本發(fā)明屬于信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種自動(dòng)增益控制電路及音頻設(shè)備。

背景技術(shù)：

音頻設(shè)備(例如音箱、收音機(jī)等)中通常都會(huì)設(shè)置自動(dòng)增益控制(Automatic Gain Control，AGC)電路，用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大，且AGC電路能夠根據(jù)輸入信號(hào)的電壓幅度對(duì)放大器的增益進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使得輸入信號(hào)幅度變化較大時(shí)，輸出信號(hào)的電壓幅度穩(wěn)定不變或在一個(gè)很小的范圍內(nèi)變化。

現(xiàn)有的音頻設(shè)備使用的都是簡(jiǎn)式AGC電路(如圖1所示)，其包括前級(jí)放大單元、輸出跟隨單元、倍壓整流單元及前級(jí)放大器。輸入信號(hào)經(jīng)前級(jí)放大單元和輸出跟隨單元后，由倍壓整流單元對(duì)經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大的輸入信號(hào)進(jìn)行倍壓整流，產(chǎn)生一個(gè)對(duì)地為負(fù)的電壓，其與正電源電壓共同作用于前級(jí)放大器的基極。而當(dāng)輸入信號(hào)的電壓幅度較小時(shí)，由于也存在負(fù)電壓，因此會(huì)導(dǎo)致電路的接收靈敏度降低，且由于反饋信號(hào)作用于前級(jí)放大單元的輸入端，因此導(dǎo)致電路的響應(yīng)速度變慢。

綜上可知，現(xiàn)有的簡(jiǎn)式自動(dòng)增益控制電路存在小信號(hào)輸入時(shí)接收靈敏度低，且響應(yīng)速度慢的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種自動(dòng)增益控制電路及音頻設(shè)備，旨在解決現(xiàn)有的簡(jiǎn)式自動(dòng)增益控制電路所存在的小信號(hào)輸入時(shí)接收靈敏度低，且響應(yīng)速度慢的問(wèn)題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種自動(dòng)增益控制電路，包括前級(jí)放大單元、輸出跟隨單元及倍壓整流單元，所述自動(dòng)增益控制電路還包括：快速響應(yīng)單元和放大倍數(shù)調(diào)整單元；

所述前級(jí)放大單元的輸入端為所述自動(dòng)增益控制電路的輸入端，所述前級(jí)放大單元的輸出端與所述輸出跟隨單元的輸入端連接，所述輸出跟隨單元的輸出端為所述自動(dòng)增益控制電路的輸出端，所述快速響應(yīng)單元的輸入端與所述倍壓整流單元的輸入端共接于所述輸出跟隨單元的輸出端，所述快速響應(yīng)單元的輸出端與所述前級(jí)放大單元的輸出端連接，所述放大倍數(shù)調(diào)整單元的輸入端和輸出端分別與所述倍壓整流單元的輸出端和所述前級(jí)放大單元的反饋端連接；

所述前級(jí)放大單元和所述輸出跟隨單元依次對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行第一級(jí)放大和第二級(jí)放大，且所述輸出跟隨單元將經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大的所述輸入信號(hào)進(jìn)行輸出；所述倍壓整流單元對(duì)經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大的所述輸入信號(hào)進(jìn)行整流濾波，并產(chǎn)生對(duì)地為負(fù)的電壓，且將所述對(duì)地為負(fù)的電壓與正電源電壓共同作用于所述放大倍數(shù)調(diào)整單元的輸入端；所述放大倍數(shù)調(diào)整單元根據(jù)其輸入端的電壓對(duì)所述前級(jí)放大單元的放大倍數(shù)進(jìn)行正比例調(diào)整；所述快速響應(yīng)單元將所述輸出跟隨單元輸出的信號(hào)耦合至所述前級(jí)放大單元的輸出端。

本發(fā)明還提供了一種音頻設(shè)備，包括音頻輸出單元，所述音頻設(shè)備還包括上述的自動(dòng)增益控制電路；

所述自動(dòng)增益控制電路的輸出端與所述音頻輸出單元的輸入端連接。

本發(fā)明通過(guò)采用包括前級(jí)放大單元、輸出跟隨單元、倍壓整流單元、快速響應(yīng)單元及放大倍數(shù)調(diào)整單元的自動(dòng)增益控制電路，由前級(jí)放大單元和輸出跟隨單元依次對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行第一級(jí)放大和第二級(jí)放大，且由輸出跟隨單元將經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大的輸入信號(hào)進(jìn)行輸出；由倍壓整流單元對(duì)經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大的輸入信號(hào)進(jìn)行整流濾波，并產(chǎn)生對(duì)地為負(fù)的電壓，且將對(duì)地為負(fù)的電壓與正電源電壓共同作用于放大倍數(shù)調(diào)整單元的輸入端；由放大倍數(shù)調(diào)整單元根據(jù)其輸入端的電壓對(duì)前級(jí)放大單元的放大倍數(shù)進(jìn)行正比例調(diào)整，從而使得輸入信號(hào)的電壓幅度較小時(shí)，前級(jí)放大單元的放大倍數(shù)較大，不影響整個(gè)電路的接收靈敏度；且由于快速響應(yīng)單元將輸出跟隨單元輸出的信號(hào)直接耦合至前級(jí)放大單元的輸出端，因此提高了電路的響應(yīng)速度，避免了輸出信號(hào)的延遲。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的一種自動(dòng)增益控制電路的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自動(dòng)增益控制電路的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自動(dòng)增益控制電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種音頻設(shè)備的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自動(dòng)增益控制電路的模塊結(jié)構(gòu)示意圖，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下：

如圖2所示，一種自動(dòng)增益控制電路1，包括前級(jí)放大單元10、輸出跟隨單元20及倍壓整流單元30，該自動(dòng)增益控制電路1還包括：快速響應(yīng)單元40和放大倍數(shù)調(diào)整單元50。

前級(jí)放大單元10的輸入端為自動(dòng)增益控制電路1的輸入端，前級(jí)放大單元10的輸出端與輸出跟隨單元20的輸入端連接，輸出跟隨單元20的輸出端為自動(dòng)增益控制電路1的輸出端，快速響應(yīng)單元40的輸入端與倍壓整流單元30的輸入端共接于輸出跟隨單元20的輸出端，快速響應(yīng)單元40的輸出端與前級(jí)放大單元10的輸出端連接，放大倍數(shù)調(diào)整單元50的輸入端和輸出端分別與倍壓整流單元30的輸出端和前級(jí)放大單元10的反饋端連接。

前級(jí)放大單元10和輸出跟隨單元20依次對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行第一級(jí)放大和第二級(jí)放大，且輸出跟隨單元20將經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大的輸入信號(hào)進(jìn)行輸出；倍壓整流單元30對(duì)經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大的輸入信號(hào)進(jìn)行整流濾波，并產(chǎn)生對(duì)地為負(fù)的電壓，且將對(duì)地為負(fù)的電壓與正電源電壓共同作用于放大倍數(shù)調(diào)整單元50的輸入端；放大倍數(shù)調(diào)整單元50根據(jù)其輸入端的電壓對(duì)前級(jí)放大單元10的放大倍數(shù)進(jìn)行正比例調(diào)整；快速響應(yīng)單元40將輸出跟隨單元20輸出的信號(hào)耦合至前級(jí)放大單元10的輸出端。

在本發(fā)明實(shí)施例中，放大倍數(shù)調(diào)整單元50根據(jù)其輸入端的電壓對(duì)前級(jí)放大單元10的放大倍數(shù)進(jìn)行正比例調(diào)整。即放大倍數(shù)調(diào)整單元50的輸入端的電壓越高，放大倍數(shù)調(diào)整單元50將前級(jí)放大單元10的放大倍數(shù)調(diào)整得越大；放大倍數(shù)調(diào)整單元50的輸入端的電壓越低，放大倍數(shù)調(diào)整單元50將前級(jí)放大單元10的放大倍數(shù)調(diào)整得越小。

具體的，當(dāng)輸入信號(hào)的電壓幅度較小時(shí)，倍壓整流單元30所產(chǎn)生的對(duì)地的負(fù)電壓的絕對(duì)值較小，負(fù)電壓與正電源電壓共同作用于于放大倍數(shù)調(diào)整單元50的輸入端，使得放大倍數(shù)調(diào)整單元50的輸入端的電壓較高，此時(shí)，放大倍數(shù)調(diào)整單元50對(duì)前級(jí)放大單元10的放大倍數(shù)調(diào)整進(jìn)行調(diào)整，使得前級(jí)放大單元10的放大倍數(shù)較大，使得輸入信號(hào)的幅值較小時(shí)也不會(huì)影響電路的接收靈敏度。且由于快速響應(yīng)單元40將輸出跟隨單元20輸出的信號(hào)直接耦合至前級(jí)放大單元10的輸出端，因此提高了電路的響應(yīng)速度，使得輸出信號(hào)沒(méi)有延遲。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自動(dòng)增益控制電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下：

如圖3所示，作為本發(fā)明一實(shí)施例，快速響應(yīng)單元40為第九電容C9。

第九電容C9的第一端和第二端分別為快速響應(yīng)單元40的輸出端和輸入端。

作為本發(fā)明一實(shí)施例，放大倍數(shù)調(diào)整單元50包括：第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十二電阻R12、第十三電容C13及第一開(kāi)關(guān)管Q1。

第十二電阻R12的第一端、第十三電容C13的第一端及第一開(kāi)關(guān)管Q1的高電位端共接作為放大倍數(shù)調(diào)整單元50的輸出端，第十二電阻R12的第二端接地，第十三電容C13的第二端與第八電阻R8的第一端連接，第一開(kāi)關(guān)管Q1 的控制端與第九電阻R9的第一端連接，第八電阻R8的第二端與第九電阻R9的第二端共接于第十電阻R10的第一端，第十電阻R10的第二端為放大倍數(shù)調(diào)整單元50的輸入端，第一開(kāi)關(guān)管Q1的低電位端接地。

在本發(fā)明實(shí)施例中，第一開(kāi)關(guān)管Q1可以為NMOS管。其中，NMOS管的柵極、漏極及源極分別為第一開(kāi)關(guān)管Q1的控制端、高電位端及低電位端。

當(dāng)然，第一開(kāi)關(guān)管Q1還可以為P-JFET管，具體根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)置，此處不做限制。

在本發(fā)明實(shí)施例中，由于NMOS管中存在動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻，且動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻的阻值與NMOS管的柵極電壓成反比例特性，因此，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)前級(jí)放大單元10的放大倍數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

作為本發(fā)明一實(shí)施例，前級(jí)放大單元10包括：第一運(yùn)算放大器U1A、第一電容C1、第一電阻R1、第三電容C3、第三電阻R3、第五電容C5、第八電容C8、第六電阻R6、第七電阻R7及第十二電容C12。

第三電容C3的第一端與第五電容C5的第一端共接作為前級(jí)放大單元10的輸入端，第五電容C5的第二端接地，第三電容C3的第二端與第三電阻R3的第一端連接，第三電阻R3的第二端與第一電阻R1的第二端共接于第一運(yùn)算放大器U1A的同相輸入端，第一電阻R1的第一端與第一電容C1的第二端共接于第一電源VDD，第一電容C1的第一端接地，第八電容C8的第一端為前級(jí)放大單元10的反饋端，第八電容C8的第二端與第六電阻R6的第一端連接，第六電阻R6的第二端、第七電阻R7的第一端及第十二電容C12的第一端共接于第一運(yùn)算放大器U1A的反相輸入端，第一運(yùn)算放大器U1A的輸出端為前級(jí)放大單元10的輸出端，第七電阻R7的第二端與第十二電容C12的第二端共接于第一運(yùn)算放大器U1A的輸出端。

作為本發(fā)明一實(shí)施例，后級(jí)跟隨單元20包括：第二運(yùn)算放大器U1B、第四電容C4、第四電阻R4、第五電阻R5、第二電阻R2、第二電容C2、第十電容C10及第十一電容C11。

第四電容C4的第一端為后級(jí)跟隨單元20的輸入端，第四電容C4的第二端與第四電阻R4的第一端連接，第四電阻R4的第二端、第五電阻R5的第一端及第二電容C2的第一端共接于第二電阻R2的第一端，第二電阻R2的第二端與第二電容C2的第二端共接于第二運(yùn)算放大器U1B的輸出端，第二運(yùn)算放大器U1B的輸出端為后級(jí)跟隨單元20的輸出端，第五電阻R5的第二端與第十一電容C11的第一端共接于第二運(yùn)算放大器U1B的反相輸入端，第十一電容C11的第二端接地，第十電容C10的第一端與第二運(yùn)算放大器U1B的同相輸入端共接于第一電源VDD，第十電容C10的第二端接地。

作為本發(fā)明一實(shí)施例，倍壓整流單元30包括：第一二極管D1、第十一電阻R11、第十電容C10、第二二極管D2、第十四電阻R14、第三二極管D3及第十三電阻R13。

第十電容C10的第一端、第二二極管D2的陰極、第十四電阻R14的第一端及第一二極管D1的陰極共接作為倍壓整流單元30的輸出端，第一二極管D1的陽(yáng)極、第三二極管D3的陰極及第十三電阻R13的第一端共接于第十一電阻R11的第一端，第十一電阻R11的第二端為倍壓整流單元30的輸入端，第十電容C10的第二端、第二二極管D2的陽(yáng)極、第十四電阻R14的第二端、第三二極管D3的陽(yáng)極及第十三電阻R13的第二端共接于地。

在本發(fā)明實(shí)施例中，自動(dòng)增益控制電路1還包括第六電容C6和第十四電容C14，用于對(duì)第二運(yùn)行放大器U1B輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波。

在本發(fā)明實(shí)施例中，第一運(yùn)算放大器U1A和第二運(yùn)算放大器U1B均可以采用型號(hào)為JRC4558的運(yùn)算放大器。當(dāng)然，第一運(yùn)算放大器U1A和第二運(yùn)算放大器U1B還可以采用其他型號(hào)的運(yùn)算放大器，具體根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)置，此處不做限制。

以下結(jié)合具體工作原理對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自動(dòng)增益控制電路作進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖3所示，輸入信號(hào)從第一運(yùn)算放大器U1A的同相輸入端輸入，第一運(yùn)算放大器U1A具有高放大倍數(shù)特性，因此可以提高輸入靈敏度。第一運(yùn)算放大器U1A和第二運(yùn)算放大器U1B依次對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行第一級(jí)放大和第二級(jí)放大，整個(gè)電路的放大倍數(shù)Av＝Av1a+Av1b。其中，Av1a為前級(jí)放大單元10的放大倍數(shù)，Av1b為輸出跟隨單元20的放大倍數(shù)。輸出跟隨單元20的放大倍數(shù)Av1b＝R2/R3，由于第二電阻R2和第三電阻R3的阻值均為固定值，因此，輸出跟隨單元20的放大倍數(shù)Av1b為固定值。前級(jí)放大單元10的放大倍數(shù)Av1a＝R7/(R6+Rd)。其中，Rd為第一開(kāi)關(guān)管Q1的動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻。Rd的阻值與第一開(kāi)關(guān)管Q1的柵極的電壓成反比，即Rd的阻值隨第一開(kāi)關(guān)管Q1的柵極的電壓的增大而減小，或者Rd的阻值隨第一開(kāi)關(guān)管Q1的柵極的電壓的減小二增大。由于第一開(kāi)關(guān)管Q1的柵極偏置電壓由倍壓整流單元30對(duì)經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大的輸入信號(hào)進(jìn)行倍壓整流得到，因此，當(dāng)輸入信號(hào)的電壓幅度很小時(shí)，第一開(kāi)關(guān)管Q1仍然可以導(dǎo)通，此時(shí)，由于負(fù)電壓較小，因此第一開(kāi)關(guān)管Q1的柵極電壓較大，第一開(kāi)關(guān)管Q1的動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻Rd的阻值較小，第一運(yùn)算放大器U1A的放大倍數(shù)Av1a較大，使得小信號(hào)輸入時(shí)不影響電路的接收靈敏度。同時(shí)，第九電容C9將第二運(yùn)算放大器U1B輸出的信號(hào)直接耦合至第一運(yùn)算放大器U1A的輸出端，實(shí)現(xiàn)了電路的快速響應(yīng)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種音頻設(shè)備，圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種音頻設(shè)備的模塊結(jié)構(gòu)，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下：

如圖4所示，一種音頻設(shè)備100，其包括音頻輸出單,2，還包括上述的自動(dòng)增益控制電路1。

自動(dòng)增益控制電路1的輸出端與音頻輸出單元2的輸入端連接。

在本發(fā)明實(shí)施例中，音頻設(shè)備100可以為音箱、收音機(jī)或揚(yáng)聲器等音頻設(shè)備，也可以為其他類型的音頻設(shè)備，具體根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定，此處不做限制。

需要說(shuō)明的是，圖4對(duì)應(yīng)的實(shí)施例中的自動(dòng)增益控制電路1的電路結(jié)構(gòu)與圖3對(duì)應(yīng)的實(shí)施例中的自動(dòng)增益控制電路1的電路結(jié)構(gòu)完全相同，具體請(qǐng)參照?qǐng)D3及圖3對(duì)應(yīng)的實(shí)施例中的相關(guān)描述，此處不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)采用包括前級(jí)放大單元、輸出跟隨單元、倍壓整流單元、快速響應(yīng)單元及放大倍數(shù)調(diào)整單元的自動(dòng)增益控制電路，由前級(jí)放大單元和輸出跟隨單元依次對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行第一級(jí)放大和第二級(jí)放大，且由輸出跟隨單元將經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大的輸入信號(hào)進(jìn)行輸出；由倍壓整流單元對(duì)經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大的輸入信號(hào)進(jìn)行整流濾波，并產(chǎn)生對(duì)地為負(fù)的電壓，且將對(duì)地為負(fù)的電壓與正電源電壓共同作用于放大倍數(shù)調(diào)整單元的輸入端；由放大倍數(shù)調(diào)整單元根據(jù)其輸入端的電壓對(duì)前級(jí)放大單元的放大倍數(shù)進(jìn)行正比例調(diào)整，從而使得輸入信號(hào)的電壓幅度較小時(shí)，前級(jí)放大單元的放大倍數(shù)較大，不影響整個(gè)電路的接收靈敏度；且由于快速響應(yīng)單元將輸出跟隨單元輸出的信號(hào)直接耦合至前級(jí)放大單元的輸出端，因此提高了電路的響應(yīng)速度，避免了輸出信號(hào)的延遲。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。