[发明专利]具有改进的音调抑制的∑－△调制器及其方法

说明书

本发明涉及数据转换器，具体涉及用于数/模转换器和模/数转换器的∑-Δ调制器。

在数据转换器中应用两种基本技术，即∑-Δ技术和电阻或电容分压器技术。∑-Δ技术很有吸引力，这是因为它依靠精密的定时而不依靠精密匹配芯片上诸如电阻之类的元件来达到高的分辨率的缘故。尽管制作薄膜的、激光修整的模拟元件所需的专门技术很难做到；但在半导体工业中获得高速数字开关的能力是很容易的。∑-Δ调制器可用于模/数转换器(ADC)和数/模转换器(DAC)。

在DAC中所应用的基本的∑-Δ调制器接收一个输入信号，该输入信号与输出信号的负反馈信号相加，可提供一个误差信号。该误差信号被衰减，再经由一个积分器处理，可提供输出信号。∑-Δ调制器能使量化噪声成形在通带外，它在那里将被滤除掉。

然而，∑-Δ调制器有严重的缺点，就是在通带内会产生不需要的音调。这些不需要音调具有与输入信号的直流偏置有线性关系的频率。对于接近信号地电平的小输入信号产生这些不需要信号是有害的。而且，在输入信号接近地电平的时候，收听者很容易听见不需要的音调。对于∑-Δ调制器为何会产生这种不需要音调的一种普遍承认的解释是∑-Δ调制器创生出多种图形的(Pattern)噪声，来溶解输入信号中微小的增量变化。在一个二阶∑-Δ调制器中，对两级电路用以作为反馈信号的单一比特输出只有有限个数的图形，来代表信号地电平附近的小输入信号，这些图形具有大的瞬时误差，从而导致这些图形的噪声在该调制器中还会谐振。据此，现有需要一种能够减少或消除这些带内音调的∑-Δ调制器。

为此，根据本发明的一种形式，这里提供一种具有改进的音调抑制的∑-Δ调制器，它包括：第一级电路、第二级电路、一个滤波器部分和一个反馈部分。第一级电路具有：一个输入端，用于接收输入信号；一个反馈输入端，用于接收第一反馈信号；以及一个输出端，提供第一输出信号。第二级电路具有：一个输入端，与第一级电路输出端连接；一个反馈输入端，用于接收第二反馈信号；以及一个输出端，提供第二输出信号。该滤波器部分与第一和第二级电路相耦合。滤波器部分对第二输出信号频率等于∑-Δ调制器时钟频率一半的第二输出信号频域特性进行衰减，以提供出一个滤波信号。该滤波器部分提供出滤波信号用以作为第一反馈信号。反馈部分响应第二输出信号，提供第二反馈信号。∑-Δ调制器响应第二输出信号，提供一个输出信号。

根据本发明的另一种形式，这里提供一种用以改进∑-Δ调制器音调抑制的方法。输入信号先经∑-Δ调制器的第一级电路的处理，第一级电路的输出信号再经∑-Δ调制器的第二级电路的处理。对于第二级电路输出信号的频率接近等于∑-Δ调制器时钟频率一半的频域特性进行衰减，以提供一个滤波信号。该滤波信号提供给第一级电路作为一个反馈信号。∑-Δ调制器响应第二级电路的输出信号，提供一个输出信号。

本发明的这些特性和优点通过参照以下附图和参阅下文详细描述可以得到更清楚的了解。

图1示出先有技术的二阶∑-Δ调制器的部分方框图和部分逻辑电路图。

图2示出本发明的、适用于数/模转换器的∑-Δ调制器的部分方框图、部分逻辑电路图和部分电路原理图。

图3示出图2所示的信号的定时图。

图4示出图1和图2所示的∑-Δ调制器在频率域内频率响应特性的比较图。

图5示出本发明的、适用于模/数转换器的∑-Δ调制器的部分方框图和部分逻辑图。

参照图1，该图示出先有技术的二阶∑-Δ调制器20。∑-Δ调制器20适用于数/模转换器，它接收一个标记为“D_IN”的n比特数字输入信号，据此提供一个标记为“A_OUT”的模拟输出信号。调制器20是一个二阶∑-Δ调制器，具有第一级电路30和第二级电路40。每级电路都从其输入信号中减去一个相应的反馈信号，并由此提供一个误差信号，再将此误差信号衰减，可提供一个衰减信号，再将该衰减信号积分，可提供一个输出信号。