[发明专利]用于控制放大器的放大增益的装置及其方法

说明书

本发明公开了一种用于控制放大器的放大增益的控制器，该放大器用于放大模数转换器的高动态范围信号，该控制器包括：输入接口，用于接收该高动态范围信号的表示；信号压缩器，用于提供该高动态范围信号的低振幅表示，其中，该低振幅表示具有低于该高动态范围信号的信号振幅；比较器，用于比较低振幅表示的信号幅度与预设阈值；以及输出接口，用于提供控制信号到放大器。其中，该控制信号用于控制所述放大器的放大增益，使得当该低振幅表示的信号幅度超出预设阈值时降低所述放大增益。

技术领域

本发明具体涉及用于控制放大器的放大增益的装置及其方法，例如用于控制麦克风组件的数字电路中的放大器。

背景技术

将要控制的可变放大器的放大增益的应用是多种多样的。在数字转换器电路中，可变放大器可用于为后续的模数转换器预放大模拟信号。当将被数字化的模拟信号具有高的动态范围时，这个范围对应于大幅变化的幅度，有必要调整放大器的放大增益，从而使得模数(A/D)转换器的不在动态范围外工作。也就是说，应当避免达到A/D转换器的饱和状态。可通过检查A/D转换器提供的数字信号来探测A/D转换器的饱和。当数字信号的后续采样达到A/D电路的最大数字值时，即可确定A/D转换器运行的模拟信号的幅度超出A/D转换器的能力或范围。尽管在数字领域中可采用更复杂的标准，如通过预测滤波器探测A/D转换器是否达到饱和，但为了避免饱和，探测的时间过长，尤其是存在具有高动态范围和高转换率的信号时。具有高转换率的信号的幅度在短时间中剧烈变化。因此，采用的放大器的放大增益难以足够及时地避免达到A/D转换器的饱和状态，而且还可能导致数字域中信号质量的降低，例如，在麦克风的信号被数字化的时候。举例来说，这还可能导致听众不能听懂演讲者的话，例如，在讲台讨论中或电话会议中。

因此，亟需改进用于放大高动态范围的信号的放大器的放大增益的控制。

发明内容

根据一个实施例，一种用于控制放大器放大增益的控制器，所述放大器用于放大模数转换器的高动态范围信号，所述控制器包括用于接收高动态范围信号的表示的输入接口。控制器的信号压缩器用于提供该高动态范围信号的低幅度表示，所述低幅度表示具有低于高动态范围信号的信号幅度。比较器用于比较所述低幅度表示的所述信号幅度与预设阈值，以及控制器的用于提供控制信号至放大器输出接口，当所述低幅度表示的信号幅度超出所述预设阈值时，控制信号用于降低放大器的放大增益。

也即，高动态范围信号的低幅度表示用于确定放大器增益改变的判定条件。这能使得对放大器增益进行合适的调整，即使对于高转换率的信号也能够以有成本效率方式进行调整，而无需过多的半导体面积。

根据一些其他的实施例，数字转换器电路包括用于接收高动态范围信号的输入接口以及同样用于接收高动态范围信号并用于提供高动态范围信号的放大的表示的放大器，该放大器由示例性的用于控制放大增益的控制器控制。使用导出条件的控制器时，根据该条件，放大器的放大增益是基于所述的高动态范围信号的低幅度表示来调整，该应用可允许使用单一的示例性的用于数字化来自几乎任意源的模拟信号的数字转换器电路，而无需为了特定的实现来调整A/D转换器。

根据其它的实施例，麦克风组件包括：麦克风，其可操作用于在其输出端提供高动态范围信号，以及用于提供高动态范围信号的数字表示的数字转换器电路实施例。这能让麦克风信号不失真的数字化，即使需要数字化的声音具有极高的声压级(SPL)或者变动的声压级。此外，这还可以提供集成设备的可能性，该集成的设备由于它们的结构，使用具有固有的高动态范围的麦克风信号，诸如，例如某些微机电系统(MEMS)麦克风。

另一实施例的麦克风组件包括可操作用于在第一输出端提供高动态范围信号并在第二输出端提供高动态范围信号的低幅度表示的麦克风。也即，需放大的信号由麦克风提供，同时，需放大以及数字化的高动态范围信号的低幅度表示也由同一麦克风提供。通过在数字化电路内直接提供低幅度表示而无需在数字化电路中产生，这允许需使用的数字电路特别具有成本效益来实现。该效果的产生无需额外的成本，例如，通过相应生产的MEMS麦克风来产生该效果。