JPH05160653A - 自動利得制御装置 - Google Patents

自動利得制御装置

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JPH05160653A
JPH05160653A JP3350350A JP35035091A JPH05160653A JP H05160653 A JPH05160653 A JP H05160653A JP 3350350 A JP3350350 A JP 3350350A JP 35035091 A JP35035091 A JP 35035091A JP H05160653 A JPH05160653 A JP H05160653A
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error
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dsp
multiplier
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JP3350350A
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Satoru Kamiya
了 神谷
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Yamaha Corp
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/36Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/024Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力ゲイン調整をDSPプログラムで行うこ
とにより、調整用のハードウエアを要せず、またパラメ
ータの変更が容易であり、さらには目標とするエネルギ
値において安定し、且つ全体変動に対し素早く追従する
ことができ、しかも処理時間の短い自動利得制御を可能
とする。 【構成】 入力信号にAGC乗算係数をかける乗算手段
と、このAGC乗算係数を乗じられた出力信号の積分値
から目標値を減算して誤差を算出する加算手段と、この
誤差を基に所定の多項式で補正値を算出する演算手段
と、この補正値から前記AGC乗算係数を作成する累算
手段とを備え、これらの各手段をデジタル信号処理器の
プログラムで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、デジタル信号処理器
(Digital Signal Processo
r:DSP)を用いて入力ゲイン調整を行う自動利得制
御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】入力信号のレベルが変動しても出力信号
のレベルを一定に保つ自動利得制御(Automati
c Gain Control:AGC)は、オーディ
オ装置等の分野で活用される。この種のAGC装置は、
入力信号レベルと目標値との誤差を検出し、その誤差を
縮小する方向にボリュームの減衰量又は可変利得増幅器
のゲインを変化させて出力信号のレベルを目標値に保と
うとするフィードバック系を用いる。
【0003】図10は従来のAGC装置の一例を示すブ
ロック図である。この図において、1はアナログ回路形
式のボリュームであり、ここにアナログ信号を入力する
とそのレベル変動を抑えた一定レベルの出力が得られ
る。即ち、ボリューム1の出力はフィードバックループ
を構成する整流器2にその一部が入力し、ここで全波整
流されることで電圧からエネルギに形態変換される。こ
の整流器2以降の回路をデジタル構成とする場合は、整
流器2の前段にA/D変換器を設け、ここでデジタル化
された信号を整流器2に入力する。この場合、整流器2
は入力デジタル信号の極性を判定し、負符号の信号は反
転して出力する(正符号の信号はそのまま出力する)。
【0004】整流器2の出力は2種類のカウンタ3A,
3Bで計数される。これらのカウンタ3A,3Bは常に
目標とする一定値(目標エネルギ)を減算しながら入力
値(入力エネルギ)を計数し、その減算値を所定累算タ
イミングで所定期間累算する積分器として動作する。こ
の場合、カウンタ3A,3Bの累算期間が同じであり、
且つカウンタ3Aの累算タイミングがカウンタ3Bより
長く設定されているものとすると、累算回数の少ないカ
ウンタ3Aは、同期間により多くの累算回数を有するカ
ウンタ3Bに比べてより大きな誤差の検出に利用され
る。
【0005】図11はこの特性を示している。即ち、カ
ウンタ3Bが判定する誤差は小さい領域C3に限られ、
この場合図示の例では補正量0を適用する。これに対
し、カウンタ3Aが判定する誤差はこれより大きな領域
C2,C4に及び、この場合補正量は次第に大きくな
る。4A,4Bはこれらのカウンタ3A,3Bの計数値
が図11の5つの領域C1〜C5のいずれにあるかを判
定する領域比較器である。また、5はこれら領域比較器
4A,4Bの判定結果に応じて補正量0を含む5つの補
正係数を選択出力する補正係数セレクタである。この補
正係数は累算器6に反転入力し、ボリューム1の減衰量
制御に利用される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のAGC
装置には次のような欠点がある。 (1)目標とするエネルギ値で入力信号を受けようとす
ると、全体レベル変動に追従する速度が低下する。
(2)全体レベル変動に対し速く追従しようとすると、
目標とするエネルギ値近傍で入力ボリューム値が振動す
る。 (3)目標とするエネルギ値と入力信号との誤差によっ
て追従係数を可変しようとすると、変化点の検出やパラ
メータの調整に対し、多くのハードウエアを必要とす
る。 (4)ハードロジック的な回路構成であるため、パラメ
ータの変更が難しい。 (5)装置構成上、多くのハードウエアを必要とする。
【0007】この発明は、入力ゲイン調整をDSPプロ
グラムで行うことにより、調整用のハードウエアを要せ
ず、またパラメータの変更が容易であり、さらには目標
とするエネルギ値において安定し、且つ全体変動に対し
素早く追従することができ、しかも処理時間の短い自動
利得制御装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、入力信号にAGC乗算係数をかける乗算手
段と、このAGC乗算係数を乗じられた出力信号の積分
値から目標値を減算して誤差を算出する加算手段と、こ
の誤差を基に所定の多項式で補正値を算出する演算手段
と、この補正値から前記AGC乗算係数を作成する累算
手段とを備え、これらの各手段をデジタル信号処理器の
プログラムで構成してなることを特徴としている。
【0009】
【作用】この発明では、AGCの入力ゲイン調整をDS
Pプログラムで行うようにしてある。周知のようにDS
Pは、データメモリ、乗算器、加算器、アキュウムレー
タ、セレクタ等を内蔵し、外部から取り込んだ入力デー
タとデータメモリ内のデータとの演算を加算器と乗算器
で平行して実行するため高速処理が可能である。このた
め、入力信号と目標値との誤差を補正する特性曲線を理
想特性に近づける場合でも、装置全体のハードウエア量
が増加せず、しかも処理速度も高速である。従来のハー
ドウエア構成では、膨大なハード量を伴ったとしても理
想補正特性を実現することは難しい。また、このように
してもパラメータを変更するためにはハード構成の変更
が必要である。これに対し、この発明によれば、パラメ
ータの変更も容易であり、また調整用のハードウエアも
要しない。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明を具体的に説
明する。図1はこの発明の原理図で、10は入力信号を
デジタル値に変換するA/D変換器、20は自動利得制
御を行うDSPである。A/D変換器10は入力がデジ
タル信号の場合には不要であり、また出力をアナログ信
号とする場合には出力段にD/A変換器を配置する。D
SP20は、入力ボリュームに相当する乗算器21、そ
の出力(電圧)を2乗してエネルギに変換する乗算器2
2、この入力エネルギから目標とするエネルギ24を減
算しながら積分器25の出力を加算して誤差Xを求める
加算器23、この加算器23の出力を累算する積分器2
5、上記誤差Xの補正に適した補正値Yを算出する演算
器26、この補正値Yを乗算器21のゲイン調整係数h
に変換する累算器27を有する。
【0011】AGC特性としては、目標値近傍ではフィ
ードバック量が小さく、目標値から離れるに従いフィー
ドバック量が増大することが理想的である。図11に示
した従来の特性は、これを近似的に実現したものである
が、ハード量の関係からその特性は滑らかではない。こ
れに対し、この発明では、図2に示すような理想曲線を
演算によって容易に実現することができる。例えば、上
述した補正量Yを誤差Xから次の多項式で算出する。
【0012】
【数1】Y=a0+a1X+a22+…+ann ここで、a0,a1,a2,…,anは係数である。
【0013】上記多項式は乗算と加算だけであり、DS
P内部では乗算と加算が平行して行われるため高速処理
が可能である。図3はこの発明の原理構成をより簡略的
に示したものである。即ち、ボリューム代わりの乗算器
21から生じるAGC後出力28をバッファ25で累算
し、ここで目標値24を減算して誤差23を求める。演
算器26はこの誤差を基に上記多項式の補正値演算を行
い、乗算器21のゲイン調整に必要な補正係数27を算
出する。
【0014】図4はDSPの具体的なハード構成であ
る。図中、31はDSP内部バスで、ここに例えばサン
プリング周波数38kHzのA/D変換器10でA/D
変換したデジタル信号を入力する。32は内蔵データメ
モリで、ここには上記デジタル信号や内部的に処理され
たデータが保存される。33は前述した入力ボリューム
用の乗算、電圧・エネルギ変換用の乗算、補正値演算用
の乗算等を行う乗算器、34は誤差演算や補正値演算の
加算に使用される加算器(ALU)、35は加算結果を
累積するアキュウムレータ、36はメモリ32の出力レ
ジスタ、37はバス31からのデータを保持するレジス
タ、38,39は乗算器33の入力セレクタ、40,4
1はALUの入力セレクタである。
【0015】図5は図1の乗算器21をDSPプログラ
ムで実現する場合の信号の流れを示している。即ち、A
/D変換器10から入力する今回のデータを内部バス3
1、セレクタ39を通して乗算器33に導く一方、デー
タメモリ32から前回AGC計算により算出された値
(補正係数h)を読み出し、これをレジスタ36、セレ
クタ38を通して乗算器33に導く。従って、この場合
の乗算器33の出力はゲイン調整後の出力となる。これ
をセレクタ40、ALU34を通してアキュウムレータ
35に入力する。
【0016】図6は図1の乗算器22による2乗演算を
DSPプログラムで実現する場合の信号の流れを示して
いる。即ち、アキュウムレータ35に保存されているA
GC調整後の値をセレクタ38,39で同時に乗算器3
3に入力することで2乗し、その結果をセレクタ40、
ALU34、アキュウムレータ35、バス31を通して
メモリ32へ出力用にセイブする。
【0017】図7は図1の加算器23による積分値の加
算、目標値24の減算、積分器25による積分値の更新
を、DSPプログラムで実現する場合の信号の流れを示
している。即ち、積分値の加算は、アキュウムレータ3
5の出力をセレクタ41でALU34に入力する一方、
メモリ32にセイブされている値をレジスタ36、セレ
クタ40を通してALU34に入力することで実現でき
る。このとき、目標値の減算も同時に行われる。積分値
の更新はアキュウムレータ35に循環する形で行われ
る。
【0018】図8は図1の演算器26による多項式の演
算をDSPプログラムで実現する場合の信号の流れを示
している。即ち、メモリ32から読みだした値(誤差
X)をレジスタ36、セレクタ39を通して乗算器33
に入力し、このとき乗算器33の出力を入力に帰還して
乗算する。この乗算器33の出力は入力に帰還されると
同時にセレクタ40を通してALU34に入力し、ここ
でアキュウムレータ35の出力をセレクタ41でALU
34に入力して加算する。この加算結果が補正値Yとな
るが、乗算器33の乗算を例えば20ステップ行うこと
で、図2のような理想特性に近い補正特性が得られる。
【0019】図9は図1の累算器27によるAGC乗算
係数hの演算をDSPプログラムで実現する場合の信号
の流れを示している。即ち、アキュウムレータ35の出
力(AGC乗算係数h)をセレクタ41を通してALU
34に入力すると共にメモリ32に入力し、一方でメモ
リ32から読みだした値(補正値Y)をレジスタ36、
セレクタ40を通してALU34に入力して加算(減
算)する。この動作を繰り返すことでAGC乗算係数h
を更新する。
【0020】上述した各処理はDSPの同じ内部構成を
利用したプログラムで繰り返し実行され、入力信号のレ
ベル変動を抑えた目標レベルの出力信号を作成する。こ
の出力信号はデジタルであるため、アナログ信号にする
場合はD/A変換をする。
【0021】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、入
力ゲイン調整をDSPプログラムで行うようにしたの
で、調整用のハードウエアを要せず、またパラメータの
変更が容易である。さらには目標とするエネルギ値にお
いて安定し、且つ全体変動に対し素早く追従することが
でき、しかも短い処理時間で済む利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の原理図である。
【図2】 この発明の誤差補正特性図である。
【図3】 この発明の他の原理図である。
【図4】 この発明の実施例を示すDSP内部構成図で
ある。
【図5】 DSPによるAGC乗算処理の動作説明図で
ある。
【図6】 DSPによる2乗処理の動作説明図である。
【図7】 DSPによる目標値減算、積分値加算、積分
値更新の動作説明図である。
【図8】 DSPによる多項式演算処理の動作説明図で
ある。
【図9】 DSPによるAGC乗算係数更新処理の動作
説明図である。
【図10】 従来のAGC装置の構成図である。
【図11】 従来の誤差補正特性図である。
【符号の説明】
10…A/D変換器、20…DSP、21…入力ボリー
ューム用乗算器、22…エネルギ変換用乗算器、23…
誤差算出用加算器、24…目標値、25…誤差積分器、
26…補正値演算器、27…AGC乗算係数累算器、3
1…DSP内部バス、32…内蔵データメモリ、33…
乗算器、34…加算器(ALU)、35…アキュウムレ
ータ、36,37…レジスタ、38,39,40,41
…セレクタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号にAGC乗算係数をかける乗算
    手段と、 このAGC乗算係数を乗じられた出力信号の積分値から
    目標値を減算して誤差を算出する加算手段と、 この誤差を基に所定の多項式で補正値を算出する演算手
    段と、 この補正値から前記AGC乗算係数を作成する累算手段
    とを備え、 これらの各手段をデジタル信号処理器のプログラムで構
    成してなることを特徴とする自動利得制御装置。
JP3350350A 1991-12-09 1991-12-09 自動利得制御装置 Pending JPH05160653A (ja)

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JP3350350A JPH05160653A (ja) 1991-12-09 1991-12-09 自動利得制御装置
US07/985,036 US5465205A (en) 1991-12-09 1992-12-03 Automatic gain control apparatus

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JP3350350A JPH05160653A (ja) 1991-12-09 1991-12-09 自動利得制御装置

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