專利名稱：三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于音訊裝置，特別關(guān)于音訊裝置中的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
圖1為現(xiàn)有的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器(Delta-Sigma DAC)，用以將16位的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為一可聽聲響VOUT。這樣的三角積分技術(shù)其實(shí)很熱門，因?yàn)樗梢酝ㄟ^有效率的硬件實(shí)作來達(dá)成高分辨率和高品質(zhì)。一內(nèi)插器102以一第一取樣率接收一n位數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行內(nèi)插以產(chǎn)生具有較高第二取樣率的n位輸出信號(hào)。一三角積分調(diào)變器104接收內(nèi)插器102的輸出信號(hào)并整理其中的噪聲，產(chǎn)生一整形信號(hào)，用以將該16位數(shù)字信號(hào)表示成一種帶頻(pass band)線性模擬的形式。一數(shù)字轉(zhuǎn)換器106接著將該整形信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，而一模擬過濾器110過濾其中的高頻噪聲并輸出該可聽聲響VOUT。
當(dāng)電源啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)時(shí)鐘(未圖標(biāo))需要一段時(shí)間才能進(jìn)入穩(wěn)定周期，而該三角積分調(diào)變器104也需要時(shí)間收斂至穩(wěn)定。這期間可能會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)的數(shù)字信號(hào)，使數(shù)字轉(zhuǎn)換器106輸出爆音。在模擬過濾器110中，通常會(huì)使用一反向器120來防止開機(jī)爆音。當(dāng)開機(jī)時(shí)，一邏輯高電位信號(hào)輸入至該反向器120，使該反向器120形成高阻抗(high-Z)模式，使該輸出節(jié)點(diǎn)A形同開路。因此，開機(jī)爆音就不會(huì)傳送至模擬過濾器110的輸出端。三角積分調(diào)變器104完成初始化后會(huì)輸出一零序列(zero pattern)，而該反向器120便回到正常模式，將該零序列傳送至模擬過濾器110。該零序列通過模擬過濾器110時(shí)并不會(huì)產(chǎn)生可聽聲響。此外在開機(jī)時(shí)，該操作放大器OP1所需的一參考電壓VREF受到控制信號(hào)#ctrl的控制，通過一開關(guān)112接地，而使該模擬過濾器110變成一個(gè)定增益緩沖器(unity gain buffer)，也具有防止開機(jī)爆音的效果。該參考電壓VREF通常耦接至一大電容(未圖標(biāo))以獲取高信噪比。當(dāng)該反向器120從高阻抗模式回到正常模式時(shí)，控制信號(hào)#ctrl也同時(shí)切至一邏輯低電位，因此該參考電壓VREF隨著其RC常數(shù)而逐漸升高至操作點(diǎn)。
在圖1中，另一實(shí)作方式直接提供一輸出開關(guān)114耦接于操作放大器OP1的輸出端。該輸出開關(guān)114和開關(guān)112一樣，可以是NMOS。在開機(jī)時(shí)，具有邏輯高電位的控制信號(hào)#ctrl傳送至輸出開關(guān)114，使可聽聲響VOUT接地。于是操作放大器OP1輸出的爆音就可以直接被消除掉。
然而這種高阻抗模式的做法，并不能應(yīng)用在以有限脈沖響應(yīng)(FIR，F(xiàn)initeImpulse Response)為基礎(chǔ)的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器或切換式電容架構(gòu)。此外，從三角積分調(diào)變器104產(chǎn)生的零序列對(duì)模擬過濾器110而言是不可預(yù)測的。因?yàn)椴僮鞣糯笃鱋P1可能輸出非常大的負(fù)載，所以輸出開關(guān)114可能無法有效的將可聽聲響VOUT接地。因此需要一種改良式的防爆音電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器。其中，一內(nèi)插器對(duì)一n位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行過采樣以產(chǎn)生一n位的過采樣信號(hào)；一三角積分調(diào)變器將該n位的過采樣信號(hào)進(jìn)行整形以產(chǎn)生一整形數(shù)字信號(hào)；一有限脈沖響應(yīng)濾波器過濾該整形數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生一模擬音源信號(hào)；一模擬濾波器放大該模擬音源信號(hào)以產(chǎn)生一可聽聲響；當(dāng)該三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)時(shí)，引發(fā)一靜音信號(hào)使該模擬濾波器關(guān)閉，藉此避免輸出該可聽聲響；當(dāng)該整形數(shù)字信號(hào)為一零序列時(shí)，該靜音信號(hào)關(guān)閉，而該模擬濾波器隨之啟動(dòng)并開始輸出該可聽聲響。
該模擬濾波器包含一操作放大器，受到該靜音信號(hào)的控制。其中一第一輸入節(jié)點(diǎn)接收該模擬音源信號(hào)，一第二輸入節(jié)點(diǎn)接收一參考電壓；一輸出節(jié)點(diǎn)輸出該可聽聲響；一被動(dòng)元件以及一第一開關(guān)；當(dāng)該三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)時(shí)，該控制信號(hào)使能使該第一開關(guān)將該參考電壓接地，該靜音信號(hào)使能使該輸出節(jié)點(diǎn)接地；當(dāng)該整形數(shù)字信號(hào)包含一零序列時(shí)，該控制信號(hào)關(guān)閉，而該參考電壓則傳送至該第二輸入節(jié)點(diǎn)。
本發(fā)明的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器可進(jìn)一步包含一第二開關(guān)耦接該輸出節(jié)點(diǎn)，受該控制信號(hào)的控制；當(dāng)該控制信號(hào)使能時(shí)，該第二開關(guān)將該輸出節(jié)點(diǎn)接地；該第一開關(guān)和該第二開關(guān)可以是NMOS，而該控制信號(hào)使能時(shí)為一邏輯高電位；該第一開關(guān)和該第二開關(guān)也可以是PMOS，而該控制信號(hào)使能時(shí)為一邏輯低電位。
該操作放大器中，一差動(dòng)輸入級(jí)接收該模擬音源信號(hào)和該參考電壓，一增益級(jí)調(diào)整其輸出信號(hào)的增益，而一輸出級(jí)產(chǎn)生該可聽聲響；該靜音信號(hào)傳送至該輸出級(jí)，當(dāng)該靜音信號(hào)使能時(shí)，該輸出級(jí)將該輸出節(jié)點(diǎn)接地。
本發(fā)明的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器可進(jìn)一步包含一帶隙電路，用以提供該參考電壓；其中一第一電阻和一第一電容并聯(lián)耦接于一參考節(jié)點(diǎn)和地線之間；而一第二電阻耦接至一帶隙電壓源和該參考節(jié)點(diǎn)；該參考電壓系由該參考節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生。該第二電阻也可以由一帶隙電流源取代，產(chǎn)生該參考電壓。
綜上所述，本發(fā)明所提供的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器，具有高分辨率和高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為一現(xiàn)有的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器；圖2為本發(fā)明的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例；圖3為圖2中模擬濾波器320的實(shí)施例；圖4和圖5為圖3中輸出級(jí)430的實(shí)施例；圖6A和圖6B為圖3中帶隙電路312的實(shí)施例。
主要元件符號(hào)說明102內(nèi)插器104三角積分調(diào)變器106數(shù)字轉(zhuǎn)換器110模擬過濾器112開關(guān) 114輸出開關(guān)120反向器210有限脈沖響應(yīng)濾波器312帶隙電路 320模擬濾波器
302被動(dòng)元件304操作放大器306第一開關(guān)308第二開關(guān)410差動(dòng)輸入級(jí) 420增益級(jí)430輸出級(jí) 312a帶隙電路312b帶隙電路 312帶隙電路具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖2為本發(fā)明三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例。該三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器包含一內(nèi)插器102，一三角積分調(diào)變器104，一有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器210和一模擬濾波器320。該模擬濾波器320包含一被動(dòng)(Passive)元件302，一操作放大器304，一第一開關(guān)306和一第二開關(guān)308。該操作放大器304包含一第一輸入節(jié)點(diǎn)，一第二輸入節(jié)點(diǎn)和一輸出節(jié)點(diǎn)。該被動(dòng)元件302耦接操作放大器304的輸出節(jié)點(diǎn)和第一輸入節(jié)點(diǎn)。該第一輸入節(jié)點(diǎn)接收該模擬音源信號(hào)，該第二輸入節(jié)點(diǎn)接收一參考電壓VREF，而該輸出節(jié)點(diǎn)用以發(fā)出可聽聲響。該第一開關(guān)306耦接該操作放大器304的第二輸入節(jié)點(diǎn)，接收一控制信號(hào)#ctr1。該操作放大器304在本發(fā)明是改良過的，在開機(jī)時(shí)不會(huì)發(fā)出響音。當(dāng)該三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器開機(jī)時(shí)，引發(fā)一靜音信號(hào)#en傳送至該模擬濾波器320，而使操作放大器304的輸出隨著關(guān)閉，因此可聽聲響VOUT就不會(huì)被輸出。更確切的說，該靜音信號(hào)#en其實(shí)是用來使該操作放大器304的輸出節(jié)點(diǎn)接地。同時(shí)，控制信號(hào)#ctrl也在三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器開機(jī)時(shí)使能，使第一開關(guān)306將參考電壓VREF接地。藉此，操作放大器304的功能變成一種單增益緩沖器，可節(jié)省不需要的驅(qū)動(dòng)電力。當(dāng)該三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器完成開機(jī)初始化后，三角積分調(diào)變器104產(chǎn)生一包含零序列的整形數(shù)字信號(hào)，使控制信號(hào)#ctrl和靜音信號(hào)#en關(guān)閉，而參考電壓VREF通過第二輸入節(jié)點(diǎn)傳送至模擬濾波器320，使模擬濾波器320開始輸出可聽聲響VOUT。
圖3為圖2中模擬濾波器320的實(shí)施例。該三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器可進(jìn)一步包含一第二開關(guān)308，耦接該輸出節(jié)點(diǎn)，同樣受到該控制信號(hào)#ctrl的控制。當(dāng)該控制信號(hào)#ctrl使能時(shí)，該第二開關(guān)308將操作放大器304的輸出節(jié)點(diǎn)接地，更進(jìn)一步的確保開機(jī)不會(huì)爆音。該第一開關(guān)306和第二開關(guān)308可以同時(shí)是NMOS，所以控制信號(hào)#ctrl使能時(shí)是邏輯上的高電位。反之也可，該第一開關(guān)306和第二開關(guān)308以PMOS實(shí)作時(shí)，該控制信號(hào)#ctrl以邏輯低電位為使能狀態(tài)。
在圖3中，該操作放大器304包含一差動(dòng)輸入級(jí)410，一增益級(jí)420和一輸出級(jí)430。該差動(dòng)輸入級(jí)410具有第一和第二輸入節(jié)點(diǎn)，用以接收該模擬音源信號(hào)和參考電壓VREF。該增益級(jí)420耦接該差動(dòng)輸入級(jí)410，用以調(diào)整差動(dòng)輸入級(jí)410的增益。輸出級(jí)430耦接增益級(jí)420，具有該輸出節(jié)點(diǎn)，提供可聽聲響。這三個(gè)階級(jí)是基于現(xiàn)有的操作放大器架構(gòu)，而本發(fā)明改良了其中的輸出級(jí)430以防止爆音。靜音信號(hào)#en用以控制該輸出級(jí)430。當(dāng)該靜音信號(hào)#en使能時(shí)，該輸出級(jí)430的輸出節(jié)點(diǎn)接地。該被動(dòng)元件302可以是一種RC電路，包含一電容C1和一電阻R1平行耦接。該操作放大器304受到一供應(yīng)電源+VDD和電源降-VDD所驅(qū)動(dòng)，其電源降-VDD也可以視為是相對(duì)地線。
圖4和圖5為圖3中輸出級(jí)430的實(shí)施例。在圖4中，該輸出級(jí)430包含一第一PMOS MP，一第一NMOS MN以及一第二PMOS M1。該第一PMOS MP的源極耦接供應(yīng)電源+VDD，漏極耦接輸出節(jié)點(diǎn)。該第一NMOS MN的漏極耦接該輸出節(jié)點(diǎn)，源極耦接-VDD。該第二PMOS M1的源極耦接供應(yīng)電源+VDD，漏極耦接第一NMOS MN的柵極，柵極耦接靜音信號(hào)#en。當(dāng)該靜音信號(hào)#en使能為邏輯低電位時(shí)，該第二PMOS M1和第一NMOS MN啟動(dòng)，而可聽聲響VOUT被拉至電源降-VDD。
圖5為輸出級(jí)430的另一實(shí)施例。其中第二PMOS M1以第二NMOS M2取代，具有漏極耦接至供應(yīng)電源+VDD，源極耦接至第一NMOS MN的柵極，以與門極耦接至靜音信號(hào)#en。當(dāng)該靜音信號(hào)#en使能為邏輯高電位時(shí)，該第二NMOSM2和第一NMOS MN啟動(dòng)，使可聽聲響VOUT被拉至電源降-VDD。
在圖4和圖5中，第一NMOS MN和第一PMOS MP在輸出級(jí)形成一推拉電路，其柵極耦接至一PMOS MB，作為偏移控制。在不同的操作放大器中又有不同的作法，所以本發(fā)明主要的精神重點(diǎn)是設(shè)法使操作放大器304的可聽聲響VOUT接地。此外，這種接地機(jī)制也可以做在該操作放大器的其它階級(jí)。
圖6A和圖6B為圖3中帶隙電路的實(shí)施例。在圖6A中，帶隙電路312a包含一第一電阻Ra和一第一電容Ca，平行耦接于一參考節(jié)點(diǎn)和地線之間。一第二電阻Rb耦接至一帶隙電壓源VBG和該參考節(jié)點(diǎn)。該參考電壓VREF于是從該參考節(jié)點(diǎn)輸出。在圖6B的帶隙電路312b中，一帶隙電流源IBG取代了第二電阻Rb的位置而耦接于該參考節(jié)點(diǎn)，通過該參考節(jié)點(diǎn)提供參考電壓VREF。
以上所述利用較佳實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明的范圍，而且熟知此類技藝人士皆能明了，適當(dāng)而作些微的改變及調(diào)整，仍將不失本發(fā)明的要義所在，也不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器包含一內(nèi)插器，對(duì)一n位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行過采樣以產(chǎn)生一n位的過采樣信號(hào)；以及一三角積分調(diào)變器，耦接所述內(nèi)插器的輸出，將所述n位的過采樣信號(hào)進(jìn)行整形以產(chǎn)生一整形數(shù)字信號(hào)；一有限脈沖響應(yīng)濾波器，耦接所述三角積分調(diào)變器，過濾所述整形數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生一模擬音源信號(hào)；一模擬濾波器，耦接所述有限脈沖響應(yīng)濾波器，放大所述模擬音源信號(hào)以產(chǎn)生一可聽聲響；其中當(dāng)所述三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)時(shí)，引發(fā)一靜音信號(hào)使所述模擬濾波器關(guān)閉，藉此避免輸出所述可聽聲響；以及當(dāng)所述整形數(shù)字信號(hào)為一零序列時(shí)，所述靜音信號(hào)關(guān)閉，而所述模擬濾波器隨之啟動(dòng)并開始輸出所述可聽聲響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述模擬濾波器包含一操作放大器，受到所述靜音信號(hào)的控制，包含一第一輸入節(jié)點(diǎn)，用以接收所述模擬音源信號(hào)；一第二輸入節(jié)點(diǎn)，用以接收一參考電壓；以及一輸出節(jié)點(diǎn)，用以輸出所述可聽聲響；一被動(dòng)元件，耦接所述輸出節(jié)點(diǎn)和所述第一輸入節(jié)點(diǎn)；一第一開關(guān)，耦接所述第二輸入節(jié)點(diǎn)，接收一控制信號(hào)；其中當(dāng)所述三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)時(shí)，所述控制信號(hào)使能，使所述第一開關(guān)將所述參考電壓接地；以及所述靜音信號(hào)使能，使所述輸出節(jié)點(diǎn)接地；當(dāng)所述整形數(shù)字信號(hào)包含一零序列時(shí)，所述控制信號(hào)關(guān)閉，而所述參考電壓則傳送至所述第二輸入節(jié)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還進(jìn)一步包含一第二開關(guān)耦接所述輸出節(jié)點(diǎn)，受所述控制信號(hào)的控制；其中當(dāng)所述控制信號(hào)使能時(shí)，所述第二開關(guān)將所述輸出節(jié)點(diǎn)接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)為NMOS，而所述控制信號(hào)使能時(shí)為一邏輯高電位。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)為PMOS，而所述控制信號(hào)使能時(shí)為一邏輯低電位。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述操作放大器包含一差動(dòng)輸入級(jí)，具有所述第一和第二輸入節(jié)點(diǎn)，接收所述模擬音源信號(hào)和所述參考電壓；一增益級(jí)，耦接所述差動(dòng)輸入級(jí)，調(diào)整其輸出信號(hào)的增益；以及一輸出級(jí)，耦接所述增益級(jí)，具有所述輸出節(jié)點(diǎn)以產(chǎn)生所述可聽聲響；其中所述靜音信號(hào)傳送至所述輸出級(jí)；以及當(dāng)所述靜音信號(hào)使能時(shí)，所述輸出級(jí)將所述輸出節(jié)點(diǎn)接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述輸出級(jí)包含一第一PMOS，具有一源極耦接至一電源供應(yīng)器，以及一漏極耦接至所述輸出節(jié)點(diǎn)；一第一NMOS，具有一漏極耦接至所述輸出節(jié)點(diǎn)，以及一源極耦接至一電源降；以及一第二PMOS，具有一源極耦接至所述電源供應(yīng)器，一漏極耦接至所述第一NMOS的柵極，以及一柵極耦接至所述靜音信號(hào)；其中當(dāng)所述靜音信號(hào)使能為一邏輯低電位時(shí)，所述第二PMOS和第一NMOS啟動(dòng)，而所述輸出節(jié)點(diǎn)被拉至所述電源降，等同于接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述輸出級(jí)包含一第一PMOS，具有一源極耦接至一電源供應(yīng)器，以及一漏極耦接至所述輸出節(jié)點(diǎn)；一第一NMOS，具有一漏極耦接至所述輸出節(jié)點(diǎn)，以及一源極耦接至一電源降；以及一第二NMOS，具有一漏極耦接至所述電源供應(yīng)器，一源極耦接至所述第一NMOS的柵極，以及一柵極耦接至所述靜音信號(hào)；其中當(dāng)所述靜音信號(hào)使能為一邏輯高電位時(shí)，所述第二NMOS和第一NMOS啟動(dòng)，而所述輸出節(jié)點(diǎn)被拉至所述電源降，等同于接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，進(jìn)一步包含一帶隙電路，用以提供所述參考電壓，包含一第一電阻和一第一電容，并聯(lián)耦接于一參考節(jié)點(diǎn)和地線；以及一第二電阻耦接至一帶隙電壓源和所述參考節(jié)點(diǎn)；其中所述參考電壓由所述參考節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，進(jìn)一步包含一帶隙電路，用以提供所述參考電壓，包含一第一電阻和一第一電容，并聯(lián)耦接于一參考節(jié)點(diǎn)和地線；以及一帶隙電流源耦接至所述參考節(jié)點(diǎn)；其中所述參考電壓由所述參考節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明提出一種三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器。該三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器包括一內(nèi)插器對(duì)一n位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行過采樣以產(chǎn)生一n位的過采樣信號(hào)；一三角積分調(diào)變器將該n位的過采樣信號(hào)進(jìn)行整形以產(chǎn)生一整形數(shù)字信號(hào)；一有限脈沖響應(yīng)濾波器過濾該整形數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生一模擬音源信號(hào)；一模擬濾波器放大該模擬音源信號(hào)以產(chǎn)生一可聽聲響；當(dāng)該三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)時(shí)，引發(fā)一靜音信號(hào)使該模擬濾波器關(guān)閉，藉此避免輸出該可聽聲響；當(dāng)該整形數(shù)字信號(hào)為一零序列時(shí)，該靜音信號(hào)關(guān)閉，而該模擬濾波器隨的啟動(dòng)并開始輸出該可聽聲響。通過本發(fā)明，可使三角積分?jǐn)?shù)字轉(zhuǎn)換器具有高分辨率和高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03M1/66GK1992532SQ20061015663
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者涂維軒, 徐哲祥 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司