專利名稱：一種西格瑪-德爾塔調(diào)制器的制作方法
一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器
本發(fā)明涉及一種具有增益功能和補(bǔ)償功能的西格瑪一德爾塔調(diào)制器。
西格瑪一德爾塔調(diào)制器被用來進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。西格瑪一德爾塔調(diào)制器提供 高分辨率，高集成度和低的成本，使得其在許多需要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用中成 為一種比較理想的選擇。
西格瑪一德爾塔調(diào)制器的作用可以通過最簡單的1位實(shí)現(xiàn)進(jìn)行最好的說 明。圖l示出了一種典型的l位西格瑪一德爾塔調(diào)制器。
在

圖1所示的基本實(shí)現(xiàn)方式中，西格瑪一德爾塔調(diào)制器包括一求和單元1，
一積分器2， 一比較器3，和一數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)4。求和單元可以是，例如， 一差分放大器。比較器可以是一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。
如圖l所示，調(diào)制器的一些組分被連接在反饋環(huán)中。模擬輸入信號流入求 和單元，在模擬輸入信號流入環(huán)路濾波器，在本例中為一積分器，之前，在求 和單元處與反饋信號求差。積分器輸出的信號與比較器內(nèi)的基準(zhǔn)信號進(jìn)行比 較。如果積分器的輸出信號大于基準(zhǔn)信號，則輸出一個(gè)"l"，如果積分器的輸 出信號小雨基準(zhǔn)信號，則輸出一個(gè)"0"。從而，模擬輸入信號被轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸 出信號。
數(shù)字?jǐn)?shù)出信號經(jīng)由DAC被反饋至求和單元，在此處輸入信號與其進(jìn)行求 差運(yùn)算。反饋信號的目的是通過使數(shù)字輸出信號的1和0表征模擬輸入，以保
12持積分器的平均輸出接近比較器的基準(zhǔn)電平。
位于反饋環(huán)上的DAC具有一個(gè)高基準(zhǔn)電壓和一個(gè)低基準(zhǔn)電壓。當(dāng)比較器 輸出時(shí)，DAC輸出一高電壓信號，當(dāng)比較器輸出'0，時(shí)，DAC輸出一 低電壓信號。當(dāng)輸入信號與反饋DAC的高基準(zhǔn)電壓或低基準(zhǔn)電壓相等時(shí)，調(diào) 制器處于全量程。例如，如果當(dāng)反饋DAC接收O時(shí)，輸出-2.5V，當(dāng)其接收l 時(shí)，輸出2.5V，則輸入的范圍為土2.5V。比較器的基準(zhǔn)電壓為輸入范圍的上邊 界和下邊界的中間值，例如，對于輸入范圍為士2.5V的情況，比較器的基準(zhǔn)電 壓為0V。比較器的基準(zhǔn)電壓代表調(diào)制器的虛地電平。對于具有一關(guān)于0對稱 的輸入范圍的調(diào)制器，其虛地電平為0。
西格瑪一德爾塔調(diào)制器的輸出是一串1和0。 1和0的比例代表與調(diào)制器 的輸入范圍相比較的輸入信號的值。例如，如果調(diào)制器的范圍為土2.5V，輸入 信號的值為1.0V，則輸入信號比5V范圍的下邊界高3.5V。在此例中，輸出信 號的70%應(yīng)該由1組成。為了使調(diào)制器產(chǎn)生一精確表示模擬輸入信號的數(shù)字輸 出信號，調(diào)制器的采樣速率必須明顯高于模擬輸入信號的變化速率。
比上述的1位調(diào)制器更加復(fù)雜的西格瑪一德爾塔調(diào)制器可具有較多的調(diào)制 器和積分器。
西格瑪一德爾塔調(diào)制器提供可比傳統(tǒng)的ADC更佳的噪聲性能。這是通過 過采樣、噪聲整形、數(shù)字濾波和抽樣實(shí)現(xiàn)的。
傳統(tǒng)的多位ADC，通過對輸入信號以固定的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，并根據(jù)輸入信號的值將其分類為被等分的一些預(yù)定值中的一個(gè)，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)
字信號。最簡單的1位ADC根據(jù)兩個(gè)預(yù)定的電平值將輸入信號進(jìn)行分類，并 根據(jù)輸入信號與兩個(gè)電平中的哪個(gè)電平最接近，輸出1或者0。同樣，2位ADC 根據(jù)四個(gè)預(yù)定電平將輸入信號進(jìn)行分類，并在每個(gè)采樣時(shí)期內(nèi)等輸出OO、 01、 lO或者ll。與輸入信號進(jìn)行比較的電平值的數(shù)量越多，轉(zhuǎn)換器的分辨率也越 高。通過為輸入信號分配一些等間隔的值中的一個(gè)ADC的輸出本身就是不精 確的。這是因?yàn)锳DC的輸入是一具有無數(shù)種可能狀態(tài)的連續(xù)信號，而輸出信 號是一離散函數(shù)，其不同狀態(tài)的數(shù)量由轉(zhuǎn)換器的分辨率決定。從模擬量到數(shù)字 量的轉(zhuǎn)換丟失了一些信息，并帶來了信號失真。這個(gè)誤差的大小是隨機(jī)的，誤 差值一直到士LSB (數(shù)字輸出的最低有效位)。
一正弦波信號輸入至一傳統(tǒng)的多位ADC，對其輸出的數(shù)字信號進(jìn)行FFT 分析所得到的典型的坐標(biāo)圖如圖2a所示。Fs為輸入信號的采樣頻率，根據(jù)奈 奎斯特定理，此采樣頻率必須至少為輸入信號帶寬的兩倍。FFT分析將信號分 解為其頻率成分。正弦波在一單一頻率的高峰明顯可見。然而，許多隨機(jī)的噪 聲，從DC延伸至FS/2同樣是可見的。這些噪聲導(dǎo)致上面討論的失真問題， 并被稱為量化噪聲。
信噪比(SNR)通過用信號幅值除以表示噪聲的所有頻率的均方根得到。 在常規(guī)的ADC中，SNR僅能通過提高ADC的分辨率的方式改善，即增加ADC 的位數(shù)。
如圖2b所示，如果將采樣率增加過采樣率k倍，變?yōu)閗Fs，則噪聲基底降低。雖然相對于圖2a的情況，SNR沒有改變，但是噪聲可在較寬的頻率范圍 內(nèi)展開。西格瑪一德爾塔轉(zhuǎn)換器通過在1位ADC之后連接一數(shù)字濾波器也能 夠達(dá)到這種效果。濾波器的效果如圖2c所示，因?yàn)榇蟛糠衷肼曂ㄟ^了數(shù)字濾 波器，均方根噪聲值減小。這使得西格瑪一德爾塔調(diào)制器通過一低分辨率的 ADC得到了寬動(dòng)態(tài)范圍。
而，西格瑪一德爾塔調(diào)制器不能單獨(dú)從過采樣獲得高的分辨率，因?yàn)榧词?是合理的分辨率所要求的過采樣率通常也太高而不能實(shí)現(xiàn)。西格瑪一德爾塔調(diào) 制器也對噪聲進(jìn)行整形，使其遠(yuǎn)離調(diào)制器的峰值增益響應(yīng)。
圖1所示的調(diào)制器，環(huán)路濾波器是一積分器，所以調(diào)制器對噪聲進(jìn)行整形 使其離開低頻區(qū)，而進(jìn)入高頻區(qū)。這是由于積分器對誤差電壓進(jìn)行求和，因此 可作為對于輸入信號的低通濾波器和對于量化噪聲的高通濾波器。從而，大部 分量化噪聲被推進(jìn)高頻區(qū)(如圖3a所示)。過采樣能夠改變噪聲功率的分布， 但不能改變總的噪聲功率。
對于高階西格瑪一德爾塔調(diào)制器，通過包括多于一級的積分和求和可以完 成對噪聲的整形。
在西格瑪—德爾塔調(diào)制器的噪聲整形輸出上，如果應(yīng)用一數(shù)字濾波器，如 圖3b所示，則相對于單獨(dú)采用過采樣而言可去除更多的噪聲。
西格瑪一德爾塔調(diào)制器以采樣率的頻率輸出是一串l和0。這些數(shù)據(jù)的速 率通常是比較高的，所以可以通過一數(shù)字抽取濾波器將數(shù)據(jù)的速率降低至一可用的值。在此過程中，如圖5所示，有用的信息沒有丟失。由于數(shù)字輸出濾波 器降低了信號的帶寬，所以輸出數(shù)據(jù)的傳輸率可以滿足奈奎斯特判據(jù)，即使輸 出數(shù)據(jù)的傳輸率低于原始的采樣率。這可以通過保留某些輸入值而放棄其他值
來完成。通過因數(shù)M (抽樣率)進(jìn)行抽樣了解此過程。M可為任意的整數(shù)值， 只要輸出數(shù)據(jù)的傳輸率大于信號帶寬的兩倍。如果輸入信號己經(jīng)以Fs進(jìn)行采 樣，則濾波輸出的數(shù)據(jù)傳輸率可以降至Fs/M，而不會丟失信息。上述的整個(gè) 系統(tǒng)如圖4所示。
當(dāng)輸入信號在調(diào)制器輸入范圍的上限和下限之間變化時(shí)，西格瑪一德爾塔 調(diào)制器提供最高的分辨率。該上限和下限可認(rèn)為是在調(diào)制器的虛地電平附近的 ±Vcc/2 (即調(diào)制器的輸入范圍為Vcc)。對于優(yōu)化西格瑪一德爾塔調(diào)制器的分 辨率的一種選擇是通過在反饋通道上引入轉(zhuǎn)變循環(huán)而在西格瑪一德爾塔調(diào)制 器內(nèi)執(zhí)行一增益函數(shù)。轉(zhuǎn)變循環(huán)的凈平均值等于調(diào)制器的虛地電平。通過在反 饋通道上引入更多的轉(zhuǎn)變循環(huán)，反饋的總平均值將減小。
圖6所示的西格瑪一德爾塔調(diào)制器，在反饋通道上引入了轉(zhuǎn)變循環(huán)。環(huán)路 濾波器5為一積分電路，量化器為一鎖存器6，而反饋DAC被一異或門(XOR 門)7所代替。數(shù)字反饋信號和控制信號作為XOR門的輸入。
圖7所示的波形A是針對輸入信號為虛地電平的一典型的反饋信號。在圖 7中，虛地電平設(shè)置為1/2Vcc。信號的占空比為50%，即半周期為上限Vcc， 半周期為下限0V。因此，此信號代表了一個(gè)其大小為調(diào)制器輸入范圍的上限 與下限之間的中間值，即此例中的l/2Vcc，的輸入信圖7所示的波形B為包括轉(zhuǎn)變循環(huán)的等效反饋信號。波形A是一種不歸 零波形或者NRZ波形，已被轉(zhuǎn)換為歸零(RTZ)波形。如圖中所示，轉(zhuǎn)變循 環(huán)的凈平均值為1/2Vcc (虛地)。
圖7所示的波形B很難直接合成。然而，由于轉(zhuǎn)變循環(huán)的僅需要其凈平均 值等于虛地電平，因此在積分器看來，如圖7所示的波形C與波形B在總反 饋電平上將具有同樣的效果。在波形C中，轉(zhuǎn)變循環(huán)實(shí)際以一對脈沖的形式實(shí) 現(xiàn)，其平均值為1/2Vcc。
波形A與波形D (如圖7所示)通過一XOR門可容易的獲得波形C。因 此，在如圖7所示的西格瑪一德爾塔調(diào)制器中，數(shù)字輸出信號(波形A)和控 制信號(波形D)輸入至XOR門，以產(chǎn)生反饋信號(波形C)。注意反饋信號 仍具有50%的占空比，所以調(diào)制器仍與1/2Vcc的輸入相平衡。換而言之，對 于一在虛地的輸入信號，在反饋信號中弓I入轉(zhuǎn)變循環(huán)不會改變此狀態(tài)。
對于調(diào)制器具有滿刻度的正輸入(Vcc)的狀態(tài)而言，圖8所示的波形A、 B和C是相似的波形。調(diào)制器的數(shù)字輸出信號為波形A。當(dāng)輸入為上限時(shí)，輸 出信號總是高電平(100%的1)。如果相同的控制信號(波形C)和該數(shù)字輸 出信號一同輸入至XOR門，將生成反饋波形B。此時(shí)，反饋信號的凈直流含 量為3/4Vcc。因此，3/4Vcc的輸入量將被此反饋信號平衡，而調(diào)制器的輸入 上限減少了 1/4Vcc。
相近似的，如果調(diào)制器的輸入為滿量程的負(fù)輸入(0V)，同樣的控制信號將產(chǎn)生一凈直流含量為1/4Vcc的反饋信號。因此，1/4Vcc的輸入量將被該反 饋信號平衡，而調(diào)制器的輸入上限增加了 1/4Vcc。
因此，總的來說，圖7所示的波形D和圖8所示的波形C將調(diào)制器的輸 入范圍由Vcc降至1/2Vcc。調(diào)制器具有一隱含的增益2。通過將進(jìn)入調(diào)制器的 輸入范圍減半，控制信號有效地實(shí)現(xiàn)了與在西格瑪一德爾塔調(diào)制器之前以2為 因數(shù)進(jìn)行放大的同樣的效果。
控制和反饋信號可以具有比數(shù)字輸出信號高的頻率。為了實(shí)現(xiàn)此種狀態(tài)， XOR門和量化器可以接收不同的時(shí)鐘信號。
控制信號同樣可用來施加一偏移量。這可以通過使用與圖6中所示的電路 相同的基本電路實(shí)現(xiàn)。在這種應(yīng)用中，控制信號被排列，使得轉(zhuǎn)變循環(huán)以一種 非對稱方式被注入到反饋信號中。在輸出信號中，替換的'l'多于<0'，使 產(chǎn)生的反饋信號為輸入信號施加一正的偏移量。這是由于反饋信號中的凈直流 含量相對于在反饋信號中以對稱方式的方式注入同樣數(shù)量的轉(zhuǎn)變循環(huán)的情況
是要小。相近似的，替換的'o'多于'r，可以施加一負(fù)的偏移量。
在反饋信號中弓I入轉(zhuǎn)變循環(huán)意味著去除了某些頻譜噪聲整形信息。因此，
不可避免地降低調(diào)制器可達(dá)到的SNR。例如，在控制信號為圖7的波形D和 圖8的波形C的形式的情況下，反饋至調(diào)制器的信號的四分之一被轉(zhuǎn)變循環(huán)所 取代。換而言之，僅反饋信號的75%包含噪聲整形含量，而剩余的25%包含 增益比例(和偏移量)含量。因此，對于一6dB的增益(以2為因數(shù))，SNR損失為2.5dB (因數(shù)大約為1.3)。
因此，需要一種在保持反饋信號的頻譜區(qū)噪聲整形信息的同時(shí)，通過反饋 信號可以將隱含的偏移量和/或隱含的增益應(yīng)用在模擬輸入信號上的西格瑪一 德爾塔調(diào)制器。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，用以形成一種 表征模擬輸入信號大小的數(shù)字輸出信號，此調(diào)制器包括一調(diào)制單元，包括一 求和單元，用以將模擬輸入信號與調(diào)控信號進(jìn)行求和，形成一求和輸出信號； 一積分器，設(shè)置為接收求和輸出信號，并根據(jù)求和輸出信號形成積分器輸出信 號；以及， 一量化器，設(shè)置為接收積分器輸出信號，并根據(jù)積分器輸出信號形 成數(shù)字輸出信號；該西格瑪一德爾塔調(diào)制器進(jìn)一步包括一反饋環(huán)，用以產(chǎn)生調(diào) 控信號，包括一選擇電路，設(shè)置為通過選擇針對調(diào)控信號的兩個(gè)邊界值中的一 個(gè)邊界值而形成調(diào)控信號，此種選擇的執(zhí)行取決于數(shù)字輸出信號。
優(yōu)選地，該調(diào)制單元和反饋環(huán)分別設(shè)置為反復(fù)地產(chǎn)生數(shù)字輸出信號和調(diào)控 信號，該選擇電路設(shè)置為在每次反復(fù)時(shí)選擇兩個(gè)邊界值中的一個(gè)邊界值。
優(yōu)選地，該選擇電路設(shè)置為根據(jù)數(shù)字輸出信號的瞬時(shí)值，在兩個(gè)邊界值中 選擇一個(gè)邊界值。
該量化器可設(shè)置通過在第一電平和第二電平之間選擇一個(gè)電平作為數(shù)字 輸出信號而形成數(shù)字輸出信號，選擇電路設(shè)置為選擇邊界值的第一邊界值作為 對是第一電平的數(shù)字輸出信號的響應(yīng)，并選擇邊界值的第二邊界值作為對是第二電平的數(shù)字輸出信號的響應(yīng)。
優(yōu)選地，在第一邊界值和第二邊界值中，至少一個(gè)邊界值與第一電平和第 二電平均不同。
優(yōu)選地，該調(diào)制單元設(shè)置為，如果第一邊界值和第二邊界值保持不變，則 數(shù)字輸出信號在兩個(gè)邊界值之間的范圍內(nèi)表征模擬輸入信號的電平。
該選擇電路能夠變化此邊界值。
該選擇電路可以包括一多路開關(guān)選擇器，設(shè)置為接收數(shù)字輸出信號，并根 據(jù)數(shù)字輸出信號的狀態(tài)輸出兩個(gè)邊界值中的一個(gè)邊界值。該選擇電路也可以包 括一控制單元，設(shè)置為根據(jù)模擬輸入信號的情況產(chǎn)生第一控制信號和第二控制 信號。優(yōu)選地，該選擇電路設(shè)置為產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號，使得那 些信號是數(shù)字信號。
優(yōu)選地，該選擇電路包括一第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器，第一數(shù) 模轉(zhuǎn)換器和第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器每一個(gè)都設(shè)置為接收第一控制信號和第二控制信 號中相應(yīng)的一個(gè)控制信號，并且根據(jù)此控制信號輸出相應(yīng)的邊界值。
優(yōu)選地，該控制單元產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號，使得通過西格瑪 一德爾塔調(diào)制器得到模擬輸入信號的有效放大倍數(shù)。該控制單元也可以產(chǎn)生第 一控制信號和第二控制信號，使得通過西格瑪一德爾塔調(diào)制器得到模擬輸入信 號的有效偏移量。兩個(gè)邊界值中的每一個(gè)都可以與一個(gè)各自的電平相對應(yīng)。控制單元可以通 過產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號，得到模擬輸入信號的有效放大倍數(shù)，使 得兩個(gè)各自的電平之間的差值減小。該控制單元可以通過產(chǎn)生第一控制信號和 第二控制信號，得到模擬輸入信號的有效偏移量，使得兩個(gè)各自的電平之和為 非零值。
優(yōu)選地，該控制單元設(shè)置為測定模擬輸入信號延伸出輸入信號所允許范圍 的上邊界和/或下邊界。
優(yōu)選地，該控制單元設(shè)置為減小模擬輸入信號的有效放大倍數(shù)，作為對測 定模擬輸入信號延伸出模擬輸入信號所允許范圍的上邊界和/或下邊界的響 應(yīng)，并使模擬輸入信號得到有效偏移量，作為對測定模擬輸入信號延伸出模擬 輸入信號所允許范圍的上邊界或下邊界的響應(yīng)。
該控制單元可以設(shè)置為將模擬輸入信號與一第一相對高的閾值進(jìn)行比較， 如果模擬輸入信號低于第一相對高的閾值，則增大模擬輸入信號的有效放大倍 數(shù)。該控制單元可以設(shè)置為將模擬輸入信號與一第二相對高的閾值進(jìn)行比較， 如果模擬輸入信號低于第二相對高的閾值，則減小模擬輸入信號的有效放大倍 數(shù)。優(yōu)選地，該第二相對高的閾值高于第一相對高的閾值。
該控制單元可以設(shè)置為將模擬輸入信號與一第一相對低的閾值進(jìn)行比較， 如果模擬輸入信號高于第一相對低的閾值，則增大模擬輸入信號的有效放大倍 數(shù)。該控制單元設(shè)置為將模擬輸入信號與一第二相對低的閾值進(jìn)行比較，如果模擬輸入信號低于第二相對低的閾值，則減小模擬輸入信號的有效放大倍數(shù)。 優(yōu)選地，該第二相對低閾值低于第一相對低的閾值。
該控制單元可以設(shè)置為將模擬輸入信號與第一相對高閾值和第一相對低 閾值進(jìn)行比較，如果其延仲至高于第一相對高的閾值或者低于第一相對低的閾 值，而且沒有分別地延伸至低于第一相對低的閾值或高于第一相對高的閾值， 則得到模擬輸入信號的有效偏移量。
該控制單元可以設(shè)置為根據(jù)預(yù)定的算法產(chǎn)生控制信號。該控制單元可以設(shè) 置為選擇多種算法中的一種算法，以根據(jù)模擬輸入信號產(chǎn)生控制信號。
西格瑪一德爾塔調(diào)制器可以具有非線性的傳遞函數(shù)?？刂茊卧谀M輸入 信號在相對小的電壓范圍內(nèi)變化時(shí)，相對于模擬輸入信號在相對大的電壓范圍 內(nèi)變化時(shí)，可以得到模擬輸入信號的有效較大的放大倍數(shù)。
優(yōu)選地，控制單元通過軟件實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)選地，選擇的執(zhí)行僅取決于數(shù)字輸出信號。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一數(shù)字媒體播放器，包括一探測裝置，用以 探測數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以及具有一西格瑪一德爾塔調(diào)制器，用以接收模擬輸入信號， 并形成表征此模擬輸入信號大小的數(shù)字輸出信號，該調(diào)制器包括一求和單元， 用以將模擬輸入信號與一調(diào)控信號進(jìn)行求和，以形成一求和輸出信號， 一積分 器，用以接收此求和輸出信號，并根據(jù)求和輸出信號形成積分器輸出信號，一 量化器，設(shè)置為接收此積分器輸出信號，并根據(jù)積分器輸出信號形成數(shù)字輸信號，以及一反饋環(huán)，用以產(chǎn)生調(diào)控信號，包括一選擇電路，設(shè)置為通過在針 對調(diào)控信號的兩個(gè)邊界值中選擇一個(gè)邊界值而形成調(diào)控信號，此種選擇的執(zhí)行 取決于數(shù)字輸出信號。
優(yōu)選地，兩個(gè)邊界值中的每一個(gè)均與一各自的電平相對應(yīng)，數(shù)字媒體播放 器包括一控制單元，設(shè)置為產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號，用以設(shè)置各自 的電平。
優(yōu)選地，該控制單元設(shè)置為選擇預(yù)定的取決于探測裝置探測到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 的類型的第一控制信號和第二控制信號。
該控制單元可以設(shè)置為接收來自于探測裝置的信息，所述的信息取決于由 探測裝置探測到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并根據(jù)接收到的信息產(chǎn)生第一控制信號和第二控 制信號。
數(shù)字媒體播放器可以設(shè)置為播放光盤，而控制裝置可以設(shè)置為接收一來自 探測裝置的表征光盤反射率的信號，控制單元根據(jù)此信號產(chǎn)生第一控制信號和 第二控制信號。
該播放器可設(shè)置為播放光盤，探測裝置可設(shè)置為探測光盤的內(nèi)容，并根據(jù) 光盤的內(nèi)容產(chǎn)生模擬輸入信號。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種通過一西格瑪一德爾塔調(diào)制器形成表征 模擬輸入信號大小的數(shù)字輸出信號的方法，此方法包括的步驟為通過一求和 單元將模擬輸入信號與一調(diào)控信號進(jìn)行求和，并形成一求和輸出信號，在一積
23分器內(nèi)接收此求和輸出信號，此積分器設(shè)置為根據(jù)此求和輸出信號形成一積分 器輸出信號，在一量化器內(nèi)接收此積分器輸出信號，量化器設(shè)置為根據(jù)此積分 器輸出信號形成數(shù)字輸出信號，以及，通過一反饋環(huán)在針對調(diào)控信號的兩個(gè)邊 界值中選擇一個(gè)邊界值而產(chǎn)生此調(diào)控信號；該反饋環(huán)包括一選擇電路，選擇電 路設(shè)置為根據(jù)數(shù)字輸出信號進(jìn)行選擇。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種形成表征模擬輸入信號大小的數(shù)字輸出 信號的西格瑪一德爾塔調(diào)制器，該調(diào)制器包括一調(diào)制單元，包括 一求和單元， 用以將模擬輸入信號與一調(diào)控信號進(jìn)行求和，以形成一求和輸出信號； 一積分 器，設(shè)置為接收此求和輸出信號，并根據(jù)求和輸出信號形成積分器輸出信號； 以及， 一量化器，設(shè)置為接收此積分器輸出信號，并根據(jù)積分器輸出信號形成 數(shù)字輸出信號；該西格瑪一德爾塔調(diào)制器進(jìn)一步包括一反饋環(huán)，用以產(chǎn)生調(diào)控 信號，包括一選擇電路，設(shè)置為根據(jù)數(shù)字輸出信號形成調(diào)控信號，使得在數(shù)字 輸出信號中的兩個(gè)輸出值之間發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，作為對此轉(zhuǎn)變的響應(yīng)，該調(diào)控信號 在兩個(gè)邊界值之間會發(fā)生一致的轉(zhuǎn)變。
選擇電路可設(shè)置為形成調(diào)控信號，使得兩個(gè)邊界值中的至少一個(gè)邊界值與 兩個(gè)輸出值均不相同。
該兩個(gè)輸出值和兩個(gè)邊界值每個(gè)可包括一相對高的值和一相對低的值。此 選擇電路可設(shè)置為，在數(shù)字輸出信號中的相對高的輸出值和相對低的輸出值之 間進(jìn)行向一個(gè)方向的轉(zhuǎn)變時(shí)，作為對此轉(zhuǎn)變的響應(yīng)，形成的調(diào)控信號會在相對 高的邊界值和相對低的邊界值之間進(jìn)行相同方向的轉(zhuǎn)變。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種數(shù)字媒體播放器，包括一探測裝置，用 以探測數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并具有一西格瑪一德爾塔調(diào)制器，用以接收模擬輸入信號， 形成表征模擬輸入信號大小的數(shù)字輸出信號，該調(diào)制器包括 一調(diào)制單元，包 括 一求和單元，用以將模擬輸入信號與一調(diào)控信號進(jìn)行求和，以形成一求和 輸出信號； 一積分器，設(shè)置為接收此求和輸出信號，并根據(jù)此求和輸出信號形 成一積分器輸出信號；以及， 一量化器，設(shè)置為接收此積分器輸出信號，并根 據(jù)此積分器輸出信號形成數(shù)字輸出信號；該西格瑪一德爾塔調(diào)制器進(jìn)一步包括 一反饋環(huán)，用以產(chǎn)生調(diào)控信號，包括一選擇電路，設(shè)置為以下述方式根據(jù)數(shù)字 輸出信號形成調(diào)控信號在數(shù)字輸出信號中的兩個(gè)輸出值之間進(jìn)行轉(zhuǎn)變時(shí)，作 為對此轉(zhuǎn)變的響應(yīng)，此調(diào)控信號在兩個(gè)邊界值之間會發(fā)生一致的轉(zhuǎn)變。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種通過一西格瑪一德爾塔調(diào)制器形成表征 模擬輸入信號大小的數(shù)字輸出信號的方法，此方法包括的步驟為通過一求和 單元將模擬輸入信號與一調(diào)控信號進(jìn)行求和，并形成一求和輸出信號，在一積 分器內(nèi)接收此求和輸出信號，此積分器設(shè)置為根據(jù)此求和輸出信號形成一積分 器輸出信號，在一量化器內(nèi)接收此積分器輸出信號，量化器設(shè)置為根據(jù)此積分 器輸出信號形成數(shù)字輸出信號，以及根據(jù)數(shù)字輸出信號產(chǎn)生調(diào)控信號，使得在 數(shù)字輸出信號中的兩個(gè)輸出值之間進(jìn)行轉(zhuǎn)變時(shí)，作為對此轉(zhuǎn)變的響應(yīng)，該調(diào)控 信號在兩個(gè)邊界值之間會發(fā)生一致的轉(zhuǎn)變。
為了更好的理解本發(fā)明，參照如下的附圖，通過舉例進(jìn)行說明，其中，
圖1示出了一種依照現(xiàn)有技術(shù)的西格瑪一德爾塔調(diào)制器；圖2a-c示出了對一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出噪聲電平進(jìn)行過采樣和數(shù)字濾波的結(jié)果 效果圖3a-b示出了對一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出噪聲電平進(jìn)行噪聲整形的結(jié)果效果圖4示出了對減少輸出信號中噪聲電平所涉及的各階段的總圖5示出了降噪抽樣的結(jié)果示意圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的西格瑪一德爾塔調(diào)制器；
圖7示出了在西格瑪一德爾塔調(diào)制器內(nèi)執(zhí)行增益函數(shù)的波形示意圖8示出了在西格瑪一德爾塔調(diào)制器內(nèi)執(zhí)行增益函數(shù)的波形示意圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一種普通實(shí)施方式的西格瑪一德爾塔調(diào)制器；
圖10示出了一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器的非線性傳遞函數(shù)；
圖11示出了一模擬輸入信號與兩個(gè)高閾值和兩個(gè)低閾值進(jìn)行比較的示意圖。
如上說明，一西格瑪一德爾塔調(diào)制器所允許的輸入范圍由反饋信號的高電 壓和低電壓決定。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式中的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，反饋 信號的高電壓和低電壓由兩個(gè)邊界電壓設(shè)定。反饋信號是通過利用數(shù)字輸出信 號在兩個(gè)邊界電壓之間選擇而形成的。通過為邊界電壓選擇恰當(dāng)?shù)闹刀刂莆?格瑪一德爾塔調(diào)制器的隱含的增益和偏移量。
現(xiàn)參照一種特定實(shí)現(xiàn)來說明根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的西格瑪一德爾 塔調(diào)制器的。應(yīng)當(dāng)明確的是，這里僅是為了達(dá)到舉例說明的目的，且本發(fā)明包 括任何可通過調(diào)整反饋信號的高電壓和低電壓來控制隱含的增益和/或偏移量 的西格瑪一德爾塔調(diào)制器。圖9說明了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的西格瑪一德爾塔調(diào)制器。此調(diào)制器
包括連接在反饋環(huán)上的一求和單元8、 一積分器9， 一量化器10和一反饋環(huán)選 擇電路ll。
求和單元設(shè)置為接收一模擬輸入信號和由選擇電路輸出的一調(diào)控信號。求 和單元從模擬輸入信號中減去調(diào)控信號，將進(jìn)行過減法運(yùn)算的信號輸入至積分 器。積分器對進(jìn)行過減法運(yùn)算的信號進(jìn)行濾波，并向量化器輸出已濾波的信號， 量化器將積分信號與比較器中的基準(zhǔn)信號作比較。如果積分器輸出的信號大于 該基準(zhǔn)信號，則輸出q'，如果積分器輸出的信號小于該基準(zhǔn)信號，則輸出<0'。 從而，該模擬輸入信號被轉(zhuǎn)換為一數(shù)字輸出信號。
調(diào)制器輸出該數(shù)字輸出信號。數(shù)字輸出信號還被反饋至選擇電路。選擇電 路的作用是通過調(diào)控信號設(shè)置西格瑪一德爾塔調(diào)制器的輸入范圍。
圖9中所示的依照本發(fā)明實(shí)施例的一種選擇電路包括一多路開關(guān)選擇器 15、第一DAC13，第二DAC14和一控制單元12。多路開關(guān)選擇器接收作為輸 入的該數(shù)字輸出信號和兩個(gè)邊界值。每個(gè)邊界值是由兩個(gè)DAC中各自的一個(gè) 輸出的電壓值。第一 DAC輸出一第一邊界值，而第二 DAC輸出一第二邊界值。 每個(gè)DAC輸出的電壓由控制單元產(chǎn)生的一控制信號所控制。因此，控制單元 通過這兩個(gè)控制信號能夠控制輸入至多路開關(guān)選擇器的邊界值。
優(yōu)選的是，該控制單元通過軟件實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的是，由控制單元生成的控制 信號是數(shù)字信號。數(shù)字輸出信號控制在任意給定的時(shí)間多路開關(guān)選擇器輸出兩個(gè)邊界值中 的哪個(gè)邊界值。當(dāng)數(shù)字輸出信號是高電平時(shí)，即當(dāng)西格瑪一德爾塔調(diào)制器輸出
'r時(shí)，多路開關(guān)選擇器輸出兩個(gè)邊界值中的一個(gè)。當(dāng)數(shù)字輸出信號是低電 平時(shí)，即當(dāng)西格瑪一德爾塔調(diào)制器輸出'o'時(shí)，多路開關(guān)選擇器輸出兩個(gè)邊 界值中的另外一個(gè)。因此，由多路開關(guān)選擇器輸出的調(diào)控信號包含與數(shù)字輸出 信號相同的i和o序列，僅是數(shù)字輸出信號中的每個(gè)'r和<0'的電平分別 被兩個(gè)邊界值的各自的一個(gè)值所代替。因此，調(diào)控信號中的兩個(gè)邊界值之間進(jìn) 行的相一致的轉(zhuǎn)變就代表了數(shù)字輸出信號中'r和'o'之間進(jìn)行的轉(zhuǎn)變，。 調(diào)控信號中的這種一致的轉(zhuǎn)變與數(shù)字輸出信號中的轉(zhuǎn)變可以為相同的方向， 如，在數(shù)字輸出信號中，'o'和'r之間的一種轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)為調(diào)控信號中由 兩個(gè)邊界值中的較低的一個(gè)轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)邊界值中的較高的一個(gè)。
優(yōu)選的是，選擇單元能夠調(diào)整兩個(gè)邊界值。通過調(diào)整兩個(gè)邊界值能夠控制 調(diào)控信號變化的上限和下限，。這樣，通過西格瑪一德爾塔調(diào)制器作用到模擬 輸入信號的增益和偏移量可以由控制單元直接地控制。
]邊界值可以與表征數(shù)字輸出信號中'r和'o'的電平不同。例如，兩 個(gè)邊界值中的較低的一個(gè)可以與數(shù)字輸出信號中表征'o'的電平不同，兩個(gè) 邊界值中的較高的一個(gè)可以與數(shù)字輸出信號中表征'r的電平不同，或者兩 個(gè)邊界值與數(shù)字輸出信號中各電平均不相同。
例如，如果兩個(gè)邊界值最初分別被設(shè)定為+2.5V和-2.5V,則西格瑪一德 爾塔調(diào)制器的輸入范圍為士2.5V。如果將兩個(gè)邊界值分別變?yōu)?2.0V和-2.0V，則西格瑪一德爾塔調(diào)制器的輸入范圍為士2.0V,此范圍減少了 IV。因此，調(diào)制
器隱含的增益增加了20%。同理，如果將兩個(gè)邊界值變?yōu)槎叩暮褪欠橇愕模?例如，將一個(gè)邊界值變?yōu)镺V，另外一個(gè)邊界值變?yōu)?V，則通過調(diào)控信號直流 含量的凈增長，將一隱含的偏移量作用在了模擬輸入信號上。因此， 一隱含的 負(fù)偏移量將作用在模擬輸入信號上。如果將兩個(gè)邊界值調(diào)整為使調(diào)控信號的凈 直流含量減少(即，如果兩個(gè)邊界值的和是負(fù)的)，則一隱含的正偏移量將作 用在輸入信號上。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的西格瑪一德爾塔調(diào)制器是有益的，因?yàn)槠淇梢酝ㄟ^ 反饋信號提供可變的增益和偏移量，而不會給現(xiàn)有的調(diào)制器帶來噪聲特性的惡 化。通過直接地改變反饋信號的高電壓閾值和低電壓閾值，西格瑪一德爾塔調(diào) 制器可以調(diào)整反饋信號的凈直流含量，而不需要去除任何的頻譜噪聲整形信
息。，因?yàn)楸Ａ袅舜嬖谟跀?shù)字輸出信號中的原始的'r和'o'序列，所以在
反饋信號中能夠保留頻譜噪聲整形信息。
通過選擇電路僅取決于數(shù)字輸出信號地為調(diào)控信號在兩個(gè)邊界值中選擇 一個(gè)邊界值，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的西格瑪一德爾塔調(diào)制器直接在調(diào)控信號中
保留了數(shù)字輸出信號的頻譜噪聲整形信息，。圖9示出了此種選擇電路的一個(gè) 實(shí)例。僅根據(jù)數(shù)字輸出信號進(jìn)行選擇提供了 一種在調(diào)控信號中重現(xiàn)數(shù)字輸出信 號中的轉(zhuǎn)換的簡單方法。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的該種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，相對于現(xiàn)有的調(diào)制 器，還提供了在更低成本下的可變的增益和偏移量。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的西格瑪一德爾塔調(diào)制器可以方便地應(yīng)用于調(diào)制器 接收的輸入信號是在不同的電壓范圍上進(jìn)行變化的場合。例如， 一天線接收的 無線電頻率信號趨向于在不同的由發(fā)射天線與接收天線之間的距離決定的幅 值范圍上進(jìn)行變化。對于接收的來自于遠(yuǎn)程發(fā)射機(jī)的信號，西格瑪一德爾塔調(diào) 制器的隱含的增益可以增加，以使調(diào)制器的分辨率對于低幅值信號來說是足夠 靈敏的。
在另一種應(yīng)用中，西格瑪一德爾塔調(diào)制器可以使用在CD播放機(jī)上。CD 的反射率是不同的；例如，CD-R盤或者壓模盤反射率大約是CD-RW盤的反 射率的4倍。傳統(tǒng)上，這種反射率的不同是通過在位于調(diào)制器前面的模擬放大 器中使用單一的增益開關(guān)選項(xiàng)解決的。然而，使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的西 格瑪一德爾塔調(diào)制器，通過反饋環(huán)簡單地調(diào)整調(diào)制器隱含的增益可以對這種反 射率的不同進(jìn)行補(bǔ)償。
對于該西格瑪一德爾塔調(diào)制器接收的輸入信號是由輸入信號源決定的不 同的、已知的電壓范圍上進(jìn)行變化的輸入信號應(yīng)用，控制單元可以具有一組適 當(dāng)?shù)臑槊總€(gè)源存儲的邊界值(例如，不同類型的CD)。這樣，該控制單元能夠 針對正在提供模擬輸入信號的源采用適當(dāng)?shù)倪吔缰怠Ｔ摽刂茊卧杀幌拗茷椴?用那些預(yù)定的邊界值?？晒┻x擇地，該控制單元可以改變初始的邊界值。初始 邊界值的這種變化可以限制在確定的界線之內(nèi)?？刂菩盘柨梢越邮諄碜酝獠吭?的有關(guān)輸入信號源的信息，例如， 一由使用者操作的開關(guān)?？晒┻x擇地，控制 信號可以分析模擬輸入信號以確定其電壓范圍，并通過這種分析決定應(yīng)當(dāng)采用哪些預(yù)定的邊界值。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的該西格瑪一德爾塔調(diào)制器的進(jìn)一步的優(yōu)勢是，其提 供了 一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在該種模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)西格瑪一德爾塔可以比現(xiàn)有的西格瑪 一德爾塔調(diào)制器更直接地控制隱含的增益和偏移量。因此，西格瑪一德爾塔可 以將其應(yīng)用在將變化的增益和偏移量作用在模擬輸入信號上是有益處的實(shí)現(xiàn) 中。例如，控制信號可以監(jiān)控模擬輸入信號，并且據(jù)此自適應(yīng)地調(diào)整增益和偏 移量。對于模擬輸入信號的幅值包含有不希望有的與信號的信息內(nèi)容無關(guān)的波 動(dòng)的情況，應(yīng)用這種增益和偏移量的自適應(yīng)控制是有益的。例如，在CD播放
機(jī)中， 一種CD的反射率從光盤半徑的一端至另一端是不同的，這將在模擬信
號中引起波動(dòng)，而這種波動(dòng)是與信號的音頻內(nèi)容是無關(guān)的。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方 式的該種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，通過適應(yīng)性地調(diào)整作用于模擬輸入信號上的 增益和偏移量，能夠?qū)⑦@種不希望的波動(dòng)的影響降至最低。
自適應(yīng)的增益控制對于根據(jù)輸入信號調(diào)整調(diào)制器的靈敏度來說也是有益 的。在一些應(yīng)用中，對于西格瑪一德爾塔調(diào)制器來說，具有非線性的傳遞函數(shù) (如圖11所示)是所希望的，當(dāng)模擬輸入信號是低幅值情況下，使得調(diào)制器 表現(xiàn)為較高的靈敏度。例如，講話具有寬的動(dòng)態(tài)范圍，而且音頻信號的感知強(qiáng) 度是對數(shù)的，而不是線性的。因此，當(dāng)將模擬的講話信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號時(shí)， 此西格瑪一德爾塔調(diào)制器可以方便地使其分辨率適應(yīng)信號的變化的動(dòng)態(tài)范圍。
為了實(shí)現(xiàn)非線性的傳遞函數(shù)，控制單元可以計(jì)劃采用一種適當(dāng)?shù)乃惴?。適
當(dāng)?shù)睦影ㄊ褂迷跀?shù)字通訊系統(tǒng)中的P-律和A-律算法。該控制單元可以根據(jù)模擬輸入信號的類型而采用一種不同的算法。例如， 一種不同的算法相對于 表征音頻信號的模擬輸入信號來說更適于應(yīng)用在表征視覺信號的模擬輸入信 號中。西格瑪一德爾塔調(diào)制器的傳遞函數(shù)將取決于控制單元執(zhí)行何種算法。
該控制單元被安排來監(jiān)控模擬輸入信號。例如，該控制單元可以查尋輸入 信號的削波失真，這表明輸入信號的幅值超出所允許的輸入范圍的上限和下限 中的任何一個(gè)。例如，此控制信號可以對模擬輸入信號進(jìn)行采樣，并將那些采 樣與調(diào)控信號在其間進(jìn)行變化的上限和下限進(jìn)行比較。如果某些采樣的大小超 出了上限或者下限中的一個(gè)，則控制單元將據(jù)此增加兩個(gè)邊界值的大小，從而 減小了西格瑪一德爾塔調(diào)制器的隱含的增益?？晒┻x擇地，如果某些采樣的大 小比上限或者下限中的任何一個(gè)小的多，并且沒有超出上限和下限，則控制單 元將據(jù)此減小兩個(gè)邊界值的大小，從而增大了西格瑪一德爾塔調(diào)制器的隱含的 增益。
該控制單元也可以調(diào)整西格瑪一德爾塔調(diào)制器的偏移量。例如，如果某些 采樣的大小僅超出了上限和下限中的一個(gè)，則對于控制單元，相對于調(diào)整西格 瑪一德爾塔調(diào)制器的增益來說，更適于調(diào)整西格瑪一德爾塔調(diào)制器的偏移量。 這可以通過保持兩個(gè)邊界值之間的電壓差值不變，而以恰當(dāng)?shù)臄?shù)值增大或者減 小每個(gè)邊界值來實(shí)現(xiàn)。
為了防止削波失真，對于控制單元來說更適于將模擬輸入信號的采樣值與 分別設(shè)置地高于和低于所允許的輸入范圍的下限和上限的閾值進(jìn)行比較，使得 控制單元可以在削波失真實(shí)際發(fā)生之前采取糾正措施?？刂茊卧O(jiān)控模擬輸入信號波動(dòng)的一種便利的方式是將此信號與兩個(gè)高 閾值和兩個(gè)低閾值進(jìn)行比較。此種方式如圖11所示。控制單元將模擬輸入信
號16與四個(gè)閾值進(jìn)行比較第一高閾值17，第二高閾值18，第一低閾值19 和第二低閾值20。如圖11所示，第二高閾值比第一高閾值高，而第二低閾值 比第一低閾值低。更可取地，每個(gè)高閾值的電壓小于調(diào)制器輸入范圍的上限， 并且每個(gè)低閾值的電壓高于調(diào)制器輸入范圍的下限。
如果控制單元探測到模擬輸入信號已經(jīng)超出了第二高閾值或者第二低閾 值，控制單元可以確定模擬信號處于發(fā)生削波失真的危險(xiǎn)中。則控制單元可以 調(diào)整邊界值，使得西格瑪一德爾塔調(diào)制器的增益和/或偏移量據(jù)此而被調(diào)整。
如果控制單元探測到模擬輸入信號沒有超出第一高閾值或者第一低閾值， 控制單元可以確定模擬信號應(yīng)當(dāng)被放大或者模擬信號應(yīng)當(dāng)被設(shè)置在所允許的 輸入范圍內(nèi)的更加靠近中心的位置處。則此控制單元可以調(diào)整邊界值，使得西 格瑪一德爾塔調(diào)制器的增益和/或偏移量據(jù)此而被調(diào)整。
如上所述，對于控制單元來說，完成比較的一種便利的方式是在模擬輸入 信號進(jìn)入西格瑪一德爾塔調(diào)制器之前對其進(jìn)行采樣，并將那些采樣與四個(gè)閾值 的電平進(jìn)行比較?？刂茊卧?，在采取糾正措施之前， 一定數(shù)量的采樣要求高于 或者低于適當(dāng)?shù)拈撝?。這里采樣的數(shù)量可以根據(jù)由于沒有采取糾正措施而引起 的后果的嚴(yán)重程度而不同。例如，為了避免削波失真，僅有一個(gè)超出了第二高 閾值或者第二低閾值的采樣需要觸發(fā)由控制單元采取的糾正措施，而重要的多 個(gè)采樣在觸發(fā)增加西格瑪一德爾塔調(diào)制器靈敏度的動(dòng)作之前，要求落入第一高閾值和第一低閾值之間。
上述的該西格瑪一德爾塔調(diào)制器是關(guān)于一些特定的應(yīng)用。這里僅為了達(dá)到 舉例的目的，并且應(yīng)當(dāng)理解為，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的該種西格瑪一德爾塔調(diào)
制器可以并入任何需要ADC的應(yīng)用中。此種應(yīng)用包括，例如，可以探測數(shù)字
數(shù)據(jù)的數(shù)字媒體播放器。
本發(fā)明限于具有一環(huán)路濾波器的西格瑪一德爾塔調(diào)制器，本例中環(huán)路濾波 器為一積分器，因此形成一低通西格瑪一德爾塔調(diào)制器。然而，事實(shí)上，積分 器可以由任何的環(huán)路整形元件所代替，因此，允許是低通，帶通或者高通調(diào)制 器，模擬的或者數(shù)字的。雖然，示出的量化器是二階類型的，但是可以為任何 階數(shù)。依照本發(fā)明的方法可以適用于任何階數(shù)的調(diào)制器。上述的一階西格瑪一 德爾塔調(diào)制器應(yīng)當(dāng)理解為僅是一個(gè)實(shí)施例，而本發(fā)明的原理對于其它調(diào)制器來 說也是同樣的。
據(jù)此，申請人在這里分解地公開了每個(gè)單獨(dú)的特征，以及兩個(gè)或者更多此 種特征的任何一種結(jié)合，總體上達(dá)到了根據(jù)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員掌握的常識， 基于本說明書可以實(shí)現(xiàn)這種特征或者結(jié)合的程度，不考慮這些特征或者特征的 結(jié)合是否解決了這里公開的任何問題，并且沒有局限于權(quán)利要求的范圍。申請 人表明，本發(fā)明的多個(gè)方面可以由任何這些獨(dú)立的特征或者特征的結(jié)合而組 成。鑒于前面的描述，對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員，顯然的是，在本發(fā)明的范圍 內(nèi)可以進(jìn)行多種變形。
權(quán)利要求
1. 一種西格瑪—德爾塔調(diào)制器，用以形成表征一模擬輸入信號大小的一數(shù)字輸出信號，該調(diào)制器包括一調(diào)制單元，包括一求和單元，用以將該模擬輸入信號與一調(diào)控信號進(jìn)行求和，形成一求和輸出信號；一積分器，設(shè)置為接收該求和輸出信號，并根據(jù)該求和輸出信號形成一積分器輸出信號；以及，一量化器，設(shè)置為接收該積分器輸出信號，并根據(jù)該積分器輸出信號形成該數(shù)字輸出信號；該西格瑪—德爾塔調(diào)制器進(jìn)一步包括一反饋環(huán)，用以產(chǎn)生該調(diào)控信號，包括一選擇電路，設(shè)置為通過從針對該調(diào)控信號的兩個(gè)邊界值中選擇一個(gè)邊界值形成該調(diào)控信號，此種選擇的執(zhí)行取決于該數(shù)字輸出信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，其中，該調(diào)制單元 和反饋環(huán)分別被設(shè)置為反復(fù)地產(chǎn)生數(shù)字輸出信號和調(diào)控信號，該選擇電 路設(shè)置為在每次反復(fù)時(shí)選擇兩個(gè)邊界值中的一個(gè)邊界值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，其中，選擇電 路被設(shè)置為根據(jù)數(shù)字輸出信號的瞬時(shí)值，在兩個(gè)邊界值中選擇一個(gè)邊界 值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，其中，該量化器設(shè) 置通過在針對該數(shù)字輸出信號的第一電平和第二電平中選擇一個(gè)來形成數(shù)字輸出信號，選擇電路被設(shè)置為，作為對具有第一電平的數(shù)字輸出信 號的響應(yīng)選擇邊界值中的第一邊界值，并且作為對具有第二電平的數(shù)字 輸出信號，選擇邊界值中的第二邊界值。。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，其中，第一邊界值 和第二邊界值中的至少一個(gè)與第一電平和第二電平均不相同。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制 器，其中，該調(diào)制單元被設(shè)置為，如果第一邊界值和第二邊界值保持不 變，則該數(shù)字輸出信號在兩個(gè)邊界值之間的范圍內(nèi)表征該模擬輸入信號 的電平。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制 器，其中，該選擇電路包括一多路開關(guān)選擇器，該多路開關(guān)選擇器被設(shè) 置為接收該數(shù)字輸出信號，并根據(jù)該數(shù)字輸出信號的狀態(tài)輸出兩個(gè)邊界 值中的一個(gè)邊界值。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制 器，其中，該選擇電路能夠使此邊界值發(fā)生改變。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制 器，其中，該選擇電路包括一控制單元，該控制單元被設(shè)置為根據(jù)該模 擬輸入信號的情況產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，其中，該選擇電路 設(shè)置為產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號，使得那些信號是數(shù)字信號。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，其中，該選擇電路包括一第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器和第 二數(shù)模轉(zhuǎn)換器被分別設(shè)置為接收第一控制信號和第二控制信號中的一 個(gè)，并且根據(jù)此控制信號輸出一個(gè)相應(yīng)的邊界值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9至11中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào) 制器，其中，該控制單元產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號，使得通過 西格瑪一德爾塔調(diào)制器得到模擬輸入信號的有效放大倍數(shù)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9至12中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào) 制器，其中，該控制單元產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號，使得通過 西格瑪一德爾塔調(diào)制器得到模擬輸入信號的有效偏移量。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9至13中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào) 制器，其中，兩個(gè)邊界值中的每一個(gè)都與一個(gè)各自的電平相對應(yīng)，并且 控制單元通過產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號，得到模擬輸入信號的 有效放大倍數(shù)，使得兩個(gè)各自的電平之間的差值減小。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9至14中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào) 制器，其中，兩個(gè)邊界值中的每一個(gè)都與一個(gè)各自的電平相對應(yīng)，并且 該控制單元通過產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號，得到模擬輸入信號 的有效偏移量，使得兩個(gè)各自的電平之和為非零值。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9至15中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào) 制器，其中，該控制單元設(shè)置為測定模擬輸入信號延伸出輸入信號所允 許范圍的上邊界和/或下邊界。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，其中，該控制單被元設(shè)置為，作為對測定模擬輸入信號延伸出模擬輸入信號所允許范圍的 上邊界和/或下邊界的響應(yīng)減小模擬輸入信號的有效放大倍數(shù)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，其中，該控 制單元被設(shè)置為，作為對測定模擬輸入信號延伸出模擬輸入信號所允許 范圍的上邊界或下邊界的響應(yīng)，使模擬輸入信號得到有效偏移量。
19. 根據(jù)權(quán)利要求9至18中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào) 制器，其中，該控制單元被設(shè)置為，將模擬輸入信號與一第一相對高的 閾值進(jìn)行比較，如果模擬輸入信號低于該第一相關(guān)高閾值，則增大模擬 輸入信號的有效放大倍數(shù)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求9至19中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào) 制器，其中，該控制單元被設(shè)置為將模擬輸入信號與一第二相對高的閾 值進(jìn)行比較，如果模擬輸入信號低于該第二相關(guān)高閾值，則減小模擬輸 入信號的有效放大倍數(shù)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，其中，該第 二相對高的閾值高于該第一相對高的閾值。
22. 根據(jù)權(quán)利要求9至21中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào) 制器，其中，該控制單元設(shè)置為將該模擬輸入信號與一第一相對低的閾 值進(jìn)行比較，如果模擬輸入信號高于該第一相對低的閾值，則增大模擬 輸入信號的有效放大倍數(shù)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求9至22中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào) 制器，其中，該控制單元被設(shè)置為將該模擬輸入信號與一第二相對低的閾值進(jìn)行比較，如果模擬輸入信號低于第二相對低的閾值，則減小模擬 輸入信號的有效放大倍數(shù)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，其中，該第 二相對低的閾值低于第一相對低的閾值。
25. 根據(jù)權(quán)利要求9至24中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào) 制器，其中，該控制單元被設(shè)置為將該模擬輸入信號與該第一相對高的 閾值和該第一相對低的閾值進(jìn)行比較，如果其延伸至高于第一相關(guān)高閾 值或者低于第一相關(guān)低閾值，則對該模擬輸入信號進(jìn)行有效偏移，使其 不再分別地延伸至低于第一相關(guān)低閾值或高于第一相關(guān)高閾值。。
26. 根據(jù)權(quán)利要求9至25中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào) 制器，其中，該控制單元設(shè)置為根據(jù)一種預(yù)定的算法產(chǎn)生控制信號。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，其中，該控制單元 被設(shè)置為根據(jù)該模擬輸入信號，從多種用于產(chǎn)生控制信號的預(yù)定的算法 中選擇一種算法。
28. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制 器，其中，該西格瑪一德爾塔調(diào)制器具有非線性的傳遞函數(shù)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28、直接或者間接地根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種西格瑪一 德爾塔調(diào)制器，其中，該控制單元能夠?yàn)樵谙鄬π〉碾妷悍秶鷥?nèi)變化的 模擬輸入信號產(chǎn)生比為在相對大的電壓范圍內(nèi)變化的模擬輸入信所號產(chǎn) 生的有效放大倍數(shù)更大的有效放大倍數(shù)。。
30. 根據(jù)權(quán)利要求9至29中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，其中，控制單元通過軟件實(shí)現(xiàn)。
31. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制 器，其中，選擇的執(zhí)行僅取決于數(shù)字輸出信號。
32. —種數(shù)字媒體播放器，包括一探測裝置，用以探測數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以及具有 一西格瑪—德爾塔調(diào)制器，用以接收模擬輸入信號，并形成表征此模擬輸入信號大小的數(shù)字輸出信號，該調(diào)制器包括一求和單元，用以將模擬輸入信號與一調(diào)控信號進(jìn)行求和，以形成一求和輸出信號；一積分器，用以接收此求和輸出信號，并根據(jù)求和輸出信號形成積分器輸出信號；一量化器，設(shè)置為接收此積分器輸出信號，并根據(jù)積分器輸出信號形成 數(shù)字輸出信號，以及一反饋環(huán)，用以產(chǎn)生調(diào)控信號，包括一選擇電路，設(shè)置為通過在針對該 調(diào)控信號兩個(gè)邊界值中選擇一個(gè)邊界值而形成調(diào)控信號，這種選擇的執(zhí) 行取決于該數(shù)字輸出信號。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的一種數(shù)字媒體播放器，其中，兩個(gè)邊界值中的每 一個(gè)均與一各自的電平相對應(yīng)，數(shù)字媒體播放器包括一控制單元，設(shè)置 為產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號，用以設(shè)置這些各自的電平。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的一種數(shù)字媒體播放器，其中，該控制單元設(shè)置為 依據(jù)探測裝置探測到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的類型來選擇預(yù)定的的第一控制信號和 第二控制信號。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的一種數(shù)字媒體播放器，其中，該控制單元 設(shè)置為接收來自于探測裝置的取決于由探測裝置探測到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的信 息，，并根據(jù)該接收到的信息產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號。
36. 根據(jù)權(quán)利要求33至35中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種數(shù)字媒體播放器, 其中，數(shù)字媒體播放器設(shè)置為播放光盤，而控制裝置設(shè)置為接收一來自 探測裝置的表征光盤反射率的信號，控制單元根據(jù)此信號產(chǎn)生第一控制 信號和第二控制信號。
37. 根據(jù)權(quán)利要求32至36中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的一種數(shù)字媒體播放器， 其中，該播放器設(shè)置為播放光盤，探測裝置設(shè)置為探測光盤的內(nèi)容，并 根據(jù)光盤的內(nèi)容產(chǎn)生該模擬輸入信號。
38. —種通過西格瑪一德爾塔調(diào)制器形成表征一模擬輸入信號大小的數(shù)字輸 出信號的方法，此方法包括的步驟為-通過一求和單元將模擬輸入信號與一調(diào)控信號進(jìn)行求和，并形成一求和 輸出信號；在一積分器內(nèi)接收此求和輸出信號，此積分器設(shè)置為根據(jù)此求和輸出信 號形成一積分器輸出信號；在一量化器內(nèi)接收此積分器輸出信號，量化器設(shè)置為根據(jù)此積分器輸出 信號形成數(shù)字輸出信號，以及，通過一反饋環(huán)在針對該調(diào)控信號的兩個(gè)邊界值中選擇一個(gè)邊界值作為該 調(diào)控信號；該反饋環(huán)包括一選擇電路，選擇電路設(shè)置為根據(jù)數(shù)字輸出信 號進(jìn)行選擇。
39. —種形成表征模擬輸入信號大小的數(shù)字輸出信號的西格瑪一德爾塔調(diào)制器，該調(diào)制器包括 一調(diào)制單元，包括-一求和單元，用以將模擬輸入信號與一調(diào)控信號進(jìn)行求和，以形成一求 和輸出信號；一積分器，設(shè)置為接收此求和輸出信號，并根據(jù)求和輸出信號形成積分器輸出信號；以及， 一量化器，設(shè)置為接收此積分器輸出信號，并根據(jù)積分器輸出信號形成數(shù)字輸出信號； 該西格瑪一德爾塔調(diào)制器進(jìn)一步包括-一反饋環(huán)，用以產(chǎn)生調(diào)控信號，包括一選擇電路，設(shè)置為根據(jù)數(shù)字輸出 信號形成調(diào)控信號，使得對應(yīng)于數(shù)字輸出信號中的兩個(gè)輸出值之間發(fā)生 的轉(zhuǎn)變，，該調(diào)控信號在兩個(gè)邊界值之間會發(fā)生一致的轉(zhuǎn)變。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，其中，將選擇電路 設(shè)置為形成調(diào)控信號，使得兩個(gè)邊界值中的至少一個(gè)邊界值與該兩個(gè)輸 出值均不相同。
41. 根據(jù)權(quán)利要求39或40所述的一種西格瑪一德爾塔調(diào)制器，其中，該兩 個(gè)輸出值和兩個(gè)邊界值中的每個(gè)均包括一相對高的值和一相對低的值， 該選擇電路設(shè)置為，對應(yīng)于在數(shù)字輸出信號中的相對高的輸出值和相對 低的輸出值之間進(jìn)行的一個(gè)方向的轉(zhuǎn)變，形成調(diào)控信號，該調(diào)控信號在 相對高的邊界值和相對低的邊界值之間進(jìn)行相同方向的轉(zhuǎn)變。
42. —種數(shù)字媒體播放器，包括一探測裝置，用以探測數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并具有一西格瑪一德爾塔調(diào)制器，用以接收模擬輸入信號，形成表征模擬輸入信 號大小的數(shù)字輸出信號，該調(diào)制器包括 一調(diào)制單元，包括一求和單元，用以將模擬輸入信號與一調(diào)控信號進(jìn)行求和，以形成一求 和輸出信號；一積分器，設(shè)置為接收此求和輸出信號，并根據(jù)此求和輸出信號形成一 積分器輸出信號；以及，一量化器，設(shè)置為接收此積分器輸出信號，并根據(jù)此積分器輸出信號形 成數(shù)字輸出信號；該西格瑪一德爾塔調(diào)制器進(jìn)一步包括一反饋環(huán)，用以產(chǎn)生調(diào)控信號，其包括一選擇電路，設(shè)置為根據(jù)數(shù)字輸出信號形成調(diào)控 信號，使得在數(shù)字輸出信號中的兩個(gè)輸出值之間進(jìn)行轉(zhuǎn)變時(shí)，作為對此 轉(zhuǎn)變的響應(yīng)，該調(diào)控信號在兩個(gè)邊界值之間會發(fā)生一致的轉(zhuǎn)變。
43. —種通過一西格瑪一德爾塔調(diào)制器形成表征模擬輸入信號大小的數(shù)字輸 出信號的方法，此方法包括的步驟為通過一求和單元將模擬輸入信號與一調(diào)控信號進(jìn)行求和，并形成一求和 輸出信號；在一積分器內(nèi)接收此求和輸出信號，此積分器設(shè)置為根據(jù)此求和輸出信 號形成一積分器輸出信號；在一量化器內(nèi)接收此積分器輸出信號，量化器設(shè)置為根據(jù)此積分器輸出 信號形成數(shù)字輸出信號，以及以滿足以下條件的方式根據(jù)數(shù)字輸出信號產(chǎn)生調(diào)控信號在數(shù)字輸出信號中的兩個(gè)輸出值之間進(jìn)行轉(zhuǎn)變時(shí)，作為對此轉(zhuǎn)變的響應(yīng)，在該調(diào)控信 號在兩個(gè)邊界值之間會發(fā)生一致的轉(zhuǎn)變。
44. 一種參照附圖10至12的基本如本文所述的西格瑪一德爾塔調(diào)制。
45. —種參照附圖10至12的基本如本文所述的數(shù)字媒體播放器。
46. —種參照附圖10至12的基本如本文所述的方法。
全文摘要
一種西格瑪—德爾塔調(diào)制器，用以形成表征模擬輸入信號大小的數(shù)字輸出信號，該調(diào)制器包括一調(diào)制單元，包括一求和單元，用以將模擬輸入信號與調(diào)控信號進(jìn)行求和，形成一求和輸出信號；一積分器，設(shè)置為接收求和輸出信號，并根據(jù)求和輸出信號形成積分器輸出信號；以及，一量化器，設(shè)置為接收積分器輸出信號，并根據(jù)積分器輸出信號形成數(shù)字輸出信號；該西格瑪—德爾塔調(diào)制器進(jìn)一步包括一反饋環(huán)，用以產(chǎn)生調(diào)控信號，包括一選擇電路，設(shè)置為通過選擇兩個(gè)邊界值中的一個(gè)邊界值作為調(diào)控信號而形成調(diào)控信號，此種選擇的執(zhí)行取決于數(shù)字輸出信號。
文檔編號H03M3/04GK101507118SQ200780027276
公開日2009年8月12日 申請日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月12日
發(fā)明者摩根·詹姆斯·科爾莫 申請人:Gs Ip有限責(zé)任公司