[發(fā)明專利]一種音頻信號(hào)分析中的自動(dòng)增益控制器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310542745.6
• 申請(qǐng)日: 2013-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN103580634A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭洪義;劉娜;牛大勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所
• 主分類號(hào): H03G3/20
• 分類號(hào): H03G3/20
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種增益變換電路，尤其涉及一種音頻信號(hào)分析中的自動(dòng)增益控制器，屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

音頻信號(hào)是現(xiàn)有技術(shù)中一種常見的處理信號(hào)。在對(duì)未知音頻信號(hào)(如麥克風(fēng)輸入信號(hào))進(jìn)行分析時(shí)，由于音頻信號(hào)幅度范圍寬且變化不定而AD轉(zhuǎn)換量程卻有限，而接收的音頻信號(hào)的強(qiáng)弱不可預(yù)知，如果強(qiáng)信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)，會(huì)導(dǎo)致放大器壓縮失真和A／D變換器不能正常工作，此時(shí)需要對(duì)強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行衰減；而對(duì)接收的弱信號(hào)，為了使后級(jí)A／D變換器工作在最佳靈敏度范圍內(nèi)，需要對(duì)其放大以后再進(jìn)入A／D變換器。可見對(duì)接收的音頻信號(hào)通常需要進(jìn)行放大或者衰減，從而使A／D變換器處于理想工作狀態(tài)，這樣才能得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行放大或者衰減，傳統(tǒng)的方法是：信號(hào)分為多級(jí)放大、多級(jí)衰減、直通三個(gè)通路，通過(guò)開關(guān)控制，選擇信號(hào)通路。還需要對(duì)信號(hào)預(yù)檢波，根據(jù)檢波結(jié)果，對(duì)開關(guān)進(jìn)行控制。這種方法實(shí)現(xiàn)電路復(fù)雜，控制繁瑣，一般需要軟件參與，需要一定的反應(yīng)時(shí)間，容易造成器件損壞。而且由于是開關(guān)控制，量程切換跨度大，不能充分利用AD量程。

因此，能否設(shè)計(jì)一種新型的增益控制器以克服上述一種或多種缺陷，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員有待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種音頻信號(hào)分析中的自動(dòng)增益控制器，通過(guò)閉環(huán)調(diào)節(jié)可控增益放大器的增益控制電壓，實(shí)現(xiàn)-40dB～+40dB的增益變換，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，其電路簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，閉環(huán)控制，硬件實(shí)現(xiàn)延遲小，無(wú)需外加控制信號(hào)，而且控制范圍連續(xù)可調(diào)，輸入信號(hào)的絕大部分都能夠調(diào)節(jié)到AD的最佳輸入量程內(nèi)，有效提高測(cè)量精度。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，該音頻信號(hào)分析中的自動(dòng)增益控制器包括：可變?cè)鲆娣糯笃餍酒琔1、運(yùn)算放大器芯片U2，可變?cè)鲆娣糯笃餍酒琔1的輸出端連接到運(yùn)算放大器芯片U2的輸入端，運(yùn)算放大器芯片U2的輸出端連接到可變?cè)鲆娣糯笃餍酒琔1的增益控制端V_C。

在一些技術(shù)方案中，還包括二極管D1、電阻R1-R4、電容C_C和C_H，其中，可變?cè)鲆娣糯笃餍酒琔1的信號(hào)輸入正端接地，信號(hào)輸入負(fù)端接輸入音頻信號(hào)，可變?cè)鲆娣糯笃餍酒琔1的輸出端連接到運(yùn)算放大器芯片U2的信號(hào)輸入正端，電阻R4一端接直流參考電壓端VR，另一端接運(yùn)算放大器芯片U2的信號(hào)輸入負(fù)端，電容C_C接于運(yùn)算放大器芯片U2的信號(hào)輸入負(fù)端及其輸出端之間，運(yùn)算放大器芯片U2的輸出端接二極管D1正端，可變?cè)鲆娣糯笃餍酒琔1的增益控制端V_C分別與電阻R1-R3、電容C_H一端相連，電阻R1另一端與偏置電壓端V-相連，電阻R2與電容C_H另一端接地，電阻R3另一端與二極管D1負(fù)端連接。

在一些技術(shù)方案中，音頻信號(hào)為幅值2mV-2V、頻率300Hz-20kHz的交流信號(hào)。

在一些技術(shù)方案中，電阻R1與R2阻值為50千歐，R3阻值為1千歐，電容C_C容值為0.1微法，C_H容值為47皮法。

在一些技術(shù)方案中，可變?cè)鲆娣糯笃餍酒琔1為VCA810，運(yùn)算放大器芯片U2為OPA820，二極管D1為HP5082。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

1)簡(jiǎn)化了電路，提高了可靠性；

2)在AD轉(zhuǎn)換器不變的情況下大大擴(kuò)展了音頻信號(hào)的測(cè)量范圍；

3)增益控制自適應(yīng)，硬件電路實(shí)現(xiàn)無(wú)延遲；

4)增益控制連續(xù)可調(diào)，有效提高信號(hào)測(cè)量精度。

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的音頻信號(hào)分析中的自動(dòng)增益控制器一具體實(shí)施方式的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示為本發(fā)明一具體實(shí)施方式，該音頻信號(hào)分析中的自動(dòng)增益控制器包括可變?cè)鲆娣糯笃餍酒琔1、運(yùn)算放大器芯片U2，可變?cè)鲆娣糯笃餍酒琔1的輸出端連接到運(yùn)算放大器芯片U2的輸入端，運(yùn)算放大器芯片U2的輸出端連接到可變?cè)鲆娣糯笃餍酒琔1的增益控制端V_C。