本发明专利技术一种工作于极低电源电压电流模前馈自动增益控制电路，涉及传感器技术，包括全差分运放单元、容阻器件、电阻阵列、控制开关、整流器、滤波器、控制器、数字参考表、数字比较器及加减计数器。全差分运放单元根据电阻阵列变化相应的放大麦克风输出端的电压信号，整流器将电压信号转为电流信号，并整流，滤波器对整流器输出电流滤波，对输入信号包络检测。数字控制器将滤波器输出电流和参考电流比较得数字参考表中的数字控制信号。数字比较器将加减计数器输出与数字控制信号比较，在音量不同等级时，对全差分运放单元放大倍数调整，保护听力缺陷者的听力；在音量正常时，全差分运放单元放大倍数将恢复原来数值，实现对不同音量的自动增益控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及麦克风传感器
，涉及高精度的适用于微声电系统(MEMS)麦克风传感器的读出电路芯片，是数字助听器麦克风读出电路芯片的自动增益控制电路。
技术介绍
随着微声电系统(MEMS)技术的不断进步，微声电助听器麦克风传感器应运而生，它具有体积小、功耗低、失真小和抗噪声能力强等优点，其所对应的读出电路成为工业界研究的热点。这种传感器通常可等效为一个较为理想的电压源理想电压源串上一个很小的电阻。但麦克风微机电传感器输出的信号非常微弱，一般仅在μ V mV量级之间，这对读出电路的设计提出了非常苛刻的要求。读出电路的噪声水平和精度决定了其所能检测的最小信号幅度，低噪声和高精度的读出电路设计成为了实现高精度的关键，尤其在数字麦克风极低的电源电压情况下。目前国际上麦克风读出电路的自动增益控制设计主要可分为模拟反馈控制运放前向开环增益，即模拟反馈控制运放偏置电流(参考琼斯，马丁内斯“一种CMOS助听器”，模拟集成电路和信号处理，21，163-172(1999)；贝克‘一种针对仿真耳的低功耗单环和双环自动增益控制，，固态电路，SC-41 (9), pp. 1983-1996，2006)和模拟反馈控制可控MOS管等效电阻的栅源电压(参考霍曼“一种低噪声CMOS自动增益控制技术”，固态电路，SC-27(7)，pp. 974-981,1992 ；金淑永“一种亚IV数字助听器的高效前端模拟电路”，固态电路，SC-41 (4)，pp. 876-882，2006.)和电流模反馈控制MOS管跨导(参考格拉雷斯“低压亚阈值指数放大与自动增益控制”，电路，器件与系统，Vol. 152，No. 1，Feb 2005)两种方案。而以上自动增益控制电路在模拟助听器领域获得广泛的应用。但前者缺点在于其线性度会受到工艺和电源电压的限制，特别在电源电压较低的情况下。模拟反馈的优点在于其信号具有较强的连续性。但模拟反馈的难点在于低电压的运放输出精度的实现。通常运放的放大倍数在模拟反馈的控制下已实现较理想的精度，而在集成电路中实现很高的精度是极其困难的，通常需要复杂的补偿电路或者非常大的功耗。电流模反馈方式的缺点在于运放本身没有负反馈结构，从而系统对信号处理的精度较低。而数字助听器又要求读出电路具有非常好的读出精度，这给读出电路的设计提出了挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的是公开一种工作于极低电源电压电流模前馈自动增益控制电路，是电流模前馈的麦克风读出电路，以克服现有技术的不足，不但能够有效的实现自动增益控制的功能，更通过采用无源电阻阵列实现极低电压下的高精度读出。同时具备低电源电压工作下，随着音量的增加，功耗随之减小，达到功耗高效率利用的功能。本专利技术为数字助听器麦克风提供了一种高精度、低电压的自动增益控制读出电路。为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案是—种工作于极低电源电压电流模前馈自动增益控制电路，用于助听器；其包括 全差分运放单元、容阻器件、电阻阵列、阵列控制开关、整流器、滤波器、数字参考表、数字控制器、数字比较器和加减计数器；一全差分运放单元，用于对麦克风输出信号的放大；全差分运放单元的两个输入端分别经两个容阻器件同麦克风输出端和地相连，用以构成对输入信号的高通滤波；两个电阻阵列分别跨接于全差分运放单元的两输出端、两输入端之间，用以确定全差分运放对信号的增益值；两电阻阵列控制开关分别并接于两个电阻阵列一侧，用以控制全差分运放单元的增益值；一整流器用于对麦克风输出小信号进行整流；整流器和一滤波器构成包络检测电路，用以对整流信号进行滤波得到检测麦克风输出信号的能量；一数字控制器，对峰值检测电路的输出值和参考电平进行比较；一数字参考表，用以查找对应的数字参考码；一加减计数器，用以自动增益控制对信号的压缩与恢复；一数字比较器，控制加减计数器进行加减操作，其将加减计数器的输出编码与参考编码进行比较以输出压缩与恢复的使能逻辑。所述的电流模前馈自动增益控制电路，其具体电路如下全差分运放单元的第一和第二输入端分别经第一和第二容阻器件同地和麦克风输出端相连，第一电阻阵列跨接于全差分运放单元的第一输入端和第二输出端，第二电阻阵列跨接于全差分运放单元的第二输入端和第一输出端；第一电阻阵列控制开关跨接于第一电阻阵列和全差分运放单元一输出端，第二电阻阵列控制开关跨接于第二电阻阵列和全差分运放单元另一输出端；整流器输入端连接麦克风输出端，整流器顺序和低通滤波器、数字控制器、数字参考表、数字比较器一输入端电连接，数字控制器另一输出端与全差分运放单元电连接；加减计数器输入端分别与两时钟、数字比较器两输出端电连接，加减计数器输出端分别和第一阵列控制开关、第二阵列控制开关、数字比较器的另一输入端电连接。所述的电流模前馈自动增益控制电路，其所述全差分运放单元，根据放大倍数的不同调节偏置电流，使在音量较大的情况下对运放功耗进行减小；其中，Ml, M2M0S管工作于亚阈值区，使有恒定的带宽。所述的电流模前馈自动增益控制电路，其所述整流器和滤波器，在0. 8V的极低电源电压下，对麦克风输出的IOOuV以上的微弱信号进行整流和滤波，且整流器与滤波器的传输信号为电流模信号；滤波器电路的M8，M9M0S管工作于亚阈值区。所述的电流模前馈自动增益控制电路，其所述数字控制器，在0. 8V的极低电源电压下，对麦克风输出的IOOuV以上的微弱信号进行逻辑控制输出。本专利技术的一种工作于极低电源电压电流模前馈自动增益控制电路，是可以用于数字助听器的电流模前馈的自动增益控制读出电路，其通过前馈的方式使麦克风输出信号的能量转换为数字控制信号，由数字控制电路控制电阻阵列从而对运放的增益进行控制，有效的解决了其连续性和精度的问题。本专利技术的电路适用于极低工作电源电压(如，0.8V以下)，其有助于提供一种低电压，低功耗和高精度的使用于便携式数字助听器的读出电路，实现了自动控制增益数字前馈的方法和相应的在低电压下工作的电路。附图说明图1为本专利技术的工作于极低电源电压电流模前馈自动增益控制电路图，其中，主要元件标号说明全差分运放单元1第二容阻器件3第二电阻阵列5第二电阻阵列控制开关7滤波器9数字控制器11加减计数器13 ；图2为本专利技术中工作于极低电源电压的全差分运放电路图；图3为本专利技术中工作于极低电源电压的整流器电路图；图4为本专利技术中工作于极低电源电压的滤波器电路图；图5为本专利技术中工作于极低电源电压的数字控制器电路图。具体实施例方式本专利技术给出了一种工作于极低电源电压电流模前馈自动增益控制电路，通过采用工作于低电源电压的电路模块，电流模前馈和数字电路控制的方式有效解决了现有技术存在的非线性问题。本专利技术是由容阻器件2、3对麦克风直流信号进行高通，滤除麦克风直流信号，由全差分运放电路1读出麦克风微弱信号；同时整流器8和滤波器9组成的包络检测电路检测麦克风微弱信号的能量，数字控制器11对能量进行处理得到数字控制信号，数字参考表10根据数字控制信号查到相对应的增益控制码，施加到数字比较器12，得到使能信号，实现加减计数器13的加减计数功能，即实现了信号压缩与恢复的功能。加减计数分别和时钟22和33同步。而不同声音量级对应不同的增益控制码，最终运放增益由增益控制码通过电阻阵列4，5和电阻阵列控制开关6，7控制电阻阵列本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨海钢，李凡阳，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：
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