[发明专利]一种超低功耗医用设备的自动增益控制环路

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS模拟集成电路设计技术领域，具体涉及一种超低功耗医用设备的自动增益控制环路。

背景技术

近年来，随着人们保健意识的提高，生物医疗电子行业得到了快速的发展。由于越来越多的人们正遭受着听力障碍的困扰，低功耗、高性能、低成本助听器系统的研究与设计得到了学术界和产业界的更大关注，许多新架构和设计方法应运而生。目前在医用设备中广泛采用的自动增益控制环路，多采用全定制的模拟电路实现反馈。通常模拟反馈电路包含了峰值滤波器，模拟积分器，模拟比较器和模拟滤波器等电路模块。这种实现方式的好处在于其模块的独立性比较强，模块之间相关性比较弱，有利于电路的移植。但是由于模拟电路本身的制约，这种反馈回路实现起来比较复杂，同时其引入的噪声比较大，控制精度差。

本发明在此背景下提出了一种全新架构的助听器模拟前端自动增益控制环路，以满足高精度、可配置、低功耗数字助听器的系统需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种超低功耗医用设备的自动增益控制环路，以解决现有医用设备自动增益控制环路噪声较大、精度不高的问题，达到高精度、低功耗、精确可配置的目的。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供了一种超低功耗医用设备的自动增益控制环路，该自动增益控制环路包括可变增益放大器100，固定增益放大器101，第一和第二缓冲器(200，201)，第一、第二和第三比较器(300，301，302)，第一、第二和第三计数寄存器(400，401，402)，第一、第二和第三峰值统计判决逻辑(500，501，502)，以及逻辑判决及增益控制逻辑模块600，其中：

可变增益放大器100，用于在逻辑判决及增益控制逻辑模块的调控下，将麦克风输出的信号放大或减小至固定的信号幅度范围内；

固定增益放大器101，用于将麦克风输出噪声信号放大固定增益，满足静音模式下后级比较器的比较精度范围；

第一和第二缓冲器(200，201)，用于对可变增益放大器100和固定增益放大器101输出信号进行隔离保护，减小比较器回馈噪声对信号的影响；

第一、第二和第三比较器(300，301，302)，用于将放大后的麦克风信号与各阈值电压进行比较，输出数字码比较结果；

第一、第二和第三计数寄存器(400，401，402)，用于对第一、第二和第三比较器(300，301，302)输出结果进行计数、保存；

第一、第二和第三峰值统计判决逻辑(500，501，502)，用于对第一、第二和第三计数寄存器(400，401，402)输出结果进行统计、判决，输出统计后新的三位数字码；

逻辑判决及增益控制逻辑模块600，用于对第一、第二和第三峰值统计判决逻辑(500，501，502)输出的三位数字码进行判决，输出控制信号至可变增益放大器100，完成环路增益控制。

上述方案中，所述可变增益放大器100采用两级全差分运放闭环结构，在逻辑判决及增益控制逻辑模块600的调控下，实现21级，单步长3dB，总增益-6dB至54dB的可调范围，将麦克风输出信号放大或减小至固定信号激活阈值电压(Vact)和峰值阈值电压(Vpeak)的幅度范围之内。

上述方案中，所述固定增益放大器101采用两级单端输出运放闭环结构，对麦克风输出噪声信号进行40dB固定增益放大，使得在静音模式下，微弱噪声信号被放大后满足后级比较器的比较精度范围。

上述方案中，所述第一、第二和第三比较器(300，301，302)采用带预放大器的高速动态比较器结构，将放大后的麦克风信号与各阈值电压进行比较，输出相应数字比较结果。

上述方案中，所述将放大后的麦克风信号与各阈值电压进行比较，输出相应数字比较结果，是将放大后的麦克风信号分别与峰值阈值电压(Vpeak)、激活阈值电压(Vact)和噪声阈值电压(Vnoise)进行比较，输出三位数字码比较结果。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明的技术方案产生的有益效果如下：