digital converter
JP2000349637A (ja) * 1999-06-04 2000-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd D/a変換装置とa/d変換装置及び方法
US6963733B2 (en) * 2001-10-31 2005-11-08 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Method and apparatus for reducing the effect of AGC switching transients
US6873831B2 (en) * 2002-04-01 2005-03-29 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for transmit power modulation in a wireless communications system
TWI224463B (en) * 2003-05-22 2004-11-21 Benq Corp Calibration method and scan device for transmitted scan
US7471339B2 (en) * 2004-06-02 2008-12-30 Mstar Semiconductor, Inc. High-speed video signal processing system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI703817B (zh) * 2019-09-02 2020-09-01 瑞昱半導體股份有限公司 音訊裝置、具有音訊裝置的電子裝置及其音訊處理方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1620949A2 (en) 2006-02-01
EP1620949B1 (en) 2007-10-10
JP2006524462A (ja) 2006-10-26
DE602004009432T2 (de) 2008-07-24
US20070001880A1 (en) 2007-01-04
WO2004095709A3 (en) 2005-04-21
CN1778047A (zh) 2006-05-24
ATE375627T1 (de) 2007-10-15
WO2004095709A2 (en) 2004-11-04
US7327294B2 (en) 2008-02-05
DE602004009432D1 (de) 2007-11-22
KR20050114280A (ko) 2005-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100542039C (zh) 增益补偿设备和方法
US7218258B2 (en) Method and system for mixed analog-digital automatic gain control
EP2207264B1 (en) Analogue to digital converting
US20060036668A1 (en) High speed multiplier
JP4016206B2 (ja) 音声信号処理装置及び音声信号処理方法
KR102260032B1 (ko) 입력 신호 충실도 및 출력 요건들에 기초한 다중 경로 지상 분열
KR102260034B1 (ko) 적응 경로를 갖는 다중-경로 아날로그 프론트 엔드
US20080272950A1 (en) Analogue to Digital Conversion
US20070259631A1 (en) Radio Transmitter and a Method of Operating a Radio Transmitter
US7605736B2 (en) A/D converter and duty control method of sampling clock
US6362764B1 (en) Digital to analog conversion apparatus and method with cross-fading between new and old data
JP5267455B2 (ja) 歪補正制御装置及び歪補正制御方法
US7161997B2 (en) Programmable baseband module
EP0588161A2 (en) Adaptive equalizer method and apparatus
JP2725711B2 (ja) 自動等化器
JP2006222701A (ja) A/d変換器の出力補正回路
JP3434786B2 (ja) 振幅検出回路
JP5907795B2 (ja) 送受信モジュール
JP2008099182A (ja) デジタルフィルタ装置
US9083299B2 (en) Filter of adjustable frequency response and method thereof
US20070133822A1 (en) Digital gain adjustment in a wireless receiver
GB2425226A (en) Analogue to digital conversion with enhanced sensitivity mode
JPH0715260A (ja) デジタル音声回路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: NXP CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: KONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V.

Effective date: 20071019

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20071019

Address after: Holland Ian Deho Finn

Applicant after: NXP B.V.

Address before: Holland Ian Deho Finn

Applicant before: Koninklijke Philips Electronics N.V.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20150914

Address after: Delaware

Patentee after: III Holdings 6 LLC

Address before: Holland Ian Deho Finn

Patentee before: NXP B.V.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090916