語音采集系統的自動增益控制器控制方法及電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及音頻通信領域，具體涉及一種語音采集系統的自動增益控制器控制方法及電路。
【背景技術】
[0002]在音頻通訊系統中，為了在聲音采集處的采集范圍更遠、語音更清晰、接收處音量更柔和適中，或由于不能確定聲音采集處音量大小，在一般的語音、音樂等音頻的錄入時都會采用自動增益控制電路。在使用帶有自動增益控制AGC的電路中，純模擬的AGC控制電路設計比較復雜，能夠處理的情況比較單一，不易于集成，因此轉換為數字信號并通過數字信號算法處理成為較好的方法，可以在應對各種不同的語音情況時做出對應改變，且易于集成。
[0003]但是純數字信號的處理算法極度依賴優秀的前端模擬電路和模數轉換電路，而且，在音量跨度極大或音量很小時調節增益，很容易導致失真、分辨率不足等問題，調節效果不大。于是一種模擬和數字結合的AGC控制方法被提了出來。
[0004]在模擬信號經過可變增益放大器后，被模數轉換電路轉換為數字信號，然后在自動增益控制AGC的電路中，通過數字信號處理變為可變增益放大器的控制信號，調節信號的增益。這樣所需的模數轉換ADC電路不需要很高的分辨率即可達到較好的性能，而且整個電路的采集音量跨度可以很廣。
[0005]然而現有的自動增益控制AGC控制邏輯在面對不同的聲音環境時，采用的算法過于復雜，需求的計算能力較高，數字模塊過于龐大，在集成的語音芯片內不利于降低成本。但是過于簡潔的控制邏輯又會導致音量控制變動頻繁，無法提供舒適的音量。
【發明內容】
[0006]為解決現有技術存在的不足，本發明公開了語音采集系統的自動增益控制器控制方法及電路，平衡了復雜度和音量控制的舒適性，適用范圍更為廣泛。
[0007]為實現上述目的，本發明的具體方案如下:
[0008]語音采集系統的自動增益控制器控制方法，包括:
[0009]語音信號由麥克風變為模擬電信號進入低噪聲放大器，低噪聲放大器對語音信號進行處理后傳輸至可變增益放大器；
[0010]自動增益控制器接收模數轉換器的數字信號，經過設定邏輯運算后輸出增益控制信號到可變增益放大器，自動增益控制器的邏輯運算為:對經過模數轉換器的數字信號進行包絡跟蹤和分析，通過參數的對比控制，在有語音到來時，在語音間隔處變更增益，并能在一定狀態下鎖定這段語音的增益；
[0011]模數轉換器的輸出信號即為電路輸出信號。
[0012]進一步的，自動增益控制器中對接收的語音信號首先在設定的每一個幀周期內，提取出包絡信號。
[0013]進一步的，自動增益控制器對接收的數據進行邏輯運算時，首先對包絡信號分別進行條件判斷，在每一種條件下實現對可變增益放大器的增益的調整。
[0014]進一步的，如果數據包絡超過模數轉換器量程設定次數后，可變增益放大器減小增益，累計幀次數置零。
[0015]進一步的，包絡信號與設定的上門限和下門限分別對比，如果在經過一個幀的周期后，包絡信號超過所述上門限達到設定的上門限比率，可變增益放大器減小增益，累計幀次數置零。
[0016]進一步的，如果在經過一個幀的周期后，包絡信號超過所述下門限沒有達到設定的下門限比率，且累計的幀次數達到設定等待次數，可變增益放大器增加增益。
[0017]進一步的，如果在經過一個所述幀的周期后，數據包絡沒有超過模數轉換器量程設定次數、包絡信號超過所述上門限次數低于設定的上門限比率且同時包絡信號超過所述下門限次數達到設定的下門限比率，則可變增益放大器增益不變，并減小記錄的所述幀累計次數值。
[0018]進一步的，使能增益半鎖定控制信號時，在開機或在休眠、人工控制增益情況結束后，自動增益控制器按設定的邏輯運算的方式工作，可變增益放大器增益會減小，直到休眠、人工控制增益或關機。
[0019]進一步的，使能增益鎖定控制信號時，在開機或在休眠、人工控制增益情況結束后，自動增益控制器按設定的邏輯運算的方式工作，當可變增益放大器減小增益后，進入等候鎖定階段，當再次出現減小所述可變增益放大器增益后，鎖定所述可變增益放大器增益，直到休眠、人工控制增益或關機。
[0020]語音采集系統的自動增益控制器控制電路，包括:
[0021]語音采集裝置，用于采集語音信號并傳輸至低噪聲放大器；
[0022]低噪聲放大器，對接收的語音信號進一步的處理并傳輸至可變增益放大器；
[0023]可變增益放大器，用于對處理后的語音信號進行相應的增益處理后傳輸至模數轉換器；
[0024]模數轉換器，對信號進行轉換為數字信號并傳輸出去；
[0025]自動增益控制器，接收所述模數轉換器的數字信號，經過邏輯運算，輸出增益控制信號到所述可變增益放大器；
[0026]自動增益控制器經過其中的增益控制邏輯的跟蹤分析，調整可變增益放大器增益，所述增益控制邏輯具有包絡檢測功能。
[0027]上述語音采集系統的自動增益控制器控制電路，可以集成在語音采集系統中。
[0028]本發明的有益效果:
[0029]1.采用雙門限設置，增加語音輸出的穩定性。
[0030]2.通過設置參數，可以基本滿足各種不同環境下的音頻采集，而不是更換數字信號處理的算法，減少系統所需計算力。
[0031 ] 3.數字邏輯簡潔可靠，易于直接使用數字模塊或硬件描述語言實現，方便集成到語音芯片系統中，節約成本。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發明所述的一種語音采集系統的AGC控制方法所用電路；
[0033]圖2是本發明所述的一種語音采集系統的AGC控制方法流程框圖；
[0034]圖3是本發明所述的一種語音采集系統的AGC控制方法結合實際聲音的操作圖。
【具體實施方式】
:
[0035]下面結合附圖對本發明進行詳細說明:
[0036]實施例1
[0037]如圖1所示，本發明主要電路由順序串聯連接的麥克風MIC，低噪聲放大器LNA，可變增益放大器VGA，自動增益控制器AGC，模數轉換器ADC等，所述自動增益控制器AGC為數字電路。自動增益控制器AGC接收所述模數轉換器ADC的數字信號，經過邏輯運算，輸出增益控制信號到所述可變增益放大器VGA，語音信號由所述麥克風MIC變為模擬電信號進入電路，所述模數轉換器ADC的信號即為電路輸出信號。
[0038]下面提供在如圖1所示的電路結構下，自動增益控制器AGC的工作邏輯。系統開機，接收設定信息后，結合s、a、b、c、d操作設定出如圖2的流程框圖:
[0039]s.所述語音信號在設定的每一個幀frame周期內，被提取出包絡data;
[0040]a.如果包絡data超過所述模數轉換器ADC量程一定次數后，所述可變增益放大器VGA減小增益，所述幀累計次數hold_time置零；
[0041 ] b.所述包絡data與設定的上門限upper_th和下門限lower_th對比，如果在經過一個所述幀的周期后，包絡data超過所述上門限upper_th達到設定的上門限比率upper_rat 1，所述可變增益放大器VGA減小增益，所述幀累計次數hold_t ime置零；
[0042]c.如果在經過一個所述幀的周期后，包絡超過所述下門限l0Wer_th沒有達到設定的下門限比率lower_rat1，且記錄的所述幀累計次數hold_time達到設定等待次數AGC_HLD，所述可變增益放大器VGA增加增益；
[0043]d.如果在經過一個所述幀的周期后，沒有上述a、b、c三種情況，所述可變增益放大器VGA增益不變，并減小記錄的所述幀累計次數ho 1 d_t ime值。
[0044]自動增益控制器AGC還帶有在語音信號穩定后的增益半鎖定、增益鎖定、人工控制增益。
[0045]當使能增益半鎖定控制信號后，在系統開機或在休眠、人工控制增益等情況結束后，所述自動增益控制器AGC按s、a、b、c、d描述的方式工作，當由于a、b原因所述可變增益放大器VGA減小增益后，不會再按c情況將可變增益放大器VGA增大，只會在a、c、d情況間循環。即所述可變增益放大器VGA增益只會減小，不再增大，直到系統休眠、人工控制增益或關機。
[0046]當使能增益鎖定控制信號后，在系統開機或在休眠、人工控制增益等情況結束后，所述自動增益控制器六6(:按按8、&、13、(3、(1描述的方式工作，當由于&、13原因所述可變增益放大器VGA減小增益后，進入等候鎖定階段，當再次出現由于b原因減小所述可變增益放大器VGA增益后，鎖定所述可變增益放大器VGA增益，直到系統休眠、人工控制增益或關機。
[0047 ] 不同的語音環境可以設定不同的幀f r ame周期、上門限upp er_th和下門限1 ο wer_th、上門限比率upper_rat1、下門限比率lower_rat1、等待次數AGC_HLD等。
[0048]結合附圖2，一種語音采集系統的AGC控制方