音频唤醒电路及语音活动检测设备的制作方法

本公开涉及音频设备，并且更具体地，涉及一种音频唤醒电路及语音活动检测设备。

背景技术：

1、语音活动检测(voice activity detection，vad)又称语音端点检测或语音边界检测，是音频信号处理过程的关键技术之一。vad可以从包含噪声的音频信号流中定位声音的开始点和结束点，识别期望的声音并唤醒设备，从而有利于大幅节省设备功耗(尤其是对于电池类设备而言)。在vad中，音频唤醒电路通常用于判断期望的声音的开始点以唤醒设备。传统的音频唤醒电路一般直接采用比较器来将音频信号与阈值比较，从而在音频信号超过阈值时唤醒设备。但是，由于在很多应用场景下环境音复杂多变，因此这样的音频唤醒电路往往具有很高的误唤醒率。另外，也有的音频唤醒电路直接采用模数转换器(analogto digital converter，adc)对音频信号进行adc采样数字处理，但是这样的做法会导致很高的功耗，尤其不利于在电池类设备中使用。

2、因此，期望一种改进的音频唤醒电路。

技术实现思路

1、根据本公开的一方面，提供了一种音频唤醒电路，包括：放大器，所述放大器被配置为接收音频信号并且对所接收的音频信号进行放大；整流器，所述整流器耦接到所述放大器，并且被配置为对从所述放大器接收的经放大的音频信号进行整流；积分器，所述积分器耦接到所述整流器，并且被配置为对从所述整流器接收的经整流的音频信号进行积分，从而在每个窗口期输出相应一个音频信号积分值；信号分压支路，所述信号分压支路耦接到所述积分器，并且被配置为对在一个窗口期从所述积分器接收的相应一个音频信号积分值进行分压，从而在每个窗口期输出与该窗口期的音频信号积分值对应的音频信号分压值；信号平均支路，所述信号平均支路耦接到所述积分器，并且被配置为对在多个窗口期从所述积分器接收的相应多个音频信号积分值进行平均，从而在每个窗口期输出与该窗口期和在该窗口期之前的窗口期的音频信号积分值对应的音频信号平均值；以及大小比较器，所述大小比较器耦接到所述信号分压支路和所述信号平均支路二者，并且被配置为判断从所述信号分压支路接收的音频信号分压值是否大于从所述信号平均支路接收的音频信号平均值，并且当从所述信号分压支路接收的音频信号分压值大于从所述信号平均支路接收的音频信号平均值时输出唤醒信号。

2、在一些实施例中，所述信号分压支路包括第一电容器和第二电容器，所述第一电容器具有经由第一开关耦接到所述积分器的第一端和耦接到地的第二端，所述第二电容器具有经由第二开关耦接到所述第一电容器的所述第一端的第三端和耦接到地的第四端，所述第二电容器的所述第三端还经由第三开关耦接到地，并且所述第一电容器的所述第一端耦接到所述大小比较器。

3、在一些实施例中，所述信号分压支路被配置为在所述第一开关断开、所述第二开关断开并且所述第三开关闭合的情况下对所述第二电容器进行复位，在所述第一开关闭合、所述第二开关断开并且所述第三开关断开的情况下使用在一个窗口期从所述积分器接收的相应一个音频信号积分值对所述第一电容器充电，以及在所述第一开关断开、所述第二开关闭合并且所述第三开关断开的情况下用所述第一电容器对所述第二电容器充电，所述信号分压支路的分压比例为

4、

5、在一些实施例中，所述第二电容器的电容值是可调整的，使得所述信号分压支路的分压比例是可调整的。

6、在一些实施例中，所述信号平均支路包括第三电容器和第四电容器，所述第三电容器具有经由第四开关耦接到所述积分器的第五端和耦接到地的第六端，所述第四电容器具有经由第五开关耦接到所述第三电容器的所述第五端的第七端和耦接到地的第八端，所述第四电容器的所述第七端耦接到所述大小比较器。

7、在一些实施例中，所述信号平均支路被配置为在所述第四开关闭合并且所述第五开关断开的情况下使用在多个窗口期从所述积分器接收的相应多个音频信号积分值对所述第三电容器充电，以及在所述第四开关断开并且所述第五开关闭合的情况下用所述第三电容器对所述第四电容器充电。

8、在一些实施例中，窗口期的时间长度在10毫秒至20毫秒之间。

9、在一些实施例中，所述放大器是可变增益放大器，并且音频唤醒电路还包括：窗口比较器，耦接到所述信号平均支路，并且被配置为判断从所述信号平均支路接收的音频信号平均值是否落入所述窗口比较器的窗口范围内，并且执行如下至少之一：当从所述信号平均支路接收的音频信号平均值落入所述窗口范围时，输出第一信号，当从所述信号平均支路接收的音频信号平均值高于所述窗口范围的上限时，输出第二信号，当从所述信号平均支路接收的音频信号平均值低于所述窗口范围的下限时，输出第三信号；增益控制电路，耦接在所述窗口比较器和所述可变增益放大器之间，并且被配置为执行如下至少之一：响应于从所述窗口比较器接收到所述第一信号，不调整所述可变增益放大器的增益，响应于从所述窗口比较器接收到所述第二信号，减小所述可变增益放大器的增益，响应于从所述窗口比较器接收到所述第三信号，增大所述可变增益放大器的增益。

10、在一些实施例中，所述放大器包括多级可变增益放大器，其中，所述增益控制电路耦接在所述窗口比较器和所述多级可变增益放大器中的一级可变增益放大器之间并且被配置为控制所述一级可变增益放大器的增益。

11、根据本公开的另一方面，提供了一种语音活动检测设备，包括根据前述方面的任一实施例所述的音频唤醒电路。

12、通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得更为清楚。

技术特征：

1.一种音频唤醒电路，包括：

2.根据权利要求1所述的音频唤醒电路，其中，所述信号分压支路包括第一电容器和第二电容器，所述第一电容器具有经由第一开关耦接到所述积分器的第一端和耦接到地的第二端，所述第二电容器具有经由第二开关耦接到所述第一电容器的所述第一端的第三端和耦接到地的第四端，

3.根据权利要求2所述的音频唤醒电路，其中，所述信号分压支路被配置为在所述第一开关断开、所述第二开关断开并且所述第三开关闭合的情况下对所述第二电容器进行复位，在所述第一开关闭合、所述第二开关断开并且所述第三开关断开的情况下使用在一个窗口期从所述积分器接收的相应一个音频信号积分值对所述第一电容器充电，以及在所述第一开关断开、所述第二开关闭合并且所述第三开关断开的情况下用所述第一电容器对所述第二电容器充电，

4.根据权利要求3所述的音频唤醒电路，其中，所述第二电容器的电容值是可调整的，使得所述信号分压支路的分压比例是可调整的。

5.根据权利要求1所述的音频唤醒电路，其中，所述信号平均支路包括第三电容器和第四电容器，所述第三电容器具有经由第四开关耦接到所述积分器的第五端和耦接到地的第六端，所述第四电容器具有经由第五开关耦接到所述第三电容器的所述第五端的第七端和耦接到地的第八端，

6.根据权利要求5所述的音频唤醒电路，其中，所述信号平均支路被配置为在所述第四开关闭合并且所述第五开关断开的情况下使用在多个窗口期从所述积分器接收的相应多个音频信号积分值对所述第三电容器充电，以及在所述第四开关断开并且所述第五开关闭合的情况下用所述第三电容器对所述第四电容器充电。

7.根据权利要求1所述的音频唤醒电路，其中，窗口期的时间长度在10毫秒至20毫秒之间。

8.根据权利要求1所述的音频唤醒电路，其中，所述放大器是可变增益放大器，并且所述音频唤醒电路还包括：

9.根据权利要求8所述的音频唤醒电路，其中，所述放大器包括多级可变增益放大器，其中，所述增益控制电路耦接在所述窗口比较器和所述多级可变增益放大器中的一级可变增益放大器之间并且被配置为控制所述一级可变增益放大器的增益。

10.一种语音活动检测设备，包括根据权利要求1-9中任一项所述的音频唤醒电路。

技术总结本公开涉及音频唤醒电路及语音活动检测设备。音频唤醒电路包括：放大器，用于放大音频信号；整流器，用于整流音频信号；积分器，用于积分音频信号，从而在每个窗口期输出相应一个音频信号积分值；信号分压支路，用于在每个窗口期输出与该窗口期的音频信号积分值对应的音频信号分压值；信号平均支路，用于在每个窗口期输出与该窗口期和在该窗口期之前的窗口期的音频信号积分值对应的音频信号平均值；以及大小比较器，用于当从信号分压支路接收的音频信号分压值大于从信号平均支路接收的音频信号平均值时输出唤醒信号。技术研发人员：张宁,佟国增,杨作兴受保护的技术使用者：深圳比特微电子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11