CN117559929A - 信号增益控制电路及信号处理装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种信号增益控制电路及信号处理装置，该电路包括：放大模块、模拟检测模块和调节模块，调节模块的一端与放大模块的输入端连接，调节模块的另一端与放大模块的输出端和模拟检测模块连接，放大模块与模拟检测模块连接；其中，放大模块，用于放大输入的第一信号，输出第二信号；第二信号为模拟信号；模拟检测模块，用于将第二信号的电压与多个预设电压进行比较，得到比较结果；调节模块，用于根据比较结果生成控制信号以调节放大模块的增益，排除了模数转换器件或者数字信号处理器件对增益调节结果的影响，解决了电路放大增益调节可靠性低的问题，实现了电路放大增益调节可靠性的提高。

Description

信号增益控制电路及信号处理装置

技术领域

本申请涉及电子电路领域，特别是涉及一种信号增益控制电路及信号处理装置。

背景技术

模拟前端电路对模拟信号进行放大处理，并将放大后的模拟信号转换为数字信号，完成对于信号的接收和量化。为保证放大器的输出幅度不超过模数转换器的可量化范围，通过自适应的闭环控制对于经过量化后的数字信号进行幅度检测，再反馈到输入端的可编程增益放大器进行增益调节。然而，在模数转换器将模拟信号转换为数字信号的过程中，若模数转换器工作状态异常，数字信号幅度检测的结果不可信，放大器进行增益调节不准确。因此，模拟前端电路中存在放大增益调节可靠性低的问题。

针对相关技术中存在电路放大增益调节可靠性低的问题，目前还没有提出有效的解决方案。

发明内容

在本实施例中提供了一种信号增益控制电路和信号处理装置，以解决相关技术中电路放大增益调节可靠性低的问题。

第一个方面，在本实施例中提供了一种信号增益控制电路，包括：放大模块、模拟检测模块和调节模块，所述调节模块的一端与所述放大模块的输入端连接，所述调节模块的另一端与所述放大模块的输出端和所述模拟检测模块连接，所述放大模块与所述模拟检测模块连接；其中，

所述放大模块，用于放大输入的第一信号，输出第二信号；所述第二信号为模拟信号；

所述模拟检测模块，用于将所述第二信号的电压与多个预设电压进行比较，得到比较结果；

所述调节模块，用于根据所述比较结果生成控制信号以调节所述放大模块的增益。

在其中一个实施例中，所述第二信号包括所述放大模块的正输出端输出的正端第二信号和所述放大模块的负输出端输出的负端第二信号，所述模拟检测模块包括第一比较单元，所述第一比较单元包括：第一比较部、第二比较部和处理部；其中，

所述第一比较部用于比较第一预设电压和所述正端第二信号的电压，以及比较第二预设电压和所述负端第二信号的电压；

所述第二比较部用于比较所述第一预设电压和所述负端第二信号的电压，以及比较所述第二预设电压和所述正端第二信号的电压；

所述处理部用于根据所述第一比较部和所述第二比较部的输出结果生成所述比较结果。

在其中一个实施例中，所述第一比较部包括：第一比较器、第二比较器、第一触发器、第二触发器和逻辑元件，所述第一比较器与所述第一触发器连接，所述第二比较器和所述第二触发器连接，所述第一触发器和所述第二触发器分别与所述逻辑元件连接；其中，

所述第一比较器、所述第二比较器、所述第一触发器和所述第二触发器的时钟端用于接收第一时钟信号，所述第一比较器的输入端用于接收第一预设电压信号和所述正端第二信号；所述第二比较器的输入端用于接收第二预设电压信号和所述负端第二信号，所以逻辑元件用于根据所述第一触发器和所述第二触发器的输出结果生成所述第一比较部的输出结果。

在其中一个实施例中，所述模拟检测模块包括：第一比较单元，与所述放大模块连接，所述第一比较单元基于第一时钟信号将所述第二信号与第一预设电压、第二预设电压进行比较；与/或，

第二比较单元，与所述放大模块连接，所述第二比较单元基于第二时钟信号将所述第二信号与第三预设电压、第四预设电压进行比较。

在其中一个实施例中，所述模拟检测模块还包括：逻辑单元，所述逻辑单元与所述第一比较单元和所述第一比较单元连接；其中，

所述逻辑单元用于根据所述第一比较单元和所述第二比较单元的输出结果生成所述比较结果。

在其中一个实施例中，所述信号增益控制电路还包括：信号生成模块，所述信号生成模块的第一端连接电源，所述信号生成模块的第二端接地，所述信号生成模块的第三端与所述模拟检测模块连接；其中，

所述信号生成模块用于生成至少一对电平互补的预设信号以提供所述预设电压。

在其中一个实施例中，所述调节模块包括：反馈单元和寄存单元，所述反馈单元的一端与所述放大模块的输入端连接，所述反馈单元的另一端与所述放大模块的输出端和所述寄存单元的一端连接，所述寄存单元的另一端与所述模拟检测模块连接；其中，

所述寄存单元，用于存放所述比较结果与所述控制信号之间的关联关系；

所述反馈单元，用于响应于所述控制信号，调节所述放大模块的增益。

在其中一个实施例中，所述反馈单元包括：第二电阻、多个相互并联的电容和多个开关，所述第二电阻的一端与所述放大模块的输入端连接，所述第二电阻的另一端与所述放大模块的输出端连接，各所述电容分别与所述第二电阻并联连接，各所述电容与各所述开关串联连接；其中，

所述反馈单元用于响应于所述控制信号，改变所述多个开关的导通状态。

在其中一个实施例中，所述信号增益控制电路还包括：模数转换模块、数字检测模块和模式选择模块，所述模数转换模块的一端与所述放大模块连接，所述模数转换模块的另一端与所述数字检测模块连接，所述模式选择模块的一端与所述调节模块连接，所述模式选择模块的另一端与所述模拟检测模块或者所述数字检测模块连接；其中，

所述模式选择模块，用于响应于预设指令，以使得所述模式选择模块的另一端与所述模拟检测模块或者所述数字检测模块连接；

所述模数转换模块，用于将所述第二信号转换为数字信号；

所述数字检测模块，用于将所述数字信号的幅值和预设数字信号的阈值进行比较生成所述比较结果。

第二个方面，在本实施例中提供了一种信号处理装置，包括上述第一个方面所述的信号增益控制电路和音频处理芯片，所述信号增益控制电路与所述音频处理芯片连接。

与相关技术相比，在本实施例中提供的信号增益控制电路及信号处理装置，模拟检测模块对放大模块输出的模拟信号的电压进行检测，调节模块根据模拟检测模块输出的结果调节放大模块的增益，从而排除了模数转换器件或者数字信号处理器件对增益调节结果的影响，解决了电路放大增益调节可靠性低的问题实现了电路放大增益调节可靠性的提高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例的信号增益控制电路的结构示意图；

图2为一实施例的第一比较单元的结构示意图；

图3为一实施例的第一比较部的结构示意图；

图4为一实施例的模拟检测模块的结构示意图；

图5为一实施例的信号生成模块的结构示意图；

图6为一实施例的调节模块的结构示意图；

图7为一实施例的反馈单元的结构示意图；

图8为一实施例的包含两种检测模块的信号增益控制电路的结构示意图；

图9为一实施例的模拟前端电路的结构示意图；

图10为一实施例的另一种模拟检测模块的电路示意图；

图11为一实施例的信号处理装置的结构示意图。

附图标记说明：1、调节模块；11、反馈单元；12、寄存单元；2、放大模块；3、模拟检测模块；31、第一比较单元；311、第一比较部；312、第二比较部；313、处理部；32、第二比较单元；33、逻辑单元；4、数字检测模块；5、模数转换模块；6、模式选择模块；CMP1、第一比较器；CMP2、第二比较器；FF1、第一触发器；FF2、第二触发器；LG、逻辑元件；PGA、可编程增益放大器；R1、第一电阻；R2、第二电阻；C、电容；S、开关。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

可以理解，“至少一个”是指一个或多个，“多个”是指两个或两个以上。“元件的至少部分”是指元件的部分或全部。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“与/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

如图1所示，在本实施例中提供了一种信号增益控制电路，包括：放大模块2、模拟检测模块3和调节模块1，调节模块1的一端与放大模块2的输入端连接，调节模块1的另一端与放大模块2的输出端和模拟检测模块3连接，放大模块2与模拟检测模块3连接。其中，放大模块2，用于放大输入的第一信号，输出第二信号，第二信号为模拟信号；模拟检测模块3，用于将第二信号的电压与多个预设电压进行比较，得到比较结果；调节模块1，用于根据比较结果生成控制信号以调节放大模块2的增益。

其中，根据信号增益控制电路的应用需求，可以得到第二信号应用所需的信号范围，若第二信号不在该信号范围内，则需要对放大模块2的增益进行调节。基于这一需求，本实施例基于模拟检测模块3比较第二信号的电压与多个预设电压。其中，预设电压为基准电压，根据比较结果可以确定第二信号的电压是否大于预设电压。不同的预设电压分别构成不同的电压区间，可以根据比较结果可以确定第二信号所属的电压区间。可选地，预设电压包括电压A和电压B，电压A大于电压B，电压B大于0。若根据比较结果确定第二信号的电压大于电压B且小于电压A，则可以确定第二信号位于电压A至电压B的电压区间内。若根据比较结果确定第二信号的电压大于电压B且大于电压A，则可以确定第二信号位于大于预设电压A的电压区间内；若根据比较结果确定第二信号的电压小于电压A且小于电压B，则可以确定第二信号位于0至电压B的电压区间内。

调节模块1可以根据不同的比较结果生成不同调节方向的控制信号，以使得放大模块2的增益受到不同方向的调节。若比较结果体现为第二信号所属的电压区间大于第二信号应用所需的电压范围，此时需要降低放大模块2的增益，则调节模块1生成可以降低放大模块2的增益的控制信号。若比较结果体现为第二信号所属的电压区间小于第二信号应用所需的电压范围，此时需要增大放大模块2的增益，则调节模块1生成可以增大放大模块2的增益的控制信号。

调节模块1还可以根据不同的比较结果生成不同调节程度的控制信号，以使得放大模块2的增益受到不同程度的调节。若比较结果体现为第二信号所属的电压区间和第二信号应用所需的电压范围相差较大，此时需要大幅度调整放大模块2的增益，则调节模块1可以生成较大幅度的用于调节放大模块2的增益的控制信号。若比较结果体现为第二信号所属的电压区间和第二信号应用所需的电压范围相差较小，此时只需要小幅度调整放大模块2的增益，则调节模块1可以生成较小幅度的用于调节放大模块2的增益的控制信号。

预设电压的数量可根据实际不同增益调节精度的需求灵活设置。例如，在需要精确调整增益的场景中,可以在一定量程范围内设置较多的预设电压，以提升每个电压区间的精度，从而提升对放大模块2增益的调节的精确度。又例如，在不需要精确调整增益的场景中，可适当减少预设电压的个数，从而减少比较次数，通过牺牲电压区间的精度换来比较速度的提升。

本实施例中，通过设置模拟检测模块3，对第二信号的电压进行检测，调节模块1基于模拟检测模块3输出的比较结果实现放大增益闭环的准确控制，使得放大模块输出的第二信号符合其应用所需的信号范围。传统技术先通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号，再由数字信号处理器件判断数字信号的幅值，以实现增益调节。相比于传统技术，本实施例基于模拟检测模块3直接对模拟信号(第二信号)进行处理，不包含模数转换的过程，因此，模拟检测模块3输出的比较结果避免了模数转换器件工作故障或者工作精度对增益调节可靠性的影响。并且，数字信号在信号模态转换、采样的过程中会存在信息丢失的问题，模拟检测模块3直接将模拟信号与预设电压进行比较，由于模拟信号能够保留更多的原始信息，因而使得模拟检测模块3输出的比较结果相比于数字信号比较结果更准确、可靠。综合以上这几个方面的因素，解决了电路放大增益调节可靠性低的问题。

在一个实施例中，放大模块2包括正输出端和负输出端，相应地，第二信号包括放大模块2的正输出端输出的正端第二信号和放大模块2的负输出端输出的负端第二信号。图2给出了模拟检测模块3的结构示意图。如图2所示，模拟检测模块3包括第一比较单元31，第一比较单元31包括：第一比较部311、第二比较部312和处理部313；其中，第一比较部311用于比较第一预设电压和正端第二信号的电压，以及比较第二预设电压和负端第二信号的电压；第二比较部312用于比较第一预设电压和负端第二信号的电压，以及比较第二预设电压和正端第二信号的电压；处理部313用于根据第一比较部311和第二比较部312的输出结果生成比较结果。

其中，处理部313包括一个或者多个逻辑元件LG。可选地，处理部313可以根据需求选取第一比较部311和第二比较的输出结果之间的并集或者或集，生成比较结果，也可以基于其他逻辑实现比较结果的生成。

其中，当放大模块2包括正输出端和负输出端时，正输出端输出的正端第二信号与负输出端输出的负端第二信号为幅度和极性均不同的两个电压信号。因此，需要分别对正端第二信号和负端第二信号的电压进行比较。第一比较部311将正端第二信号和第一预设电压进行比较，输出结果可以用于表征基于第一预设电压划分得到的正端第二信号的电压区间。第二比较部312将正端第二信号和第二预设电压进行比较，输出结果可以用于表征基于第二预设电压划分得到的正端第二信号的电压区间。处理部313对第一比较部311和第二比较部312的输出结果进行处理，从而根据第一预设电压和第二预设电压划分得到更精确的电压区间。同理，处理部313生成的比较结果还可以精准地表征负端第二信号所属的电压区间。本实施例中，第一比较单元31结合两个比较部的输出结果，精确地获取第二信号所属的电压区间，基于精确的电压区间划分而生成的控制信号调节放大模块2增益，可以提高放大模块2增益调节的准确性。

下面以第一比较部311为例，说明第一比较部311内部结构。在一个实施例中，图3是第一比较部311的结构示意图，如图3所示，第一比较部311包括：第一比较器CMP1、第二比较器CMP2、第一触发器FF1、第二触发器FF2和逻辑元件LG，第一比较器CMP1与第一触发器FF1连接，第二比较器CMP2和第二触发器FF2连接，第一触发器FF1和第二触发器FF2分别与逻辑元件LG连接；其中，第一比较器CMP1、第二比较器CMP2、第一触发器FF1和第一触发器FF1的时钟端用于接收第一时钟信号，第一比较器CMP1的输入端用于接收第一预设电压信号和正端第二信号；第二比较器CMP2的输入端用于接收第二预设电压信号和负端第二信号，所以逻辑元件LG用于根据第一触发器FF1和第二触发器FF2的输出结果生成第一比较部311的输出结果。

其中，第一比较器CMP1和第二比较器CMP2分别用于实现正端第二信号的电压和第一预设电压之间的比较，以及负端第二信号的电压和第二预设电压之间的比较。第一触发器FF1和第二触发器FF2分别用于锁存第一比较器CMP1和第二比较器CMP2的输出结果，逻辑元件LG用于对第一触发器FF1和第二触发器FF2锁存的输出结果进行逻辑运算。其中，逻辑元件LG可以为与门，以实现“与逻辑”运算，也可以是实现其他的逻辑运算的现有逻辑元件。

同理，可以得到与第一比较部311的内部结构相同的第二比较部312，其中，第二比较部312中的一个比较器用于实现负端第二信号的电压和第一预设电压之间的比较，第二比较部312中的另一个比较器用于正端第二信号的电压和第二预设电压之间的比较。

在其中一个实施例中，模拟检测模块3包括：第一比较单元31，与放大模块2连接，第一比较单元31基于第一时钟信号将第二信号与第一预设电压、第二预设电压进行比较；和/或，第二比较单元32，与放大模块2连接，第二比较单元32基于第二时钟信号将第二信号与第三预设电压、第四预设电压进行比较。

当第一时钟信号和第二时钟信号的周期不同时，第一比较单元31和第二比较单元32的比较频率不同。当第三预设电压和第四预设电压与第一预设电压、第二预设电压不同时，模拟检测模块3输出的比较结果所表征的电压区间不同，信号放大电路的调节精度也存在区别。其中，时钟信号周期越短，第一比较单元的比较频率高。当第二信号存在较大的波动时，若比较频率低，则可能因为波动的存在，使得比较时刻的第二信号幅值无法真实反应第二信号实际幅值，导致模拟检测模块3输出的比较结果无法正确指示第二信号实际幅值所属的电压区间。通过高频率的比较，将多个时刻的第二信号与预设信号进行比较，使得模拟检测模块3输出的比较结果趋于准确，避免信号波动导致的比较结果无法真实反应第二信号所属的电压区间的问题，提高第二信号与预设电压比较的准确性，从而提升信号增益放大电路调节增益的可靠性。

若模拟检测模块3同时包括第一比较单元31和第二比较单元32，则可以根据比较单元的预设电压，选用不同周期的时钟信号，以兼顾信号增益控制电路判定精度和功耗。示例性地，在第一比较单元31选用阈值绝对值较大的第一预设电压和第二预设电压的情况下，第一比较单元31可选用周期较长的时钟信号；在第二比较单元32选用阈值绝对值较小的第三预设电压和第四预设电压的情况下，第二比较单元32可选用周期较短的时钟信号。反之同理，不再赘述。

如此设置，是因为经过放大模块2放大之后得到的第二信号的幅值，大于第一预设电压和第二预设电压的阈值绝对值的概率较小，基于慢速时钟也可得到准确的比较结果。同时，时钟的频率与第一比较单元31的比较速度挂钩，时钟越快，第一比较单元产生比较结果越频繁，第一比较单元31选择周期较长的慢速时钟可以降低功耗。而对于第二比较单元32，第二信号有较大概率位于第三预设电压和第四预设电压构成幅值区间内，因此采用稍快速的时钟信号，对放大模块2输出的信号进行快速多次的判定，可以提高的判定精度。

可选地，第一比较单元31和第二比较单元32可以如此设置：第一时钟信号和第二时钟信号的周期不同，第三预设电压和第四预设电压与第一预设电压、第二预设电压相同。或者，还可以设置为第一时钟信号和第二时钟信号的周期相同，而第三预设电压和第四预设电压与第一预设电压、第二预设电压不同。或者，还可以设置为第一时钟信号和第二时钟信号的周期不同，并且第三预设电压和第四预设电压与第一预设电压、第二预设电压不同。

当模拟检测模块3同时包括第一比较单元31和第二比较单元32时，在其中一个实施例中，图4提供了模拟检测模块3的结构示意图，如图4所示，模拟检测模块3还包括：逻辑单元33，逻辑单元33与第一比较单元31和第一比较单元31连接；其中，逻辑单元33用于根据第一比较单元31和第二比较单元32的输出结果生成比较结果。

其中，逻辑单元33由一个或者多个逻辑元器件构成。可以通过逻辑单元33的逻辑运算结合第一比较单元31的输出结果和第二比较单元32的输出结果，得到比较结果；也可以通过逻辑单元33将第一比较单元31的输出结果作为比较结果，或者，通过逻辑单元33将第二比较单元32的输出结果作为比较结果。

可选地，逻辑单元33对第一比较单元31和第二比较单元32的输出结果进行或运算，生成比较结果。本实施例中，逻辑单元33综合考虑第二信号基于不同的时钟信号与不同的预设电压比较的输出结果，第二信号比较频率高，电压区间划分更细致，所以生成的比较结果具备高准确性、可靠性的优势。

在其中一个实施例中，信号增益控制电路还包括：信号生成模块，信号生成模块的第一端连接电源，信号生成模块的第二端接地，信号生成模块的第三端与模拟检测模块3连接；其中，信号生成模块用于生成至少一对电平互补的预设信号以提供预设电压。可选地，在信号增益控制电路中放大模块2的共模电压选定为电源电压的一半的情况下，基于互补的预设信号可以保证放大模块2正输出端和负输出端信号检测的参考一致，从而可以更精确地锁定正端第二信号和负端第二信号的信号幅值的所在范围。

示例性地，信号生成模块包括：多个相互串联的第二电阻R2。图5为本实施例中信号生成模块的结构示意图，图5以信号生成模块包括五个相互串联的第二电阻R2为例进行说明，信号生成模块的第一端连接的电源为正电源，每相邻两个电阻之间的直流电平不同。因此，模拟检测模块3与不同的两个相邻电阻连接，可以得到不同的预设电压。图5中，直流电平A和直流电平B的电平互补；直流电平C和直流电平D的电平互补。可选地，第一预设电压与直流电平A对应，第二预设电压与直流电平B对应，第三预设电压与直流电平C对应，第四预设电压与直流电平D对应，

在其中一个实施例中，图6为本实施例中调节模块1的结构示意图，调节模块1包括：反馈单元11和寄存单元12，反馈单元11的一端与放大模块2的输入端连接，反馈单元11的另一端与放大模块2的输出端和寄存单元12的一端连接，寄存单元12的另一端与模拟检测模块3连接；其中，寄存单元12，用于存放比较结果与控制信号之间的关联关系；反馈单元11，用于响应于控制信号，调节放大模块2的增益。

其中，反馈单元11通过调节放大模块2反馈回路上的电容值，改变放大器的增益。可选地，放大模块2输入端的电容值与放大模块2的反馈路径上电容值之比，为放大器的实际放大倍数。图7为本实施例中反馈单元11的结构示意图，反馈单元11包括：第一电阻R1、多个相互并联的电容C和多个开关S，第一电阻R1的一端与放大模块2的输入端连接，第一电阻R1的另一端与放大模块2的输出端连接，各电容C分别与第一电阻R1并联连接，各电容C与各开关S串联连接；其中，反馈单元11用于响应于控制信号，改变多个开关S的导通状态。

其中，基于开关S的导通状态可以控制与第一电阻R1并联的电容个数，电容个数与放大模块2的增益呈负相关。与第一电阻R1并联的电容个数越多，反馈单元11的电容值越小，放大模块2的增益减小；反之，放大模块2的增益增加。因此，对于表征了第二信号所属的电压区间大于第二信号应用所需的信号范围的比较结果，寄存单元12生成的控制信号闭合多个开关S，从而降低放大模块2的增益；对于表征了第二信号所属的电压区间位于第二信号应用所需的信号范围内的比较结果，寄存单元12生成的控制信号不改变开关S的导通状态；对于表征了第二信号所属的电压区间小于第二信号应用所需的信号范围的比较结果，寄存单元12生成的控制信号打开多个开关S，从而增加放大模块2的增益；

在其中一个实施例中，信号增益控制电路包括模数转换模块5、数字检测模块4和模式选择模块6，并可以基于数字检测模块4和模拟检测模块3实现两种检测。图8为本实施例中包含两种检测模块的信号增益控制电路的结构示意图，如图8所示，模数转换模块5的一端与放大模块2连接，模数转换模块5的另一端与数字检测模块4连接。模式选择模块6的一端与调节模块1连接，模式选择模块6，用于响应于预设指令，以使得模式选择模块6的另一端与模拟检测模块3或者数字检测模块4连接。

其中，模数转换模块5，用于将第二信号转换为数字信号；数字检测模块4，用于将数字信号的幅值和预设数字信号的幅值进行比较，生成比较结果。其中，预设数字信号用于表征第二信号应用所需的信号范围。信号增益控制电路同时包括模数转换模块5和数字检测模块4时，调节模块1包含模拟检测模块3输出的比较结果与控制信号之间的关联关系，以及数字检测模块4输出的比较结果与控制信号之间的关联关系。当信号增益控制电路基于数字检测模块4调节增益时，调节模块1基于数字检测模块4输出的比较结果得到控制信号，基于控制信号调节放大模块2的增益。

其中，输入至模式选择模块6的预设指令可以是用户输入的指令，也可以是预先设定的模式选择指令。通过模式选择模块6，可以选择不同的增益调节方法，即由模拟检测模块对模拟信号处理，以实现增益调节，或者由数字检测模块对数字信号处理，以实现增益调节。

在其中一个实施例中，如图9所示，是一种模拟前端电路，如图9所示，模拟前端电路中放大模块2包括可编程增益放大器，第一信号包括可编程增益放大器正端输入的第一正端信号，以及可编程增益放大器负端输入的第一负端信号。该模拟前端电路提供模拟检测和数字检测两种模式，可通过模式选择模块6为模拟前端电路选择不同的工作模式。

模拟检测模式下，图10是另一种模拟检测模块3的电路示意图。如图10的(a)所示，其中，预设电压由信号生成模块中的电阻抽头提供，预设电压根据电阻抽头连接的电源得到。具体的，第一预设电压和第二预设电压的电压之和与电源电压的大小相同；第二预设电压和第三预设电压的电压之和与电源电压的大小相同。第一预设电压与直流电平A对应，第二预设电压与直流电平B对应，第三预设电压与直流电平C对应，第四预设电压与直流电平D对应。

如图10的(b)所示，时钟N用于指示第一时钟信号，时钟M用于指示第二时钟信号。模拟检测模块3中的两个比较器基于时钟N，分别将PGA正端输出的正端第二信号和负端输出的负端第二信号，与一对电平互补的直流电平A、直流电平B进行比较。两个比较器的输出结果各由一个D触发器锁存，两个D触发器锁存的输出结果经过“与逻辑”运算得到比较部的输出结果。两个比较部的输出结果经过“或逻辑”运算，得到第一比较单元31的输出结果。同时，模拟检测模块3另外两个比较器基于时钟M，分别将PGA正端输出的正端第二信号和负端输出的第二信号，与另一对电平互补的直流电平C、直流电平D进行比较，并得到第二比较单元32的输出结果。逻辑单元33对第一比较单元31的输出结果和第一比较单元31的输出结果进行逻辑运算，得到模拟检测模块3输出的比较结果。

数字检测模式下，模数转换单元包括连续时间ΔΣ(Sigma-Delta)模数转换器和抽取滤波器，PGA正端输出和负端输出的模拟信号，先后经过模数转换器、抽取滤波器滤波得到数字码，数字检测模块4对数字码进行幅值检测，得到数字检测模块4输出的比较结果。

模式选择模块6响应于预设指令，将模拟检测模块3输出的比较结果或数字检测模块4输出的比较结果输入值调节模块1。调节模块1中的寄存模块包括寄存器，调节模块1中的反馈模块包括可编程增益放大器的电容阵列。寄存器根据比较结果得到用于控制电容阵列中的开关S的控制信号S<11:0>，根据电容C阵列中开关S的导通状态控制PGA与第一电阻R1并联的电容个数。其中，模拟和数字两种调节模式都存在不同增益区间，可通过配置不同的寄存器选项，达到调节增益的目的。

本实施例的模拟检测单元输出的比较结果反映了当前可编程增益放大器的输出端电压所在的电压区间，根据电压所在区间控制可编程增益放大器反馈模块中电容阵列的调节，以达成自动调节增益的效果。并且，本实施例的模拟前端电路兼顾数字检测模式和模拟检测模式。数字检测模式具有检测精度高，检测速度快等一系列优势，但是检测结果是基于模数转换器以及数字滤波器的输出结果，如若模数转换器工作异常的状态下，数字检测模块4的输出结果极易不准确。因此，增加了模拟检测模块3，基于模拟电路判断放大器的输出的第二信号所属的电压区间，比较结果排除了模数转换器的影响，具有较高的可靠性。用户可根据实际使用场景，进行两种模式的切换。

可以理解，上述模拟前端电路还可以采用其他形式，而不限于上述实施例已经提到的形式，例如，在上述模拟前端电路的基础上，删除模数转换模块5和模式选择模块6，仅保留模拟检测模式下的增益调节功能。或者，还可以在上述模拟前端电路的基础上，将可编程增益放大器变化为固定增益放大器，基于固定倍数实现放大器增益的增大或减小，比如，检测到第二信号过大的情况下基于固定倍数增大放大器的增益，检测到第二信号过小情况下基于另一固定倍数减小放大器的增益，只要其能够在模拟检测模式下实现放大器增益倍数调节的功能即可。

上述电路可以应用于音频信号处理的装置中，从而得到音频模拟前端电路。音频模拟前端电路与音频前端芯片连接，放大器的输出幅度不超过模数转换器的可量化范围。可选地，音频模拟前端电路中可采用24比特高精度ΔΣ(Sigma-Delta)模数转换器，使得转换后的数字信号在听力频段具有高信噪比和动态范围；并且，整体电路采用低功耗设计，以限制功耗。

在其中一个实施例中，还提供了一种信号处理装置，如图11所示，信号处理装置包括上述任一电路实施例所述的信号增益控制电路和音频处理芯片，信号增益控制电路与音频处理芯片连接。信号处理装置中的信号增益控制电路用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种信号增益控制电路，其特征在于，包括：放大模块(2)、模拟检测模块(3)和调节模块(1)，所述调节模块(1)的一端与所述放大模块(2)的输入端连接，所述调节模块(1)的另一端与所述放大模块(2)的输出端和所述模拟检测模块(3)连接，所述放大模块(2)与所述模拟检测模块(3)连接；其中，

所述放大模块(2)，用于放大输入的第一信号，输出第二信号；

所述模拟检测模块(3)，用于将所述第二信号的电压与多个预设电压进行比较，得到比较结果；

所述调节模块(1)，用于根据所述比较结果生成控制信号以调节所述放大模块(2)的增益。

2.根据权利要求1所述的信号增益控制电路，其特征在于，所述第二信号包括所述放大模块(2)的正输出端输出的正端第二信号和所述放大模块(2)的负输出端输出的负端第二信号，所述模拟检测模块(3)包括第一比较单元(31)，所述第一比较单元(31)包括：第一比较部(311)、第二比较部(312)和处理部(313)；其中，

所述第一比较部(311)用于比较第一预设电压和所述正端第二信号的电压，以及比较第二预设电压和所述负端第二信号的电压；

所述第二比较部(312)用于比较所述第一预设电压和所述负端第二信号的电压，以及比较所述第二预设电压和所述正端第二信号的电压；

所述处理部(313)用于根据所述第一比较部(311)和所述第二比较部(312)的输出结果生成所述比较结果。

3.根据权利要求2所述的信号增益控制电路，其特征在于，所述第一比较部(311)包括：第一比较器(CMP1)、第二比较器(CMP2)、第一触发器(FF1)、第二触发器(FF2)和逻辑元件(LG)，所述第一比较器(CMP1)与所述第一触发器(FF1)连接，所述第二比较器(CMP2)和所述第二触发器(FF2)连接，所述第一触发器(FF1)和所述第二触发器(FF2)分别与所述逻辑元件(LG)连接；其中，

所述第一比较器(CMP1)、所述第二比较器(CMP2)、所述第一触发器(FF1)和所述第二触发器(FF2)的时钟端用于接收第一时钟信号，所述第一比较器(CMP1)的输入端用于接收第一预设电压信号和所述正端第二信号；所述第二比较器(CMP2)的输入端用于接收第二预设电压信号和所述负端第二信号，所以逻辑元件(LG)用于根据所述第一触发器(FF1)和所述第二触发器(FF2)的输出结果生成所述第一比较部(311)的输出结果。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的信号增益控制电路，其特征在于，所述模拟检测模块(3)包括：第一比较单元(31)，与所述放大模块(2)连接，所述第一比较单元(31)基于第一时钟信号将所述第二信号与第一预设电压、第二预设电压进行比较；与/或，

第二比较单元(32)，与所述放大模块(2)连接，所述第二比较单元(32)基于第二时钟信号将所述第二信号与第三预设电压、第四预设电压进行比较。

5.根据权利要求4所述的信号增益控制电路，其特征在于，所述模拟检测模块(3)还包括：逻辑单元(33)，所述逻辑单元(33)与所述第一比较单元(31)和所述第一比较单元(31)连接；其中，

所述逻辑单元(33)用于根据所述第一比较单元(31)和所述第二比较单元(32)的输出结果生成所述比较结果。

6.根据权利要求1所述的信号增益控制电路，其特征在于，所述信号增益控制电路还包括：信号生成模块，所述信号生成模块的第一端连接电源，所述信号生成模块的第二端接地，所述信号生成模块的第三端与所述模拟检测模块(3)连接；其中，

所述信号生成模块用于生成至少一对电平互补的预设信号以提供所述预设电压。

7.根据权利要求1所述的信号增益控制电路，其特征在于，所述调节模块(1)包括：反馈单元(11)和寄存单元(12)，所述反馈单元(11)的一端与所述放大模块(2)的输入端连接，所述反馈单元(11)的另一端与所述放大模块(2)的输出端和所述寄存单元(12)的一端连接，所述寄存单元(12)的另一端与所述模拟检测模块(3)连接；其中，

所述寄存单元(12)，用于存放所述比较结果与所述控制信号之间的关联关系；

所述反馈单元(11)，用于响应于所述控制信号，调节所述放大模块(2)的增益。

8.根据权利要求7所述的信号增益控制电路，其特征在于，所述反馈单元(11)包括：第一电阻(R1)、多个相互并联的电容(C)和多个开关(S)，所述第一电阻(R1)的一端与所述放大模块(2)的输入端连接，所述第一电阻(R1)的另一端与所述放大模块(2)的输出端连接，各所述电容(C)分别与所述第一电阻(R1)并联连接，各所述电容(C)与各所述开关(S)串联连接；其中，

所述反馈单元(11)用于响应于所述控制信号，改变所述多个开关(S)的导通状态。

9.根据权利要求1所述的信号增益控制电路，其特征在于，所述信号增益控制电路还包括：模数转换模块(5)、数字检测模块(4)和模式选择模块(6)，所述模数转换模块(5)的一端与所述放大模块(2)连接，所述模数转换模块(5)的另一端与所述数字检测模块(4)连接，所述模式选择模块(6)的一端与所述调节模块(1)连接，所述模式选择模块(6)的另一端与所述模拟检测模块(3)或者所述数字检测模块(4)连接；其中，

所述模式选择模块(6)，用于响应于预设指令，以使得所述模式选择模块(6)的另一端与所述模拟检测模块(3)或者所述数字检测模块(4)连接；

所述模数转换模块(5)，用于将所述第二信号转换为数字信号；

所述数字检测模块(4)，用于将所述数字信号的幅值和预设数字信号的阈值进行比较生成所述比较结果。

10.一种信号处理装置，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任一项所述的信号增益控制电路和音频处理芯片，所述信号增益控制电路与所述音频处理芯片连接。