[發明專利]一種應用于雙聲道音頻Δ-∑數模轉換器的插值濾波器

無效

• 申請號: 200910089840.9
• 申請日: 2009-07-24
• 公開（公告）號: CN101820287A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 劉素娟;楊玥;丁南菁;張特;陳建新
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H03M1/66
• 分類號: H03M1/66;H03H17/06
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明涉及一種數字濾波器，具體涉及應用于雙聲道音頻Δ-∑數模轉換器(DAC)的一種占用芯片面積小的數字插值濾波器。?

背景技術

Δ-∑DAC由三大部分組成，插值濾波器、數字調制器和開關電容濾波器組成。插值濾波器將以奈奎斯特采樣率輸入的數字信號進行插值，變換成過采樣的數字信號送給Δ-∑調制器進行處理，從而得到Δ-∑比特流。插值濾波器對輸入信號進行升采樣的同時，使得信號的鏡像頻率升高，這樣就降低了模擬的抗鏡像濾波器(開關電容濾波器)的設計難度。這種技術是通過數字處理技術來降低對模擬電路的要求，因此數字電路尤其是實現過采樣的插值濾波器部分消耗的面積和功耗都比較大。特別是在雙聲道應用時，由于音頻Δ-∑DAC是雙聲道應用，且兩個聲道要求完全同步，如果采用兩個插值濾波器同時處理兩個聲道可以達到同步的要求，但兩個插值濾波器會使音頻Δ-∑DAC芯片面積較大。?

發明內容

本發明目的是為了減小雙聲道音頻Δ-∑DAC中數字部分占用的芯片面積，提供了一種雙聲道復用結構的插值濾波器，極大程度的節省了音頻DAC芯片的面積，從而減小生產制造成本。?

為了實現上述功能，本裝置主要包括有第一級半帶濾波器、第二級半帶濾波器2和一個級聯梳狀CIC(Cascaded?integrator?comb)濾波器和兩個相似的重新排序模塊組成。?

本發明的技術方案如下：?

假設左右兩個聲道的輸入為N?bit的PCM數字信號，采樣速率為fs，升采樣率為128。?

第一級半帶濾波器的作用除了要完成2倍的升采樣外，要有盡量陡峭的過渡帶來濾除升采樣后的帶外鏡像信號，同時還要對帶外的鏡像信號給予足夠的衰減，因此需要高階的濾波器來實現。高階的濾波器需要大量的乘法器和加法器，硬件消耗很大。本發明的第一級半帶濾波器僅由一個乘法器、一個累加器、一個RAM、一個ROM實現；RAM和ROM的規格較小，占用面積很小。為了實現雙聲道復用，進入第一級半帶濾波器前，先將兩個聲道的數據拼接成2Nbit，由于兩個聲道的讀寫地址完全相同，可以共用一個RAM。?

經過第一級半帶濾波器插值后，采樣速率升為2fs，2Nbit的數據重新分配給兩個聲道。為了使兩個聲道可以復用第二級半帶濾波器，首先將兩個的聲道的數據按“左右左右…”的順序合并成一路，同時采樣速率要提高1倍為4fs，延時單元加倍分別存儲左右兩個聲道的數據。在第二級半帶濾波器中除延時單元外，其它的電路都可以被兩個聲道復用，節省了芯片的面積。輸入被分為奇偶兩路，奇支路完成濾波運算，偶支路對輸入進行延時來抵消奇支路的群延時，達到數據對齊的效果。由于兩路的輸入信號完全相同，把偶支路的延時單元去掉，通過復用奇支路的延時單元即可達到偶支路與奇支路數據對齊的效果，延時單元的數量可減少1/3。?

第三級CIC濾波器也通過延時單元加倍實現兩個聲道的復用。?

在雙聲道復用時，由于系統中存在速率變換，每次速率變換后都會打亂變換前的“左右左右…”的排列順序，本發明提供了一種重新排序模塊，保證以較小的硬件來完成速率變換時的雙聲道復用。?

本發明的優點及效果：提供第一級半帶濾波器和第二級半帶濾波器的新結構，并且通過兩個聲道復用整個插值濾波器來減小硬件消耗，所占用的芯片面積大大減小，從而降低了生產成本。?

附圖說明

圖1本發明的結構框圖；?

圖2第一級半帶濾波器的電路框圖；?

圖3第二級半帶濾波器的電路框圖；?

圖4CIC濾波器的電路框圖；?

圖5(a)重新排序前第二級半帶濾波器升采樣后的輸出；?

圖5(b)重新排序后第二級半帶濾波器升采樣后的輸出。?

圖6CI?C濾波器完成32倍速率變換的重新排序結構圖?

圖中，1.第一級半帶濾波器，2.第二級半帶濾波器，3.CIC濾波器，4.重新排序1模塊，5.重新排序2模塊，6.拼接模塊，7.排序模塊，11.RAM，12.ROM，13.乘法器，14.累加器，141.寄存器，142.加法器，143.7位計數器，144.選擇器，145.寄存器，21.第二級半帶濾波器的延時單元組，22.第二級半帶濾波器的乘法器和加法器，31.CIC濾波器的加法器組，31.CIC濾波器的減法器組，33.CIC濾波器的32倍插值器，31.CIC濾波器的延時單元組，41.1bit計數器，42.2bit計數器，51.6bit計數器。?