CN108011604A - 一种时分复用上电复位及模拟音量控制电路 - Google Patents

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陈铖颖
黄新栋
尹华
尹华一
魏聪
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张琳
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Abstract

本发明公开了一种时分复用上电复位及模拟音量控制电路，包括时分复用输入级、逐次逼近模数转换器、触发器、反相器和数字逻辑电路；时分复用输入级在切换信号的控制下，交替输入电量信号和音量信号，逐次逼近模数转换器将电量信号或者音量信号转换为数字码，并输出转换结束标志信号，触发器将结束标志信号锁存并产生切换信号，反相器将切换信号反向，生成时分复用标志信号，数字逻辑电路接收上电阈值编程信号、欠压阈值编程信号、数字码、结束标志信号和时分复用标志信号，并在输入的是音量信号时，进行音量增益调节；在输入的是电量信号时，输出相应的上电复位/欠压报警计时信号和上电复位/欠压报警信号，具有功耗低，电路规模小的优点。

Description

一种时分复用上电复位及模拟音量控制电路
技术领域
本发明属于CMOS混合信号集成电路设计技术领域，具有地涉及一种用于穿戴式低功耗语音设备的时分复用上电复位及模拟音量控制电路。
背景技术
随着半导体工艺进入纳米级阶段，穿戴式低功耗语音芯片通常采用电池进行供电，其不仅包括可编程增益放大器、模数转换器、时钟产生器等模拟电路，还包括数字信号处理电路以及大量存储器。为了确保在电池加载阶段，系统进入稳定工作状态，同时在电池电量下降时，系统报警，停止工作，就必须在芯片中集成一个上电复位电路。传统的上电复位电路是基于延时单元的模拟电路来实现，精度较差，且占用较大的芯片面积，此外当用户在使用设备时，会需要根据所处的环境和自身听力状态，调节音量的强度，所以芯片中还需要集成一个音量控制电路。现有的穿戴式低功耗语音芯片中的上电复位电路和音量控制电路是两个独立的电路，使得整体电路规模较大，功耗高，无法满足穿戴式语音芯片中低功耗、高精度上电复位、欠压报警及音量控制的需求
发明内容
本发明的目的在于提供一种时分复用上电复位及模拟音量控制电路用以解决上述的问题。
为实现上述的目的，本发明采用的技术方案为：一种时分复用上电复位及模拟音量控制电路，包括时分复用输入级、逐次逼近模数转换器、触发器、反相器和数字逻辑电路；其中，时分复用输入级在切换信号flag的控制下，在相邻的转换周期内交替输入电量信号和音量信号，逐次逼近模数转换器将电量信号或者音量信号转换为数字码out<7:0>，并输出转换结束标志信号EOC，触发器将结束标志信号EOC锁存并产生切换信号flag，反相器将切换信号flag反向，生成时分复用标志信号Vc_bat_mux，数字逻辑电路接收上电阈值编程信号VPOR[3:0]、欠压阈值编程信号VBO[1:0]、数字码out<7:0>、结束标志信号EOC和时分复用标志信号Vc_bat_mux，并根据时分复用标志信号Vc_bat_mux的逻辑值，判断输入的是电量信号还是音量信号，如果是音量信号，数字逻辑电路进行相应音量增益调节；如果是电量信号，数字逻辑电路输出相应的上电复位/欠压报警计时信号cnt_en和上电复位/欠压报警信号soft_rst。
进一步的，所述时分复用输入级包括两路选择器、分压电阻R1和分压电阻R2，所述两路选择器在切换信号flag的控制下，在相邻的转换周期内交替输入电量信号和音量信号，所述分压电阻R1和R2将输入的电量信号或音量信号进行分压输出给逐次逼近模数转换器。
更进一步的，所述分压电阻R1和R2之间的阻值比例为2:3，用于将电量信号或音量信号缩小0.6倍。
进一步的，所述逐次逼近模数转换器为8位逐次逼近模数转换器。
进一步的，所述触发器为D触发器。
进一步的，所述数字逻辑电路根据上电阈值编程信号VPOR[3:0]和欠压阈值编程信号VBO[1:0]，设定上电阈值和欠压报警阈值，接收数字码out<7:0>、结束标志信号EOC和时分复用标志信号Vc_bat_mux，并根据此时时分复用标志信号Vc_bat_mux的逻辑值，判断此时输入的是电量信号还是音量信号，如果Vc_bat_mux为高电平，表示此时输入为音量信号，数字逻辑电路根据数字码out<7:0>进行相应的音量增益调节；如果Vc_bat_mux为低电平，表示此时输入为电量信号，数字逻辑电路根据数字码out<7:0>、上电阈值和欠压报警阈值，经过上电复位/欠压报警计时信号cnt_en计算一定时长后，输出相应的上电复位/欠压报警信号soft_rst。
本发明的有益技术效果：
本发明通过采用时分复用以及逐次逼近模数转换器(尤其是8位逐次逼近模数转换器)的电路结构，实现了一种低功耗、高精度的可用于穿戴式低功耗语音设备的上电复位及模拟音量控制电路，该电路利用逐次逼近模数转换器输出结束标志信号作为切换信号，对输入的电量电压和音量电压进行交替检测，实现电路的时分复用，减小了电路规模，降低了电路功耗；数字逻辑电路保证了上电复位/欠压阈值的可编程，极大的提高了系统应用的灵活性；基于逐次逼近模数转换器的电路设计，提高了上电复位/欠压检测以及音量调节的精度，因此，该电路具有功耗低、检测精度高的优点，适用于穿戴式语音设备中。
附图说明
图1为本发明具体实施例的电路结构示意图；
图2为本发明具体实施例的上电复位过程中的上电复位信号soft_rst示意图；图3为本发明具体实施例的欠压报警过程中的欠压报警信号soft_rst示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种时分复用上电复位及模拟音量控制电路，包括时分复用输入级100、逐次逼近模数转换器110、触发器120、反相器130和数字逻辑电路140；其中，时分复用输入级100在切换信号flag的控制下，在相邻的转换周期内交替输入电量信号和音量信号，本具体实施例中，时分复用输入级100包括两路选择器、分压电阻R1和分压电阻R2，所述两路选择器在切换信号flag的控制下，在相邻的转换周期内交替输入电量信号和音量信号，所述分压电阻R1和R2将输入的电量信号或音量信号进行分压后输出给逐次逼近模数转换器110。
优选的，分压电阻R1和R2之间的阻值比例为2:3，其目的在于将输入的电量信号或音量信号进行分压，缩小至输入原信号的0.6倍，从而避免逐次逼近模数转换器110在电池电量下降导致电源电压下降时，仍要检测同样范围的电量电压，造成检测误差，从而提高检测精度。
本具体实施例中，逐次逼近模数转换器110优选为8位逐次逼近模数转换器，8位逐次逼近模数转换器110将电量信号或者音量信号转换为8位数字码out<7:0>，并输出转换结束标志信号EOC，采用8位逐次逼近模数转换器110，提高了检测信号的精度。
触发器120将结束标志信号EOC锁存并产生切换信号flag给时分复用输入级100，对时分复用输入级100中的两路选择器进行切换控制。本具体实施例中，触发器120优选为D触发器，但不限于此。
反相器130将切换信号flag反向，生成时分复用标志信号Vc_bat_mux，输入到数字逻辑电路140中，指示数字逻辑电路140此时输入的是电量信号还是音量信号。
数字逻辑电路140接收上电阈值编程信号VPOR[3:0]、欠压阈值编程信号VBO[1:0]、数字码out<7:0>、结束标志信号EOC和时分复用标志信号Vc_bat_mux，数字逻辑电路140根据上电阈值编程信号VPOR[3:0]和欠压阈值编程信号VBO[1:0]，首先设定上电阈值和欠压报警阈值，本具体实施例中，上电阈值和欠压报警阈值分别设为800mV和900mV，当然，在其它实施例中，上电阈值和欠压报警阈值可以根据实际情况进行设定，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再细说。数字逻辑电路140接收8位逐次逼近模数转换器110输出的8位数字码out<7:0>、结束标志信号EOC和时分复用标志信号Vc_bat_mux，并根据此时时分复用标志信号Vc_bat_mux的逻辑值，判断此时输入的是电量信号还是音量信号，如果此时时分复用标志信号Vc_bat_mux为高电平，表示此时输入为音量信号，数字逻辑电路140进行音量增益调节，具体为：将8位逐次逼近模数转换器110输出的8位数字码out<7:0>输出至系统中的DSP进行处理，进行相应的音量调节控制。
如果此时时分复用标志信号Vc_bat_mux为低电平，表示此时输入为电量信号，数字逻辑电路140根据上电阈值、欠压阈值和8位数字码out<7:0>判断是否是上电复位或欠压报警，如果是上电复位或欠压报警经，则过上电复位/欠压报警计时信号cnt_en计算一定时长(本具体实施例中，为30mS，当然，在其它实施例中，可以根据实际需要进行选择，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再细说)后，输出相应的上电复位/欠压报警信号soft_rst。
图2是本实施例中上电复位过程中的上电复位信号Soft_rst，可见电池电压在达到800mV的上电阈值后，上电复位计时信号cnt_en开始计数30ms，之后上电复位信号Soft_rst从低电平变为高电平，系统离开复位状态。
图3是本实施例中欠压报警过程中的欠压报警信号soft_rst，可见电池电压下降到900mV的欠压报警阈值后，欠压报警计时信号cnt_en开始计数30ms，之后欠压报警信号soft_rst从高电平变为低电平，完成系统复位功能。技术效果良好。
本发明通过采用时分复用以及逐次逼近模数转换器(尤其是8位逐次逼近模数转换器)的电路结构，实现了一种低功耗、高精度的可用于穿戴式低功耗语音设备的上电复位及模拟音量控制电路，该电路利用逐次逼近模数转换器输出结束标志信号作为切换信号，对输入的电量电压和音量电压进行交替检测，实现电路的时分复用，减小了电路规模，降低了电路功耗；数字逻辑电路保证了上电复位/欠压阈值的可编程，极大的提高了系统应用的灵活性；基于逐次逼近模数转换器的电路设计，提高了上电复位/欠压检测以及音量调节的精度，因此，该电路具有功耗低、检测精度高的优点，适用于穿戴式语音设备中。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种时分复用上电复位及模拟音量控制电路，其特征在于：包括时分复用输入级、逐次逼近模数转换器、触发器、反相器和数字逻辑电路；其中，时分复用输入级在切换信号flag的控制下，在相邻的转换周期内交替输入电量信号和音量信号，逐次逼近模数转换器将电量信号或者音量信号转换为数字码out<7:0>，并输出转换结束标志信号EOC，触发器将结束标志信号EOC锁存并产生切换信号flag，反相器将切换信号flag反向，生成时分复用标志信号Vc_bat_mux，数字逻辑电路接收上电阈值编程信号VPOR[3:0]、欠压阈值编程信号VBO[1:0]、数字码out<7:0>、结束标志信号EOC和时分复用标志信号Vc_bat_mux，并根据时分复用标志信号Vc_bat_mux的逻辑值，判断输入的是电量信号还是音量信号，如果是音量信号，数字逻辑电路进行相应音量增益调节；如果是电量信号，数字逻辑电路输出相应的上电复位/欠压报警计时信号cnt_en和上电复位/欠压报警信号soft_rst。
2.根据权利要求1所述的时分复用上电复位及模拟音量控制电路，其特征在于：所述时分复用输入级包括两路选择器、分压电阻R1和分压电阻R2，所述两路选择器在切换信号flag的控制下，在相邻的转换周期内交替输入电量信号和音量信号，所述分压电阻R1和R2将输入的电量信号或音量信号进行分压输出给逐次逼近模数转换器。
3.根据权利要求2所述的时分复用上电复位及模拟音量控制电路，其特征在于：所述分压电阻R1和R2之间的阻值比例为2:3，用于将电量信号或音量信号缩小0.6倍。
4.根据权利要求1所述的时分复用上电复位及模拟音量控制电路，其特征在于：所述逐次逼近模数转换器为8位逐次逼近模数转换器。
5.根据权利要求1所述的时分复用上电复位及模拟音量控制电路，其特征在于：所述触发器为D触发器。
6.根据权利要求1所述的时分复用上电复位及模拟音量控制电路，其特征在于：所述数字逻辑电路根据上电阈值编程信号VPOR[3:0]和欠压阈值编程信号VBO[1:0]，设定上电阈值和欠压报警阈值，接收数字码out<7:0>、结束标志信号EOC和时分复用标志信号Vc_bat_mux，并根据此时时分复用标志信号Vc_bat_mux的逻辑值，判断此时输入的是电量信号还是音量信号，如果Vc_bat_mux为高电平，表示此时输入为音量信号，数字逻辑电路根据数字码out<7:0>进行相应的音量增益调节；如果Vc_bat_mux为低电平，表示此时输入为电量信号，数字逻辑电路根据数字码out<7:0>、上电阈值和欠压报警阈值，经过上电复位/欠压报警计时信号cnt_en计算一定时长后，输出相应的上电复位/欠压报警信号soft_rst。
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