一种音频信号自适应增益控制系统及方法

技术领域

本发明涉及音频增益控制技术领域，具体而言，涉及一种音频信号自适应增益控制系统及方法。

背景技术

目前市面上有很多音频信号源输入设备，例如调音台，麦克风，吉它，手机等等，不同音频信号输入设备输出的音频信号大小不同，当不同音频信号输入设备连接功放输出时，需要利用功放输入前级的机械开关去手动设定输入的增益，用来匹配不同的音源输入，而在不确定信号大小时，前级的机械开关设置的不合理，会造成输入信号过大或输入信号过小的问题。

现在市面上大多数产品采用将模拟信号转换为数字信号进行处理，都会有模数转换电路(ADC)，但是，模数转换芯片的工作电压一般都很低，只有3.3V左右，当输入信号过大会造成ADC输入过载，声音失真；而当输入信号过小，则会造成功放输出达不到最大功率。

发明内容

本发明解决的问题是如何能够根据输入的音频信号自适应匹配合适的增益，提高输出信号的质量。

为解决上述问题，本发明提供一种音频信号自适应增益控制系统，包括依次电连接的音频输入接口、OPA放大电路、增益电路、ADC编码器、增益衰减电路、多路选择器、音量调节电路、滤波电路、DAC解码器和音频输出接口，还包括电连接在ADC编码器与切换开关之间用于控制切换开关的控制模块；其中，所述增益电路和增益衰减电路分别包括n路并联的增益线路和n路并联的增益衰减线路，所述每条增益线路的增益值与对应的增益衰减线路的衰减值匹配，所述音量调节电路通过多路选择器选择电连接增益衰减电路的其中一条增益衰减线路，所述控制模块包括依次连接的信号检测单元、信号幅度判断单元和指令输出单元，所述信号检测单元与ADC编码器连接，所述指令输出单元与切换开关连接以控制多路选择器选择连接的增益衰减线路

本发明系统的有益效果是：通过设置n路并联的增益线路将音频信号通过多级固定模拟增益控制后，输入到ADC编码器进行信号采集和判断，通过控制模块控制多路选择器选择其中对应的增益衰减线路进行增益衰减，使音频信号输入的动态范围更宽，从而适应更多音频信号源输入设备，并且输入的音频信号经过自适应选择增益衰减线路后，能够确保输出的音频信号的幅度与输入的音频信号幅度相同，提高音频信号输入的性噪比。

作为优选，所述多路选择器包括n个输入引脚和1个可切换与输入引脚接通的输出引脚，n个输入引脚分别与n路增益衰减线路一一对应电连接，所述输入引脚与音量调节电路电连接，实现自适应选择增益衰减线路的目的。

一种基于音频信号自适应增益控制系统的自适应增益控制方法，包括：

步骤1、从音频输入接口输入音频信号，经过OPA放大电路方法信号后，通过分别经过n路增益线路不同增益值的增益调整后进入ADC编码器；

步骤2、ADC编码器将增益后的音频信号转换为数字信号音频后分别进入传输至控制模块和增益衰减电路的每路增益衰减线路中，信号检测单元对输入的数字信号音频进行信号峰值检测，信号幅度判断单元根据检测的信号峰值选择对应的增益衰减线路，并由指令输出单元输出多路选择器的控制指令；

步骤3、多路选择器根据指令输出单元的控制指令接通对应的增益衰减线路；

步骤4、数字信号音频经过接通的增益衰减线路进行增益衰减后依次输出到音量调节电路进行音量调节、滤波电路进行噪音滤波，DAC解码器进行数模转换后从音频输出接口输出。

本发明方法的有益效果是：通过将输入的音频信号同时进行不同幅值对的增益，通过信号检测单元检测音频信号的幅值选择切换对应的增益衰减线路，以确保音频信号幅度相同。

作为优选，所述步骤2中所述信号幅度判断单元根据检测信号峰值选择对应增益衰减线路具体包括：

步骤201、基于每路增益衰减线路的衰减值设定信号峰值范围和对应输入引脚的数字标记1，2，…n；

步骤202、信号幅度判断单元根据检测的信号峰值判断信号峰值落在对应的信号峰值范围内，然后输出对应输入引脚的数字标记；

步骤203、指令输出单元根据数字标记输出控制指令，控制输出引脚与对应数字标记的输入引脚电连接。

附图说明

图1为本发明具体实施例1的系统框图；

图2为本发明具体实施例2中根据检测信号峰值选择对应增益衰减线路判断原理图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

具体实施例1

如图1所示，一种音频信号自适应增益控制系统，包括依次电连接的音频输入接口、OPA放大电路、增益电路、ADC编码器、增益衰减电路、多路选择器、音量调节电路、滤波电路、DAC解码器和音频输出接口，还包括接在ADC编码器与切换开关之间用于控制切换开关的控制模块；其中，所述增益电路和增益衰减电路分别包括n路并联的增益线路和n路并联的增益衰减线路，本实施例中n＝4，包括4条增益线路和4条增益衰减线路，每条增益线路的增益值分别是-16dB，-10dB，+12dB，+20dB，所述每条增益线路的增益值与对应的增益衰减线路的衰减值匹配，本实施例中的匹配为增益值和衰减值大小相同，正负相反，因此，每条增益衰减线路的衰减值分别为+16dB，+10dB，-12dB，-20dB，所述音量调节电路通过多路选择器选择连接增益衰减电路的其中一条增益衰减线路，所述控制模块包括依次连接的信号检测单元、信号幅度判断单元和指令输出单元，所述信号检测单元与ADC编码器连接用以检测输入音频信号的信号峰值，所述指令输出单元与切换开关连接以控制多路选择器选择连接的增益衰减线路；所述多路选择器包括n个输入引脚和1个可切换与输入引脚接通的输出引脚，n个输入引脚分别与n路增益衰减线路一一对应电连接，所述输入引脚与音量调节电路电连接，实现自适应选择增益衰减线路的目的。

具体实施例2

一种基于音频信号自适应增益控制系统的自适应增益控制方法，包括：

步骤1、从音频输入接口输入音频信号，经过OPA放大电路方法信号后，通过分别经过n路增益线路不同增益值的增益调整后进入ADC编码器，本具体实施例中n＝4；

步骤2、ADC编码器将增益后的音频信号转换为数字信号音频后分别进入传输至控制模块和增益衰减电路的每路增益衰减线路中，信号检测单元对输入的数字信号音频进行信号峰值检测，信号幅度判断单元根据检测的信号峰值选择对应的增益衰减线路，并由指令输出单元输出多路选择器的控制指令；其中，关于信号幅度判断单元根据检测信号峰值选择对应增益衰减线路具体包括：

步骤201、基于每路增益衰减线路的衰减值设定信号峰值范围和对应输入引脚的数字标记1，2，…n；n＝4；其中，1号输入引脚对应的增益衰减线路的衰减值为+16dB，2号输入引脚对应的增益衰减线路的衰减值为+10dB，3号输入引脚对应的增益衰减线路的衰减值为-12dB，4号输入引脚对应的增益衰减线路的衰减值为-20dB；

步骤202、信号幅度判断单元根据检测的信号峰值判断信号峰值落在对应的信号峰值范围内，然后输出对应输入引脚的数字标记；如图2所示，本实施例中，先判断信号峰值是否大于-10dbfs，若是，则输出接通1号输入引脚指令，若否，则判断信号峰值是否大于-30dbfs或小于等于-10dbfs，若是，则输出接通2号输入引脚指令，若否，则判断信号峰值是否大于-60dbfs或小于等于-30dbfs，若是，则输出接通3号输入引脚指令，若否，则信号峰值小于等于-60dbfs，输出接通4号输入引脚指令；

步骤203、指令输出单元根据数字标记输出控制指令，控制输出引脚与对应数字标记的输入引脚电连接；

步骤3、多路选择器根据指令输出单元的控制指令接通对应的增益衰减线路；

步骤4、数字信号音频经过接通的增益衰减线路进行增益衰减后依次输出到音量调节电路进行音量调节、滤波电路进行噪音滤波，DAC解码器进行数模转换后从音频输出接口输出。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。