專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器電路和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及半導(dǎo)體電路和方法，并且更具體地涉及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器電路和方法。
背景技術(shù)：
D類(lèi)放大器用在音頻電路中，這些音頻電路用于多種產(chǎn)品，例如MP3播放器、移動(dòng)電話(huà)以及立體音頻放大器。它們的使用已經(jīng)變得非常普遍，在某種程度上是因?yàn)樗鼈兊母咝始八鼈內(nèi)菀着c數(shù)字音頻電路接ロ的能力。典型的D類(lèi)輸出級(jí)以大于期望的輸出信號(hào)的帶寬的頻率通過(guò)在不同電源之間切換負(fù)載來(lái)驅(qū)動(dòng)輸出負(fù)載。切換能量被特定負(fù)載電路的特性電學(xué)地和/或聲學(xué)地過(guò)濾。例如，如果D類(lèi)放大器以高于可聽(tīng)頻率波段的切換頻率驅(qū)動(dòng)擴(kuò)音器，那么音頻被轉(zhuǎn)換為聲能，并且高頻切換能量通過(guò)擴(kuò)音器的質(zhì)量(mass)和/或電感過(guò)濾。當(dāng)D類(lèi)輸出級(jí)的輸出開(kāi)關(guān)兩端的切換損耗被最小化時(shí)，獲得了較高的效率。因?yàn)镈類(lèi)放大器能夠接收并驅(qū)動(dòng)脈沖調(diào)制信號(hào)，所以D類(lèi)輸出級(jí)能夠直接接到數(shù)字輸出電路，而不需要直接的音頻信號(hào)路徑中的精確的模擬組件。此夕卜，通過(guò)使用過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)(oversampled digital-to-analogconversion techniques)(例如δ-Δ調(diào)制)以向D類(lèi)輸出級(jí)提供脈沖調(diào)制輸入信號(hào)可以獲得產(chǎn)生較高音頻保真度的高動(dòng)態(tài)范圍。然而，在大多數(shù)情況下，由于當(dāng)帶內(nèi)的輸出信號(hào)接近100%的最大調(diào)制電平時(shí)出現(xiàn)的不穩(wěn)定性，而導(dǎo)致了高階δ-Λ調(diào)制器被限制為總的可能輸出動(dòng)態(tài)范圍的一部分。因此，許多系統(tǒng)使用50%的最大調(diào)制范圍將δ-ADAC的輸出限制為大約其最大輸出的50%。例如，如果單端操作D類(lèi)放大器在10伏特電源上運(yùn)行，那么當(dāng)最大調(diào)制范圍被設(shè)定為50%時(shí)，最大帶內(nèi)輸出信號(hào)只等價(jià)于5V峰間值。

發(fā)明內(nèi)容
在實(shí)施方式中，過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器包括低通濾波器，其具有包括動(dòng)態(tài)限幅器的濾波級(jí)，其中動(dòng)態(tài)限幅器具有由在過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸入端的信號(hào)水平設(shè)定的限制。過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器也包括量化模塊，其具有耦合到低通濾波器的輸出端的輸入端以及耦合到低通濾波器的輸入端的輸出端。結(jié)合以下附圖和描述闡述了本發(fā)明的一個(gè)或更多實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。本發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)描述和附圖以及從權(quán)利要求將是顯而易見(jiàn)的。


為了更加完全地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參照附圖作出以下描述，其中圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)制器；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的調(diào)制器；圖3不出了不例性PWM映射電路(PWM mapping circuit)的波形圖；圖4示出了示例性的具有動(dòng)態(tài)可調(diào)限幅器的低通濾波器； 圖5示出了根據(jù)可選實(shí)施方式的具有動(dòng)態(tài)可調(diào)限幅器的低通濾波器；以及
圖6示出了示例性的集成電路。
具體實(shí)施例方式下面將詳細(xì)討論本優(yōu)選實(shí)施方式的構(gòu)成和使用。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明提供了許多可應(yīng)用的發(fā)明構(gòu)思，它們能夠以各種具體的上下文來(lái)實(shí)施。所討論的具體實(shí)施方式
僅是構(gòu)成和使用本發(fā)明的具體方式的示例，并不限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明將參考具體上下文中的優(yōu)選實(shí)施方式(即，用于音頻應(yīng)用的過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器)來(lái)進(jìn)行描述。然而，本發(fā)明也可以應(yīng)用于例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器的其他類(lèi)型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和其他類(lèi)型的應(yīng)用。在實(shí)施方式中，過(guò)采樣調(diào)制器的濾波器內(nèi)的限制級(jí)(limiting stage)的限度根據(jù)過(guò)采樣調(diào)制器的輸入水平(input level)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)。通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)水平，能夠獲得100%的調(diào)制因數(shù)。 圖I示出傳統(tǒng)的δ-Λ調(diào)制器100，其將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入流digital_in轉(zhuǎn)換為脈沖調(diào)制流pwm_out。然后，輸出信號(hào)pwm_out用于驅(qū)動(dòng)D類(lèi)輸出級(jí),或者用于得到用于驅(qū)動(dòng)D類(lèi)輸出級(jí)的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。調(diào)制器100具有低通濾波器102、量化器104、反饋模塊106和求和點(diǎn)108。量化信號(hào)pwm_out在求和點(diǎn)108處從數(shù)據(jù)輸入流digital_in被減去,從而形成閉合回路。低通濾波器102確保量化的輸出的低頻部分嚴(yán)格地跟隨digital_in?；芈返姆答?zhàn)饔脤⒂闪炕?04產(chǎn)生的量化噪聲移動(dòng)至低通濾波器102的阻帶中的較高頻率中。增益越高并且低通濾波器102的階數(shù)越高,則相對(duì)于pwm_out的輸出頻譜而落入低通濾波器102的通帶內(nèi)的量化噪聲的量越低。然而，當(dāng)對(duì)調(diào)制器100給出高的輸入水平吋，由于量化器104的等價(jià)增益中的有效性下降而導(dǎo)致了回路變得不穩(wěn)定。當(dāng)使用高階回路濾波器時(shí)，増益中的這種下降會(huì)將ー些閉合回路磁極移至復(fù)平面的右手部分。這些不穩(wěn)定的實(shí)際效果在于帶內(nèi)噪聲層(in-bandnoise floor)在不穩(wěn)定開(kāi)始時(shí)増加，從而降低了信噪比(SNR)。因此，為了避免這種不穩(wěn)定，傳統(tǒng)的應(yīng)用通常將對(duì)調(diào)制器的輸入信號(hào)水平限制為其全部動(dòng)態(tài)范圍的一部分。在一些應(yīng)用中，例如，對(duì)調(diào)制器的輸入信號(hào)水平被限制為其全部輸入范圍的50%。因此，調(diào)制器的輸出范圍被限制為其最大輸出范圍的一部分。這樣的方案限制了調(diào)制器產(chǎn)生100%的輸出調(diào)制因數(shù)(其對(duì)應(yīng)于調(diào)制器在輸出端處使用整個(gè)可用動(dòng)態(tài)范圍)的能力。以100%調(diào)制因數(shù)操作的電路的實(shí)例為單端D類(lèi)放大器，當(dāng)將其輸出量從OV切換到IV時(shí)，其輸出IV峰間值基帶信號(hào)。圖2示出了實(shí)施方式的調(diào)制器120，其根據(jù)過(guò)采樣調(diào)制器120的輸入水平digital_in通過(guò)在低通濾波器122內(nèi)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)限制級(jí)別的限度，獲得100%的調(diào)制因數(shù)并且維持了穩(wěn)定性。這里，通過(guò)脈沖寬度調(diào)制映射器112執(zhí)行回路的量化功能。在ー個(gè)實(shí)施方式中，低通濾波器122的輸出被轉(zhuǎn)換為具有恒定時(shí)間周期和變化的脈沖寬度的PWM符號(hào)。圖3示出示例性PWM映射功能(mapping function)。在映射輸入(mapper_in)為7吋，PWM映射在7的映射輸入處產(chǎn)生了長(zhǎng)脈沖寬度，而映射功能在O的映射輸入處產(chǎn)生了50%的占空比。在-7的映射輸入處產(chǎn)生了短的脈沖寬度。在圖3的曲線(xiàn)圖中，Y軸表示邏輯和/或電壓電平而X軸表示時(shí)間。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，沒(méi)有示出對(duì)應(yīng)于中間值3至6和-6至-3的PWM映射。應(yīng)該理解的是，圖3中所示的映射僅僅是許多可能的映射的實(shí)例。在使用100%調(diào)制因數(shù)的實(shí)施方式中，最小輸入值對(duì)應(yīng)于0%占空比脈沖寬度(例如，輸出保持為低)，而最大輸入值對(duì)應(yīng)于100%占空比脈沖寬度。在不使用100%占空比的實(shí)施方式中，因此映射功能降低(scaled)。在進(jìn)ー步地實(shí)施方式中，能夠使用不同的映射或者量化功能。圖4示出了具有動(dòng)態(tài)飽和元件的示例性低通濾波器200。從25位總線(xiàn)lowpass_filter_in向?yàn)V波器200提供數(shù)據(jù),而數(shù)據(jù)在總線(xiàn)lowpass_filter_out處從濾波器200輸出。在實(shí)施方式中，低通濾波器200為具有兩個(gè)ニ階部分250和252的四階濾波器。ニ階部分250具有由求和點(diǎn)214、可編程限幅器模塊216和延遲元件218構(gòu)成的第一積分器和由求和點(diǎn)220、可編程限幅器模塊222和延遲元件224構(gòu)成的第二積分器。延遲元件224的輸出經(jīng)由増益模塊202和求和點(diǎn)214被反饋至第一積分器的輸入。ニ階部分252具有由求和點(diǎn)226、可編程限幅器模塊228和延遲元件230構(gòu)成的第一積分器和由求和點(diǎn)232、可編程限幅器模塊234和延遲元件236構(gòu)成的第二積分器。延遲元件236的輸出經(jīng)由増益模塊206和求和點(diǎn)226被反饋至第一積分器的輸入。ニ階部分252經(jīng)由增益模塊208耦合至ニ階部分250。在可選實(shí)施方式中，ニ階部分和具有ニ階部分的積分器能夠使用本領(lǐng)域已知的 各種拓?fù)鋪?lái)實(shí)現(xiàn)。在另一可選實(shí)施方式中，能夠?qū)崿F(xiàn)較高或者較低的濾波器階數(shù)，并且能夠使用各種進(jìn)ー步的濾波器拓?fù)?。在?shí)施方式中，可編程限幅器216、222、228和234的飽和限度是由限幅器控制模塊254控制的。在實(shí)施方式中，限幅器控制模塊254獲取調(diào)制器輸入digital_in的絕對(duì)值256，并且使用比較器258將來(lái)自模塊256的絕對(duì)值與多個(gè)閾值相比較?？删幊滔薹?16、222、228和234的飽和限度根據(jù)比較器的輸出而設(shè)定。在一個(gè)實(shí)施方式中，這些模塊的飽和限度能夠根據(jù)限幅器控制模塊254的輸出設(shè)定在從[_228+1 ；228-1]的數(shù)字輸出范圍到[-224+1 ；224-1]的數(shù)字輸出范圍之間。在一個(gè)實(shí)施方式中，確定下列飽和限度，如下列偽代碼所表示if I inp I < 0x68000 sat [_228+1 ;228_1] elseif I inp I < 0x70000 sat [_227+1 ；227~1] elseif I inp < 0x78000 sat [-226+1 ；226-l]elseif I inp < 0x7c000 :sat [_225+l ;225_1] elsesat[-224+l ;224_1]這里,變量inp表示兩個(gè)補(bǔ)碼形式的25位輸入功(input work)?？蛇x地,可以使用其他飽和限度范圍、數(shù)字格式、映射功能和確定方法。例如，飽和限度能夠使用專(zhuān)用邏輯或使用處理器來(lái)確定。在一些實(shí)施方式中，使用常規(guī)邏輯、標(biāo)準(zhǔn)邏輯、軟件或者其他數(shù)字系統(tǒng)和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)低通濾波器200的元件。在一個(gè)實(shí)施方式中，可編程限幅器216、222、228和234的飽和限度利用查找表來(lái)實(shí)現(xiàn)。增益模塊202、204、206、208、210和212例如可以使用移位器來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，調(diào)幅模塊(scaling block) 202能夠通過(guò)將其輸入向右移位8位來(lái)執(zhí)行其劃分功能(division function)。在可選實(shí)施方式中，圖4的一些或者全部模塊能夠使用模擬模塊構(gòu)造，和/或使用模擬方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。在另ー實(shí)施方式中，示例性調(diào)制器技術(shù)能夠用于實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。圖5示出了結(jié)合圖2的求和點(diǎn)108的功能以使得調(diào)制器環(huán)路閉合的示例性低通濾波器300。該求和點(diǎn)功能被結(jié)合在求和模塊350、352、354、356和358內(nèi)。低通濾波器300為具有ニ階部分302、304和306的六階濾波器?？删幊滔薹?20、322、324、326和328的限度由控制模塊310控制，并且根據(jù)上文所述的實(shí)施方式操作。在一個(gè)實(shí)施方式中，這些模塊的飽和限度能夠根據(jù)限幅器控制模塊310的輸出被設(shè)定從而提供從[_228+1 ；228-1]至[-224+1 ；224-1]變化的數(shù)字輸出范圍。此外，在可選實(shí)施方式中，可以使用求和模塊的子集以對(duì)信號(hào)loop_filter_in和feedback_in求和，或者也可以使用單獨(dú)的求和模塊。應(yīng)該進(jìn)ー步理解的是，圖5中所示的模塊能夠如圖所示地分開(kāi)劃分，或者它們的功能可以被結(jié)合至執(zhí)行多個(gè)功能的數(shù)字模塊，諸如處理器電路。在一些實(shí)施方式中，信號(hào)loop_filter_in為對(duì)調(diào)制器的輸入，而信號(hào)feedbackjn為量化器的輸出或者量化器的輸出的調(diào)幅版本(scaled version)。在一些情況下,該輸出類(lèi)似于圖2中的模塊106的輸出。在實(shí)施方式中，ニ階濾波器部分302、304和306內(nèi)的積分器能夠以各種方式來(lái)實(shí)施。例如，ニ階部分304中的第一積分器在積分器的反饋路徑中具有延時(shí)模塊330，而在ニ階部分304中的第二積分器在積分器的正向路徑中具有延時(shí)模塊332。在另一可選實(shí)施方式中，積分器延時(shí)模塊能夠以各種其他位置和構(gòu)造位于濾波器內(nèi)。 在實(shí)施方式中，輸出接ロ模塊312將ニ階部分306的輸出調(diào)幅并量化至在_12和12之間具有兩個(gè)補(bǔ)碼值的五位字長(zhǎng)，從而形成信號(hào)l00p_filter_0ut，該信號(hào)然后被提供至PWM映射模塊的輸入端，諸如圖2中所示的模塊112。在另ー實(shí)施方式中，可以對(duì)ニ階部分306的輸出執(zhí)行其他輸出字長(zhǎng)形式和量化操作。圖6示出了實(shí)現(xiàn)示例性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的集成電路400。這里，音頻數(shù)據(jù)經(jīng)由Integrated Interchip Sound I2S 接 ロ 402 或者經(jīng)由 Sony/Philips 數(shù)字互相連接格式(Sony/Philips Digital Interconnect Format) (SPDIF)接 ロ 404 接收,并且經(jīng)由 MUX 406選擇。采樣率轉(zhuǎn)換模塊408例如將數(shù)據(jù)采樣率從32KHz轉(zhuǎn)換至96KHz，而MUX 412選擇重采樣數(shù)據(jù)或者用在測(cè)試中的測(cè)試信號(hào)模塊410的輸出?？蛇x擇地，可以使用其他采樣率和轉(zhuǎn)換因數(shù)。SVC模塊414控制音量，以及低音和高音放大倍數(shù)或者消聲。FIR濾波模塊416根據(jù)系數(shù)內(nèi)存418中的系數(shù)過(guò)濾SVC 414的輸出。頻道音量控制模塊CHVC包括另外的音量調(diào)節(jié)元件和音頻流操縱和限制模塊。PWM模塊422使用上文中所述的示例性調(diào)制器功能將CHVC模塊的輸出轉(zhuǎn)換為脈沖寬度調(diào)制波形，其輸出由D類(lèi)輸出驅(qū)動(dòng)器424區(qū)別地輸出。電壓調(diào)節(jié)器430、432、434和436向D類(lèi)輸出驅(qū)動(dòng)器424和426提供+/-5V的電壓電平，以用于驅(qū)動(dòng)輸出晶體管的柵極。在可選實(shí)施方式中，可以使用其他電壓電平，或者可以省略電壓調(diào)節(jié)器。在實(shí)施方式中，包括第二差分D類(lèi)驅(qū)動(dòng)器426，以提供立體的輸出。在實(shí)施方式中，IC 400能夠用于但不限于這些應(yīng)用，例如，用于電視裝置的音頻放大器、無(wú)線(xiàn)電以及家庭影院放大器。應(yīng)該理解的是，IC 400僅是實(shí)施方式系統(tǒng)和方法的許多可能的實(shí)施方式中的一個(gè)實(shí)例。在實(shí)施方式中，過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器包括低通濾波器，該低通濾波器具有包括動(dòng)態(tài)限幅器的濾波級(jí)，其中動(dòng)態(tài)限幅器具有由在過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸入端處的信號(hào)水平設(shè)定的限度。過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器還包括量化模塊，該量化模塊包括耦合到低通濾波器的輸出端的輸入端和耦合到低通濾波器的輸入端的輸出端。在一些實(shí)施方式中，濾波級(jí)包括多個(gè)濾波級(jí)，其中多個(gè)濾波級(jí)的每個(gè)都具有相應(yīng)的動(dòng)態(tài)限幅器，所述動(dòng)態(tài)限幅器具有由在過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸入端處的信號(hào)水平設(shè)定的限度。此外，在一些實(shí)施方式中，過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器包括耦合在量化模塊的輸出端和低通濾波器的輸入端之間的求和點(diǎn)，其中，求和點(diǎn)具有耦合至系統(tǒng)輸入端的第一輸入端、耦合至量化模塊的輸出端的第二輸入端以及耦合至低通濾波器的輸入端的輸出端。在一些實(shí)施方式中，該求和點(diǎn)是明顯的功能模塊，其閉合調(diào)制器回路，而在其他實(shí)施方式中，該求和點(diǎn)在過(guò)濾模塊暗含地實(shí)現(xiàn)。在實(shí)施方式中，多個(gè)濾波級(jí)的每個(gè)都進(jìn)ー步具有相應(yīng)的積分器。在一些實(shí)施方式中，多個(gè)濾波級(jí)的每個(gè)都進(jìn)一歩具有相應(yīng)的延遲元件。在實(shí)施方式中，至少ー個(gè)濾波級(jí)包括ニ階濾波級(jí)，該ニ階濾波級(jí)具有兩個(gè)動(dòng)態(tài)限幅器和兩個(gè)積分器。在實(shí)施方式中，濾波的步驟還包括形成進(jìn)ー步的積分信號(hào)，井根據(jù)確定的限度限制進(jìn)ー步的積分信號(hào)。在實(shí)施方式中，過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器還包括耦合至過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸入端的限幅控制模塊。限幅器控制模塊包括比較模塊，所述比較模塊將在過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸入端處的信號(hào)水平與多個(gè)閾值進(jìn)行比較，從而形成第一量化控制輸出。在一些實(shí)施方式中，相應(yīng)的動(dòng)態(tài)限幅器的限度由第一量化控制輸出的水平設(shè)定。
在一個(gè)實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器是過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，然而在可選實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器可以是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在一個(gè)實(shí)施方式中，量化模塊包括脈沖寬度調(diào)制映射模塊，所述脈沖寬度調(diào)制映射模塊將量化模塊的輸入端處的值映射為量化模塊的輸出端處的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。在實(shí)施方式中，執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的方法包括根據(jù)輸入信號(hào)的幅度確定限度，以及過(guò)濾輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的總和以形成過(guò)濾信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施方式中，過(guò)濾步驟包括對(duì)輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的總和求積分，從而形成第一積分信號(hào)，并且將該積分信號(hào)限制為確定的限度。該方法還包括量化濾過(guò)信號(hào)以形成量化信號(hào)、基于量化信號(hào)形成反饋信號(hào)以及基于量化信號(hào)形成電輸出信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施方式中，量化信號(hào)被配置為占有100%的調(diào)制率值。在其他實(shí)施方式中，該調(diào)制值可以采用不同于100%的值，例如90%、95%或者其他值。在一些實(shí)施方式中，量化過(guò)濾信號(hào)包括形成脈沖寬度與過(guò)濾信號(hào)的幅度成比例的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)。在一個(gè)實(shí)例中，脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)包括在固定脈沖周期內(nèi)將輸出值映射為多個(gè)脈沖寬度中的ー個(gè)。在實(shí)施方式中，該方法還包括用電子輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)擴(kuò)音器。在實(shí)施方式中，集成電路包括具有低通濾波器和量化模塊的過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。低通濾波器具有包括積分器和動(dòng)態(tài)限幅器的濾波級(jí)，其中，動(dòng)態(tài)限幅器具有根據(jù)在過(guò)采樣DAC的輸入端處的信號(hào)水平設(shè)定的限度。量化模塊包括耦合至低通濾波器的輸出端的輸入端和耦合至低通濾波器的輸入端的輸出端。在實(shí)施方式中，量化模塊包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)發(fā)生器，所述脈沖寬度調(diào)制(PWM)發(fā)生器將低通濾波器的輸出轉(zhuǎn)換為脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。在實(shí)施方式中，脈沖寬度調(diào)制信號(hào)具有固定的脈沖周期和變化的占空比。在一些實(shí)施方式中，量化模塊的信號(hào)輸出被配置為占有100%的調(diào)制率值，并且在一些實(shí)施方式中，集成電路還包括耦合至量化模塊的輸出端的D類(lèi)音頻驅(qū)動(dòng)器。在一些實(shí)施方式中，集成電路進(jìn)一歩地包括耦合至過(guò)采樣DAC的輸入端的限度生成模塊。限度生成模塊具有比較器，該比較器將在過(guò)采樣DAC的輸入端處的信號(hào)水平與多個(gè)閾值進(jìn)行比較，從而形成第一量化控制信號(hào)。濾波級(jí)的動(dòng)態(tài)限幅器的限度根據(jù)第一量化控制信號(hào)而設(shè)定。實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)包括能夠以高達(dá)100%的調(diào)制因數(shù)操作過(guò)采樣DAC，而不會(huì)經(jīng)受不穩(wěn)定性和伴隨這種不穩(wěn)定的無(wú)法接受的SNR降低。實(shí)施方式的其他優(yōu)點(diǎn)包括能夠保持過(guò)采樣DAC的性能，而不會(huì)限制DAC的輸出幅度，或者不使用較低的回路過(guò)濾增益。盡管已經(jīng)參照示例性的實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是該描述并不意在被解釋為限制性的。通過(guò)參考本說(shuō)明書(shū)，示例性實(shí)施方式的各種變形和組合，以及本發(fā)明的其他實(shí)施方 式對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的。因此，所附權(quán)利要求書(shū)已在涵蓋任何這樣的變形或?qū)嵤┓绞健?br> 權(quán)利要求
1.ー種過(guò)米樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，包括 低通濾波器，具有包括動(dòng)態(tài)限幅器的濾波級(jí)，所述動(dòng)態(tài)限幅器具有由所述過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸入端處的信號(hào)水平設(shè)定的限度；以及 量化模塊，包括耦合至所述低通濾波器的輸出端的輸入端和耦合至所述低通濾波器的輸入端的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其中，所述過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器為過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其中，所述量化模塊包括脈沖寬度調(diào)制映射模塊，所述脈沖寬度調(diào)制映射模塊將在所述量化模塊的輸入端處的值映射為在所述量化模塊的輸出端處的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其中，所述濾波級(jí)包括多個(gè)濾波級(jí)，所述多個(gè)濾波級(jí)的每個(gè)都包括相應(yīng)的動(dòng)態(tài)限幅器，所述動(dòng)態(tài)限幅器具有由在所述過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸入端處的信號(hào)水平設(shè)定的限度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其中，所述多個(gè)濾波級(jí)的每個(gè)都進(jìn)ー步包括相應(yīng)的積分器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其中，所述多個(gè)濾波級(jí)的每個(gè)都進(jìn)ー步包括相應(yīng)的延遲元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其中，至少ー個(gè)所述濾波級(jí)包括ニ階濾波級(jí)，所述ニ階數(shù)濾波級(jí)包括兩個(gè)動(dòng)態(tài)限幅器和兩個(gè)積分器。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，進(jìn)ー步包括耦合至所述過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸入端的限幅器控制模塊，所述限幅器控制模塊包括比較模塊，所述比較模塊將在所述過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸入端處的所述信號(hào)水平與多個(gè)閾值進(jìn)行比較，以形成第一量化控制輸出，其中，所述相應(yīng)的動(dòng)態(tài)限幅器的限度由所述第一量化控制輸出的水平設(shè)定。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，進(jìn)ー步包括耦合在所述量化模塊的輸出端和所述低通濾波器的輸入端之間的求和點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其中，所述低通濾波器進(jìn)ー步包括至少ー個(gè)求和模塊，所述求和模塊對(duì)所述量化模塊的輸出和所述過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸入求和。
11.ー種執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的方法，所述方法包括 基于輸入信號(hào)的幅度確定限度； 過(guò)濾所述輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的總和以形成過(guò)濾信號(hào)，所述過(guò)濾包括對(duì)所述輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的總和求積分以形成第一積分信號(hào)；以及將所述積分信號(hào)限制至所確定的限度； 量化所述過(guò)濾信號(hào)以形成量化信號(hào)； 基于所述量化信號(hào)形成所述反饋信號(hào)；以及 基于所述量化信號(hào)形成電輸出信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述量化信號(hào)被配置為占有100%的調(diào)制率值。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，量化所述過(guò)濾信號(hào)包括形成脈沖寬度與所述過(guò)濾信號(hào)的幅度成比例的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，形成所述脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)包括在固定脈沖周期內(nèi)將輸出值映射為多個(gè)脈沖寬度中的ー個(gè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)ー步包括用所述電輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)擴(kuò)音器。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述過(guò)濾進(jìn)ー步包括 形成進(jìn)ー步的積分信號(hào)；以及 基于所確定的限度限制所述進(jìn)ー步的積分信號(hào)。
17.一種集成電路，包括 過(guò)采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，所述過(guò)采樣DAC包括 低通濾波器，具有包括積分器和動(dòng)態(tài)限幅器的濾波級(jí)，所述動(dòng)態(tài)限幅器具有根據(jù)在所述過(guò)采樣DAC的輸入端處的信號(hào)水平設(shè)定的限度；以及 量化模塊，包括耦合至所述低通濾波器的輸出端的輸入端和耦合至所述低通濾波器的輸入端的輸出端。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的集成電路，其中，所述量化模塊包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)發(fā)生器，所述PWM發(fā)生器將所述低通濾波器的輸出轉(zhuǎn)換為脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的集成電路，其中，所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)包括固定的脈沖周期和變化的占空比。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的集成電路，其中，所述量化模塊的信號(hào)輸出被配置為占有至少95%的調(diào)制率值。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的集成電路，進(jìn)一歩包括耦合至所述量化模塊的輸出端的D類(lèi)音頻放大器。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的集成電路，進(jìn)一歩包括耦合至所述過(guò)采樣DAC的輸入端的限度生成模塊，所述限度生成模塊包括比較器，所述比較器將在所述過(guò)采樣DAC的輸入端處的所述信號(hào)水平與多個(gè)閾值進(jìn)行比較，以形成第一量化控制信號(hào)，其中，所述濾波級(jí)的動(dòng)態(tài)限幅器的限度根據(jù)所述第一量化控制信號(hào)而設(shè)定。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的集成電路，進(jìn)一歩包括耦合在所述量化模塊的輸出端和所述低通濾波器的輸入端之間的求和點(diǎn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的集成電路，其中，所述低通濾波器包括求和模塊，所述求和模塊對(duì)所述量化模塊的輸出和所述過(guò)采樣DAC的輸入求和。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器電路和方法。在實(shí)施方式中，過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器包括低通濾波器，所述低通濾波器具有包括動(dòng)態(tài)限幅器的濾波級(jí)，其中，動(dòng)態(tài)限幅器具有由在過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸入端的信號(hào)水平設(shè)定的限度。過(guò)采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器還包括量化模塊，所述量化模塊包括耦合至低通濾波器的輸出端的輸入端和耦合至低通濾波器的輸入端的輸出端。
文檔編號(hào)H03F3/217GK102694553SQ201210081000
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
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