TWI748261B - 回授系統與相關的訊號處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種回授系統，其包含有一混合電路、一正向電路、一回授電路與一回授增益電路、以及一控制電路。在該回授系統的操作中，該混合電路根據一輸入訊號以及一回授訊號以產生一混合後訊號，該正向電路對該混合後訊號進行處理以產生一輸出訊號，該回授電路與該回授增益電路根據該輸出訊號以產生該回授訊號，以及該控制電路根據該正向電路的增益值以決定該回授增益電路的回授增益值。

Description

回授系統與相關的訊號處理方法
本發明係有關於回授系統，尤指一種具有固定趨穩時間(settling time)的回授系統。
一般的回授系統在開始操作時會需要一段趨穩時間以使得可以穩定的產生輸出訊號，然而，此趨穩時間會受到回授系統中電路的增益所影響，而並非一直是一個固定的時間。在某些應用中，上述不穩定或是無法預期的趨穩時間會影響到回授系統的後續操作，或是造成使用者的不便。
因此，本發明的目的之一在於提出一種回授系統，其可以使得回授系統有固定的趨穩時間，以解決先前技術中所述的問題。
在本發明的一個實施例中，揭露了一種回授系統，其包含有一混合電路、一正向電路、一回授電路與一回授增益電路、以及一控制電路。在該回授系統的操作中，該混合電路根據一輸入訊號以及一回授訊號以產生一混合後訊號，該正向電路對該混合後訊號進行處理以產生一輸出訊號，該回授電路與 該回授增益電路根據該輸出訊號以產生該回授訊號，以及該控制電路根據該正向電路的增益值以決定該回授增益電路的回授增益值。
在本發明的另一個實施例中，揭露了一種訊號處理方法，其包含有以下步驟：根據一輸入訊號以及一回授訊號以產生一混合後訊號；使用一正向電路以對該混合後訊號進行處理以產生一輸出訊號；根據該正向電路的增益值以決定出一回授增益值；以及使用該回授增益值以對該輸出訊號進行處理以產生該回授訊號。
100、200:回授系統
110、210、310、312:混合電路
120、220:正向電路
130、240、330:回授增益電路
140、230:回授電路
150、250、350:控制電路
300:音訊處理系統
320:放大器
340:校準電路
500~508:步驟
Vc:控制訊號
VFB:回授訊號
Vin:輸入訊號
Vin’:混合後訊號
Vout:輸出訊號
Vout’:調整後輸出訊號
第1圖為根據本發明一實施例之回授系統的示意圖；第2圖為根據本發明另一實施例之回授系統的示意圖；第3圖為根據本發明一實施例之音訊處理系統的示意圖；第4圖繪示了回授訊號在不同增益值及回授增益值時之趨穩時間的示意圖；以及第5圖為根據本發明一實施例之訊號處理方法的流程圖。
第1圖為根據本發明一實施例之回授系統100的示意圖。如第1圖所示，回授系統100包含有一混合電路110、一正向電路120、一回授增益電路130、一回授電路140以及一控制電路150。在本實施例中，回授系統100可以應用在音訊處理電路、通訊相關處理電路、放大電路...等等任何需要固定趨穩時間的回授系統。
在回授系統100的操作中，當回授系統100致能以開始接收輸入訊號Vin時，例如回授系統100剛剛開機或上電，控制電路150會先取得正向電路120的增益值，並根據正向電路120的增益值來決定出回授增益電路130的回授增益值，以供回授增益電路130使用(例如，供進行初始化操作，但本發明不限於此)。舉例來說，控制電路150可以主動偵測正向電路120目前所設定的增益值、或是自一暫存器(未繪示)中取得正向電路120的增益值，並在決定出回授增益電路130的回授增益值後產生一控制訊號Vc以設定回授增益電路130。在本實施例中，正向電路120的增益值與回授增益電路130的回授增益值具有相反的趨勢，亦即，當正向電路120的增益值增加時，控制電路150降低回授增益電路130的回授增益值；且當正向電路120的增益值降低時，控制電路150增加回授增益電路130的回授增益值。換句話說，當正向電路120具有一第一增益值時，控制電路150控制回授增益電路130具有一第一回授增益值；以及當正向電路120具有大於該第一增益值的一第二增益值時，控制電路150控制回授增益電路130具有小於該第一回授增益值的一第二回授增益值。
在控制電路150產生控制訊號Vc以設定回授增益電路130之回授增益值的同時，或是在控制電路150產生控制訊號Vc以設定回授增益電路130之回授增益值之後，混合電路110接收輸入訊號Vin以及一回授訊號VFB以產生一混合後訊號Vin’，正向電路120對混合後訊號Vin’進行處理以產生一輸出訊號Vout，回授增益電路130接收輸出訊號Vout以產生一調整後輸出訊號Vout’，且回授電路140接收調整後輸出訊號Vout’以產生回授訊號VFB。透過上述操作，回授系統100會在一段時間之後(亦即，趨穩時間)產生穩定的輸出訊號Vout。
在第1圖所示的實施例中，回授系統100的趨穩時間主要會因為正向電路120的增益值所影響，因此，本實施例特別在回授系統100中額外設置了一個增益可調整的回授增益電路130，以使得回授系統100可以有固定或穩定的趨穩時間。詳細來說，假設正向電路120具有較高的增益值，則若是沒有回授增益電路130的話會使得回授系統100的趨穩時間過快，因此透過設定回授增益電路130具有較低的回授增益值可以穩定回授系統100的趨穩時間；同理，假設正向電路120具有較低的增益值，則若是沒有回授增益電路130的話會使得回授系統100的趨穩時間過慢，因此透過設定回授增益電路130具有較高的回授增益值可以穩定回授系統100的趨穩時間。
如上所述，本實施例的回授系統100可以在正向電路120具有不同增益值的情形下，提供穩定且可以預期的趨穩時間，以方便技術人員或是使用者。
需注意的是，上述透過設定回授增益電路130之回授增益值以穩定趨穩時間的技術並非僅能應用在回授系統100一開始致能/上電的情形。在本發明的其他實施例中，若是回授系統100之正向電路120的增益值會在操作過程中改變，則控制電路150可以即時地根據正向電路120的增益值來動態地調整回授增益電路130的回授增益值。
第2圖為根據本發明一實施例之回授系統200的示意圖。如第2圖所示，回授系統200包含有一混合電路210、一正向電路220、一回授電路230、一回授增益電路240以及一控制電路250。回授系統200與第1圖所示之回授系統100的差異僅在於回授電路230與回授增益電路240的位置，亦即回授電路230接收輸出訊號Vout以產生調整後輸出訊號Vout’，且回授增益電路240接收調整後輸出訊 號Vout’以產生回授訊號VFB。由於本領域具有通常知識者在閱讀過第1圖所示之實施例後應能了解回授系統200的操作，故相關細節不再贅述。
第3圖為根據本發明一實施例之音訊處理系統300的示意圖，其中音訊處理系統300係為第1圖所示之回授系統100的一範例說明。如第3圖所示，音訊處理系統300包含有一混合電路310、一放大器320、一回授增益電路330、一校準電路340以及一控制電路350。在本實施例中，由於電路操作以及訊號路徑的影響，音訊處理系統300會存在一個直流偏移(DC offset)，例如第3圖所示之透過混合電路312所施加的直流偏移Vofs，因而造成雜訊而影響到輸出訊號Vout的品質。需注意的是，混合電路312只是用來表示直流偏移Vofs對音訊處理系統300的影響，其本身並非是一個刻意設置的電路元件。
為了消除音訊處理系統300中的直流偏移Vofs，在回授系統300的操作中，當音訊處理系統300致能以開始接收輸入訊號Vin時，控制電路350會先取得放大器320的增益值，並根據放大器320的增益值來決定出回授增益電路330的回授增益值，以供回授增益電路330使用(例如，供進行初始化操作，但本發明不限於此)，其中回授增益值的決定可參考第1圖之實施例所述，亦即放大器320的增益值與回授增益電路330的回授增益值具有相反的趨勢。
在控制電路350產生控制訊號Vc以設定回授增益電路330之回授增益值的同時，或是在控制電路350產生控制訊號Vc以設定回授增益電路330之回授增益值之後，混合電路310接收輸入訊號Vin以及一回授訊號VFB以產生一混合後訊號Vin’，放大器320對混合後訊號Vin’進行處理以產生一輸出訊號Vout，回授增益電路330接收輸出訊號Vout以產生一調整後輸出訊號Vout’，且校準電路340接 收調整後輸出訊號Vout’以產生回授訊號VFB。透過上述操作，音訊處理系統300會在一段時間之後(亦即，趨穩時間)產生穩定的輸出訊號Vout，而此時回授訊號VFB會逼近直流偏移Vofs。舉例來說，假設輸入訊號Vin為0V、直流偏移Vofs為10mV、則透過上述操作會使得校準電路340所產生的回授訊號VFB接近10mV，以使得輸出訊號Vout逼近0V。
在第3圖所示的實施例中，由於放大器320會因為設計者或是使用者的考量而有不同的增益值，再加上音訊處理系統300的趨穩時間主要會被放大器320的增益值所影響，因此，透過刻意設置一個增益可調整的回授增益電路330，可以使得音訊處理系統300有固定或穩定的趨穩時間。第4圖繪示了回授訊號VFB在不同增益值及回授增益值時之趨穩時間的示意圖。在第4圖中，假設回授增益電路330的回授增益值預設為“0.0005”，則當放大器320的增益值為“1”時會具有較短的趨穩時間，而當放大器320的增益值為“0.25”時則會使得趨穩時間大幅增加。因此，為了解決趨穩時間因為放大器320的增益值改變而變長的情形，當當放大器320的增益值為“0.25”時控制電路350會將回授增益電路330的回授增益值提升為“0.002”，以使得音訊處理系統300具有穩定的趨穩時間。
第5圖為根據本發明一實施例之訊號處理方法的流程圖。同時參考以上實施例所述，訊號處理方法的流程如下所述。
步驟500：流程開始。
步驟502：根據一輸入訊號以及一回授訊號以產生一混合後訊號。
步驟504：使用一正向電路以對該混合後訊號進行處理以產生一輸出訊號。
步驟506：根據該正向電路的增益值以決定出一回授增益值。
步驟508：使用該回授增益值以對該輸出訊號進行處理以產生該回授訊號。
簡要歸納本發明，在本發明之回授系統中，透過根據正向電路的增益值來決定出回授增益電路的回授增益值，特別是當正向電路的增益值增加時降低回授增益電路的回授增益值，或是當正向電路的增益值降低時增加回授增益電路的回授增益值，可以使得回授系統具有固定/穩定的趨穩時間，以避免先前技術中無法預期的趨穩時間影響到回授系統之後續操作的問題。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100:回授系統
110:混合電路
120:正向電路
130:回授增益電路
140:回授電路
150:控制電路
Vc:控制訊號
VFB:回授訊號
Vin:輸入訊號
Vin’:混合後訊號
Vout:輸出訊號
Vout’:調整後輸出訊號

Claims (10)

  1. 一種回授系統，包含有：一混合電路，用以根據一輸入訊號以及一回授訊號以產生一混合後訊號；一正向電路，用以對該混合後訊號進行處理以產生一輸出訊號；一回授電路與一回授增益電路，用以根據該輸出訊號以產生該回授訊號；以及一控制電路，耦接於該回授增益電路，用以根據該正向電路的增益值以決定該回授增益電路的回授增益值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的回授系統，其中當該正向電路具有一第一增益值時，該控制電路控制該回授增益電路具有一第一回授增益值；以及當該正向電路具有不同於該第一增益值的一第二增益值時，該控制電路控制該回授增益電路具有不同於該第一回授增益值的一第二回授增益值；其中若是該第一增益值大於該第二增益值，該第一回授增益值小於該第二回授增益值；而若是該第一增益值小於該第二增益值時，則該第一回授增益值大於該第二回授增益值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的回授系統，其中該控制電路控制該回授增益電路以使得在該正向電路具有該第一增益值與該第二增益值時，該回授系統具有實質相同的趨穩時間(settling time)。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的回授系統，其中當該正向電路的增益值增加時，該控制電路降低該回授增益電路的回授增益值；或是當該正向電路的增益值降低時，該控制電路增加該回授增益電路的回授增益值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的回授系統，其中該回授增益電路使用該回授增益值並接收該輸出訊號以產生一調整後輸出訊號，且該回授電路接收該調整後輸出訊號以產生該回授訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的回授系統，其中該回授電路接收該輸出訊號以產生一調整後輸出訊號，且該回授增益電路使用該回授增益值並接收該調整後輸出訊號以產生該回授訊號。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的回授系統，其中該回授系統為一音訊處理系統，該正向電路為一放大器，該回授電路為一校正電路，且該混合電路係使用該回授訊號來消除該輸入訊號中的直流偏移成份以產生該混合後訊號。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的回授系統，其中當該回授系統致能以開始接收該輸入訊號時，該控制電路取得該正向電路的增益值，並根據該正向電路的增益值以決定該回授增益電路的回授增益值，以進行該回授系統的初始化操作。
  9. 一種訊號處理方法，包含有：根據一輸入訊號以及一回授訊號以產生一混合後訊號；使用一正向電路以對該混合後訊號進行處理以產生一輸出訊號；根據該正向電路的增益值以決定出一回授增益值；以及使用該回授增益值以對該輸出訊號進行處理以產生該回授訊號。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的訊號處理方法，其中根據該正向電路的增益值以決定出該回授增益值的步驟包含有：當該正向電路具有一第一增益值時，決定出一第一回授增益值；當該正向電路具有不同於該第一增益值的一第二增益值時，決定出不同於該第一回授增益值的一第二回授增益值，其中若是該第一增益值大於該第二增益值時，該第一回授增益值小於該第二回授增益值；而若是該第一增益值小於該第二增益值時，則該第一回授增益值大於該第二回授增益值。
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