專利名稱：：帶有取樣的信號處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總的來說涉及在其中執(zhí)行了取樣操作的信號處理裝置及方法。這種信號處理裝置可以例如是采用了模/數(shù)(A/D)變換器的視頻數(shù)據(jù)采集及變換電路。這種信號處理裝置還可以例如是A/D變換器本身。P.Vorenkamp和J.P.M.Verdaasdonk發(fā)表在1992年27卷7期的IEEEJSSC第988-992頁上的論文“全雙極、120兆樣值/秒的10位跟蹤及保持電路”描述了已有技術(shù)的視頻數(shù)據(jù)采集及變換電路。模擬視頻信號作用于該電路的輸入端。該模擬視頻信號被濾波并被饋入執(zhí)行取樣操作的跟蹤及保持(T/H)電路。被取樣模擬視頻信號被饋入由A/D變換器、數(shù)字信號處理器(DSP)和數(shù)/模(D/A)變換器組成的數(shù)據(jù)變換及處理模塊。引用的論文提到在A/D變換器之前被用作預(yù)取樣器的T/H電路改善了該A/D變換器的高頻性能。US-A4831379(代理人案卷號PHA1137)描述了已有技術(shù)的A/D變換器。該已有技術(shù)的A/D變換器包括64個輸入放大器的陣列。假定i是從0至63的整數(shù)，則每一放大器Ai就放大模擬輸入電壓和相應(yīng)基準電壓VRi之間的差值，產(chǎn)生被放大的輸出電壓VAi。在折疊陣列和內(nèi)插電路內(nèi)對被放大的輸出電壓VA0-VA63進行處理，產(chǎn)生互補信號VDO/VDNO……VD31/VDN31，輸出電路根據(jù)這些信號產(chǎn)生數(shù)字輸出代碼。本發(fā)明特別試圖提供相對于已有技術(shù)能夠在高頻性能和功耗及/或成本之間進行較好折衷的上述那種信號處理。為此，本發(fā)明的第一個方面提供如權(quán)利要求1所限定的信號處理裝置。本發(fā)明的第二個方面提供如權(quán)利要求3所限定的信號處理方法。本發(fā)明的第三、第四和第五個方面分別提供如權(quán)利要求4、5和6所限定的接收機、多媒體設(shè)備和信息讀出裝置。本發(fā)明考慮了以下因素。一般來說，如果把取樣電路放置在信號處理器之前，該取樣電路就應(yīng)當具有與該信號處理器的性能相稱的性能。如果信號處理器的性能相當高，則在例如高分辨率A/D變換的情況下，取樣電路將相當復(fù)雜，并因此較昂貴。此外，如果取樣電路必需處理高頻信號，它還將消耗數(shù)量可觀的功率。信號處理器可以包括把輸入信號變換成為與不同的振幅分段相關(guān)的分段信號的變換電路。上述已有技術(shù)的A/D變換器就是這樣的信號處理器。在該已有技術(shù)的A/D變換器中，64個輸入放大器的陣列把輸入信號變換成為64個分段信號，即被放大的輸出電壓VA0……V63。被放大輸出電壓VA0……VA63的每一個與以相應(yīng)基準電壓VR0……VR63為中心的振幅分段相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明，在這樣的信號處理器中，用多個取樣電路而不是如在已有技術(shù)中那樣取樣輸入信號的一個取樣電路來取樣分段信號。咋一看，這似乎與本發(fā)明的上述目的相矛盾多個取樣電路不是比一個取樣電路更復(fù)雜和更消耗功率嗎？在大多數(shù)情況下，由于以下給出的理由，答案是否定的。首先，在已有技術(shù)中，取樣電路必需以線性方式對輸入信號的全部雙振幅變化進行處理。在本發(fā)明中，變換電路有效地把輸入信號細分為若干個部分。取樣電路只需以線性方式對這些部分之一進行處理。因此，在本發(fā)明中，取樣電路的線性度遠低于已有技術(shù)的取樣電路的線性度。其次，在已有技術(shù)中，取樣電路與電容值相當高的A/D變換器輸入端連接。這是由于為了獲得令人滿意的A/D變換精度，要求A/D變換器輸入晶體管相當大的緣故。在本發(fā)明中，取樣電路與其輸入端的電容值可以相當?shù)偷钠渌娐愤B接。因此，在本發(fā)明中，取樣電路需要提供的高頻輸出電流遠小于已有技術(shù)中的取樣電路所提供的高頻輸出電流。還有，在已有技術(shù)中，取樣電路在噪聲和精度方面對其作為其中一部分的裝置的性能有完全的影響。在本發(fā)明中，取樣電路僅對其作為其中一部分的裝置的性能有部分的影響。在本發(fā)明中，性能只受到那些接收與輸入信號的瞬時振幅所在的振幅分段相關(guān)的分段信號的取樣電路的影響。其它取樣電路接收固定電平的分段信號，因此，幾乎不產(chǎn)生任何噪聲或動態(tài)錯誤。所以在本發(fā)明中，取樣電路不必具有如已有技術(shù)的取樣電路那樣低的噪聲和/或那樣高的精度?？偠灾诒景l(fā)明中，取樣電路需要滿足的要求遠沒有已有技術(shù)的取樣電路需要滿足的要求那么嚴格。因此，在本發(fā)明中，多個取樣電路中的每一個的復(fù)雜性和/或功耗通常都很低，以至多個取樣電路的復(fù)雜性和功耗都低于已有技術(shù)的單個取樣電路的復(fù)雜性和功耗。此外，在本發(fā)明中，可以充分地放松對取樣電路的要求，以便該電路是實際可能的，而在已有技術(shù)中，對該單個取樣電路的要求是如此嚴格，所以，除非使用具有較好物理特性的元件，否則該電路不是可行的。因此，本發(fā)明的裝置可以獲得優(yōu)于已有技術(shù)的裝置的性能，而元件的物理特性是相同的。例如，本發(fā)明允許利用為數(shù)字信號處理而設(shè)計的MOS晶體管來執(zhí)行高頻A/D變換。因此，本發(fā)明能夠經(jīng)濟地把高頻A/D變換器與數(shù)字信號處理器集成在一塊芯片上。這樣的單塊芯片特別適合供接收機或多媒體設(shè)備使用。參看以下描述的例子將對本發(fā)明和可被任意地用來有利地實現(xiàn)本發(fā)明的其它特點一清二楚。附圖中圖1以方框圖的形式表示本發(fā)明的信號處理裝置的一基本實例；圖2以方框圖的形式表示供圖1的信號處理裝置使用的變換電路的第一實例；圖3表示由圖2的變換電路提供的分段信號的實例；圖4以電路圖的形式表示在圖2的變換電路內(nèi)的輸入放大器與取樣電路結(jié)合的一實例；圖5以方框圖的形式表示供圖1的信號處理裝置使用的變換電路的第二實例；圖6a和6b分別以方框圖的形式表示本發(fā)明的接收機的一基本實例和多媒體設(shè)備的一基本實例；附圖中相同的元件用相同的標號來表示。圖1表示本發(fā)明的信號處理裝置的一基本實例。圖1的信號處理裝置包括以下部件變換電路CONV、取樣電路SC(1)……SC(N)和處理部件PROC，N為整數(shù)。變換電路CONV把輸入信號Sin變換成為與不同的振幅分段相關(guān)的分段信號Sc(1)……Sc(N)。取樣電路SC(1)……SC(N)把分段信號Sc(1)……Sc(N)的被取樣部分提供給處理電路PRDC。變換電路CONV最好但不是必需具有顯著地大于1的增益系數(shù)。增益系數(shù)越大，取樣電路SC(1)……SC(N)內(nèi)的任何噪聲和/或偏移對圖1的信號處理裝置的性能的影響程度就越輕。因此，如果變換電路CONV的增益系數(shù)顯著地大于1，則對取樣電路SC(1)……SC(N)的要求就將相對較寬松，于是取樣電路可以相當簡單。圖1的信號處理裝置可以例如是在其內(nèi)執(zhí)行了折疊和/或內(nèi)插操作的A/D變換器。在這種情況下，大體上有兩種選擇。一種選擇是在處理電路PROC內(nèi)執(zhí)行所有折疊和/或內(nèi)插操作。圖2至4與這一選擇相關(guān)。另一種選擇是在變換電路CONV內(nèi)執(zhí)行折疊和/或內(nèi)插操作中的至少一種操作。圖5與這一選擇相關(guān)。第一種選擇優(yōu)于第二種選擇之處在于所有折疊和/或內(nèi)插操作都得益于取樣。但是，第二種選擇優(yōu)于第一種選擇之處在于可以采用較少的取樣電路。應(yīng)當指出，在此與任何相應(yīng)的應(yīng)用一道被作為參考文件的US-A4831379和歐洲專利申請第96202014.5號(代理人案卷號PHN15.909EP-p)都描述了在其內(nèi)執(zhí)行了折疊和/或內(nèi)插操作的A/D變換器。圖2表示供圖1的信號處理裝置使用的變換電路的第一實例。圖2的變換電路包括接收不同的基準電壓Vref(1)……Vref(N)的輸入放大器A(1)……A(N)陣列。每一輸入放大器放大輸入信號Sin和提供給其的基準電壓之間的差值。圖3表示由圖2的變換電路提供的分段信號Sc(1)……Sc(N)的一實例。圖3的分段信號是斜坡狀輸入信號Sin的結(jié)果。假定i是從1至N的整數(shù)，則每一分段信號Sc(i)就與以基準電壓Vref(i)為中心的振幅分段SR(i)相關(guān)。應(yīng)當指出，振幅分段SR(1)……SR(N)之間是否有任何重疊對本發(fā)明不是重要的。這是圖1的信號處理裝置內(nèi)的處理電路PROC的事情。在此與任何相應(yīng)的應(yīng)用一道被作為參考文件的歐洲專利申請第95202355.4號(代理人案卷號PHN15.450EP-p)描述了適合于處理重疊的分段信號的用于A/D變換目的的處理電路。圖4表示在圖2的變換電路內(nèi)的輸入放大器A(i)與取樣電路(SC(i)結(jié)合的一實例。輸入放大器A(i)基本上是晶體管T1、T2的差分對，帶有與之耦合的一對負載電阻R1、R2和尾電流源It。取樣電路SC(i)基本上是一對傳輸門TG1、TG2和一對與該對傳輸門耦合的保持電容器CH1、CH2。它以差分的方式執(zhí)行跟蹤及保持操作。傳輸門TG1、TG2由兩個并聯(lián)的晶體管構(gòu)成。一個晶體管由時鐘信號CLK(+)進行控制，另一個晶體管由反相時鐘信號CLK(-)進行控制。圖5表示供圖1的信號處理裝置使用的變換電路的第二實例。圖5的變換電路與圖2的變換電路的不同之處如下圖5的變換電路還包括執(zhí)行折疊和/或內(nèi)插操作的附加電路F/I。該附加電路F/I接收由輸入放大器A(1)……A(N)陣列提供的信號，并作為響應(yīng)提供分段信號Sc(1)……Sc(N)。當然，由圖5的變換電路提供的分段信號Sc(1)……Sc(N)不同于由圖2的變換電路提供的分段信號Sc(1)……Sc(N)。為了給出一個例子，對圖5的變換電路作如下假定有64個輸入放大器，K＝64，附加電路F/I以倍數(shù)8執(zhí)行折疊操作。在這種情況下，N＝8，圖5的變換電路將提供8個分段信號Sc(1)……Sc(8)。分段信號Sc(1)可以與以Vref(1)、Vref(9)、Vref(17)、……Vref(57)為中心的振幅分段相關(guān)，分段信號Sc(2)可以與以Vref(2)、Vref(10)、Vref(18)、……Vref(58)為中心的振幅分段相關(guān)，依此類推。圖6a、6b和6c分別表示本發(fā)明的接收機、多媒體設(shè)備和信息讀出裝置的基本實例。圖6a的接收機包括調(diào)諧器TUN和圖1的信號處理裝置SPA。調(diào)諧器TUN響應(yīng)接收信號RF提供中頻信號IF。圖1的信號處理裝置SPA例如通過順序地執(zhí)行A/D變換和解調(diào)來對該中頻信號進行處理。圖6b的多媒體設(shè)備包括圖1的信號處理裝置SPA和顯示設(shè)備DPL。圖1的信號處理裝置SPA接收圖象信號IM，并作為響應(yīng)提供被處理的圖象信號IM-P。顯示設(shè)備DPL顯示被處理的圖象信號IM-P。圖6b的多媒體設(shè)備可以例如是電視接收機或從CD-ROM播放機、CD-I播放機或DVD播放機接收圖象信號的計算機。圖6c的信息讀出裝置包括讀出單元ROU和圖1的信號處理裝置SPA。讀出單元讀出信息載體DISC，以便獲得讀出信號Sro。圖1的信號處理裝置SPA對讀出信號Sro進行處理，以便例如獲得合適的輸出信號和/或獲得用于讀出單元ROU的控制信號。圖6c的讀出裝置可以例如是CD播放機、CD-I播放機、CD-ROM播放機或DVD播放機或錄像機。雖然圖6c以盤的形式表示信息載體DISC，但應(yīng)當懂得信息載體還可以是磁帶或甚至是粘土平板(claytablet)。應(yīng)當指出，上述實例說明而不是限制本發(fā)明。顯然，有許多落在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的替換物。不應(yīng)把括號內(nèi)的任何標號看作是對有關(guān)權(quán)利要求的限制。權(quán)利要求1.包括把至少一個信號的被取樣部分提供給處理部件的取樣部件的信號處理裝置，其特征在于包括把信號(Sin)變換成為與不同的振幅分段相關(guān)的分段信號(Sc(1)……Sc(N))的變換電路(CONV)，該取樣部分包括把分段信號的被取樣部分提供給該處理部件(PROC)的取樣電路(SC(1)……SC(N))。2.權(quán)利要求1的信號處理裝置，其特征在于變換電路(CONV)具有顯著地大于1的增益系數(shù)。3.信號處理方法，包括把至少一個信號的被取樣部分提供給處理部件的步驟，該方法的特征在于包括以下步驟把信號(Sin)變換成為與不同的振幅分段相關(guān)的分段信號；以及把分段信號的被取樣部分提供給處理部件(PROC)。4.接收機，包括響應(yīng)接收信號(RF)提供中頻信號(IF)的調(diào)諧器(TUN)；以及如權(quán)利要求1所述的信號處理裝置(SPA)，用于對所述中頻信號(IF)進行處理。5.多媒體設(shè)備，包括如權(quán)利要求1所述的信號處理裝置(SPA)，用于接收圖象信號(IM)；以及顯示接收自所述處理部件(PROC)的被處理圖象信號(IM-P)的裝置(OPL)。6.信息讀出裝置，包括讀出信息載體(DISC)以便獲得讀出信號(Sro)的裝置(ROU)；以及如權(quán)利要求1所述的信號處理裝置(SPA)，用于處理所述讀出信號(Sro)。全文摘要在信號處理裝置中，變換電路CONV把輸入信號Sin變換成為與不同的振幅分段相關(guān)的分段信號Sc(1)……Sc(N)。取樣電路SC(1)……SC(N)把分段信號Sc(1)……Sc(N)的被取樣部分提供給處理電路PROC。上述操作可以構(gòu)成A/D變換的一部分。該信號處理裝置特別適合于在接收機、多媒體設(shè)備和各種光盤播放機和磁帶記錄器中使用。文檔編號H03M1/12GK1166895SQ96191291公開日1997年12月3日申請日期1996年9月2日優(yōu)先權(quán)日1995年9月8日發(fā)明者R·J·范·德·普拉施徹,A·G·W·維納斯申請人:菲利浦電子有限公司