專(zhuān)利名稱(chēng)：一種過(guò)采樣增量調(diào)制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)制，尤其涉及一種過(guò)采樣增量調(diào)制方法和裝置。
技術(shù)背景過(guò)采樣增量調(diào)制是音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的一種常用的技術(shù)，通過(guò)這種技 術(shù)可以有效提高數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信噪比。但是過(guò)釆樣增量調(diào)制器會(huì)輸出大 量的帶外高頻噪聲，這些噪聲和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的器件噪聲，電源噪聲等相 互竄擾，生成音頻噪聲，從而影響了音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的效果。 一般情況 下，過(guò)采樣增量調(diào)制器的輸出都需要外加一個(gè)模擬低通濾波器。模擬低 通濾波器的帶外抑制能力至少不低于過(guò)釆樣增量調(diào)制器的帶內(nèi)噪聲抑 制能力。而模擬低通濾波的帶外抑制能力與它的階數(shù)有關(guān)。由于模擬濾 波器的面積隨著它的階數(shù)增大而增加，音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的成本就相應(yīng)提 咼。增量--求和調(diào)制(2-A Modulation)是Inose等人在1962年提出的 一種應(yīng)用于模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換的原理。它以較高的采樣頻率獲得更多的時(shí) 間數(shù)據(jù)為代價(jià)，大大降低量化器的分辨率要求，并結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理技 術(shù)來(lái)提高有效的分辨率。增量調(diào)制器被典型地應(yīng)用于對(duì)高線性的要求比高帶寬高的 情況，它的優(yōu)點(diǎn)之一是這種增量調(diào)制器的主要部分是用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn) 的，可以避免很多模擬電路的誤差。過(guò)釆樣所得到的很高的新釆樣率使得模擬重構(gòu)濾波器的設(shè)計(jì)變得 很簡(jiǎn)單?？梢酝ㄟ^(guò)數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)很高的過(guò)采樣率，如32， 64， 128甚至更高，但數(shù)字電路的設(shè)計(jì)變得較為復(fù)雜。S - A增量調(diào)制器在要求高質(zhì)量音頻效果的音頻設(shè)備(如MP3， DVD) 中，被廣泛地采用?，F(xiàn)在，大多數(shù)高性能的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器都采用多比特量化的增量調(diào) 制器，外掛多比特?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器和較低階數(shù)的模擬低通濾波器，它大大減 低了由時(shí)鐘抖動(dòng)、碼間竄擾等引起的失真；同時(shí)，由于量化電平的增多， 調(diào)制器輸出的高頻噪聲被抑制，從而可以降低模擬低通濾波器的階數(shù)。多比特量化增量調(diào)制器的主要問(wèn)題在于多比特?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器的匹配 精度問(wèn)題，為了減小調(diào)制器輸出的高頻噪聲，以降低模擬低通濾波器的 階數(shù)，通常都采用5比特或更高的調(diào)制器進(jìn)行量化，但模擬器件的匹配 精度很難達(dá)到16位或更高的精度，這使得多比特增量調(diào)制器的匹配問(wèn) 題突出，增大了動(dòng)態(tài)匹配算法的復(fù)雜性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能夠降低高頻噪聲的過(guò)采樣增量調(diào)制 方法和裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中為了降低模擬低通濾波器的階數(shù)，而采 用5比特或更高的調(diào)制器進(jìn)行量化，從而增大動(dòng)態(tài)匹配算法的復(fù)雜性的問(wèn)題。本發(fā)明所采用的過(guò)采樣增量調(diào)制方法為在增量調(diào)制器的輸出端增 設(shè)累加器，所述累加器將當(dāng)前的量化器輸出與上一次的量化器輸出進(jìn)行 累加，所累加的信號(hào)作為增量調(diào)制輸出信號(hào)。所述的增量調(diào)制器采用2比特或3比特增量調(diào)制。 本發(fā)明中所采用的過(guò)采樣增量調(diào)制裝置，包括增量調(diào)制器，其特征 在于所述的增量調(diào)制器的輸出端連接累加器，所述的累加器將當(dāng)前的 量化器輸出與上一次的量化器輸出進(jìn)行累加，所累加的信號(hào)作為增量調(diào)制輸出信號(hào)。所述的增量調(diào)制器包括增量求和模塊、序列發(fā)生模塊和量化器，其中，所述的增量求和模塊接收增量調(diào)制輸入信號(hào)，經(jīng)增量、求和處理后， 與序列發(fā)生模塊所產(chǎn)生積分信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果作為量化器的輸入信號(hào)；所述的量化器對(duì)輸入信號(hào)量化處理后，輸出信號(hào)至累加器。 所述的增量求和模塊為2-4階單環(huán)結(jié)構(gòu)。 所述的量化器的電平量化為4階-8階。本發(fā)明的有益效果為在本發(fā)明中，由于在傳統(tǒng)增量調(diào)制器的輸出 端增設(shè)了累加器，通過(guò)該累加器將當(dāng)前的量化器輸出與上一次的量化器 輸出進(jìn)行累加，所累加的信號(hào)作為本發(fā)明的增量調(diào)制輸出信號(hào)，這樣， 本發(fā)明在傳統(tǒng)增量調(diào)制器的輸出引入一個(gè)零點(diǎn)，且該零點(diǎn)處于最高采樣 頻率的一半位置處，使本發(fā)明輸出的帶外噪聲，尤其是高頻噪聲大大減 少，從而降低了對(duì)模擬濾波器的要求，使得本發(fā)明在量化比特的位數(shù)和 輸出高頻噪聲之間取得更好的平衡點(diǎn)，整體性能得到更大的優(yōu)化，降低 了動(dòng)態(tài)匹配算法的復(fù)雜性，從而使得音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的成本得以降低。在本發(fā)明中，增量調(diào)制器采用2比特或3比特增量調(diào)制，增量求和 模塊采用2-4階單環(huán)結(jié)構(gòu)，以及量化器的電平量化采用4階-8階，使本 發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，增量調(diào)制輸出信號(hào)不超過(guò)16位，降低對(duì)模擬濾波器的 匹配要求，進(jìn)一步達(dá)到降低動(dòng)態(tài)匹配算法的效果，降低咅頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的成本。


圖1為本發(fā)明基本結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明信號(hào)流程示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中噪聲傳輸函數(shù)零(極)點(diǎn)分布示意圖； 圖4為本發(fā)明中噪聲傳輸函數(shù)零(極)點(diǎn)分布示意圖； 圖5為現(xiàn)有技術(shù)中輸出頻譜示意圖(調(diào)制器工作頻率3. 072MHz); 圖6為本發(fā)明中輸出頻譜示意圖(調(diào)制器工作頻率3. 072MHz)。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明 根據(jù)圖1，本發(fā)明包括S-A增量調(diào)制器1，增量調(diào)制器1的輸出 端連接累加器2，該增量調(diào)制器1包括增量求和模塊11、序列發(fā)生模塊 12和量化器13，增量求和模塊ll接收增量調(diào)制輸入信號(hào)，經(jīng)增量、求 和處理后，與序列發(fā)生模塊12所產(chǎn)生積分信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算，運(yùn)算結(jié) 果作為量化器13的輸入信號(hào)，化器13對(duì)輸入信號(hào)量化處理后，輸出信 號(hào)至累加器2，累加器2將當(dāng)前的量化器輸出與上一次的量化器輸出進(jìn) 行累加，所累加的信號(hào)作為增量調(diào)制輸出信號(hào)。在本發(fā)明中，該增量調(diào)制器1采用2比特或3比特增量調(diào)制，增量 求和模塊11采用2-4階單環(huán)結(jié)構(gòu)，量化器13的電平量化采用4階-8 階。本發(fā)明在傳統(tǒng)增量調(diào)制器1的(量化器13)輸出端增設(shè)了累加器2， 通過(guò)該累加器2將當(dāng)前的量化器輸出與上一次的量化器輸出進(jìn)行累加， 所累加的信號(hào)作為本發(fā)明的增量調(diào)制輸出信號(hào)，使得本發(fā)明在傳統(tǒng)增量調(diào)制器l的輸出引入一個(gè)零點(diǎn)，且該零點(diǎn)處于最高采樣頻率的一半位置 處，使得本發(fā)明輸出的帶外噪聲，尤其是高頻噪聲大大減少，從而降低 了對(duì)模擬濾波器的要求，降低了動(dòng)態(tài)匹配算法的復(fù)雜性，從而使得音頻 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的成本得以降低。下面以一應(yīng)用實(shí)例加以說(shuō)明，如圖2所示，對(duì)于一個(gè)典型傳統(tǒng)意義 上的增量調(diào)制器1，增量求和模塊11采用3階單環(huán)結(jié)構(gòu)，序列發(fā)生模塊12 (即抖動(dòng)(序列)生成器Dither generator)產(chǎn)生一個(gè)l-z—'積分 信號(hào)至量化器13輸入端前端的加法器。量化器13采用7階(level)電平量化，過(guò)采樣率為64，假設(shè)原 始采樣率為48KHz，則增量調(diào)制器1的增量調(diào)制輸入信號(hào)(SDM I叩ut) 的碼率為48KHz * 64 二 3. 072MHz。如圖2所示，本發(fā)明在該增量調(diào)制器1的輸出端增加一個(gè)累加器2， 加器2將當(dāng)前的量化器13輸出與上一次的輸出作累加作為增量調(diào)制輸 出信號(hào)(SDM Output)，增量調(diào)制輸出信號(hào)(SDM Output)的電平數(shù)目 由變?yōu)?3個(gè)?，F(xiàn)假設(shè)增量求和模塊11中的參數(shù)如下a0=1.25， a3=l， bl::l， b2=l， b3二l則該增量調(diào)制器1在傳統(tǒng)意義上的噪聲傳輸函數(shù)(NTF : Noise transfer function)為謂= 1 + (ffi , -3)' 一 + (31 ' 02)'廣2 - -一3〗+ (患'as - 2 + 02)' r1 + (1 -軌'％ + i' 02 -, r2其中，q為量化器13的量化間隔，增量調(diào)制器l所對(duì)應(yīng)的零(極) 點(diǎn)典型分布如圖3所示，其中"x"代表極點(diǎn)，"□"代表零點(diǎn)。在本發(fā)明中，本發(fā)明的噪聲傳輸函數(shù)NTF則為
<formula>formula see original document page 8</formula>本發(fā)明所對(duì)應(yīng)的零(極)點(diǎn)典型分布如圖4所示。對(duì)照?qǐng)D3和圖4，顯然，本發(fā)明由于在增量調(diào)制器l的輸出端增設(shè) 了累加器2，如圖4所示的"0"位置，本發(fā)明增加了一個(gè)零點(diǎn)，該零 點(diǎn)處于最高采樣頻率3. 072MHz的一半位置處。參照?qǐng)D5所示的增量調(diào)制器1輸出頻譜示意圖(7階量化間隔)和 圖6所示的本發(fā)明的輸出頻譜示意圖(13階量化間隔)，可以看出，由 于新增零點(diǎn)的作用，本發(fā)明輸出的高頻噪聲大大減少，尤其在二分一的 工作頻率上，即1.5MHz (附近)處，本發(fā)明高頻噪聲性能獲得了極大的 改善，本發(fā)明只采用了 13階量化間隔，就使得高頻噪聲大大減少。因此，本發(fā)明在量化比特的位數(shù)和輸出高頻噪聲之間取得更好的平 衡點(diǎn)，整體性能得到更大的優(yōu)化，降低了動(dòng)態(tài)匹配算法的復(fù)雜性，從而 使得音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的成本得以降低。
權(quán)利要求
1. 一種過(guò)釆樣增量調(diào)制方法，其特征在于在增量調(diào)制器的輸出端增 設(shè)累加器，所述累加器將當(dāng)前的量化器輸出與上一次的量化器輸出 進(jìn)行累加，所累加的信號(hào)作為增量調(diào)制輸出信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)采樣增量調(diào)制方法，其特征在于所述的增量調(diào)制器采用2比特或3比特增量調(diào)制。
3. —種過(guò)采樣增量調(diào)制裝置，包括增量調(diào)制器，其特征在于所述的 增量調(diào)制器的輸出端連接累加器，所述的累加器將當(dāng)前的量化器輸 出與上一次的量化器輸出進(jìn)行累加，所累加的信號(hào)作為增量調(diào)制輸出信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的過(guò)采樣增量調(diào)制裝置，其特征在于所述的 增量調(diào)制器包括增量求和模塊、序列發(fā)生模塊和量化器，其中，所述的增量求和模塊接收增量調(diào)制輸入信號(hào)，經(jīng)增量、求和處 理后，與序列發(fā)生模塊所產(chǎn)生積分信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果作 為量化器的輸入信號(hào)；所述的量化器對(duì)輸入信號(hào)量化處理后，輸出信號(hào)至累加器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的過(guò)采樣增量調(diào)制裝置，其特征在于所述的 增量求和模塊為2-4階單環(huán)結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的過(guò)采樣增量調(diào)制裝置，其特征在于所述的 量化器的電平量化為4階-8階。
全文摘要
一種涉及調(diào)制的過(guò)采樣增量調(diào)制方法和裝置，方法為在增量調(diào)制器的輸出端增設(shè)累加器，所述累加器將當(dāng)前的量化器輸出與上一次的量化器輸出進(jìn)行累加，所累加的信號(hào)作為增量調(diào)制輸出信號(hào)；增量調(diào)制器采用2比特或3比特增量調(diào)制；該裝置包括增量調(diào)制器，其特征在于所述的增量調(diào)制器的輸出端連接累加器，所述的累加器將當(dāng)前的量化器輸出與上一次的量化器輸出進(jìn)行累加，所累加的信號(hào)作為增量調(diào)制輸出信號(hào)。增量調(diào)制器包括增量求和模塊、序列發(fā)生模塊和量化器；增量求和模塊為2-4階單環(huán)結(jié)構(gòu)；量化器的電平量化為4階-8階，本發(fā)明在量化比特的位數(shù)和輸出高頻噪聲之間取得更好的平衡點(diǎn)，整體性能得到更大的優(yōu)化，降低了動(dòng)態(tài)匹配算法的復(fù)雜性。
文檔編號(hào)H03M3/02GK101145785SQ20061006264
公開(kāi)日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2006年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月12日
發(fā)明者梁仁光, 王建君, 鄭士源 申請(qǐng)人:深圳安凱微電子技術(shù)有限公司