[發明專利]具有音頻的應用的低噪聲數字到脈寬調制轉換器

無效

• 申請號: 200680044223.1
• 申請日: 2006-09-26
• 公開（公告）號: CN101317169A
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（設計）人: A·馬丁·馬林森;達斯廷·D·福曼;西蒙·丹普豪斯
• 申請（專利權）人: ESS技術公司
• 主分類號: G06F17/00
• 分類號: G06F17/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 黃小臨

技術領域

本發明涉及數模轉換。特別地，其應用于將脈沖編碼調制的信號、例如用于CD和DVD中的信號轉換為脈寬調制的信號或模擬信號。

背景技術

許多流媒體格式產生多位數據流。例如音頻CD典型地將音樂編碼為16位或24位脈沖編碼調制的信號。MP3文件也可以被解碼成脈沖編碼調制的信號。

音頻保真度部分地依賴于所用的數模(D/A)轉換器的信噪比(singal?tonoise?ratio，SNR)。轉換器可以是CD播放機的一部分，位于聲卡上或包括在數字驅動的功率揚聲器中。制造商的競爭基于其設備所獲得的SNR。例如，CreativeLabs目前(2005年9月)宣布了Audigy?Pro?4聲卡，其在某些模式下獲得113分貝的SNR。

相應地，對新的數字設計機會來臨，特別是獲得強信噪比的數字設計。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提出一種模數轉換。特別地，其應用于將脈沖編碼調制的信號，例如用于CD和DVD的信號轉換為脈寬調制的信號或音頻輸出。本發明的特別方面在權利要求、說明書和附圖中描述。

附圖說明

圖1示出了解碼和放大信號的方法，

圖2示出了接收寬位信號的處理系統的框圖，

圖3至圖6涉及使用兩個PWM調制器來產生一個輸出信號，其中，

圖3示出將兩個PWM調制器及兩個西格馬-德耳塔(∑Δ)調制器配對，

圖4示出兩個∑Δ和兩個脈寬調制器(PWM)的時鐘控制，

圖5示出成對的∑Δ調制器和PWM調制器的時序，

圖6示出將兩個PWM調制器連接到一個∑Δ調制器以產生一個組合輸出，

圖7示出32PWM調制器對于32個周期的信號間隔的時序，

圖8示出所謂的邊波(edge?wave)實施例，

圖9示出所謂的位重流(bit?restreaming)實施例，

圖10示出包括重流單元的硬件的高級框圖，

圖11示出重流單元的框圖，

圖12示出P12和P13時序信號，

圖13示出位重流的輸出，

圖14示出邏輯環實施例的高級框圖。

具體實施方式

以下參考附圖進行詳細描述。為了說明本發明對優選實施例進行描述，而不限于由權利要求定義的范圍。本領域的普通技術人員可以基于以下的描述想到不同的等價變形。

音頻源例如CD、DVD和解碼的文件格式(MP3、AAC等)典型地產生將音頻流表示為一系列波形樣本的脈沖編碼調制的信號。例如，標準CD以44.1kHz的取樣率編碼音樂，對每個樣本有一個16位整數值。

閉環數字濾波實施例

在通過引用而結合的在先申請中，提供了在此部分地重復的背景技術。圖1示出了解碼和放大信號的方法。由信號處理器100接收多位數字信號(有時也稱寬位，用于每樣本16位或更多位，如24或32位)105，該信號處理器以較低的精度對輸入進行過采樣，并根據尼奎斯特(Nyquist)定理以足夠高的頻率取樣以避免數據丟失。∑Δ調制器是過采樣信號處理器的一個例子。∑Δ可以產生一位或多位的輸出。∑Δ時鐘速率和輸出位的數目的乘積總是大于或等于輸入時鐘速率和輸入位的數目的乘積。信號處理器還可以將數據格式從過采樣的、位脈沖編碼的(PCM)信號進一步轉換為脈寬調制的(PWM)信號。脈寬調制的信號的一個信號間隔可以代表32或64個值，與被代表的值成比例地在時間上劃分該信號間隔。例如，信號可以是23部分為高而9部分為低。PWM信號與∑Δ調制器相比具有降低的在高和低之間轉換的數量的期望的特征(與∑Δ調制器的輸出從高到低振蕩時進行的多次轉換相比，為每個信號間隔轉換一次)。實際上，PWM信號的上升(或下降)沿的頻率基本上是固定的(假設讀者理解當輸入信號是正的或負的峰值時，某些編碼可能產生飽和的PWM信號)。上升沿的固定頻率是期望的。

PWM信號105適合于由Class?D數字功率放大器進行的處理，例如二元功率放大器110。由PWM編碼∑Δ調制器的輸出而降低上升沿的頻率適應于ClassD放大器的最大切換速率。放大的PWM信號是輸出105。一個或多個解調濾波器120直接地或作為下一級音頻放大器、均衡器或其它模擬組件的輸入地將放大的PWM信號例如轉換為驅動揚聲器或耳機的模擬音頻信號。