TWI306332B - Automatic level control circuit - Google Patents

Description

1306332 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明乃關於以使來自於放大器的輪出信號位準成為 預定的位準之方式，而自動調整放大器增益之自動位準調 整（ALC: Automatic Level Control)電路，尤其是關於 採用可程式化增益放大器之數位檢波方式的自動位準調整 電路之回復動作特性的改善。 正 【先前技術】 大部分的數位相機及數㈣影機等電子式攝影機，係 具備錄製動晝之錄影功能’以及藉由麥克風而錄製所輸二 白々聲音之錄音功能。於具備錄音功能的這些電子式攝影機 中，一般而言為了設定成可用預定的聲音信號位準來錄繁 輸入聲音’係具備有於聲音的錄音時，因應輸人聲音信號 的位準’而自動調整記錄段的前段所具備之放大器的增益U 之電路。關於如此的電路’例如有’具備第i圖所示二 成之，採用可程式化增纽大器之數位檢波方式的自動位 ’準調整電路（以下稱為ALC電路）。 ，據第1圖所示的ALC電路，首先，於可程式化增益 放大器10的後段之類比數位轉換器（A/D轉換器）中， 於可程式化增益放大器1G所增幅的輸人聲音信號，從類比 信號被轉換至數位信號。接下來，於位準檢測部30中檢測 出此數位信號的位準（亦即為可程式化增益放大器10的輸 出位準）’並比較此檢測位準及預定的基準位準。之後，根 據在此所得到的比較結果’藉由從增益控制部40輸出至； 317108 6 1306332 式化增ϋ放大器i 〇的控制信號，以使來自於可程式化增 显放大器10的輪出聲音信號（於可程式化增纽大器1〇 — 後的輸入年音^號)’成為預定的聲音信號位準的方 工’ Ί整可程式化增益放大器10的的增益。 二租而§ ’於位準檢測部3G所檢測出的數位信號的位 的=疋的基準位準還大時，對可程式化增益放大器10 Γ出=益，進行每:欠降低—步階（step)之階段性的動 (attack)動作）’數位輸出信號位準較預定 位準還小時，對可程式化增益放A|f 1G進次二 二階段性的動作（回復（⑽very)動作）。之後=二 =如此的出擊動作及回復動作之增益的㈣，至數位;^ 广=成為預定的基準位準為止，藉此，可因應輸入^ 而：二二動調整放大器增益至預定的基準位準， 了於特疋的聲音信號位準下錄製輸入聲音 電路，例如於下列專利文獻1當中揭示。 [專利文獻U曰本特開平u—328855號 【發明内容】 (發明所欲解決之課題） 般而言，於ALC電路中所進行的出擊動作，件為了 抑制因超過動態範圍的過大信 〜'為了 至最小限度，而於短時間内進行，二耳b:=崩解 為了：失去聲音的強弱資訊’而於較長時間中進：。作則 然而，在例如窗戶玻璃破碎聲等 之單—輸入的情況，則產生下列門題間的大信號 卜歹㈣。亦即於產生上述般 317108 7 1306332 -之極短時間白勺大信號之€，與大信號持續輸入的情況不 同，並不需要預先設定為降低放大器增益之狀態。因此， 於因極短時間的大信號之輸入而進行出擊動作，且放大器 增益急速下降之後，必須及早恢復放大器增益至原先的狀 態。然而，於以往的技術中，由於回復動作係於較長時間 中進^因此’急速下降的放大器增益，报難恢復至原先 -的狀癌。目此，於急速降低的放大器增益在藉由回復動作 -而返回至原先狀態的期間，係存在音量不足的狀態持續進 行之問題。 因此’為了解決此問題，可考量採取縮短回復動作的 動作時間之對策，但是，一旦縮短回復動作的動作時間， 則會產生失去聲音的強弱資訊，以及於大信號間歇性的輸 入的情況下’頻繁產生出擊動作’而頻繁產生聲音波形的 崩解等導致聲音特性的惡化之問題。 (解決課題之手段） 為了解決上述問題點’本發明之解決手段為一種自動 位準。周正屯路，其特徵為係包含：進行可變增益放大器的 輪出信號之位準檢測，並進行檢測位準為預定值以上的出 擊檢測及檢測位準為預定值以下的回復檢測之位準檢測電 路；及根據在上述位準檢測電路中所獲得之檢測結果，以 使可艾i曰孤放大态的輸出信號成為預定的信號位準的方 式，輸出用來調整可變增益放大器的增益之增益調整控制 信號之增益控制電路；上述增益控制電路，係產生多數之 以不同的響應速度來變更上述增益之候選信號， 317108 8 1306332 k 此外，於上述構成的自動位準調整電路中，於上述2 - 個增益暫存器中’相較於第2增益暫存器，第1增益暫存 器係於出擊檢測時及回復檢測時的兩者當中，記憶變化較 快的候選信號，並且於出擊檢測時的候選信號的變化，係 設定為較回復檢測時的候選信號的變化還大；於較短週期 内重複輸入短時間的大信號的情況下，藉由選擇第丨增益 暫存器，而設定較低的增益，於短時間的大信號的輸入結 束後，藉由選擇第2增益暫存器，而以相對較慢的變化速 φ度來增加增益。 此外，於上述構成的自動位準調整電路中，於上述2 個增益暫存器中’相較於第2增益暫存器，第"曾益暫存 器係於出擊檢料及回復檢_的兩者當中，記憶變 快的候選信號’並且於出擊檢測時的候選信號的變化，係 較回復檢測時的候選信號的變化還大；對於中等時 ^ 奴輪人，藉㈣擇第1增益暫存器、，而迅速減 ^ Μ ;對於大信號的輸人結束後’首先選擇第i增益暫 I;益，後稍弟2增益暫存器’藉此以適當的速度來增 發明之效果 進二於極短時間的大信號之單-輸入之後所 二二！Γ速回復至原先的增益。因此可解決，於 的期間中，所存在之音返回至原先狀態 勺狀怨4寸績進行之問題點。 317108 1306332 而進订出擊動作及回復動作後的情況下之信號位準的狀離 之圖^，第4圖（c)係顯示，進行與習知相同的出擊動= 及回4又動作後的情況下之信號位準的狀態之圖式。 。方、第1圖的ALC電路中，與習知相同，於可變择 二器;例如可程式化增益放大器)1〇的後段連接有二轉 ^ 20。於A/D轉換器20中，於可程式化增益放大器1〇 大的入荦音#號（類比信號）被轉 並輸出此數位信號至位準檢測部3〇。 ^虎 於位準檢測部3G中，檢測出此數位信號的大小呈 ^匕^益放大器1G的輸出位準），並比較此檢測位準及預 位準（相對較大的出擊檢測基準位準，以及相對 :=:Γ基準位準)。之後’與習知相同，根據所得 作）或是乂提1’：=’降低一步階(step)(進行出擊動 10 結果，以使來自於;^::=:此所得到的檢測 %，成為預定的聲音信:二聲音， 化增益放大器10的掸M之栌告 Λ。周正可私式 出。之後，粑櫨^曰a '制“，從增益控制部40輸 f之後«來自於增益控制部4〇之增 號，設定可程式化增益放大器㈣放大器增益γΓΓ而 自動調整可程式化增益放大器10的放大器增益。 在此，於本貫施型態中 4辦兴 _且右 '曰皿拴制。卩40係具備··記 = ^ 種的候選信號之增 皿曰存“弟1增益暫存器41及第2增益暫存器42)，以

31710S 12 1306332 ㈣益暫存器41、42的輸出(候選信號)之 氺广*之的輸出而輸出之選擇器43。之後，根據 來自於位準檢測部3 〇的檢測沾 個增益暫存器41、42輪出控二如=所說明般，從各 擇之來自於當中之一❸…旒’而由選擇器43所選 做為控制信號從選擇器^曰存1 41、42的候選信號，係 心控制信號的選擇，=二::依據此選擇器 的回復速度。以下參昭第m回後動作，來實現不同 測部⑽的檢測結果而動作根據來自於位準檢 動作。 乍之、进控制部40的電路構成及 於本實施型態中，上述增益控制部Μ :41係設定為，於高速度下進行出擊動作，於中子 二方面’第2增益暫存器-二 :口设動作時以低速度緩慢提高增益，於回復動作時以

卜’原則上細"速度降低料 增兴斬左-/M J m △ y、4日血值到達與第I 〜存时41相同的值時，則停止增益的變更。 具體而言，係構成為，-旦從位準檢 之檢測(出擊檢測)的信號至增二，： 號，時序對第i增益暫存器Μ減算心 A1 “ ’於母次的取樣時脈降低ka丨步階。 匕 ¥盈。例如，可預先於暫存器等記憶LU，p著取揭二的 而讀出謂，並從記憶於第1增益暫存二二：

3I710S 13 1306332 算，：更新第1增益暫存器41的記憶内容。 藉此’意味著於每次的取樣時脈之際 的量的放大器增益之候選信號，係於擊 = 之期間持續從第1増益暫存器輸出。因此=二 唬的檢測期間愈長，於取樣時脈信 ; 值愈大。在此，於本實施型態中，第i增 擊動作，係設定為於高速度下進行，亦即曰°。之 定為較大的值。 下進灯亦即，的值被設 此外’_成為’―旦從位準檢測部㈣輸人進行 ^讀測（回復檢測）的信號至增趣制部4 ί： ^ 疋才日，於母:人的取樣時脈提高KR1步階的量的增益。例如， 可預，於暫存$等記憶KR1，隨著取樣時脈而讀出此KIU， 並加算於記憶於第1增益暫存器41之值，而更新第i详兴 暫存器的記憶内容。藉此’意味著於每次的取樣時= 而〇1步階的量的放大器增益之候選信號，係於檢測出回 復檢測信號之期間持續從第1增益暫存器41輸出。 此外係構成4，-旦從位準檢測部3〇輸入進行回^ 動作之檢測（回復檢測）的信號至增益控制部40,則在^ 第1增益暫存器41進行加算的同時，亦於取樣時脈信號之 時序對第2增益暫存器42加算。此KR2是指，於每°次 的取樣時脈提高KR2步階的量的增益。藉此，意味著於每 次的取樣時脈提高KR2步階的量的放大器增益之候選信 號，係於檢測出回復檢測信號之期間持續從第2增益暫存 317108 14 1306332 算及加算之後，於選擇器43中，從各個增益暫存器 42選擇應予變更增益之輪出後的候選信號中之^ 值’並輪出至可程式化增益放大器1Q來做為控制信號。亦 即，係採用較小的候選信號來做為可程式化增 :增益。亡選擇器4 3可構成為，設置用來比：來二ι 的候選信號及來自於第2增益暫存器42的 .候選^虎的值之比較器，並因應此比較器的比較 導？來自：第i增益暫存器41的候選信號及來自。於第2 增ϋ暫存器42的候選信號當中之一的 、 下，可選擇當中任-值。 於相冋值的情況 …以下’藉由採用上述構成的增益控制部4〇， 以於極短時間的大信號之後所進行回復動作， :的信號（包含於極短時間之持續大錢的情況）之後戶^ 進仃回復動作，而實現不同的回復速度者。 首先’於如第3圖所示般之輸入長時間的大信號S1 、十月況下，由於檢測出出擊，因此如上述般，於輪入之 從第1增益暫存器41輸出於每次的取 麦 =的里的增狀信號，並從第2增益暫存器42輪出於每 -的取樣時脈之際降低KA2步階的量的增益 ::由於咖Μ的關係，而於選擇器4”，選擇二 值較小者，亦即選擇來自於筮 、曰皿 此，於於λ十I 增盈暫存器41的信號。因 、輪入之後，進行高速度的出擊動作。 出回：後而=束此長時間的大信號S1的輪入，則檢測 而開士口應返回至原先的位準之回復動作，如上述 317108 16 1306332 般，從第1增益暫存器41輸出於每次的取樣時脈之提高 KR^步階的量的增益之信號，並從第2增益暫存器42輸出 方、母人的取;日$脈之提尚KR2步階的量的增益之信號。然 而，如第3圖所示般，由於來自於兩者的增益暫存器41、 42之增益值為一致的狀態下，並且為KR2<KRi的關係， 故於選擇器43中選擇增益較小者’亦即選擇來自於第2 增益暫存器42的信號。因此，於結束長時間的大信號^ 的輸入之後，與習知相同，係進行低速度的回復動作。 此外，於如第4圖所示般之輸入極短時間的大信號 的情況，亦檢測出出擊’因此如上述般，於輪入之後，從 第i增益暫存器41輸出於每次的取樣時脈之降低以丨步階 的里的增扭之信號’並從第2增益暫存器42輸出於每次的 取樣時脈之降低ΚΑ2步階的量的增益之信號。然而，由於 K)2<KA1的關係，而於選擇器43選擇增益較小者，亦即 選擇來自於第1增益暫存器41的信號。因此，於輸入之後， 進行高速度的出擊動作。 之後，一旦結束此極短時間的大信號S2的輸入， 測出回復’而開始應返回至原先的位準之回復動作，如： 述般，從第1增益暫存器41輸出於每次的取樣時脈之提言 〇1步階的量的增益之信號’並從第2增益暫存器u輸出 於每次，取樣時脈之提高KR2步階的量的增益之信號。然 而，如第4圖所示般，由於在各個增益暫存器4卜42進杆 ί度：同之f擊動作，因此成為，於回復動作開始時之來 於第1礼贫暫存杰41的增益值，係較來自於第2增益暫

31710S 17 1306332 存°。42的增益值還小之狀態。因此，在此狀態以及KR2 < K R1的關作it “ ’於選擇器4 3中選擇增益較小者，亦即選擇 來自方'第1增盈暫存器41的信號。因此，於結束極短時間 的大L唬S2的輪入之後，進行中等速度的回復動作（較 知還快的回復動作）。 此外，如第4圖所示般之於極短時間連續輪入大信號 的情况（短時間的大信號群S3)的出擊檢測，亦與上述之 α七遽的輪入之後為相同，於輸入短時間的大信號群幻 〇最初的佗號之後’選擇來自於第1增益暫存器Ο的信 ，而進行高速度的出擊動作。 ^後’於出擊動作之後檢測出回復，而開始應返回至 準之回復動作，此回復動作與上述之極短時間的 == 的情況相同’選擇來自於第丨增益暫存器4二 在此等速度㈣復動作（較f知還快的回復動 作）在此，於短時間的大信號群以時，由於 度的回復動作的途中’輸入新的短 寺k .此回復動作當，，切換為出擊動作。：；：:二於 的回復動作之開始時之來自於第W益哭再—人進行 值，較來自於第2增益暫存器42 ;曰子^的增益 態。因此，在此狀態以及KR2<KR1的；;^為运小之狀 41的信號，而此再次進行的回復動作 心：、曰存器 回復動作（較f知還快的回復動作）。’、仃中寻速度的 如此’於輪入短時間的大信號群幻時，係交互進行依

IS 3】71〇8 J306332 據第1增益暫存器41之較快的出擊動作及中等速度的回復 動作（較習知還快的回復動作）。之後’於輸入短時間的大 L唬群S3之最後的信號之後，例如於第4圖所示般之來自 於兩者的增益暫存器4卜42之增益值為一致的情況下，由 於為KR2CKR1的關係，而於選擇器43中選擇增益值較小 者’亦即選擇來自於第2增益暫存器42的信號，並進行低 迖度的回後動作。如此，於輸入短時間的大信號群幻時， 乃做為輸入長時間的大信號S1的情況者，與習知相同而實 籲現低速度的回復動作。 此外，於本實施型態中，於第5圖中之「中等時間」 (介於短時間及長時間之間的長度）的大信號時，由於第 2增益暫存器42係於降低至第i增㈣存器41的增益值 為止之前開始進行回復動作，因此係選擇來自於第i增益 暫存器41的信!虎，來做為回復增益。因此，係於較習知的 速度，快之速度進行回復動作。之後，持續進行依據此來 •自於弟1增盈暫存器41的信號之回復動作，而如第5圖所 示般’成為第1增益暫存器41的增益值追上第2增益暫存 器42的增益值之狀態。如此於增益值追上之後，乃切換至 回復較慢之來自於第2增益暫存器42的信號，並進行依 此來自於第2增益暫存器42的信號之回復動作。 如上所述般，於中耸q 甲寺日^'間的大k號之後，最初乃進扞 中等速度的回復動作（較f知還快的回復動作），從中途 始進行較慢的的回復動作 产 ’、幵 動作。在此，於如此之中等時間的大 信㈣’由於此大信號期間的長度，而使得第i增益暫存 317108 19 -1306332 '器、41的增益值何時追上帛2增益暫存器42的增益值亦有 •所改變。因此，於中等時間的大信號的情況，乃因大信號 期間的長度，而使得回復所需時間亦有所改變。 -如上所述般，根據本實施型態之ALC電路，係從具有 =同的出擊/回復時間常數之2種的增益暫存器（第^增益 暫存器41及第2增益暫存器.42)中，選擇增益值較小者 •而控制回復動作，藉此，可於極短時間的大信號之後，實 現中等速度的回復動作（較習知還快的回復動作）。藉此'， •:使因為此短時間的大信號的出擊動作而快速降低：大器 =益，亦可快速回復至原先的增益，因此可解決，於急^ 降低的放大器增益在藉由回復動作而返回至原^ 間中，所存在之音量不足的狀態持續進行之既有的問題= ，外’從具有不同的出擊/回復時間常數之2種的增益 曰存為中，選擇增益值較小者而控制回復動作，藉此，即 使=極短時間的連續輸入大信號的情況下，亦視為大信號 •持績較長時間的狀態，而進行與一般相同之較遲的回復動 作。因此，例如於連續長時間持續輸入鼓的聲音（極短時 間的大信號）時，亦不會於極短時間的大信號之後，產生 放2增益於短時間内快速上升，因此不會失去此種情況 之聲音的強弱資訊，而可自動調整為維持音質之位準。 此外，於中等時間的大信號時，最初乃進行中等速戶 ，回復動作（較f知還快的回復動作），從中途開始進行= ^的的回復動作。之後，如上所述般，乃因大信號期間的 長度，而使得回復所需時間亦有所改變。藉此，可因庳中 317108 20 1306332 等時間的大信號的期間長度，在不會失去聲音 ^自動調整為维持音質之位準，並可達到縮短回復的時 ”施型態之KAWA2、〇i，2，係顯示於每次 的取⑽脈所變更之增益的步階數，只要為顯示出擊動作 及回设動作之增益變更的速度之值，則並不限定於此。 述係說明本發明之較佳的實施型態，但是上 ► ^ 數之2種的增益暫存器中，選擇增 =2===如實現本發明 =外’如第！圖所示般’上述實施型態之ALC電路係 10的類比_，至數nr 放大器 於後段進行崎二:广從可程式化增益放大器10 於 、則出，但疋ALC電路的電路構成並不限定 .幹出s》D可構成為，從可程式化增益放大器10僅僅類比 二從AAlD，f餘㈣換後的數位信 換哭=丰專換器20輸出至位準檢測部30，並從A/D轉 U0數位輪出至後段。 來自^卜’。例如如帛6圖所示般，即使ALC電路構成為， 檢測部I桎式化增站放大器10的類比信號被輸入至位準 丨，亦可藉由下列構成，而獲得與上述實施型態之 _电路為相同的效果。 第6圖的ALC電路中，於位準檢測部31比較所輸入 317108 21 1306332 的類比信號的類比電壓的位準與預定的基準電壓位準。例 如如第7圖所示般，於位準檢測部31係具備第}電壓比較 器32及第2電慶比較器33。第m比較器32係比較， 輸入類比電壓的位準與預定的基準電壓位準（出擊檢測位 準），於輸入信號的位準較出擊檢測位準還大時，輸出該比 較結果的信號（出擊檢測信號）至後段的增益控制部:。 此外，第2電壓比較器33係比較，輸人信號的位準盘預定 的基準㈣位準（回復檢測位準），於輸入信號的位準較回 二=準還小時，輸出該比較結果的信號（回復檢測信 ^至後段的增益控制部4()。之後與上述實施型態相同， &據^隻得之比較結果的信號’以使來自於可程式化增益 大為1,〇的輸出聲音信號’成為預定的聲音信號位準之方 式的:增益控制部4。輸出用來調整可程式化增益放大器 10的增益之控制信號。 為爽t上述般’藉由構成位準檢測部31為上述構成，即使 為耒自於可程式化增益放大器1〇 「使 W Q , 1 *員比彳5 5虎被輸入至位 t測部Η之構成’亦可獲得與上述實施型態之ALC電路 為相同的效果。 。心all罨路 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示採用本發明的—項實施型態之 曰垃放大器之數位檢波方式的自 ; 圖。 、扪自動位準調整電路之電路 弟2圖係顯不本發明的一項每# %丨& 電路的位準檢測部及增益控制恕之自動位準調整 市j 4的電路構成之圖式。 317108 22

Claims (1)

1. 年7月f日修(更胸 13〇6332 第94117632號專利申請案 (97年7月9曰） 十、申請專利範圍 L 一種自動位準調整電路，係包含： 進行ί::ΞI益ί大器的輪出信號之位準檢測，並 預定以下、、預疋以上的出擊檢測及檢測位準為 預疋：的回復檢測之位準檢測電路4 以 使可變A3準檢測電路所獲得之檢測結果， 的：的輸出信號成為預定的信號位準 式輪出用來調整可蠻與兴也丄„„ 調整控制信號之增益控制電;^放大益的增益之增盖 速度ΐί:?!制電路，係產生多數個以不同的響應 中，選擇可#得,丨伯从、^^5唬，於該等候選信號 做為增益調；控制;益之候選信號，來 2 ι Κ工市唬並加以輪出。- • 申鸲專利範圍第1項之自备 . 上述增益控制電路係包含：立準調整電路，其水， 上述不同的響應速度而依序變化之 /仏號之兩個增益暫存器；及 :上述各個增益暫存器候 擇可獲得較小值作為上述辦 =候遠U中，選 益㈣控制信號而輸出之ϋΓ ，來做為增 調整電路，， :於，益暫存器:互測出f 測心it預Si定值;於上述位準檢測電路Li 於兩個增益暫存器為互為不同之設定 317108(修正本) 24 ::禮'冷ST 第94117632號專利申請案 (97年7月9曰） 值，而分別依序加算 之：：：：: 4.如申請專利範圍第疋值。 於上述位準檢钏h之自動位準調整電路，其中， 較小增益之候選信^檢^出线時’藉由選擇可獲得 較快的增益減少。& 可實現於輸入大信號之後之 5^7”範圍第3項或第4項之自動位準調整電 益暫存器，^二2益暫存器中，相較於第2增 測時的兩者中，:皿暫存器係於出擊檢測時及回復檢 士，5己憶變化較快的候選信號； 增兴暫存=間的大信號之單—輪人，藉由選擇第1 增益減少，以及之貫現於出擊檢測時之較快 加。 之後之於回復檢測時之較快增益增 二申：f:乾圍第3或4項之自動位準調整電路，其 ’ 乂述2個增益暫存器中，相 :者弟中1增Ϊ暫存器係於出擊檢測時及回復檢測= 兩者中，記憶變化較快的候選作 、， 時的候選信號的變化，係設定為出錢測 信號的變化還大； 疋為較回復檢測時的候選 擇第重複輸入短時間的大信號時，藉由選 增益暫存器，而設定較低的增益，於短時間的 大U的輸人結束後，藉由選擇第2增益暫存器 以相對較慢的變化速度來增加增益。 申請專利範圍第3或4項之自動位準調整電路，A 中，於上述兩個增益暫存器中，相較於第2增益暫ς 3】71〇8(修正 25 'm 夷.气第94117632號專利申請案 …'—」 （97年7月9日') 1306332 ~ '…·’—…..I (97 年 7 月 9 ‘ 器’第1增益暫存器係於出擊檢測時及回復檢測時的 兩者中，記憶變化較快的候選信號，並且沐山& %出擎檢測 ”候選信號的變化’係設定為較回復 選 信號的變化還大； 才曰]候選 對於中等時間的大信號之 益暫存哭，；、π 土 i , 稽由選擇第1增 、子;而迅速減少增益；於大信號的 0 後’.百先選摆筮】栖X鉍六π J勒入結束 释弟1增盈暫存益，之後選擇笫7极、，k 存窃，藉士卜丨”、*水u、土 — 、伟弟2增盃暫 精此U適當的速度來增加增益。 317108(修正本) 26