CN102055424B - 自动增益控制 - Google Patents
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Abstract
此外，本文档论述了一种系统和方法，用于接收输入信号和电源信息，并且通过作为电源信息和输入信号的函数而确定的增益值来放大输入信号。
Description
技术领域
本发明涉及自动增益控制领域。
背景技术
自动增益控制(AGC)，通常是在电路中的功能部件，其用于如果信号方面被放大，就以函数的形式调整放大量。例如，随着输入信号的振幅减小，那么输入信号的放大增加，并且随着输入信号的振幅增加，输入信号的放大减小。
发明内容
此外，本文档论述了一种系统和方法，用于接收输入信号和电源信息，并且通过作为电源信息和输入信号的函数而确定的增益值来放大输入信号。
在实例1中，一种装置包括放大器和控制器，所述放大器配置为在第一输入处接收第一信号和在输出处提供放大的信号，以及所述控制器配置为接收电源信息和利用电源信息来调整放大器的增益。
在实例2中，实例1中的控制器可选地包括模拟数字转换器(ADC)，配置为接收电源信息，将所述电源信息与第一和第二限制进行比较，以及利用电源信息以及第一和第二限制来设置放大器的增益。
在实例3中，实例1-2的任意一个或多个中的ADC可选地配置为利用电源信息、第一限制和第二限制来提供数字增益设定点，以及利用数字增益设定点来设定放大器的增益，其中数字增益设定点是多比特值。
在实例4中，实例1-3的任意一个或多个中的控制器配置为针对多比特值的每个连续的位组合格式(bitpattern)将增益调整到预定量。
在实例5中，实例1-4的任意一个或多个中的预定量可选地包括可编程的预定量。
在实例6中，实例1-5的任意一个或多个中的控制器可选地包括限制发生器，配置为基于限制设定点来提供第一和第二限制。
在实例7中，实例1-6的任意一个或多个中的限制设定点可选地包括可编程的限制设定点。
在实例8中，实例1-7的任意一个或多个中的限制发生器可选地配置为设定限制点作为与限制发生器耦合的设定点电阻器的值的函数。
在实例9中，实例1-8的任意一个或多个中的限制发生器可选地包括分压器，所述分压器包括串联耦合的第一和第二电阻器，其中第一电阻器的第一节点与第二电阻器的第一节点相耦合，第一电阻器的第二节点配置为提供第一限制，并且第二电阻器的第二节点配置为提供第二限制。
在实例10中，实例1-9的任意一个或多个中的限制发生器可选地包括设定点比较器，配置为比较参考电压与设定点电压并利用所述比较结果设定第一电阻器的第一节点处的电压。
在实例11中，实例1-10的任意一个或多个中的设定点电压是可选地利用耦合至设定点比较器的输入的设定点电阻器可编程的。
在实例12中，实例1-11的任意一个或多个中的电源信息可选地包括指示耦合至放大器的电池电压的电压信息。
在实例13中，实例1-12的任意一个或多个可选地包括集成电路管芯，所述集成电路管芯包括所述放大器和所述控制器。
在实例14中，实例1-13的任意一个或多个可选地包括集成电路外部的设定点电阻器，其中实例1-13的任意一个或多个中的控制器可选地包括限制发生器，配置为基于限制设定点提供第一和第二限制，并且其中所述限制发生器可选地配置为设定限制设定点作为所述设定点电阻器的函数。
在实例15中，实例1-14的任意一个或多个中的第一信号可选地包括音频信号。
在实例16中，一种方法包括：在放大器的第一输入处接收第一信号，在放大器的输出处提供放大的信号，接收电源信息，以及利用接收到的电源信息调整放大器的增益。
在实例17中，实例1-16的任意一个或多个中的调整放大器增益可选地包括：将所述电源信息与第一和第二限制中进行比较，并利用比较结果来提供一个数字增益设定点，解码所述数字增益设定点，以及利用所述解码的设定点设定放大器增益。
在实例18中，实例1-17的任意一个或多个中的将所述电源信息与第一和第二限制进行比较可选地包括：在限制发生器的输入处检测电阻；以及提供第一和第二限制作为所检测电阻的函数。
在实例19中，实例1-18的任意一个或多个中的提供数字增益设定点可选地包括：当电压信息指示电池电压高于第一限制时提供第一数字增益设定点的值，以及当电压信息指示电池电压低于第二限制时提供第二数字增益设定点的值，其中第一限制可选地高于第二限制。
在实例20中，实例1-19的任意一个或多个中的提供数字增益设定点可选地包括：随着电压信息从第二限制增加至第一限制，将数字增益设定点的值递增预定的量。
在实例21中，实例1-20的任意一个或多个中的接收电源信息可选地包括接收指示耦合至放大器的电池电压的电压信息。
在实例22中，实例1-21的任意一个或多个可选地包括集成电路，所述集成电路包括：放大器，配置为在第一输入处接收第一信号和在输出处提供放大的信号；控制器，配置为接收电源信息和利用电源信息来调整放大器的增益；以及集成电路外部的设定点电阻器，耦合至所述控制器。实例1-21的任意一个或多个中的控制器可选地包括：模拟数字转换器(ADC)，配置为接收电源信息，将所述电源信息与第一和第二限制进行比较，利用电源信息以及第一和第二限制来设定放大器的增益；和限制发生器，配置为利用设定点电压来提供第一和第二限制，其中所述设定点电压可选地是设定点电阻器值的函数。
在实例23中，实例1-22的任意一个或多个中的ADC可选地配置为利用电源信息、第一限制和第二限制提供数字增益设定点，以及利用数字增益设定点来设定放大器的增益，其中数字增益设定点是多比特值。
在实例24中，实例1-23的任意一个或多个中的限制发生器可选地包括分压器，所述分压器包括：串联耦合的第一和第二电阻器，其中第一电阻器的第一节点与第二电阻器的第一节点相耦合，第一电阻器的第二节点配置为提供第一限制，并且其中第二电阻器的第二节点配置为提供第二限制；以及设定点比较器，配置为比较参考电压与设定点电压，和利用所述比较结果设定第一电阻器的第一节点处的电压。
在实例25中，实例1-24的任意一个或多个可选地包括音频输出变换器，配置为接收放的大信号，其中第一信号可选地包括音频信号。
在实例26中，一种系统或装置可以包括、或者以可选地可由实例1-25中所包括的任意一个或多个的任意部分或任意部分的组合组成，其包括执行实例1-25中的功能的任意一个或多个的装置，或者包括指令的机器可读介质，当由机器执行的时候使机器来执行实例1-25的功能的任意一个或多个。
此概述旨在提供本专利申请的主题的概述。其无意于提供本发明的唯一的或详尽的解释。详细的描述被概括以提供关于本专利申请的进一步信息。
附图说明
在附图中，它们不一定依比例绘成，类似的数字可以在不同视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的类似数字可以表示相似部件的不同实例。这些附图一般通过举例、而不是通过限制的方式说明了在本文档中所论述的各个实施例。
附图1一般性地说明了包括自动增益控制(AGC)电路的放大器电路的实例。
附图2一般性地说明了根据本发明实例的AGC电路的一部分的实例。
附图3一般性地说明了根据本发明实例的AGC电路和可调整放大器302的一部分。
附图4一般性地说明了据本发明实例的放大器增益与提供给AGC电路的电源电压关系的实例。
附图5一般性地说明了根据本发明实例的用于操作AGC电路的方法的实例。
具体实施方式
此外，发明人已经意识到，自动增益控制(AGC)电路能够作为电源电压的函数来调制增益。在实例中，所述电源电压可以包括电池电压，例如在移动电子应用中(例如，移动电话、媒体播放器等)或一个或多个其他电源电压中。在实例中，随着电源电压的减小，AGC电路的增益可以减小(例如，为了省电)。例如，此种控制可以延长在更换电源或电源重新充电时设备的可用时间间隔。
附图1一般性地说明了包括了自动增益控制电路的放大器电路的实例。放大器电路100包括可调整的增益放大器102和调整放大器102增益作为电源电压103的函数的AGC电路101。AGC电路101包括限制发生器104、模拟数字转换器(ADC)105和解码器106。解码器106可以解码ADC105的输出以及与ADC105的输出相对应地设定放大器102的增益。所述ADC105可以将电源电压103的表现转换为数字表现。在实例中，ADC105的全部限制可以对应于电源电压的操作范围，其中在可调整增益放大器102的增益调整中可以增加电源的使用寿命。在实例中，ADC105的全部限制可以利用限制发生器104来提供。在实例中，ADC105的全部限制可以利用限制设定点来提供。在实例中，所述限制设定点是用户不可调的。在其他实例中，所述限制设定点是用户可编程的，例如，通过调整设定点电阻器(未示出)。
附图2一般性地说明了根据本发明实例的AGC电路的一部分的实例。AGC电路可以包括限制发生器204和配置为缩放电源电压203的电路207，例如所述电源电压是电池电压VBAT。在实例中，AGC电路可以包括比较器208，配置为比较缩放的电源电压209和游程设定点210。在实例中，游程设定点210可以由限制发生器电路204提供。比较器208的输出211可以为ADC(未示出)提供模拟输入电压VADC。限制发生器204可以为ADC提供上限制电压(VUL)212和一个下限制电压(VLL)213。所述上限制电压212和下限制电压213可以定义ADC输出的全部范围。在不同的实例中，上限制电压212、下限制电压213或游程设定点210的至少一个可以被编程。在实例中，上限制电压212、下限制电压213或游程设定点210可以利用设定点放大器214来生成以将设定点电压215和参考电压(VREF)216相加。在某些实例中，上限制电压212、下限制电压213或游程设定点210中的至少一个是可调整的，例如，利用耦合至设定点放大器214的设定点电阻器(RSP)217进行调整。
在实例中，附图1中的可调整增益放大器102和AGC电路101是集成电路管芯的至少一部分，并且附图2中的设定点电阻器217可以耦合至集成电路管芯的外部端子。在不同的实例中，附图1中的可调整增益放大器102和AGC电路101使用软件实现。在某些实例中，可调整增益放大器102和AGC电路101使用硬件实现。在某些实例中，可调整增益放大器102和AGC电路101可以使用硬件和软件的组合实现。
附图3一般性地说明了根据本发明实例的AGC电路和可调整放大器302的一部分。在实例中，AGC电路可以包括模拟数字转换器(ADC)305和解码器306。ADC305可以接收输入电压(VADC)311以转换为二进制格式318。ADC305可以包括用于上电压限制(VCL)312的第二输入319和用于下电压限制(VLL)313的第三输入319。对应于二进制格式318的输出范围的输入电压311的范围可以利用上和下电压限制312、311来建立。在实例中，当输入电压311比上电压限制312低时，ADC305的输出318可以递减到表示较低增益的二进制位形式。当输入电压311更低时，ADC305可以递减到表示更低增益的位形式318。在说明性的实例中，ADC305的输出318范围介于1111的高值和0000的低值之间。较高的二进制值(1111)可以表示什么时候ADC305的输入电压311是位于或在上电压限制312之上。较低的二进制值可以表示什么时候ADC305的输入电压311是位于或在下电压限制313之下。在实例中，当输入电压311在下限制313之下通过时，包括AGC电路和可调整增益放大器302的设备可以被禁用。应该了解不脱离本发明精神的其他ADC输出二进制格式是可能的，包括但不限于二进制编码的十进制(BCD)、二进制补码BCD和二进制补码二进制。应该了解不脱离本本发明精神的ADC305的输出318可以包括比附图3中所示的实例中的四位多或少的位。
解码器306可以解码ADC305的输出二进制格式318和设置与输出位格式相对应的可调整放大器302的增益。在实例中，解码器306可以控制一个或多个开关(S2 n，S2 n-1，…，S2 1，S2 0)321来调整可调整放大器302的输入和反馈电阻322，进而调整可调整放大器302的增益。在实例中，可调整放大器302的输入323可以是音频信号，并且可调整放大器302的输出324可以耦合至输出音频变换器，例如扬声器或耳机。在某些实例中，AGC电路可以用于随着容量有限的电源电压的衰减来限制音频设备的音量。这种控制可以扩展到容量有限的电源电压在更换或重新充电之间音频设备的使用。
在某些实例中，ADC结构可以与逐次逼近寄存器(SAR)类型结构密切相关。可以针对小尺寸、低功耗和灵活性而选择ADC。在实例中，当生成位以及精度不依赖于大型的匹配良好的设备时，算法ADC可以回收硬件循环。
附图4一般性地说明了根据本发明实例的放大器增益与AGC电路的电源电压关系的实例。附图4包括了三条曲线，说明了三个不同的AGC游程点设定。第一曲线401说明了设置在3.9伏特的游程点。第二曲线402说明了设置在3.5伏特的游程点。第一曲线403说明了设置在3.1伏特的游程点。在每一条曲线中，ADC随着电源电压接近0.011伏特的变化来改变增益。在不同的实例中，其他设备电路可以在ADC进展通过二进制输出值的全范围之前禁用设备。应该理解不脱离本发明精神的其他游程设定点和其他电源电压变化值是可能的。
附图5一般性地说明了根据本发明实例的用于操作自动增益控制(AGC)电路的方法的实例。在501，在放大器的第一输入处接收第一信号。在502，在放大器的输出处提供放大的信号。在503，可以接收电源信息。以及在504，利用接收到的电源信息来调整放大器增益。
补充说明
上述详细说明包括了附图中的附图标记，其构成了详细说明的一部分。附图通过说明的方式显示了可以实践本发明的具体实施例。这些实施例在此处也被称为“实例”。本文档涉及的所有出版物、专利和专利文档通过此处的参考整体的被引入，尽管好像是通过参考被单独引入的。在这个文档和那些通过参考引入的文档之间的存在不一致用法的情况下，引入的参考的用法应该理解为补充本文档的用法；对于不可调和的矛盾，本文档的用法进行控制。
在本文档中，正如在专利文档中是很普遍的，术语“一个”被使用来包括一个或大于一个，独立于“至少一个”或“一个或多个”的任意其他实例或用法。在本文档中，术语“或者”用于指非排他性或，例如“A或B”包括“A但不是B”，“B但不是A”和“A和B”，除非另有说明。在附加的权利要求中，术语“包括”和“在其中”作为各自的术语“包含”和“其中”的纯英语上的等价被使用。在下面的权利要求中，术语“包括”和“包含”也是开放式结尾的，也就是说，一种包括了除了那些在权利要求中所列的术语之后的以外的元件的系统、设备、物品或过程仍然被视为落入那个权利要求的范围中。此外，在下面的权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等只是作为标签使用，并不意味着强加给它们的对象数值要求。
上述描述旨在说明，而不是限制。在其他实例中，上述实例(或者它们本身的一个或多个方面)可以彼此组合来使用。其他实施例可以例如被本领域的一个阅读了上述描述的普通技术人员使用。提供摘要以遵守37C.F.R.§1.72(b)，以允许读者快速确定技术披露的本质。它带着不会用于解释或限制权利要求的范围或含义的理解被提交。在上述细节描述中，不同特征也可以被组成组来精简所述披露。这不应该被解释为一个未要求的披露的特征对于任何权利要求是必要的。相反，创造性的主题可以位于少于一个特别披露的实施例的所有特征中。从而，下面的权利要求在此纳入详细说明中，每个权利要求作为一个单独的实施例代表了它自己。本发明的范围应该参考附加的权利要求来确定，随着这些权利要求所要求的等价的全部范围。
Claims (23)
1.一种增益控制装置，包括：
放大器，配置为在第一输入处接收第一信号和在输出处提供放大的信号；以及
控制器，配置为接收电源信息和利用电源信息来调整放大器的增益；
其中所述控制器包括模拟数字转换器ADC，所述ADC配置为：接收电源信息，将电源信息与在所述控制器处提供的第一和第二限制进行比较，以及利用电源信息以及第一和第二限制来设定放大器的增益。
2.根据权利要求1所述的增益控制装置，其中所述ADC配置为利用电源信息、第一限制和第二限制来提供数字增益设定点，以及利用数字增益设定点来设定放大器的增益，其中数字增益设定点是多比特值。
3.根据权利要求2所述的增益控制装置，其中所述控制器配置为针对多比特值的每个连续的位组合格式将增益调整到预定量。
4.根据权利要求3所述的增益控制装置，其中所述预定量包括可编程的预定量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的增益控制装置，其中所述控制器包括限制发生器，配置为基于限制设定点来提供第一和第二限制。
6.根据权利要求5所述的增益控制装置，其中所述限制设定点包括可编程的限制设定点。
7.根据权利要求5所述的增益控制装置，其中限制发生器配置为设定限制设定点作为与限制发生器耦合的设定点电阻器的值的函数。
8.根据权利要求5所述的增益控制装置，其中限制发生器包括分压器，所述分压器包括串联耦合的第一和第二电阻器，其中第一电阻器的第一节点与第二电阻器的第一节点相耦合，其中第一电阻器的第二节点配置为提供第一限制，并且其中第二电阻器的第二节点配置为提供第二限制。
9.根据权利要求8所述的增益控制装置，其中限制发生器包括设定点比较器，所述设定点比较器配置为比较参考电压与设定点电压，并利用比较结果设定第一电阻器的第一节点处的电压。
10.根据权利要求9所述的增益控制装置，其中利用耦合至设定点比较器的输入的设定点电阻器，可编程设定点电压。
11.根据权利要求10所述的增益控制装置，其中所述电源信息包括指示耦合至放大器的电池的电压的电压信息。
12.根据权利要求1所述的增益控制装置，包括集成电路管芯，所述集成电路管芯包括放大器和控制器。
13.根据权利要求12所述的增益控制装置，包括集成电路外部的设定点电阻器；
其中所述控制器包括限制发生器，所述限制发生器配置为基于限制设定点而提供第一和第二限制；
其中所述限制发生器配置为设定限制设定点作为所述设定点电阻器的函数。
14.根据权利要求1所述的增益控制装置，其中所述第一信号包括音频信号。
15.一种增益控制方法，包括：
在放大器的第一输入处接收第一信号；
在放大器的输出处提供放大的信号；
在控制器处接收电源信息；
在控制器处将所述电源信息与在所述控制器处提供的第一和第二限制进行比较；
通过使用模拟数字转换器ADC，利用比较结果来提供数字增益设定点，其中，所述数字增益设定点是多比特值；
在控制器处解码所述数字增益设定点；以及
在控制器处利用所解码的设定点设置放大器的增益。
16.根据权利要求15所述的增益控制方法，其中将电源信息与第一和第二限制进行比较包括：
在限制发生器的输入处检测电阻；
提供第一和第二限制作为所检测电阻的函数。
17.根据权利要求15或16所述的增益控制方法，其中提供数字增益设定点包括：
当电压信息指示电池电压高于第一限制时提供第一数字增益设定点的值；
当电压信息指示电池电压低于第二限制时提供第二数字增益设定点的值；以及
其中第一限制高于第二限制。
18.根据权利要求17所述的增益控制方法，其中提供数字增益设定点包括当电压信息从第二限制增加至第一限制时，将数字增益设定点的值递增预定的量。
19.根据权利要求15所述的增益控制方法，其中接收电源信息包括接收指示耦合至放大器的电池电压的电压信息。
20.一种增益控制系统，包括：
集成电路，所述集成电路包括：
放大器，配置为在第一输入处接收第一信号和在输出处提供放大的信号；以及
控制器，配置为接收电源信息和利用电源信息来调整放大器的增益的控制器，所述控制器包括：
模拟数字转换器(ADC)，配置为接收电源信息，将电源信息与在所述控制器处提供的第一和第二限制进行比较，以及利用电源信息以及第一和第二限制来设定放大器的增益；以及
限制发生器，配置为利用设定点电压来提供第一和第二限制；
集成电路外部的设定点电阻器，耦合至所述控制器；以及
其中所述设定点电压是设定点电阻器的值的函数。
21.根据权利要求20所述的增益控制系统，其中所述ADC配置为利用电源信息、第一限制和第二限制来提供数字增益设定点，以及利用数字增益设定点来设定放大器的增益，其中数字增益设定点是多比特值。
22.根据权利要求20或21所述的增益控制系统，其中限制发生器包括：
分压器，包括串联耦合的第一和第二电阻器，其中第一电阻器的第一节点与第二电阻器的第一节点相耦合，其中第一电阻器的第二节点配置为提供第一限制，并且其中第二电阻器的第二节点配置为提供第二限制；
设定点比较器，配置为比较参考电压与设定点电压，并利用比较结果设定第一电阻器的第一节点处的电压。
23.根据权利要求20或21所述的增益控制系统，包括配置为接收放大的信号的音频输出变换器；以及
其中第一信号包括音频信号。
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