[發明專利]信號轉換系統及方法

有效

• 申請號: 201380024349.2
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN104272687B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 埃里克·林達爾;帕埃爾·貢納斯·里斯貝里
• 申請（專利權）人: 思睿邏輯國際半導體有限公司
• 主分類號: H04L25/49
• 分類號: H04L25/49;H03G9/00;G11B20/10;H03M5/08
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司11225
• 代理人: 黃威,鄧玉婷

相關申請的交叉引用

本申請為主張受益于由埃里克-林達爾(Erik Lindahl)等于2012年3月7日提交的編號為61/607765且名稱為“信號轉換系統及方法”的美國臨時申請的優先權的國際申請，其全部內容通過引用合并于此。

技術領域

本公開涉及信號轉換系統及方法，其用于使數字輸入信號轉換為經過脈沖寬度調制的輸出信號，并且，更具體地，涉及具有脈沖寬度調制器的信號轉換系統。本公開還涉及用于在音頻處理和/或播放系統的脈沖寬度調制器。本公開進一步涉及低成本、高品質音頻編碼、錄音播放和/或流處理系統及方法。

背景技術

移動技術和消費電子設備(CED)的使用正在全世界持續增長。在持續增長的同時，設備硬件及組件的高速技術發展使得計算能力增加，新的板載外圍設備的結合，并伴隨著設備尺寸的減小和功耗的降低等。

這樣的必設備須常規地處理多種類型(例如音頻信號、視頻信號、感測數據等)的通常產生于多種源的信號。這樣的設備還可以常規地產生用于驅動多種類型的換能器(例如揚聲器、觸屏顯示器、數據通信通道、電存儲元件、顯示元件等)和/或相關驅動器的信號。可以通過基于脈沖的驅動方式來有效地操作多種這樣的換能器和/或驅動器。為了管理大范圍的信號類型和驅動方式的相互連接，這樣的系統通常會使用采樣率轉換器和/或脈沖寬度調制器來使第一信號轉換為可選的基于脈沖的信號。可以使用多種采樣率轉換方案來降低計算機的信號處理要求、使用系統時鐘進行同步信號采樣、最小采樣率下工作、轉換為已知采樣率等。

此外，典型的由具有各自參考時鐘的不同信號源提供的輸入信號的頻率會不同，或在可用的系統時鐘下異步地工作。由于在諸多應用中的穩定性需求和性能的要求，即使頻率的差異很小，數據流仍必須轉換采樣率以保持長樣本流下的同步和信號的完整性。使用中間采樣率還省去信號源的同步切換問題。例如，當信號處理系統已與輸入樣本流同步(而非具有獨立的或固定時鐘)并且樣本流時鐘出現改變、波動或消除，則產生的重采樣信號可能出現“干擾信號”。

將重采樣信號轉換為脈沖寬度調制信號時，基于互調失真(IMD)、總諧波失真(THD)和調制指數(MI)等的問題可能會限制輸出信號的品質。

上面描述的問題尤其相關于音頻處理、視頻處理和遙測應用等領域。

發明內容

本公開的第一目標是提供高效且低成本的用于將以任意或固定采樣率采樣的輸入信號轉換為脈沖寬度調制輸出信號的信號轉換系統級方法。本公開的第二目標是提供用于將以任意或固定采樣率采樣的音頻輸入信號進行重采樣為用于音頻處理系統的脈沖寬度調制輸出音頻信號的脈沖寬度調制單元的高效硬件。本公開的第三目標是提供有效高品質音頻編碼、重放和/或流播放的系統和方法。

通過根據本公開的所附權利要求書的設備、系統和方法，全部或部分地實現了上述目標。根據本公開的所附權利要求書、下面的說明書和附圖詳盡地解釋了本公開的特征和方面。

根據第一方案，提供了一種信號轉換系統，其用于將輸入信號轉換為脈沖寬度調制(PWM)輸出信號，包括：時鐘源，其用于產生時鐘信號和/或預定用于接收時鐘信號；載波產生器，其配置為產生具有載波信號頻率的載波信號；交叉點選擇(CPS)部，其包括CPS比較器以將載波信號和輸入信號或從其中導出的信號進行比較以基于該比較和所述輸入信號或由其中導出的信號來產生觸發信號；噪聲整形器，其配置為減小觸發信號的位深以形成截短的信號；以及PWM比較器，其配置為將截短的信號和/或從其中產生的信號與載波信號進行比較以產生PWM輸出信號。

所述的信號轉換系統可以包括采樣率轉換器，其將輸入信號重采樣為采樣率大于載波頻率的重采樣信號，所述CPS比較器配置為接收所述重采樣信號。

采樣率轉換器可以包括：計數器，其配置為由時鐘信號和輸入信號產生計數偏差信號；第一三角積分(sigma delta)單元，其配置為由計數偏差信號來計算時間校正值；重采樣時鐘產生器，其配置為由所述時間校正值來產生一個或多個重采樣時鐘信號；和/或第二三角積分單元，其配置為由一個或多個重采樣時鐘信號和輸入信號來產生重采樣信號。

所述噪聲整形器可以配置為將在觸發信號、輸入信號和/或重采樣信號上的噪聲平移至充分無法聽見的頻帶以形成截短的信號。所述噪聲整形器可以包括n階三角積分調制器，其配置為執行減小位深和/或噪聲平移，其中的n為正整數。所述噪聲整形器可以包括聽覺模型的閾值。