CN109361367A - 一种适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置 - Google Patents
一种适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109361367A CN109361367A CN201811257389.2A CN201811257389A CN109361367A CN 109361367 A CN109361367 A CN 109361367A CN 201811257389 A CN201811257389 A CN 201811257389A CN 109361367 A CN109361367 A CN 109361367A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- clock
- gain
- gain control
- signal
- vth
- 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.)
- Granted
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000003321 amplification Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
- H03G3/3005—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in amplifiers suitable for low-frequencies, e.g. audio amplifiers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
Abstract
本发明提供了一种适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置，模数转换器模块对输入信号进行量化，并输出至包络检测模块；包络检测模块包括依次连接的低通滤波单元和包络检测单元，低通滤波单元滤除模数转换器模块引入的噪声，包络检测单元对滤波后的输入信号进行包络跟踪，并将跟踪结果输出至增益控制模块；增益控制模块根据包络检测单元计算的信号包络值，判断是否需要快速响应，从而选择fast_clock或slow_clock作为增益控制的主钟，并实时输出调整后的信号增益至运算放大器的输入端。本发明在需要快速响应时候，给agc一个较快时钟，在不需要快速响应的时候，agc工作在一个慢钟，既满足需求，又可以降低功耗。
Description
技术领域
本发明涉及智能音频功放芯片喇叭功率保护技术领域，具体地，涉及一种适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置，用于实现对喇叭功率保护。
背景技术
随着人们对视听质量的要求越来越高，传统的音频功放芯片工作电压已不能满足要求，现在的功放芯片大都集成charge pump或boost来提高功放的工作电压，同时，芯片对输入信号进行一定倍数的放大，提高功放的输出功率，推动喇叭产生更大的音量，提升人们的听觉享受。现在的智能功放芯片在放大输入信号的同时，会检查信号是否clipping(削波)，或是已超出喇叭的额定功率，动态调整信号增益，避免由于信号超出范围使得音质变差或是长期超出喇叭的额定功率而损坏喇叭。
其中agc(自动增益控制)就是实现动态增益控制的最重要一环，一般模拟实现的方法是检测输出信号幅度，与门限电平比较，直接送出比较结果，如果超过门限进行限幅处理，这对一般的应用来说是可以的，但是对于音频信号来说，人耳对信号质量很敏感，如果反复clipping会使得音质变差，这就需要agc响应时间足够快。而在喇叭额定功率附近，不需要gac响应太快，否则会影响音质和听觉感受，这时候需要把agc频率降下来，缓慢调整gain(增益)。
但是，现有的通过agc调整增益的技术，通常存在如下缺点：
1.对于模拟输入接口，幅度检测一般在放大器的输出端，直接和agc threshold(自动增益控制阈值)相比较，看是否超出门限，然后再进行增益调整，这种方式的缺点是反应慢。
2.现有的agc是在固定频率下进行增益控制，这样会导致信号要么调整慢信号质量差，要么调整太快声音忽大忽小，不稳定。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的是提供一种适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置，该装置在需要快速响应时，给agc一个较快时钟，在不需要快速响应的时候，让agc工作在一个慢钟，既满足喇叭安全和音质等需求，又可以降低功耗。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置，包括依次连接的模数转换器模块、包络检测模块和增益控制模块；其中：
所述模数转换器模块对运算放大器输入端的输入信号进行量化，并输出至包络检测模块；
所述包络检测模块包括依次连接的低通滤波单元和包络检测单元，所述低通滤波单元滤除模数转换器模块引入的噪声，所述包络检测单元对滤波后的输入信号进行包络跟踪，并将跟踪结果输出至增益控制模块；
所述增益控制模块根据包络检测单元计算的信号包络值，判断是否需要快速响应，从而选择fast_clock或slow_clock作为增益控制的主钟，并实时输出调整后的信号增益至运算放大器的输入端。
优选地，所述模数转换器模块对运算放大器输入端的输入信号进行量化的精度为8位。
优选地，所述增益控制模块选择fast_clock或slow_clock作为增益控制的主钟的方法为：
设置削波门限vth_h和喇叭额定功率门限vth_l，当信号包络值大于削波门限vth_h时，增益控制模块选择fast_clock控制增益衰减，在信号过零点更新运算放大器的增益；当信号幅度小于削波门限vth_h大于喇叭额定功率门限vth_l时，增益控制模块将主钟切换到slow_clock，此时增益衰减幅度放慢；当运算放大器输出信号小于增益恢复门限vth_rec(增益恢复门限的取值低于额定功率门限)时，增益控制模块进入恢复时间，增益进入恢复阶段。
优选地，包括如下任意一项或任意多项特征：
-vth_h＝-16db；
-vth_l＝-20db；
-vth_rec＝-21db；
-fast_clock＝1Mhz；
-slow_clock＝100khz。
各参数值可以根据实际需要修改。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明将幅度检测设置在运算放大器输入端，能有效预知输出信号是否超过门限，及时调整增益。
2、本发明中，agc工作在一个可变频率下，当输入信号超过电路的clipping电压时，agc迅速衰减信号增益，使得输出信号快速回到正常范围；当输出信号不超过clipping电压，但是功率超过喇叭的额定功率时，agc降低工作频率，缓慢衰减信号增益，在不影响用户听感的情况下把输出信号拉回到额定功率范围内。
3、本发明中，信号幅度经过adc转换为数字信号，利用数字算法进行包络检测，可以有效跟踪信号幅度变化，过滤一些不必要的毛刺，减少不必要调整，更好地保持信号质量。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中音频播放信号通路结构示意图；
图2为包络检测模块结构示意图；
图3为增益控制模块结构示意图；
图4为现有技术中采用固定频率agc，输出波形示意图；
图5为本发明中采用变频agc，输出波形示意图；
图6为本发明一实施例整体结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
实施例
本实施例提供了一种适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置，该装置在需要快速响应时候，给agc一个较快时钟(fast_clock)，在不需要快速响应的时候，agc工作在一个慢钟(slow_clock)，既满足需求，又可以降低功耗。
其中：fast_clock和slow_clock通过以下方式进行设置：
fast_clock要在下一个信号过零点时做出判断信号衰减多少，根据衰减范围和衰减步长，和增益控制模块工作时序，可以计算时钟频率，在本实施例中，设置fast_clock为1Mhz。slow_clock可以定义为fast_clock的十分频，100Khz。
如图6所示，本实施例提供的一种适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置，包括依次连接的模数转换器模块、包络检测模块和增益控制模块；其中：
所述模数转换器模块对运算放大器输入端的输入信号进行量化，并输出至包络检测模块；
所述包络检测模块包括依次连接的低通滤波单元和包络检测单元，所述低通滤波单元滤除模数转换器模块引入的噪声，所述包络检测单元对滤波后的输入信号进行包络跟踪，并将跟踪结果输出至增益控制模块；
所述增益控制模块根据包络检测单元计算的信号包络值，判断是否需要快速响应，从而选择fast_clock或slow_clock作为增益控制的主钟，并实时输出调整后的信号增益至运算放大器的输入端。
如图1所示，adc(模数转换器)模块用于量化运算放大器输入信号，一种可选的量化精度是8位。
包络检测模块包括一个低通滤波单元和一个包络检测单元，低通滤波单元是滤除adc模块引入的噪声，然后包络检测单元对滤波后的信号进行包络跟踪，并输出至增益控制模块。如图2所示。
增益控制模块是本实施例提供的变频自动增益控制装置的核心，根据包络检测单元计算的信号包络值，增益控制模块判断是否需要快速响应，从而选择fast_clock或是slow_clock作为增益控制的主钟，本实施例中，举例设置两个阈值(threshold)(也可以根据需要设置多个threshod)，vth_h为削波(clipping)门限，vth_l为喇叭额定功率门限，当信号包络大于vth_h时，增益控制选择fast_clock控制增益衰减，在信号过零点把模拟运放(运算放大器)的增益更新；当信号幅度小于vth_h但是大于vth_l时，增益控制模块主钟切换到slow_clock,增益衰减幅度放慢，当运算放大器的输出信号小于vth_rec(增益恢复门限，取值低于额定功率门限)时，增益控制模块进入恢复时间(release time)，增益慢慢恢复。增益控制模块如图3所示。
可选地，vth_h＝-16db；vth_l＝-20db；vth_rec＝-21db；fast_clock＝1Mhz；slow_clock＝100khz。
如果采用固定频率agc，输出波形如图4所示。
如果采用变频agc，输出波形如图5所示。
由此可以看出，采用变频agc后，输出截顶信号时间明显变短，有效改善信号质量。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (4)
1.一种适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置，其特征在于，包括依次连接的模数转换器模块、包络检测模块和增益控制模块；其中：
所述模数转换器模块对运算放大器输入端的输入信号进行量化，并输出至包络检测模块；
所述包络检测模块包括依次连接的低通滤波单元和包络检测单元，所述低通滤波单元滤除模数转换器模块引入的噪声，所述包络检测单元对滤波后的输入信号进行包络跟踪，并将跟踪结果输出至增益控制模块；
所述增益控制模块根据包络检测单元计算的信号包络值，判断是否需要快速响应，从而选择fast_clock或slow_clock作为增益控制的主钟，并实时输出调整后的信号增益至运算放大器的输入端。
2.根据权利要求1所述的适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置，其特征在于，所述模数转换器模块对运算放大器输入端的输入信号进行量化。
3.根据权利要求1所述的适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置，其特征在于，所述增益控制模块选择fast_clock或slow_clock作为增益控制的主钟的方法为：
设置削波门限vth_h和喇叭额定功率门限vth_l，当信号包络值大于削波门限vth_h时，增益控制模块选择fast_clock控制增益衰减，在信号过零点更新运算放大器的增益；当信号幅度小于削波门限vth_h大于喇叭额定功率门限vth_l时，增益控制模块将主钟切换到slow_clock，此时增益衰减幅度放慢；当运算放大器输出信号小于增益恢复门限vth_rec(增益恢复门限，取值低于额定功率门限)时，增益控制模块进入恢复时间，增益进入恢复阶段；其中，增益恢复门限vth_rec的取值低于喇叭额定功率门限。
4.根据权利要求3所述的适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置，其特征在于，包括如下任意一项或任意多项特征：
-vth_h＝-16db；
-vth_l＝-20db；
-vth_rec＝-21db；
-fast_clock＝1Mhz；
-slow_clock＝100khz。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811257389.2A CN109361367B (zh) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | 一种适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811257389.2A CN109361367B (zh) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | 一种适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109361367A true CN109361367A (zh) | 2019-02-19 |
| CN109361367B CN109361367B (zh) | 2022-04-12 |
Family
ID=65346983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811257389.2A Active CN109361367B (zh) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | 一种适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109361367B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111556408A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-08-18 | 上海傅硅电子科技有限公司 | 扬声器智能功率控制系统及其控制方法 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4634997A (en) * | 1984-11-13 | 1987-01-06 | At&T Bell Laboratories | Automatic gain control amplifier circuit |
| CA1231386A (en) * | 1984-01-04 | 1988-01-12 | Arman V. Dolikian | Remote control system having symmetrical tone send/receive signalling circuits for radio communications |
| US5680075A (en) * | 1995-05-31 | 1997-10-21 | Casio Phonemate, Inc. | Digital automatic gain control |
| EP1058968A1 (en) * | 1998-02-23 | 2000-12-13 | Tropian, Inc. | Quadrature-free rf receiver for directly receiving angle modulated signal |
| US20030139160A1 (en) * | 2002-01-22 | 2003-07-24 | Yang George L. | Method and apparatus of a fast digital automatic gain control circuit |
| US20070280069A1 (en) * | 2006-06-05 | 2007-12-06 | Mediatek Inc. | Method of gain control and controller thereof |
| US20070280070A1 (en) * | 2006-06-05 | 2007-12-06 | Mediatek Inc. | Wobble detection circuit and method for processing wobble signals |
| CN103067820A (zh) * | 2011-06-24 | 2013-04-24 | 快捷半导体(苏州)有限公司 | 用于提供音频换能器保护的装置和方法 |
| CN104617904A (zh) * | 2015-02-05 | 2015-05-13 | 东南大学 | 一种基于数字rssi检测的自动增益控制电路及其控制方法 |
| CN105490654A (zh) * | 2016-01-20 | 2016-04-13 | 山东大学 | 语音采集系统的自动增益控制器控制方法及电路 |
| CN205304747U (zh) * | 2016-01-20 | 2016-06-08 | 山东大学 | 语音采集系统的自动增益控制器控制电路 |
| US20160241212A1 (en) * | 2015-02-16 | 2016-08-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for automatic gain control in wireless receiver |
| CN107769803A (zh) * | 2016-08-22 | 2018-03-06 | 博通集成电路（上海）股份有限公司 | 改善调幅解调输出信号的音质的方法和装置 |
-
2018
- 2018-10-26 CN CN201811257389.2A patent/CN109361367B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1231386A (en) * | 1984-01-04 | 1988-01-12 | Arman V. Dolikian | Remote control system having symmetrical tone send/receive signalling circuits for radio communications |
| US4634997A (en) * | 1984-11-13 | 1987-01-06 | At&T Bell Laboratories | Automatic gain control amplifier circuit |
| US5680075A (en) * | 1995-05-31 | 1997-10-21 | Casio Phonemate, Inc. | Digital automatic gain control |
| EP1058968A1 (en) * | 1998-02-23 | 2000-12-13 | Tropian, Inc. | Quadrature-free rf receiver for directly receiving angle modulated signal |
| US20030139160A1 (en) * | 2002-01-22 | 2003-07-24 | Yang George L. | Method and apparatus of a fast digital automatic gain control circuit |
| US20070280070A1 (en) * | 2006-06-05 | 2007-12-06 | Mediatek Inc. | Wobble detection circuit and method for processing wobble signals |
| US20070280069A1 (en) * | 2006-06-05 | 2007-12-06 | Mediatek Inc. | Method of gain control and controller thereof |
| CN103067820A (zh) * | 2011-06-24 | 2013-04-24 | 快捷半导体(苏州)有限公司 | 用于提供音频换能器保护的装置和方法 |
| CN104617904A (zh) * | 2015-02-05 | 2015-05-13 | 东南大学 | 一种基于数字rssi检测的自动增益控制电路及其控制方法 |
| US20160241212A1 (en) * | 2015-02-16 | 2016-08-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for automatic gain control in wireless receiver |
| CN105490654A (zh) * | 2016-01-20 | 2016-04-13 | 山东大学 | 语音采集系统的自动增益控制器控制方法及电路 |
| CN205304747U (zh) * | 2016-01-20 | 2016-06-08 | 山东大学 | 语音采集系统的自动增益控制器控制电路 |
| CN107769803A (zh) * | 2016-08-22 | 2018-03-06 | 博通集成电路（上海）股份有限公司 | 改善调幅解调输出信号的音质的方法和装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| HYEON-CHEON SEOL: "An EMG readout front-end with automatic gain controller for human-computer interface", 《2013 IEEE BIOMEDICAL CIRCUITS AND SYSTEMS CONFERENCE (BIOCAS)》 * |
| 侯剑波: "数字AGC电路设计", 《现代电子技术》 * |
| 彭晓霜: "对数自动增益控制环路全数字实现", 《浙江大学学报(工学版)》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111556408A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-08-18 | 上海傅硅电子科技有限公司 | 扬声器智能功率控制系统及其控制方法 |
| CN111556408B (zh) * | 2020-05-06 | 2021-08-17 | 上海傅硅电子科技有限公司 | 扬声器智能功率控制系统及其控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109361367B (zh) | 2022-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104200810B (zh) | 自动增益控制装置及方法 | |
| CN103401516A (zh) | 一种射频保护装置 | |
| CN102547931B (zh) | 一种实现微型直放站节能的装置及方法 | |
| CN104850223A (zh) | 基于脑电波无线耳机的音乐终端实时交互系统 | |
| CN105490654A (zh) | 语音采集系统的自动增益控制器控制方法及电路 | |
| CN110504925A (zh) | 动态升压控制输出的d类功率放大器和系统 | |
| CN104767498A (zh) | 增益控制方法及装置 | |
| CN109040905A (zh) | 一种低功耗音箱及其工作方法 | |
| CN103796136A (zh) | 保证不同音效模式输出响度及音质的设备和方法 | |
| CN105611461A (zh) | 前端设备语音应用系统的噪声抑制方法、装置及系统 | |
| CN109361367A (zh) | 一种适用于智能功放芯片的变频自动增益控制装置 | |
| CN101740037B (zh) | 一种基于滑动增益的语音自动增益和动态范围控制方法 | |
| CN102568512A (zh) | 一种音量控制的方法及装置 | |
| CN113259801B (zh) | 一种智能耳机的喇叭降噪方法和相关装置 | |
| CN101867853B (zh) | 基于传声器阵列的语音信号处理方法及装置 | |
| WO2004012422A3 (en) | Voice controlled system and method | |
| CN103618983A (zh) | 一种音响控制电路和控制方法 | |
| CN104853284A (zh) | 基于脑电波感应耳机的音乐终端实时交互系统 | |
| CN205212792U (zh) | 一种压缩限幅器 | |
| CN109088611A (zh) | 一种声波通信系统的自动增益控制方法和装置 | |
| CN204790442U (zh) | 一种用于直放站放大链路的数字alc电路 | |
| CN106412766B (zh) | 一种短波信号幅度自动调整装置及方法 | |
| CN205304747U (zh) | 语音采集系统的自动增益控制器控制电路 | |
| CN106023998A (zh) | 摄像头音频输入装置、去噪方法和摄像头 | |
| CN202799091U (zh) | 甚高频航空通信地面电台终端模块信号处理电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220817 Address after: 201306 building C, No. 888, Huanhu West 2nd Road, Lingang New Area, Pudong New Area, Shanghai Patentee after: Shanghai Fourier Semiconductor Co., Ltd. Address before: Room 706, part 7a, building 32, No. 680, Guiping Road, Xuhui District, Shanghai 200030 Patentee before: SHANGHAI FUGUI ELECTRONIC TECHNOLOGY CO.,LTD. |