一种基于双模自动增益控制电路的调整压缩比方法技术

本发明专利技术公开一种基于双模自动增益控制电路的调整压缩比方法，涉及集成电路技术领域，用于助听器芯片，通过对该电路输入信号和电路增益两个变量的分析，提出其模型，基于该模型得到调整压缩比的方法。于是整个电路系统得到了基于高效率和高精度的双模自动增益控制电路下的调整压缩比参数的实现方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路
，用于助听器芯片，是，以调整自动增益控制压缩比。
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。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。但前者缺点在于没有压缩比调整，且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。电流模反馈方式虽然有压缩比的调整，但其缺点在于运放本身没有负反馈结构，从而电路对信号处理的精度较低。而如何实现电路高精度的压缩比调整，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给出一种基于双模自动增益控制电路系统调整控制压缩比的方法，以克服现有技术中存在的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案是，其包括步骤A)获取双模自动增益控制电路在非压缩状态下的增益；B)在压缩状态下，提取双模自动增益控制电路模块的传输函数包络检测模块和增益控制模块的小信号传输函数；C)在自动增益控制系统存在两个小信号变量输入信号和电路系统增益的小信号变量，对输入信号和电路增益的两个信号变量求偏导，得到输出小信号变量的表达式eout = EINav+Avein ；其中，Ein为输入信号摆幅，Av为电路增益，av为输入信号摆幅的变化量，e^P eout为输入和输出信号摆幅的变化量；D)依据C)步的表达式建立双模自动增益控制电路的数学模型；E)同时，通过B)步的包络检测模块和增益控制模块的传输函数，得到输出小信号与电路增益的关系表达式 e - _^-vem_ .out , , F 2a(Vdd - Vc) G ， IN (Vdd -Vc -Vx)2 I + TS其中，Vdd为电源电压，Vc为控制MRC控制电压V1和V2的共模电压，Vx为V1和V2的差模电压，G为包络检测电路的增益，T为双模增益控制的压缩和恢复时间常数。 F) SE)步的表达式和D)步的数学模型推导出双模自动增益控制电路在压缩状态下的增益函数关系式 QA A-OUt _ _.Vl _ ein ~ l + E2 a (V 况-Vc)__G_， IN (Vdd - Fc - Fx )2 I + TSG)通过F)步的函数关系式得到调整双模自动增益控制电路压缩比的决定因子m ；H)通过调整电路系统中的MOS管等效电阻的宽长比和增益控制电压两个参数，实现对双模自动增益控制电路的压缩比的调整。所述的调整压缩比方法，其所述D)步中建立双模自动增益控制电路的数学模型，具体为提取包络检测电路和增益控制电路传输函数，然后根据增益控制电路的输出信号和输入信号与摆幅两个变量的关系建立整个系统的传输函数。所述的调整压缩比方法，所述G)步中得到调整电路压缩比的决定因子m，具体为，将非压缩区增益除以压缩状态下电路的增益简化得到因子「 nIN AvoGm = —~~ ;^ dd —厂 C其中，Avtl为电路在非压缩状态下的增益。所述的调整压缩比方法，其所述H)步中调整电路系统中的MOS管等效电阻的宽长比和增益控制电压两个参数，是具体调整为如增大MOS管中等效电阻的宽长比和减小增益控制电压使得非压缩区的增益值恒定，根据G)步中的压缩比的决定因子的表达式可以得到电路的压缩比减小。所述的调整压缩比方法，其包括用于建立数学模型的双模自动增益控制电路系统，其可实现电路在双模增益控制模式下的高精度压缩比调整。本专利技术方法的优点在于双模自动增益控制电路系统能够有效的实现自动增益控制的功能，更通过在非压缩状态下采用无源电阻阵列实现了高精度读出。本专利技术方法在双模自动增益控制电路系统的基础上建立数学模型，进而得到调整此电路系统在压缩状态下压缩比的方法，实现了电路在高精度下压缩比调整。附图说明图I为本专利技术方法中用于建立数学模型的双模自动增益控制电路；图2描述示范性的基于双模自动增益控制电路系统的数学模型。附图标记可编程跨导运放I第一隔离电容2第二隔离电容3输入电阻4反馈电阻阵列5模式选择开关6压缩比选择开关7非压缩状态增益选择开关8输入MOS管等效电阻9反馈MOS管等效电阻阵列10包络检测电路11增益控制单元12电路系统增益13增益小信号14 输入信号幅度15输入小信号16输出小信号17包络检测模块传输函数18增益控制模块传输函数19具体实施例方式本专利技术给出了，该调整压缩比的方法完善了双模自动增益控制电路的功能。针对现有技术中的难点问题，本专利技术给出了双模自动增益控制读出电路，其在用可控MOS管等效电阻控制增益的基础上，在非压缩状态下由电阻阵列代替MOS管等效电阻，有效的解决了其连续性和非压缩状态下精度的问题，但此电路系统缺乏一种能够调整其在自动增益控制状态下压缩比的方法。所以，本专利技术又通过建立基于双模自动增益控制电路系统的数学模型，基于该模型得到该电路系统在自动增益控制状态下的数学表达式，通过此表达式的分析，可以得到调整此电路系统压缩比的方法。具体实现为得到双模自动增益控制电路在非压缩状态下的增益；在压缩状态下，提取双模自动增益控制电路系统模块的传输函数包络检测模块和增益控制模块的小信号传输函数。此自动增益控制系统存在两个小信号变量输入信号和电路系统增益的小信号变量。通过对输入信号和电路系统增益两个量钢求偏导，得到输出小信号变量的表达式。由以上关系建立该电路系统的数学模型。同时，通过包络检测模块和增益控制模块的传输函数，得到输出小信号与电路系统增益小信号的关系表达式。由上述表达式和此前建立的数学模型推导出电路系统在压缩状态下的增益函数关系式。通过此函数关系式得到该系统电路的压缩比。通过调整电路系统中的MOS管等效电阻的宽长比和增益控制电压两个参数，实现对此电路系统的压缩比的调整。本专利技术建立了双模自动增益控制电路系统的数学模型，同时提出了调整该电路系统在压缩状态下压缩比的方法。图I描述了双模自动增益控制电路系统，此电路系统中包络检测电路11检测可编程跨导运放I输出信号的包络信号大于参考拐点阈值电压时，系统电路工作于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双模自动增益控制电路的调整压缩比方法，其特征在于，包括步骤：A)获取双模自动增益控制电路在非压缩状态下的增益；B)在压缩状态下，提取双模自动增益控制电路模块的传输函数：包络检测模块和增益控制模块的小信号传输函数；C)在自动增益控制系统存在两个小信号变量：输入信号和电路系统增益的小信号变量，对输入信号和电路增益的两个信号变量求偏导，得到输出小信号变量的表达式：eout＝EINav+AVein；其中，EIN为输入信号摆幅，AV为电路增益，av为输入信号摆幅的变化量，ein和eout为输入和输出信号摆幅的变化量；D)依据C)步的表达式建立双模自动增益控制电路的数学模型；E)同时，通过B)步的包络检测模块和增益控制模块的传输函数，得到输出小信号与电路增益的关系表达式：eout=AVein1+EIN2a(Vdd-Vc)(Vdd-VC-VX)2G1+τs;其中，Vdd为电源电压，VC为控制MRC控制电压V1和V2的共模电压，VX为V1和V2的差模电压，G为包络检测电路的增益，τ为双模增益控制的压缩和恢复时间常数；F)由E)步的表达式和D)步的数学模型推导出双模自动增益控制电路在压缩状态下的增益函数关系式：AV1=eoutein=AV1+EIN2a(Vdd-Vc)(Vdd-VC-VX)2G1+τs;G)通过F)步的函数关系式得到调整双模自动增益控制电路压缩比的决定因子m；H)通过调整电路系统中的MOS管等效电阻的宽长比和增益控制电压两个参数，实现对双模自动增益控制电路的压缩比的调整。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海钢，李凡阳，刘飞，
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：