语音采集系统的自动增益控制器控制方法及电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及音频通信领域，具体涉及一种语音采集系统的自动增益控制器控制方法及电路。
【背景技术】
[0002]在音频通讯系统中，为了在声音采集处的采集范围更远、语音更清晰、接收处音量更柔和适中，或由于不能确定声音采集处音量大小，在一般的语音、音乐等音频的录入时都会采用自动增益控制电路。在使用带有自动增益控制AGC的电路中，纯模拟的AGC控制电路设计比较复杂，能够处理的情况比较单一，不易于集成，因此转换为数字信号并通过数字信号算法处理成为较好的方法，可以在应对各种不同的语音情况时做出对应改变，且易于集成。
[0003]但是纯数字信号的处理算法极度依赖优秀的前端模拟电路和模数转换电路，而且，在音量跨度极大或音量很小时调节增益，很容易导致失真、分辨率不足等问题，调节效果不大。于是一种模拟和数字结合的AGC控制方法被提了出来。
[0004]在模拟信号经过可变增益放大器后，被模数转换电路转换为数字信号，然后在自动增益控制AGC的电路中，通过数字信号处理变为可变增益放大器的控制信号，调节信号的增益。这样所需的模数转换ADC电路不需要很高的分辨率即可达到较好的性能，而且整个电路的采集音量跨度可以很广。
[0005]然而现有的自动增益控制AGC控制逻辑在面对不同的声音环境时，采用的算法过于复杂，需求的计算能力较高，数字模块过于庞大，在集成的语音芯片内不利于降低成本。但是过于简洁的控制逻辑又会导致音量控制变动频繁，无法提供舒适的音量。
【发明内容】
[0006]为解决现有技术存在的不足，本发明公开了语音采集系统的自动增益控制器控制方法及电路，平衡了复杂度和音量控制的舒适性，适用范围更为广泛。
[0007]为实现上述目的，本发明的具体方案如下:
[0008]语音采集系统的自动增益控制器控制方法，包括:
[0009]语音信号由麦克风变为模拟电信号进入低噪声放大器，低噪声放大器对语音信号进行处理后传输至可变增益放大器；
[0010]自动增益控制器接收模数转换器的数字信号，经过设定逻辑运算后输出增益控制信号到可变增益放大器，自动增益控制器的逻辑运算为:对经过模数转换器的数字信号进行包络跟踪和分析，通过参数的对比控制，在有语音到来时，在语音间隔处变更增益，并能在一定状态下锁定这段语音的增益；
[0011]模数转换器的输出信号即为电路输出信号。
[0012]进一步的，自动增益控制器中对接收的语音信号首先在设定的每一个帧周期内，提取出包络信号。
[0013]进一步的，自动增益控制器对接收的数据进行逻辑运算时，首先对包络信号分别进行条件判断，在每一种条件下实现对可变增益放大器的增益的调整。
[0014]进一步的，如果数据包络超过模数转换器量程设定次数后，可变增益放大器减小增益，累计帧次数置零。
[0015]进一步的，包络信号与设定的上门限和下门限分别对比，如果在经过一个帧的周期后，包络信号超过所述上门限达到设定的上门限比率，可变增益放大器减小增益，累计帧次数置零。
[0016]进一步的，如果在经过一个帧的周期后，包络信号超过所述下门限没有达到设定的下门限比率，且累计的帧次数达到设定等待次数，可变增益放大器增加增益。
[0017]进一步的，如果在经过一个所述帧的周期后，数据包络没有超过模数转换器量程设定次数、包络信号超过所述上门限次数低于设定的上门限比率且同时包络信号超过所述下门限次数达到设定的下门限比率，则可变增益放大器增益不变，并减小记录的所述帧累计次数值。
[0018]进一步的，使能增益半锁定控制信号时，在开机或在休眠、人工控制增益情况结束后，自动增益控制器按设定的逻辑运算的方式工作，可变增益放大器增益会减小，直到休眠、人工控制增益或关机。
[0019]进一步的，使能增益锁定控制信号时，在开机或在休眠、人工控制增益情况结束后，自动增益控制器按设定的逻辑运算的方式工作，当可变增益放大器减小增益后，进入等候锁定阶段，当再次出现减小所述可变增益放大器增益后，锁定所述可变增益放大器增益，直到休眠、人工控制增益或关机。
[0020]语音采集系统的自动增益控制器控制电路，包括:
[0021]语音采集装置，用于采集语音信号并传输至低噪声放大器；
[0022]低噪声放大器，对接收的语音信号进一步的处理并传输至可变增益放大器；
[0023]可变增益放大器，用于对处理后的语音信号进行相应的增益处理后传输至模数转换器；
[0024]模数转换器，对信号进行转换为数字信号并传输出去；
[0025]自动增益控制器，接收所述模数转换器的数字信号，经过逻辑运算，输出增益控制信号到所述可变增益放大器；
[0026]自动增益控制器经过其中的增益控制逻辑的跟踪分析，调整可变增益放大器增益，所述增益控制逻辑具有包络检测功能。
[0027]上述语音采集系统的自动增益控制器控制电路，可以集成在语音采集系统中。
[0028]本发明的有益效果:
[0029]1.采用双门限设置，增加语音输出的稳定性。
[0030]2.通过设置参数，可以基本满足各种不同环境下的音频采集，而不是更换数字信号处理的算法，减少系统所需计算力。
[0031 ] 3.数字逻辑简洁可靠，易于直接使用数字模块或硬件描述语言实现，方便集成到语音芯片系统中，节约成本。
【附图说明】
[0032]图1是本发明所述的一种语音采集系统的AGC控制方法所用电路；
[0033]图2是本发明所述的一种语音采集系统的AGC控制方法流程框图；
[0034]图3是本发明所述的一种语音采集系统的AGC控制方法结合实际声音的操作图。
【具体实施方式】
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[0035]下面结合附图对本发明进行详细说明:
[0036]实施例1
[0037]如图1所示，本发明主要电路由顺序串联连接的麦克风MIC，低噪声放大器LNA，可变增益放大器VGA，自动增益控制器AGC，模数转换器ADC等，所述自动增益控制器AGC为数字电路。自动增益控制器AGC接收所述模数转换器ADC的数字信号，经过逻辑运算，输出增益控制信号到所述可变增益放大器VGA，语音信号由所述麦克风MIC变为模拟电信号进入电路，所述模数转换器ADC的信号即为电路输出信号。
[0038]下面提供在如图1所示的电路结构下，自动增益控制器AGC的工作逻辑。系统开机，接收设定信息后，结合s、a、b、c、d操作设定出如图2的流程框图:
[0039]s.所述语音信号在设定的每一个帧frame周期内，被提取出包络data;
[0040]a.如果包络data超过所述模数转换器ADC量程一定次数后，所述可变增益放大器VGA减小增益，所述帧累计次数hold_time置零；
[0041 ] b.所述包络data与设定的上门限upper_th和下门限lower_th对比，如果在经过一个所述帧的周期后，包络data超过所述上门限upper_th达到设定的上门限比率upper_rat 1，所述可变增益放大器VGA减小增益，所述帧累计次数hold_t ime置零；
[0042]c.如果在经过一个所述帧的周期后，包络超过所述下门限l0Wer_th没有达到设定的下门限比率lower_rat1，且记录的所述帧累计次数hold_time达到设定等待次数AGC_HLD，所述可变增益放大器VGA增加增益；
[0043]d.如果在经过一个所述帧的周期后，没有上述a、b、c三种情况，所述可变增益放大器VGA增益不变，并减小记录的所述帧累计次数ho 1 d_t ime值。
[0044]自动增益控制器AGC还带有在语音信号稳定后的增益半锁定、增益锁定、人工控制增益。
[0045]当使能增益半锁定控制信号后，在系统开机或在休眠、人工控制增益等情况结束后，所述自动增益控制器AGC按s、a、b、c、d描述的方式工作，当由于a、b原因所述可变增益放大器VGA减小增益后，不会再按c情况将可变增益放大器VGA增大，只会在a、c、d情况间循环。即所述可变增益放大器VGA增益只会减小，不再增大，直到系统休眠、人工控制增益或关机。
[0046]当使能增益锁定控制信号后，在系统开机或在休眠、人工控制增益等情况结束后，所述自动增益控制器六6(:按按8、&、13、(3、(1描述的方式工作，当由于&、13原因所述可变增益放大器VGA减小增益后，进入等候锁定阶段，当再次出现由于b原因减小所述可变增益放大器VGA增益后，锁定所述可变增益放大器VGA增益，直到系统休眠、人工控制增益或关机。
[0047 ] 不同的语音环境可以设定不同的帧f r ame周期、上门限upp er_th和下门限1 ο wer_th、上门限比率upper_rat1、下门限比率lower_rat1、等待次数AGC_HLD等。
[0048]结合附图2，一种语音采集系统的AGC控制方