專利名稱：自動增益控制電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適合用于控制音頻設備增益的自動增益控制電路。
背景技術：
通常，在音頻設備，諸如揚聲器重放設備及記錄設備，的輸出級
中，在功率放大器的前級上提供自動增益控制電路(以下稱為"AGC 電路")。上述AGC電路配備有功能，S卩，當輸入音頻信號被放大時 能夠控制增益，使得在輸入音頻信號的波形峰值電平變化的情況下， 以合適的電平放大該輸入信號，然后將具有合適電平的放大輸入音頻 信號提供給功率放大器。存在某些可能，即使用這種AGC電路作為用 于避免音頻設備輸出級中使用的功率放大器內的削波(clip)發(fā)生的裝 置。應當理解，在例如JP-A-9-93063及JP-A-2000-106511中公開了這 些AGC電路。此外，在JP-A-2000-106511中公開了使用AGC電路的 削波避免技術。
另一方面，在例如JP-A-2000-106511中作為現有技術思想描述了 利用該傳統AGC電路的削波避免技術。即，在JP-A-2000-106511中， 檢測功率放大器輸出信號電壓的時間均值；以負反饋控制方式反饋功
率放大器前級上提供的放大器增益，在該負反饋控制方式中，所檢測 到的均值是恒定的，以使得功率放大器輸出信號波形的峰值電平可被 集中到小于或等于削波電平的電平。盡管這些AGC電路的這種利用模 式具有避免削波的優(yōu)點，但也存在問題，即由于使用了例如VCA等的 非線性元件，使得功率放大器的輸出信號失真。
進一步，在AGC電路中，需要根據AGC電路的應用將上升時間 和釋放時間設置到合適長度。該上升時間是當電平增加時，用于降低
放大器增益以響應輸入音頻信號電平的時間，該釋放時間是當電平減 小時，用于提高放大器增益以響應于輸入音頻信號電平的時間。在相 關技術中，在使用半導體集成電路實現AGC電路的情況下，具有時間 恒量以響應上升時間和釋放時間的時間恒定電路在外部提供給該作為
半導體集成電路的AGC電路，使得該AGC電路執(zhí)行操作以獲得上升 時間和釋放時間。因此，包括AGC電路的整個音頻設備的部分數目增 加了，從而增加了成本。進一步，時間恒定電路的時間恒量可能對于 溫度是敏感的，并且可能隨時間而變化。因此，如果該電路用于AGC 電路，會出現上升時間和釋放時間的穩(wěn)定性變差的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明用于解決上述現有技術思想的問題，因此，其目的是提供 一種能夠控制輸入音頻信號增益的AGC電路，使其不會造成功率放大 器輸出信號的失真，并能夠通過在存在可能產生削波的風險時降低增 益來避免削波。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種自動增益控制電路，其可適合于 不使用外部時間恒定電路而設定上升時間和釋放時間。
本發(fā)明將提供一種自動增益控制電路，包括
電子音量調控器(electronic volume)，其以可變增益放大輸入音 頻信號，并輸出該放大的輸入音頻信號；及
增益控制器，其響應于輸入音頻信號的電平控制所述電子音量調 控器的增益，并執(zhí)行控制操作以降低所述電子音量調控器的增益，以 使得所述電子音量調控器的輸出信號電平不超過輸出幅度上限電平， 其中基于輸入音頻信號的電平和所述電子音量調控器的增益確定所述 電子音量調控器的輸出信號電平。
根據本發(fā)明，作為用于控制增益的裝置，沒有使用如VCA的非線 性元件，而是使用了電子音量調控器。結果，增益可被控制，而不會
使功率放大器的輸出信號相對于輸入音頻信號失真。在所述電子音量 調控器的輸出信號電平超過了先前設定的輸出幅度上限電平的情況 下，執(zhí)行控制操作以降低所述電子音量調控器的增益，以使得所述電 子音量調控器的輸出信號電平被限制在輸出幅度上限電平內。因而， 如果所述的輸出幅度上限電平被設定為與輸入電平的上限一致，其中 在所述輸入電平的上限上，在所述電子音量調控器的后級上提供的功 率放大器中不會產生削波，則在存在可產生削波風險的地方，增益被 減小。結果，可以避免功率放大器中的削波。
JP-A-2000-106511中公開了這樣一種技術思想，即當感應到功率 放大器輸出信號內發(fā)生了削波時，在輸入音頻信號被放大時激活AGC 功能來減小增益，因此，避免了削波。但是，本發(fā)明的創(chuàng)造性思想不 涉及JP-A-2000-106511中公開的這種技術思想，即感應削波的發(fā)生以 降低增益，而是涉及以下技術思想即，當預先設定了輸出幅度上限 電平時，其中在該輸出幅度上限電平上，在后面的級內提供的功率放 大器中不會產生削波，當所述電子音量調控器的輸出信號電平超過了 該輸出幅度上限電平時，降低所述電子音量調控器的增益以使得所述 電子音量調控器的輸出信號電平不超過該輸出幅度上限電平，因此， 避免了削波的發(fā)生。該技術思想與專利公開2是本質不同的。
根據本發(fā)明，自動增益控制電路包括
電子音量調控器，其以可變增益放大輸入音頻信號，并輸出該放
大的輸入音頻信號；
參考電平發(fā)生器，其輸出參考電平；
電平判斷單元，其將所述輸入音頻信號的電平與所述參考電平發(fā) 生器輸出的參考電平進行比較，并輸出比較結果信號以指示輸入音頻 信號的電平是否高于該參考電平；及
控制器，基于所述比較結果信號，更新指示多個電平區(qū)段中的輸 入音頻信號所屬電平區(qū)段的預測電平數據，基于該預測電平數據控制 參考電平發(fā)生器輸出的參考電平，并基于該預測電平數據控制所述電
子音量調控器的增益，以使得所述電子音量調控器的增益等于先前涉 及的輸入音頻信號電平所屬電平區(qū)段的增益。
其中所述輸入音頻信號的電平區(qū)段和增益以某種方式彼此相關， 即所述電子音量調控器的輸出信號電平不超過先前設定的輸出幅度上 限電平。
通過這種布置，以某種方式設置該自動增益控制電路，即相應于 輸入音頻信號電平所屬電平區(qū)段的增益被設定到所述電子音量調控 器。此外，所述輸入音頻信號的電平區(qū)段和增益以某種方式彼此相關， 即所述電子音量調控器的輸出信號電平不超過先前設定的輸出幅度上 限電平。結果，該輸出幅度上限電平被設定到合適的電平，通過該合 適的電平，后面的級的功率放大器中不會發(fā)生削波，從而能夠避免后 面的級的功率放大器內削波的發(fā)生。
在該優(yōu)選模式中，輸入音頻信號的增益和電平區(qū)段間的相應關系 被合適地確定，不僅有上述的削波避免效果，還可實現其它效果。例 如，降低了等于大音量區(qū)域的電平區(qū)段相應的增益。結果，盡管抑制 了動態(tài)范圍，但可減小討厭的大音量聲音?？蛇x地，與等于小音量的 電平區(qū)段相關的增益可被提高，以使得可以舒適的收聽音量放大小音 量聲音。
根據本發(fā)明，自動增益控制電路包括
電子音量調控器，其以可變增益放大輸入音頻信號，并輸出該放 大的輸入音頻信號；
參考電平發(fā)生器，其輸出參考電平；
電平判斷單元，其將所述輸入音頻信號與所述參考電平發(fā)生器輸 出的參考電平進行比較，并輸出比較結果信號，以指示輸入音頻信號 波形的峰值電平是否高于該參考電平；
控制器，其根據預定的各個時鐘執(zhí)行第一、第二、第三和第四控
制，
其中在比較結果信號指示所述輸入音頻信號波形的峰值電平高于 所述參考電平時，所述第一控制提高參考電平發(fā)生器輸出的參考電平，
其中當比較結果信號指示所述輸入音頻信號波形的峰值電平不高 于所述參考電平時，所述第二控制降低參考電平發(fā)生器輸出的參考電 平，
其中所述第三控制降低所述電子音量調控器的增益，以近似于參 考電平的提高的方式，來使得所述電子音量調控器的增益等于與該參 考電平相關的合適增益，及
其中所述第四控制提高所述電子音量調控器的增益，以跟隨于參 考電平的降低的方式，來使得所述電子音量調控器的增益等于與該參 考電平相關的增益。
通過這種布置，當執(zhí)行第一和第三控制時，時間密度(density) 越高，上升時間越短，當執(zhí)行第二和第四控制時，時間密度越高，釋 放時間越短。因此，通過合適地設定分別觸發(fā)第一到第四控制的各個 值的頻率，可獲得期望的上升時間和釋放時間。


圖1是一個框圖，用于表示根據本發(fā)明第一實施例的AGC電路的 布置。
圖2是用于解釋控制器100所執(zhí)行的預測電平數據LVLm的提高/ 降低操作，及第一實施例中預測電平數據LVLm的內容的圖表。
圖3是用于指示在第一實施例中，在解碼器40將預測電平數據 LVLm轉換為參考電平指定數據DLVL的情況下的轉換規(guī)則的圖表。
圖4是用于表示在第一實施例中，在解碼器50將增益設定電平數 據LVLs轉換為增益指定數據DGAIN的情況下的轉換規(guī)則的圖表。
圖5是用于表示在第一實施例中輸入音頻信號LIN和RIN的峰值 電平Vp間的關系，以及當所述峰值電平Vp穩(wěn)定時，基于增益指定數 據DGAIN設定到電子音量調控器IOL和IOR的增益的圖表。
圖6是用于表示第一實施例中控制器100的具體布置的電路圖。 圖7是用于表示第一實施例中所執(zhí)行的上升操作的時序圖。 圖8是用于表示第一實施例中所執(zhí)行的釋放操作的時序圖。 圖9用于表示在第一實施例中，有關輸入音頻信號的電平和輸出 音頻信號的電平間的關系，輸入音頻信號的電平和在某一條件下設定
到電子音量調控器IOL和IOR的增益之間的另一關系的第一實例，其 中所述條件即由控制器100控制電子音量調控器IOL和IOR的增益。
圖IO用于表示在第一實施例中，有關輸入音頻信號的電平和輸出 音頻信號的電平間的關系，輸入音頻信號的電平和在某一條件下設定 到電子音量調控器IOL和IOR的增益之間的另一關系的第二實例，其 中所述條件即由控制器100控制電子音量調控器10L和IOR的增益。
圖11是一個框圖，其指示了根據本發(fā)明第二實施例的AGC電路 的布置。
具體實施例方式
現在參考附圖，說明本發(fā)明的實施例。
<第一實施例〉
圖1是一個框圖，其表示了根據本發(fā)明第一實施例AGC (自動增 益控制)電路的布置。該根據第一實施例的AGC電路是半導體集成電 路，其中在半導體基板上形成電子音量調控器10L和IOR、電平判斷 單元20、參考電平發(fā)生器30、解碼器40和50、時鐘發(fā)生器60、及控 制器IOO。該AGC電路例如安裝在音頻設備上，例如揚聲器重放設備。
電子音量調控器10L和10R是基于增益指定數據DGAIN分別放 大L信道輸入音頻信號LIN和R信道輸入音頻信號RIN的電路，并輸 出音頻信號LOUT和另一音頻信號ROUT。增益指定數據DGAIN從解 碼器50在"N"種增益G(K)(K-1到N)中被使用，而數量級關系被給 定為G(1)〉G(2)〉，…G(N)。在AGC電路安裝在例如揚聲器重放設備上 的情況下，從電子音量調控器10L和10R輸出的音頻信號LOUT和音
頻信號ROUT被輸入到功率放大器用于驅動揚聲器。
圖1中表示了電子音量調控器IOL的結構實例。要指出的是，電 子音量調控器IOR具有與電子音量調控器IOL類似的結構。在圖1所 示的結構實例中，電子音量調控器10L由電阻11、運算放大器12、及 切換單元13構成。電阻11被插入在音頻信號輸入端15和音頻信號輸 出端16之間，其中輸入音頻信號LIN被施加到該音頻信號輸入端15， 音頻信號輸出端16被施加到輸出音頻信號LOUT。在運算放大器12 中，從參考電壓源(未示)輸出的參考電壓VREF被施加到非反相輸 入端(+端)，并且輸出端被連接到音頻信號輸出端16。切換單元13 是從電阻11中提供的"N"塊中心抽頭(tap)選擇中心抽頭，并將所 選擇的中心抽頭連接到運算放大器12的反相輸入端(一端)的電路。
在該結構實例中，當運算放大器12的反相輸入端被虛擬接地時， 基于比例Rb/Ra確定電子音量調控器10L的增益。對應于電阻11內阻 值的阻值"Ra"通過切換單元13，從音頻信號輸入端15直到連接到運 算放大器12的反相輸入端的中心抽頭。對應于電阻11內阻值的阻值 Rb從該中心抽頭直到音頻信號輸出端16。然后，在該結構實例中，相 應于可基于增益指定數據DGAIN指定的所有增益G(K) (K=l到N)， 可確定電阻11內N塊中心抽頭的位置。以某種方式布置切換單元13， 即當使用了用于指定某增益G(K)的增益指定數據DGAIN時，選擇相 應于該指定的增益G(K)的中心抽頭連接到運算放大器12的反相輸入 端。由于基于電阻比Rb/Ra來確定電子音量調控器10L的增益，該電 子音量調控器10L具有優(yōu)點，即輸入音頻信號LIN可被放大而不會有 任何失真。
電平判斷單元20是電路，其將輸入音頻信號LIN及RIN與從參 考電平發(fā)生器30施加的參考電平Vr進行比較，當輸入音頻信號LIN 和RIN中至少一個超過了該參考值Vr時，輸出具有H電平的比較結 果信號CMP，而當輸入音頻信號LIN和RIN中至少一個沒有超過該參
考值Vr時，輸出具有L電平的比較結果信號CMP。該根據第一實施 例的AGC電路基于該比較結果信號CMP執(zhí)行參考電平發(fā)生器30產生 的參考級Vr的控制操作，及以合適值改變電子音量調控器IOL和10R 的增益的另一控制操作。后面將描述這些控制操作的模式。
在圖l所示的實例中，通過比較器21、另一比較器22、或門23、 及LPF單元24布置電平判斷單元20。比較器21將輸入音頻信號LIN 與參考電平Vr進行比較。比較器22將輸入音頻信號RIN與參考電平 Vr進行比較?；蜷T23對比較器21和22的輸出信號進行或操作以輸出 取或后的信號。LPF單元24僅通過或門23的輸出信號中的具有小于 或等于預定頻率的頻率的信號。
LPF單元24是一個移位寄存器，如圖所示，其通過將觸發(fā)器241 到242彼此連接來被布置。具有預定頻率的時鐘LPFCK被從時鐘發(fā)生 器60分別施加到觸發(fā)器241到242的時鐘終端"C"。構成移位寄存 器第一級的觸發(fā)器241的數據輸入終端"D"被固定為H電平。然后， 構成移位寄存器第二級的觸發(fā)器242的輸出信號形成比較結果信號 CMP。觸發(fā)器241和242每一個都具有低位有效的異步復位端R?；?門23的輸出信號被施加到觸發(fā)器241的異步復位端R。低位有效的復 位信號"RST—N"被施加到觸發(fā)器242的異步復位端R。該復位信號 RST—N是當需要啟動AGC電路時被激活的信號，例如當打開電源時。
根據上述布置，僅在大于或等于時鐘LPFCK的一個時間周期的時 間周期內維持或門23輸出信號的H電平的情況下，比較結果信號CMP 的電平變?yōu)镠電平，而在除上述情況的任何情況中，維持比較結果信 號CMP的L電平。使用這種LPF單元24的原因給定如下即，電子 音量調控器IOL和IOR的增益不允許被立刻改變，以用于不大于時鐘 LPFCK的一個時間周期的輸入音頻信號LIN或輸入音頻信號RIN的增 加。時鐘LPFCK的頻率例如近似于10KHZ 。
通過電阻31和切換單元32布置參考電平發(fā)生器30。在該實例中， 來自電源(未示)的高電壓側參考電平"Vrefa"及參考電壓電平VREF 被施加到電阻31的兩端。在該第一實施例中，從AGC電路的外側施 加高電壓側參考電平Vrefa。在相應于AGC電路的半導體集成電路中， 提供了用于接收該高電壓側參考電平Vrefa的終端。電阻31包括(N-1 ) 塊中心抽頭用于分割外部施加的高電壓側參考電平Vrefa，從而產生 (N-l)種具有Vr(l)〈Vr(2)〈…,〈Vr(N-l)關系的參考電平Vr(K)(K=l到 N-l)。在該第一實施例中，參考電平Vr(K)(K=l到N-1)被用作邊界值， 其將輸入音頻信號LIN和RIN的電平分類為"N"塊電平區(qū)段。切換 單元32是電路，其中從(N-l)塊中心抽頭選擇中心抽頭，通過從解 碼器40給出的參考電平指定數據DLVL來指定該中心抽頭，并且該所 選擇的中心抽頭的參考電平作為參考電平Vr被提供給了電平判斷電路 20。在該第一實施例中，當從電子音量調控器10L輸出的音頻信號 LOUT和從電子音量調控器IOR輸出的音頻信號ROUT被輸出給例如 功率放大器時，輸出幅度上限電平被作為高電壓側參考電平Vrefa施加 到參考電平發(fā)生器30。該輸出幅度上限電平對應于音頻信號LOUT和 ROUT的電平上限，通過該輸出幅度上限電平，在功率放大器的輸出信 號波形中不會產生削波。結果，在某些情況下，在下面提到的說明中， 高電壓側參考電平Vrefa將被稱為輸出幅度上限電平Vrefa。
時鐘發(fā)生器60是電路，其產生基本時鐘BCK和BCK—N、上升時 鐘ATKCK、及釋放時鐘RLSCK一N，這些時鐘應用在除上述時鐘LPFCK 的產生之外的控制器100的定時控制操作中。要注意的是，基本時鐘 BCKJN對應于通過反相基本時鐘BCK的電平而獲得的時鐘。在優(yōu)選 模式中，時鐘發(fā)生器60分割基本時鐘BCK的頻率，從而產生上升時 鐘 ATKCK和釋放時鐘 RLSCK一N 。 一般而言，通過 BCK>ATKCK〉RLSCK—N來定義各個時鐘的頻率之間的關系。在優(yōu)選 模式中，以某種方式布置時鐘發(fā)生器60，即當基本時鐘BCK被分割時 可任意設定頻率分割比例，從而產生上升時鐘ATKCK和釋放時鐘 RLSCK_N。
控制器IOO是電路，其基于從電平判斷單元20輸出的比較結果信
號CMP控制來改變預測電平數據LVLm和增益設定電平數據LVLs。 解碼器40是電路，其根據預定的轉換規(guī)則將從控制器IOO給定的預測 電平數據LVLm轉換成參考電平指定數據DLVL，然后，將該參考電 平指定數據DLVL提供給參考電平發(fā)生器30。解碼器50是電路，其根 據預定的轉換規(guī)則將從控制器100施加的增益設定電平數據LVLs轉換 成增益指定數據DGAIN,并將該增益指定數據DGAIN提供給電子音 量調控器IOL和IOR?，F在將詳細說明控制器100內執(zhí)行的控制操作 的內容，以及解碼器40和50。
首先，預測電平數據LVLm對應于指示電平區(qū)段的數據，其中當 前輸入音頻信號LIN和RIN的電平的更大電平Vp屬于該區(qū)段?？刂?器100基于比較結果信號CMP執(zhí)行增加/降低操作，從而使得該預測電 平數據LVLm所指示的電平區(qū)段近似于當前輸入音頻信號LIN和RIN 的更大電平所屬的電平區(qū)段。
圖2解釋了控制器100執(zhí)行的對于預測電平數據LVLm的增加/ 降低操作，以及預測電平數據LVLm的內容。該預測電平數據LVLm 對應于(N-l)個比特數據。有關該預測電平數據LVLm，在輸入音頻 信號的電平Vp被預測低于或等于參考電平Vr (1)的情況下，如圖2 所示，其所有比特為"0"。進一步，有關預測電平數據LVLm，在輸 入音頻信號的電平Vp被預測超過了至少一參考電平Vr(l)的情況下， 其LSB (最低有效位)為"1"，并且其它位為"0"。進一步，關于 預測電平數據LVLm，在輸入音頻信號的電平Vp被預測超過了至少參 考電平Vr (2)的情況下，其從LSB開始的2個位為"1"，其它位為 "0"。類似地，有關預測電平數據LVLm，在輸入音頻信號的電平Vp 被預測超過了至少參考電平Vr (K)的情況下，其從LSB (最低有效 位)開始的"K"塊連續(xù)位為"1"，其它位為"0"。
在當基本時鐘BCK的電平為激活電平("H"電平)時的定時處，
比較結果信號CMP的電平為"H"電平的情況下，控制器100執(zhí)行將 預測電平數據LVLm內比特"1"的總數加1的操作。在當基本時鐘 BCK一N的電平為激活電平("L"電平)時的定時處，比較結果信號 CMP的電平為"L"電平的情況下，在釋放時鐘RLSCK—N的電平變?yōu)?激活電平("L"電平)之后，控制器100執(zhí)行將預測電平數據LVLm 內比特"1"的總數減1的操作。
圖3是表示在解碼器40將預測電平數據LVLm轉換為參考電平指 定數據DLVL的情況下的轉換規(guī)則的圖表。如圖3所示，除了預測電 平數據LVLm的所有比特為"0"或為"1"，在給定的預測電平數據 LVLm指示輸入音頻信號的電平Vp超過了參考電平Vr(K)的情況下， 解碼器40輸出指定參考電平Vr(K+l)的參考電平指定數據DLVL。當 預測電平數據LVLm的所有比特為"0"時，解碼器40輸出指定參考 電平Vr(l)的參考電平指定數據DLVL。當預測電平數據LVLm的所有 比特為"1"時，解碼器40輸出指定參考電平Vr(N-l)的參考電平指定 數據DLVL。
如前所述，由控制器100執(zhí)行預測電平數據LVLm的控制操作， 由解碼器40執(zhí)行從預測電平數據LVLm到參考電平指定數據DLVL的 解碼操作。結果，從參考電平發(fā)生器30提供的參考電平Vr被設定為 最小參考電平，該最小參考電平超過了參考電平Vr(K) (K-1到N-1) 內的電平Vp，除了輸入音頻信號的該電平Vp超過了參考電平Vr(N-l) 之外。
接下來，描述由控制器100和解碼器50執(zhí)行的有關于電子音量調 控器IOL和IOR的增益控制操作。首先，控制器IOO執(zhí)行控制操作， 即增益設定電平數據LVLs跟隨預測電平數據LVLm。更準確地說，在 輸入音頻信號的電平Vp被提高，從而預測電平數據LVLm中連續(xù)比特 "1"的總數提高的情況下，控制器IOO在每次上升時鐘ATKCK上升
時逐個增加增益設定電平數據LVLS內的比特"1"，從而使得增益設
定電平數據LVLs以逐步的方式接近于預測電平數據LVLm。進一步， 在輸入音頻信號的電平Vp被降低，并且釋放時鐘RLSCK一N的電平等 于激活電平，從而預測電平數據LVLm中連續(xù)比特"1"的總數被減l 的情況下，控制器100響應于上升時鐘ATKCK的上升沿將增益設定電 平數據LVLs內的比特"1"減1，從而使得增益設定電平數據LVLs 與預測電平數據LVLm—致。
解碼器50根據圖4所示的轉換規(guī)則將增益設定電平數據LVLs轉 換為增益指定數據DGAIN。根據該增益指定數據DGAIN，設定電子音 量調控器10L和10R的增益。圖5表示了輸入音頻信號LIN和RIN的 電平Vp間的關系，以及在輸入音頻信號LIN和RIN的電平Lp穩(wěn)定的 情況下，基于增益指定數據DGAIN設定到電子音量調控器IOL和10R 的增益。如該附圖所示，在輸入音頻信號LIN或RIN的電平Vp小于 或等于參考電平Vr(l)的情況下，電子音量調控器10L和10R的增益被 設定為最大增益G(l)。每次當輸入音頻信號LIN或RIN的電平Vp超 過了參考電平Vr(K)(K=l到N-l)中的每一個時，以逐步的方式降低設 定到電子音量調控器10L和10R的增益，即這些增益被分別降低G(2)、 G(3)…。
在上述各個設備中，電平判斷單元20、參考電平發(fā)生器30、控制 器100、及解碼器40和50對應于響應于輸入音頻信號LIN和RIN的 電平控制電子音量調控器IOL和IOR增益的裝置，并且可功能性地作 為增益控制裝置。該增益控制裝置執(zhí)行控制操作以通過某方式減小電 子音量調控器10L和10R的增益，該方式即基于輸入音頻信號LIN和 RIN被確定的電子音量調控器IOL和IOR輸出信號LOUT和ROUT的 電平，以及電子音量調控器IOL和IOR的增益都不超過先前設定的輸 出幅度上限電平Vrefa。由于該增益控制裝置的功能，即使當關于電子 音量調控器IOL和IOR的輸入音頻信號LIN和RIN的電平被提高時， 從電子音量調控器IOL和IOR輸出到后面級上提供的功率放大器的音
頻信號LOUT和ROUT的電平也被限制在該輸出幅度上限電平Vrefa 內，從而避免了后面級內功率放大器內削波的發(fā)生。為了避免對有關 該有特征功能的重復說明，在該第一實施例中的操作說明中將清楚說 明特征功能。
接下來，參考圖6說明控制器100的具體布置。通過連接(N-l) 塊控制單元100(K)(K=1到N-l)來布置該控制器100。這些控制單元 100(K)(K=1到N-l)的每一個都包括觸發(fā)器101到103、 NAND門111、 低位有效AND門112、 NOR門113、低位有效NOR門114、低位有效 OR門115及AND門116。
在該控制器100中，控制單元100(K)(K=1到N-l)的各個觸發(fā)器 102構成了電平寄存器REGa，在其中存儲上述預測電平數據LVLm的 各個比特LVLm(K)(K-l到N-l)?？刂茊卧?00(K)(K=1到N-l)的各個 觸發(fā)器103構成了上升寄存器REGb，在其中存儲上述增益設定電平數 據LVLs的各個比特LVLs(K)(K=l到N-l)。
比較結果信號CMP被輸入到各個控制單元IOO(K)的NAND門 111，其中K-1的情況除外，進一步，從較低的門控制單元100 (K-l) 的觸發(fā)器i02輸出的預測電平數據LVLm的比特LVLm (K-l)被作為 數據LOWLVL輸入。比較結果信號CMP和具有H電平的數據 LOWLVL被輸入給控制單元100 (1)的NAND門111。然后，NAND 門111的輸出信號和觸發(fā)器102的低位有效輸出端的輸出信號被輸入 到控制單元100(K)(K=1到N-l)的每一個的低位有效OR門115。然后， 在控制單元IOO(K)(K-I到N-l)的每一個的觸發(fā)器102中，低位有效 OR門115的輸出信號被輸入給其數據輸入端"D";基本時鐘BCK被 輸入給其時鐘端"C";低位有效NOR門114的輸出信號被輸入給其
低位有效異步復位端R。
結果，在控制單元100(K)的每一個中，K-l除外，在比較結果信
號CMP的電平為H電平的情況下，進一步，從低等級控制單元IOO(K-I)
的觸發(fā)器102輸出的預測電平數據LVLm的比特LVLm(K-l)為"1"， NAND門111輸出信號的電平為L電平，響應于基本時鐘BCK的上升 沿將"1"寫入到觸發(fā)器102，預測電平數據LVLm的比特LVLm(K) 變?yōu)?1"。隨后，由于通過低位有效OR門115向觸發(fā)器102的數據 輸入端D提供"0"，該"0"相應于觸發(fā)器102的低位有效輸出端的 輸出信號，則該輸出信號"0"被轉換為信號"1"，從而比特LVLm(K) 持續(xù)保持"1"直到非激活復位端R被設定為激活電平(L電平)為止。 在控制單元IOO(I)中，由于具有H電平的信號LOWLVL被施加到 NAND門111，當比較結果信號CMP的電平為H電平時，NAND門 111輸出信號的電平為L電平，并且預測電平數據LVLm的比特 LVLm(l)為"1"，以響應于基本時鐘BCK的上升沿。
比較結果信號CMP和釋放時鐘RLSCK—N被輸入給控制單元 IOO(K)的每一個的低位有效AND門112， K-N-l除外，從高等級控制 單元100(K-l)的觸發(fā)器102輸出的預測電平數據LVLm的比特 LVLm(K+l)作為數據UPPLVL被輸出到該低位有效AND門112。比較 結果信號CMP、釋放時鐘RLSCK_N、及具有L電平的數據UPPLVL 被輸入到控制單元IOO(N-I)的低位有效AND門112。
復位信號RST和低位有效AND門112的輸出信號被輸入給控制 單元IOO(K)(K-I到N-l)的每一個的NOR門113。在這種情況下，復 位信號是當需要啟動AGC電路時，例如當打開電源時，變?yōu)榧せ铍娖?的信號。
在控制單元100(K)(K=1到N-l)的每一個的觸發(fā)器101中，NOR 門113的輸出信號被輸入給數據輸入端D;基本時鐘BCK—N被輸入給 其時鐘端"C";復位信號RST—N被輸入給其低位有效異步復位端R。 觸發(fā)器101的高位有效輸出端Q的輸出端及復位信號RST一N被輸入給 控制單元IOO(K)(K-I到N-l)的每一個的低位有效NOR門114。
結果，在控制單元100(K)的每一個中，K^N-1除外，在比較結果
信號CMP的電平為L電平的情況下，進一步，從高等級控制單元 100(K+l)的觸發(fā)器102輸出的預測電平數據LVLm的比特LVLm(K+l) 為"0"，釋放時鐘RLSCLK一N的電平為激活電平("L"電平)，NAND 門112輸出信號的電平變?yōu)镠電平，從而響應于基本時鐘BCK一N的 上升沿將"D"寫入到觸發(fā)器101。結果，觸發(fā)器102的異步復位端R 被設定為激活電平("L"電平)，預測電平數據LVLm的比特LVLm(K) 變?yōu)?0"。在控制單元100(N-l)中，由于具有L電平的信號UPPLVL 被施加到了低位有效AND門112，當比較結果信號CMP的電平為L 電平，且釋放時鐘RLSCK—N為激活電平("L"電平)時，低位有效 AND門112輸出信號的電平變?yōu)镠電平，預測電平數據LVLm的比特 LVLm(K)變?yōu)?0"，以響應基本時鐘BCK—N的上升沿。
觸發(fā)器102的高位有效輸出端Q的輸出信號被輸入給控制單元 IOO(K)的每一個的AND門116， K^N-1除外，進一步，從低等級控制 單元100(K-l)的觸發(fā)器103輸出的增益設定電平數據LVLs的比特 LVLs(K-l)作為數據LOWOUT被輸出給該AND門116。觸發(fā)器102的 高位有效輸出端Q的輸出信號，以及具有H電平的數據LOWOUT被 輸入給控制單元IOO(I)的AND門116。
然后，在控制單元100(K)(K=1到N-l)的每一個的觸發(fā)器103中， AND門116的輸出信號被輸入給其數據輸入端D;上升時鐘ATKCK 被輸入給其時鐘端C;復位信號RST—N被輸入給其低位有效異步復位 端"R"。
結果，在控制單元00(K)的每一個中，K=l除外，在從低等級控 制單元IOO(K-I)的觸發(fā)器103輸出的增益設定電平數據LVLs的比特 LVLs(K-l)為"1"的情況下，通過AND門116向觸發(fā)器103的數據輸 入端D提供從觸發(fā)器102輸出的預測電平數據LVLm的比特LVLm(K)，
并響應于上升時鐘ATKCK的上升沿將其寫入到觸發(fā)器103，然后作為 增益設定電平數據LVLs的比特LVLs(K)被輸出。另一方面，在從低等 級控制單元100(K-l)的觸發(fā)器103輸出的增益設定電平數據LVLs的比 特LVLs(K-l)為"0"的情況下，將"0"寫入到觸發(fā)器103中，并將比 特LVLs(K)設定為"0"。在控制單元IOO(I)中，具有H電平的信號 LOWOUT被提供給AND門116。結果，響應于上升時鐘ATKCK的上 升沿，從觸發(fā)器102輸出的比特LVLm(l)被寫入到觸發(fā)器103中，然 后，作為增益設定電平數據LVLs的比特LVLs(l)被輸出。
上述布置是控制器100的結構。
接下來，在列舉具體實例的同時，描述該第一實施例的操作。在 根據該第一實施例的AGC電路中，當輸入音頻信號LIN和RIN的電平 被提高時，以逐步的方式執(zhí)行降低電子音量調控器10L和10R的增益 的上升操作。在根據該第一實施例的AGC電路中，當輸入音頻信號LIN 和RIN的電平被降低時，以逐步的方式執(zhí)行提高電子音量調控器10L 和IOR的增益的釋放操作。
圖7是一個時序圖，其表示了在根據第一實施例的AGC電路中執(zhí) 行的上升操作的實例。在該實例中，在啟動條件下，參考電平Vr被設 定為等于最小電平的Vr(l);預測電平數據LVLm的所有比特為"0"; 增益設定電平數據LVLs的所有比特為"0"。然后，輸入音頻信號LIN 的幅度大于輸入音頻信號RIN的幅度，以如該圖所示的方式改變該輸 入音頻信號LIN。
當圖7中所示輸入音頻信號LIN的第一個波(該圖中最左側的波) 超過了參考電平Vr(l)時，電平判斷單元20中OR門23的輸出信號電 平變?yōu)镠電平，從而LPF單元24響應于該H電平輸出信號將比較結 果信號CMP的電平設定為H電平。當比較結果信號CMP變?yōu)镠電平 時，執(zhí)行第一控制來提高從參考電平發(fā)生器30輸出的參考電平Vr。更
準確的說，在最低等級控制單元IOO(I)中，NAND門111的輸出信號 電平變?yōu)長電平，從而響應于電平時鐘BCK的上升沿將"1"寫入到 觸發(fā)器102中，因此，預測電平數據LVLm的比特變?yōu)?O，…，0001"。 結果，解碼器40向參考電平發(fā)生器30提供參考電平指定數據DLVL， 該DLVL用于指定參考電平Vr(2)的輸出。結果，由參考電平發(fā)生器30 產生的參考電平Vr變?yōu)閂r(2)。
在這種情況下，如果輸入音頻信號LIN的電平高于該新的參考電 平Vr(2)，則比較結果信號CMP保持在H電平。在這種情況下，在控 制單元100(2)中，從控制器100(1)提供的比特LVLm(l)為"1"，進一 步，比較結果信號CMP為H電平。結果，NAND門111的輸出信號變 為"L"電平，響應于基本時鐘BCK的上升沿將"1"寫入到觸發(fā)器102 中，并且預測電平數據LVLm為"0，…，0011"。
隨后，直到參考電平Vr超過了輸入音頻信號LIN的峰值電平，并 且比較結果信號CMP變?yōu)長電平為止，響應于基本時鐘BCK的上升 沿隨后進一步按序寫入預測電平數據LVLm的高等級比特。在圖7所 示的實例中，在預測電平數據LVLm被定義為"0，…，0111"時，直 到參考電平Vr被設定為Vr(4)為止，響應于基本時鐘BCK的上升沿執(zhí) 行第一控制，該第一控制增加參考電平數據LVLm內的比特"1"，并 提高參考電平Vr。
當輸入音頻信號LIN下降并低于參考電平V^Vr(4)時，比較結果 信號CMP的電平變?yōu)?L"電平。但是，當釋放時鐘RLSCK—N保持 非激活電平時，即使當比較結果信號CMP吧為L電平時，在所有控制 單元100K(K=1至!]N-1)中，低位有效AND門112的輸出信號變?yōu)?L" 電平，從而將"0"寫入到觸發(fā)器101中，因此，觸發(fā)器102沒有被重 設。結果，預測電平數據LVLm保持在"0，…，0111"。
在圖7所示的實例中，盡管第二個波在輸入音頻信號LIN的第一
個檐(eave)之后上升，該第二個波的峰值也沒有超過參考電平Vr(4)。 結果，在AGC電路中，預測電平數據LVLm和參考電平Vr都沒有被 更新。
然后，在圖7所示的實例中，在輸入音頻信號LIN的第二個波之 后，盡管具有比第一個波的峰值電平更大峰值電平的第三個波上升， 但該第三個波的峰值電平對應于參考電平Vr(6)和參考電平Vr(7)之間 的電平。結果，在該AGC電路中，直到預測電平數據LVLm為"0，… 00111111"，且參考電平Vr為Vr(7)為止，重復執(zhí)行參考電平數據LVLm 和參考電平Vr的更新操作。盡管在該圖中沒有表示，但在輸入音頻信 號LIN的電平超過最大參考電平Vr(K-l)的情況下，將在參考電平Vr 到達最大參考電平Vr(K-l)時立即停止預測電平數據LVLm和參考電平 Vr的更新操作。換句話說，當比較結果信號CMP處于"H"電平時重 復執(zhí)行預測電平數據LVLm和參考電平Vr的更新操作，或者直到參考 電平Vr到達最大值Vr(K-l)為止。
并行于上述操作，在AGC電路中，響應于上升時鐘ATKCK，以 逐步的方式執(zhí)行第三控制，以將增益設定電平數據LVLs接近于預測電 平數據LVLm。
在圖7所示的實例中，當增益設定電平數據LVLs對應于"O，…， 0000"，并且預測電平數據LVLm對應于"0，…，0111"時，上升時 鐘ATKCK上升。此時，在控制單元IOO(I)中，由于與AND門116相 關的信號LOWOUT的電平是"H"電平("1")，并且進一步，從 觸發(fā)器102輸出的預測電平數據LVLm的比特LVLm(l)是"l"，則"l" 被寫入到觸發(fā)器103。結果，增益設定電平數據LVLs變?yōu)?0，…， 0001"，其僅通過l個步驟相對于預測電平數據LVLm-"O，…，0111" 而被近似。
以下，當增益設定電平數據LVLs對應于"0，， 0001"時，并
且預測電平數據LVLm對應于"O，…，0111"時，則上升時鐘ATKCK 上升。此時，在控制單元100(2)中，由于從低等級控制單元IOO(I)的觸 發(fā)器103輸出的增益設定電平數據LVLs的比特LVLs(l)對應于"1"， 并且從觸發(fā)器102輸出的預測電平數據LVLm的比特LVLm(2)對應于 "1"，則"1"被寫入到觸發(fā)器103。結果，增益設定電平數據LVLs 變?yōu)?O，…，0011"，其僅通過1個步驟被近似于預測電平數據LVLm=
"o，…，om"。
以下，當增益設定電平數據LVLs對應于"0，…，0011"時，并 且預測電平數據LVLm對應于"O，…，Ollll"時，則上升時鐘ATKCK 上升。此時，在控制單元100(3)中，由于從低等級控制單元100(2)的觸 發(fā)器103輸出的增益設定電平數據LVLs的比特LVLs(2)對應于"1"， 并且從觸發(fā)器102輸出的預測電平數據LVLm的比特LVLm(3)對應于 "1"，則"1"被寫入到觸發(fā)器103。結果，增益設定電平數據LVLs 變?yōu)?0，…，0111"，其僅通過1個步驟被近似于預測電平數據LVLm=
"o，…，oim"。
如前所述，在根據該第一實施例的AGC電路中，直到參考電平 Vr超過了輸入音頻信號LIN和RIN的電平為止，預測電平數據LVLm 的比特"l"的總數增加，以響應基本時鐘BCK，從而以逐步的方式(第 一控制)提高參考電平Vr。此外，響應于上升時鐘ATKCK，以逐步的 方式將增益設定電平數據LVLs近似于預測電平數據LVLm，從而以逐 步的方式(第三控制)降低電子音量調控器IOL和IOR的增益。在這 種情況下，如果上升時鐘ATKCK的頻率被提高，則該上升時間可被縮 短，即，該降低電子音量調控器IOL和IOR增益到最佳增益所需要的 時間，該最佳增益涉及輸入音頻信號LIN和RIN的電平。相反，如果 上升時鐘ATKCK的頻率被降低，則上升時間可被延長。結果，根據該 第一實施例，選擇上升時鐘ATKCK的頻率為合適值，從而可實現期望 的上升時間。
圖8是一個時序圖，其表示了關于在根據該第一實施例的AGC電
路中執(zhí)行的釋放操作的實例。在該實例中，輸入音頻信號LIN的幅度 大于輸入音頻信號RIN的幅度，并且如該圖所示，該輸入音頻信號LIN 下降，其峰值電平低于參考電壓Vr(l)。預測電平數據LVLm變?yōu)?0，…， 0111"，并且增益設定電平數據LVLs變?yōu)?0，…，0111"。
在該圖所示的實例中，在輸入音頻信號LIN低于參考電平 Vr=Vr(4)，并且比較結果信號CMP的電平變?yōu)?L"電平之后，釋放 時鐘RLSCK^N變?yōu)榧せ铍娖?"L"電平)。結果，在控制器100中， 執(zhí)行第二控制，以降低從參考電平發(fā)生器30輸出的參考電平Vr。更準 確的說，當釋放時鐘RLSCK一N的電平變?yōu)榧せ铍娖?"L"電平)時， 在控制單元100(3)中，從高等級控制單元100(4)的觸發(fā)器102輸出的預 測電平數據LVLm的比特LVLm(4)為"0"，從而低位有效AND門112 的輸出信號電平變?yōu)?H"電平。結果，響應于基本時鐘BCK一N的上 升沿，將"0"寫入到觸發(fā)器101中。結果，觸發(fā)器102的異步復位端 R被設定為激活電平("L"電平)，因此，預測電平數據LVLm的比 特LVLm(3)變?yōu)?0"。在控制單元100(2)和IOO(I)中，當基本時鐘 BCK—N上升時，從高等級控制單元100(3)和100(2)提供的比特LVLm(3) 和比特LVLm(2)分別為"1"，從而沒有將"0"寫入到觸發(fā)器101中， 并且觸發(fā)器102也沒有被重設。結果，響應于基本時鐘BCK—N的上升 沿，預測電平數據LVLm被從"O，…，Olll"改變到"O，…，0011"， 并且從參考電平發(fā)生器30輸出的參考電平Vr被從Vr(4)降低到Vr(3)。
然后，在釋放時鐘RLSCK—N下降之后，如果第一上升時鐘ATKCK 上升，則在控制器100中執(zhí)行第四控制。更準確的說，在控制器單元 100(3)中，由于對應于觸發(fā)器102的輸出信號的比特LVLm(3)被改變到 了 "0"，則"0"被寫入到觸發(fā)器103中，從而比特LVLs(3)變?yōu)?0"。 結果，增益設定電平數據LVLs被從"O，…，0111"改變到了 "0，…， 0011 "，并且電子音量調控器10L和10R的增益被從G(4)提高到了 G(3)。
隨后，當比較結果信號CMP的電平是"1"電平時，或者直到參
考電平Vr到達最小值Vr(l)為止，每次當釋放時鐘RLSCK一N變?yōu)榧せ?電平時，對于預測電平數據LVLm和增益設定電平數據LVLs執(zhí)行類 似于上述更新操作的更新操作；以逐步方式降低參考電平Vr;以逐步 方式提高電子音量調控器IOL和IOR的增益。在這種情況下，如果釋 放時鐘RLSCK一N的頻率被提高，則釋放時間可被縮短，即，將電子音 量調控器10L和10R的增益提高到最佳增益所需的時間，該最佳增益 涉及輸入音頻信號LIN和RIN的電平。相反，如果釋放時鐘RLSCK_N 的頻率被降低，則釋放時間可被延長。結果，根據該第一實施例，選 擇釋放時鐘RLSCK—N的頻率為合適值，從而可實現期望的釋放時間。
根據上述上升操作和釋放操作，以某種方式改變增益設定電平數 據LVLs，該方式即該電平數據LVLs代表至少比輸入音頻信號LIN和 RIN的信號波形的峰值電平更高的電平，響應于該增益設定電平數據 LVLs，電子音量調控器10L和IOR的增益被自動調整以等于該量級。 在這種情況下，在第一實施例中，即使關于電子音量調控器IOL和IOR， 輸入音頻信號LIN和RIN的電平被提高時，以某種方式確定增益設定 電平數據LVLs所指示的關于輸入音頻信號LIN和RIN的電平區(qū)段的 增益G(K)(K=1到N)，該方式即關于后面級上提供的功率放大器的從 電子音量調控器IOL和IOR輸出的音頻信號LOUT和ROUT的電平被 限制在輸出幅度上限電平Vrefa內。結果，可以避免在后面級中提供的 功率放大器內產生的削波。在以下提到的說明中，在例示完整實例的 同時，說明在該第一實施例中確定增益G (K)(K=1到N)的方法，以響 應輸入音頻信號LIN和RIN的電平區(qū)段。
圖9表示了在該第一實施例中，關于輸入音頻信號的電平和輸出 音頻信號LOUT或另一輸出音頻信號ROUT的電平之間的關系，其中 輸出音頻信號對應于所述的輸入音頻信號，以及表示了輸入音頻信號 的電平和在某條件下設定到電子音量調控器IOL和IOR的增益之間的 另一關系，該條件即由控制器100執(zhí)行關于電子音量調控器IOL和10R的增益控制操作。準確的說，上述輸入音頻信號的電平意指輸入音頻 信號LIN或輸入音頻信號RIN的更高電平，并可在下文中被簡單地稱
為"輸入音頻信號的電平"。進一步，上述輸出音頻信號LOUT或ROUT 的電平將在下文被簡單地稱為"輸出音頻信號的電平"。在該圖中， 橫坐標表示以dB值為單元的輸入音頻信號的電平，而縱坐標表示以dB 值為單元的輸出音頻信號的電平。在該橫坐標和縱坐標中，輸出幅度 上限電平Vrefa的電平為0dB 。
在該實例中，以某方式確定電子音量調控器IOL和IOR的電阻11 中對應于各個增益G(K)的中心抽頭的位置，該方式即增益G(K)(K=1 到N)的數量為Vrefa/Vr(K)。
在輸入音頻信號的電平低于或等于參考電平Vr(l)的情況下，以最 大增益G(l)在電子音量調控器10L和10R中放大該輸入音頻信號。結 果，在該情況下，輸入音頻信號可被放大，而不會破壞該輸入音頻信 號自身的強/弱對比，然后，該放大后的輸入音頻信號可被提供給在后 面級上提供的功率放大器。
然后，當輸入信號的電平達到參考電平(l)時，輸出音頻信號的電 平變?yōu)閧Vrefa/Vr(l)} X Vr(l)=Vrefa，其達到了輸出幅度上限值Vrefa。 但是，當輸出信號的電平超過了參考電平Vr(l)時，由于待設定到電子 音量調控器IOL和10R的增益G被選擇為比增益G(l)更低的增益G(2)， 因而輸出音頻信號的電平低于輸出幅度上限電平Vrefa。結果，可避免 后面級上功率放大器中削波的發(fā)生。
然后，當輸入信號的電平達到參考電平(2)時，輸出音頻信號的 電平變?yōu)閧Vrefa/Vr(2)} X Vr(2)=Vrefa ，其達到了輸出幅度上限值 Vrefa。但是，當輸出信號的電平超過了參考電平Vr(2)時，由于待設定 到電子音量調控器10L和10R的增益G被選擇為比增益G(2)更低的增 益G(3)，因而輸出音頻信號的電平低于輸出幅度上限電平Vrefa。結果， 可避免后面級上功率放大器中削波的發(fā)生。
執(zhí)行與上述操作類似的操作。即，當輸入音頻信號的電平被提高
時，如果輸出音頻信號的電平超過了輸出幅度上限值Vrefa，則將待設 定到電子音量調控器10L和10R的增益G切換為比第一次提到的增益 更低的增益。
如前所述，當輸入音頻信號的電平低于或等于參考電平Vr(l)時， 并且進一步，輸出音頻信號的電平聚集于輸出幅度限制電平Vrefa，則 以最大增益G(l)放大該輸入音頻信號。在輸入音頻信號的電平超過了 參考電平Vr(l)的情況下，從電子音量調控器10L和IOR提供給后面級 功率放大器的輸出音頻信號的電平被限制在該輸出幅度上限值Vrefa 之內，從而避免了后面級上功率放大器內削波的發(fā)生。
圖10表示了關于輸入音頻信號的電平和輸出音頻信號的電平之 間的關系，以及輸入音頻信號的電平和設定到電子音量調控器10L和 IOR的增益之間的另一關系的第二實例。在該第二實例中，以某方式控 制電子音量調控器IOL和IOR的增益，該方式即當輸入音頻信號的電 平高于參考電平Vr(l)時，輸出音頻信號的電平關于輸入音頻信號的電 平的斜度變?yōu)樾∮谠谳斎胍纛l信號的電平小于或等于參考電平Vr(l)的 區(qū)段內獲得的斜度。
為了建立如附圖所示的輸入音頻信號的電平和輸出音頻信號的電 平之間的關系，在該第二實施例中，以Vu(l)<Vu(2)<, Vu(N-l)=Vrefa 的方式預先確定電平Vu(K)(K-l到N-l)，并且進一步，以各個增益G(K) 的幅度為Vu(K)/Vr(K)的方式確定電子音量調控器10L和10R的電阻 11中對應于各個增益G(K)(K-1到N)的中心抽頭的位置。
在該第二實例中，在輸入音頻信號的電平超過了參考電壓Vr(l) 的區(qū)段內，執(zhí)行動態(tài)范圍壓縮，并且提供給后面級上功率放大器的輸
出音頻信號的電平被限制在輸出幅度上限電平Vrefa內，從而可能避免 后面級的功率放大器中削波的發(fā)生。在該附圖中所示的第二實例中， 以某方式確定參考電平Vr(K)(K=2到N-l)的值，該方式即以等間隔細 分對數軸上參考電平Vr(l)和Vrefa之間的電平寬度。以某方式確定電 平Vu(K)(K=2到N-l)的值，該方式即以等間隔細分對數軸上參考電平 Vu(l)和Vrefa之間的電平寬度。結果，在輸入音頻信號的電平高于參 考電平Vr(l)的區(qū)段內，輸出音頻信號電平的dB值關于輸入音頻信號 電平dB值內的增加以線性的方式被充分改變。然而，由于參考電平 Vr(K)(K=2到N-l)的設定以及電平Vu(K)(K=2到N-l)的設定被改變， 可以在輸入音頻信號的電平高于參考電平Vr(l)的區(qū)段內，任意確定輸 入音頻信號電平的dB值和輸出音頻信號電平的dB值之間的關系。
如前所述，根據該第一實施例，由于沒有使用如VCA這樣的非線 性元件，而是使用了作為用于控制增益的裝置的電子音量調控器10L 和10R，增益可被控制，而不會使關于輸入音頻信號的功率放大器的輸 出信號失真。在輸入音頻信號的電平低于或等于預定的參考電平(即 第一實例中的參考電平Vr(l);第二實例中的近似參考電平Vr(N-l)) 的情況下，此外，在輸出音頻信號的電平處于輸出幅度上限電平Vrefa 之內時，通過以相對較高的增益使用電子音量調控器IOL和IOR來放 大該輸入音頻信號。然后，在輸出音頻信號的電平超過了輸出幅度上 限電平Vrefa時，待設定到電子音量調控器10L和10R的增益被切換 為較低的增益，從而輸出音頻信號的電平被限制在輸出幅度上限電平 Vrefa之內。如前所述，根據該第一實施例，當存在可能產生削波這樣 的風險時，增益被減小使得能夠避免功率放大器中削波的發(fā)生。此外， 根據該第一實施例，由于合適地確定了增益和輸入音頻信號的電平區(qū) 段之間的相應關系，不僅有上述削波避免的效果，還可實現其它效果。 例如，對應于等于大音量區(qū)域的電平區(qū)段的增益被降低。結果，在動 態(tài)范圍可被壓縮的同時，可減小討厭的大音量聲音(例如，圖IO中輸 入音頻信號的電平高于參考電平Vr(l)的區(qū)段)?？蛇x地，對應于等于 小音量的電平區(qū)段的增益可被提高，從而可以以舒適的收聽音量放大
該小音量聲音(例如，圖io中輸入音頻信號的電平小于或等于參考電 平Vr(l)的區(qū)段)。進一步，根據該第一實施例，輸出幅度上限電平Vrefa 可從外部源被施加到ACTC電路。結果，即使當多種功率放大器被連 接到AGC電路的后面級時，由于輸出幅度上限電平Vrefa的數量與輸 入電平可允許范圍一致，其中通過該輸入電平可允許范圍，在連接到 后面級的功率放大器中不會產生削波，因而可能避免該功率放大器中 削波的發(fā)生。
圖11是一個框圖，其表示了根據本發(fā)明第二實施例的AGC電路 的布置。通過改進上述第一實施例的AGC電路而實現該第二實施例的 AGC電路，其能夠根據外部提供的控制信息切換(N-1)種用于定義"N" 種電平區(qū)段的參考電平Vr(K)(K=l到N-1)，以及(N)種對應于"N" 種電平區(qū)段的增益G(K)(K=1到N)。
在圖11中，參考電平發(fā)生器30A中提供的電阻31A包括大于(N-1) 的中心抽頭，而開關32從這些中心抽頭選擇一中心抽頭，其通過從解 碼器40A提供的參考電平指定數據DLVL被指定，并作為參考電平Vr 輸出該選擇的中心抽頭的電壓。進一步，使用在電子音量調控器10LA 或10RA中的電阻11A包括大于(N)塊的中心抽頭，同時切換單元 13A在這些中心抽頭中選擇從解碼器50A提供的增益指定數據DGAIN 指定的中心抽頭，然后，將該所選的中心抽頭連接到運算放大器12的 非反相輸入端。
解碼器40A在其中存儲多個轉換表，該轉換表使得從控制器100 輸出的預測電平數據LVLm與參考電平指定數據DLVL相關。在這些 轉換表中，某個轉換表使得用于指定每一個參考電平Vr(K)(K=l到N-l) 的預測電平數據LVLm的每一個與參考電平指定數據DLVL相關，該 DLVL用于指定與圖9中表示的每一個參考電平Vr(K)對應的電阻31A 的中心抽頭位置。進一步，另一個轉換表使得用于指定每一個參考電 平Vr(K)(K-l到N-l)的每一個預測電平數據LVLm與參考電平指定數
據DLVL相關，該DLVL用于指定與圖10中表示的每一個參考電平 Vr(K)對應的電阻31A的中心抽頭位置。類似地，解碼器50A在其中存 儲多種轉換表，該轉換表使得從控制器100輸出的增益設定電平數據 LVLs與增益指定數據DGAIN相關。在這些轉換表中，某個轉換表使 得用于指定每一個增益G(K) (K=l到N)的每一個增益設定電平數據 LVLs與增益指定數據DGAIN相關，該DGAIN指定與圖9中所示的每 一個增益G(K) (K=l到N)對應的電阻IIA的中心抽頭位置。進一步， 另一轉換表使得用于指定每一個增益G(K) (K=l到N)的每一個增益設 定電平數據LVLs與增益指定數據DGAIN相關，該DGAIN指定與圖 10中所示的每一個增益G(K) (K=l到N)中對應的電阻IIA的中心抽頭 位置。
表選擇單元70根據從外部源施加的控制信息向解碼器40A和50A 輸出表選擇信息SEL，同時該表選擇信息SEL指定了在從預測電平數 據LVLm向參考電平指定數據DLVL轉換中所使用的轉換表，并指定 了在從增益設定電平數據LVLs向增益指定數據DGAIN轉換中所使用 的轉換表。解碼器40A和解碼器50A執(zhí)行從預測電平數據LVLm向參 考電平指定數據DLVL的轉換，或者從增益設定電平數據LVLs向增益 指定數據DGAIN的轉換。
類似地，在該第二實施例中，可實現與上述第一實施例類似的效 果。根據該第二實施例，響應于外部提供的控制信息，AGC電路引發(fā) 執(zhí)行例如圖9所示的AGC操作，或者AGC電路引發(fā)執(zhí)行如圖10所示 的AGC操作，S卩，可選擇由AGC電路執(zhí)行的AGC操作。
雖然已經描述了本發(fā)明的一個實施例，但也可容易地構想根據本 發(fā)明的其它實施例。例如，在各個實施例中，當監(jiān)控輸入音頻信號LIN 和RIN間的比較結果，以及參考電平Vr時，改變參考電平發(fā)生器30 輸出的參考電平Vr，從而獲得輸入音頻信號的電平區(qū)段，然后，與該 獲得的電平區(qū)段相應的增益被設定到電子音量調控器10L和IOR。然
而，取代使用這種裝置，可選地，輸入音頻信號可被A/D轉換，可基 于從該A/D轉換操作產生的數字采樣流來獲得輸入音頻信號的峰值電 平；因此，可基于該峰值電平可選地控制電子音量調控器IOL和10R 的增益。
以上已經描述了根據本發(fā)明的實施例。但是，本發(fā)明不限于此， 可構想其它實施例。
(1 )時鐘發(fā)生器60可從AGC電路的外部接收指示上升時間和釋 放時間的控制信息，并基于該控制信息確定上升時鐘ATKCK和釋放時 鐘RLSCK一N的頻率。
(2) 可不在AGC電路內部提供時鐘發(fā)生器60，執(zhí)行AGC電路 的音頻設備可向AGC電路提供時鐘BCK、 BCK—N、 ATKCK、 RLSCK_N、 LPFCK。在這種情況下，可確定從音頻設備提供給AGC 電路的時鐘ATKCK和RLSCK—N的頻率，從而獲得適合于該音頻設備 的上升時間和釋放時間?？赏ㄟ^操作提供到該音頻設備的操作裝置來 確定時鐘ATKCK和RLSCK—N的頻率。
(3) 在上述實施例中，基本時鐘BCK觸發(fā)用于提高參考電平的 第一控制，釋放時鐘RLSCK—N (準確地是，釋放時鐘RLSCK^N和基 本時鐘BCK—N)觸發(fā)用于降低參考電平的第二控制，上升時鐘ATKCK 觸發(fā)第三控制和第四控制，用于將電子音量調控器10L和10R的增益 近似于參考電平的變化。然而，該實施例可被修改，可以下列方式執(zhí) 行每個控制。即，基本時鐘BCK可觸發(fā)第一和第二控制，釋放時鐘 RLSCK—N可觸發(fā)第三控制，RLSCLK—N可觸發(fā)第四控制。在該方式中， 通過調整上升時鐘ATKCK和釋放時鐘RLSCK_N的頻率，可獲得期望 的上升時間和釋放時間。
權利要求
1.一種自動增益控制電路，包括電子音量調控器，其以可變增益放大輸入音頻信號，并輸出放大后的輸入音頻信號；以及增益控制器，其響應于輸入音頻信號的電平控制所述電子音量調控器的增益，并執(zhí)行控制操作來降低所述電子音量調控器的增益，從而使得所述電子音量調控器的輸出信號電平不超過輸出幅度上限電平，其中所述電子音量調控器的輸出信號電平基于輸入音頻信號的電平和所述電子音量調控器的增益而被確定。
2. —種自動增益控制電路，包括電子音量調控器，其以可變增益放大輸入音頻信號，并輸出放大 后的輸入音頻信號；參考電平發(fā)生器，其輸出參考電平；電平判斷單元，其將輸入音頻信號的電平與所述參考電平發(fā)生器 輸出的參考電平進行比較，并輸出比較結果來指示輸入音頻信號的電 平是否高于該參考電平；以及控制器，其基于所述比較結果信號來更新指示輸入音頻信號的多 個電平區(qū)段中輸入音頻信號電平所屬的電平區(qū)段的預測電平數據，基 于該預測電平數據控制所述參考電平發(fā)生器輸出的參考電平，并基于 該預測電平數據控制所述電子音量調控器的增益，從而使得所述電子 音量調控器的增益成為預先相關于輸入音頻信號電平所屬的電平區(qū)段 的增益，其中所述電平區(qū)段和輸入音頻信號的增益以這樣的方式彼此相 關，即所述電子音量調控器的輸出信號電平不超過預先設定的輸出幅 度上限電平。
3. 如權利要求2所述的自動增益控制電路，其中所述電平區(qū)段和 輸入音頻信號的增益以這樣的方式彼此相關，即小音量聲音區(qū)域內的 增益被提高，而大音量聲音區(qū)域內的增益被降低。
4. 如權利要求2所述的自動增益控制電路，其中 所述參考電平發(fā)生器分割所述輸出幅度上限電平，以產生對應于多個電平區(qū)段邊界電平的多個參考電平，并輸出由控制器選擇的多個 參考電平中的一個，控制器基于預測電平數據選擇待由所述參考電平發(fā)生器輸出的多 個參考電平中的一個，以及所述電子音量調控器以由所述控制器從多個增益選擇的增益放大 該輸入音頻信號。
5. 如權利要求4所述的自動增益控制電路，進一步包括切換單元，其根據從外部源給出的控制信息切換多個參考電平和與所述多個電平 區(qū)段相關的多個增益。
6. —種自動增益控制電路，包括電子音量調控器，其以可變增益放大輸入音頻信號，并輸出放大 后的輸入音頻信號；參考電平發(fā)生器，其輸出參考電平；電平判斷單元，其將輸入音頻信號與所述參考電平發(fā)生器輸出的 參考電平進行比較，并輸出比較結果信號來指示輸入音頻信號波形的 峰值電平是否高于該參考電平；控制器，其根據預定的各個時鐘執(zhí)行第一、第二、第三和第四控制，其中在比較結果信號指示所述輸入音頻信號波形的峰值電平高于 所述參考電平時，所述第一控制提高參考電平發(fā)生器輸出的參考電平，其中當比較結果信號指示所述輸入音頻信號波形的峰值電平不高 于所述參考電平時，所述第二控制降低參考電平發(fā)生器輸出的參考電 平，其中所述第三控制降低所述電子音量調控器的增益，以近似于參 考電平的提高，使得所述電子音量調控器的增益成為與該參考電平相 關的合適增益，以及其中所述第四控制提高所述電子音量調控器的增益，以跟隨于參 考電平的降低，使得所述電子音量調控器的增益成為與該參考電平相 關的增益。
7. 如權利要求6所述的自動增益控制電路，其中當具有預定頻率 的基本時鐘的電平成為激活電平時，控制器執(zhí)行第一控制，當基本時 鐘和釋放時鐘的電平變?yōu)榧せ铍娖綍r執(zhí)行第二控制，并且當具有預定 頻率的上升時鐘的電平變?yōu)榧せ铍娖綍r執(zhí)行第三和第四控制。
8. 如權利要求7所述的自動增益控制電路，其中 由時鐘發(fā)生器產生所述基本時鐘、釋放時鐘和上升時鐘，以及 所述時鐘發(fā)生器能夠根據從外部源給出的控制信息設定至少釋放時鐘和上升時鐘的頻率。
9. 如權利要求7所述的自動增益控制電路，其中所述控制器從外部源接收所述基本時鐘、釋放時鐘和上升時鐘。
10. 如權利要求6所述的自動增益控制電路，其中所述電子音量 調控器包括電阻，其插入在所述輸入音頻信號施加到的音頻信號輸入端和用于輸出所述放大音頻信號的音頻信號輸出端之間；運算放大器，其包括電平被固定的非反相輸入端和連接到所述音 頻信號輸出端的輸出端；以及切換部分，其接收指示增益的信息，根據接收到的信息從連接到 所述電阻的多個中心抽頭選擇中心抽頭，并將所選的中心抽頭連接到 所述運算放大器的非反相端。
全文摘要
控制器100用于更新指示輸入音頻信號的電平區(qū)段的數據LVLm，并基于代表輸入音頻信號和參考電平Vr間比較結果的信號CMP來控制參考電平Vr，進一步，以這樣的方式控制電子音量調控器10L和10R的增益，即，這些增益成為與所述輸入音頻信號的電平區(qū)段相應的增益。在這種情況下，所述輸入音頻信號的電平區(qū)段以這樣的方式與增益相關，即，所述電子音量調控器的輸出信號電平不超過預先設定的輸出幅度上限電平。
文檔編號H03G3/20GK101102098SQ20071012863
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月9日 優(yōu)先權日2006年7月7日
發(fā)明者川合博賢, 田中泰臣, 辻信昭 申請人:雅馬哈株式會社