專利名稱：可變次數(shù)型δ-Σ調(diào)制器及DA變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及δ-∑調(diào)制器，特別是涉及能對(duì)取樣頻率切換到最佳次數(shù)的δ-∑調(diào)制器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，在攜帶電話器、PDA(攜帶信息終端，Personal DigitalAssistance)、可攜帶的音樂再生裝置等中多半使用DA變換器，但作為該DA變換器，眾所周知的是備有δ-∑調(diào)制器的DA變換器。該備有δ-∑調(diào)制器的DA變換器利用超取樣電路和噪聲整形電路，進(jìn)行1位量化等位數(shù)少的量化，減少折疊現(xiàn)象、量化噪聲及低頻噪聲。
在上述噪聲整形電路中使用的δ-∑調(diào)制器中，在信噪比和δ-∑調(diào)制器的次數(shù)之間，作為一例如圖9所示，每一取樣頻率都存在特有的關(guān)系。圖中，X軸表示δ-∑調(diào)制器的次數(shù)，Y軸表示信噪比。
按照該圖，在取樣頻率為8kHz的情況下，δ-∑調(diào)制器的次數(shù)為3次時(shí)，信噪比最大為57dB左右，如果次數(shù)增大到4次、5次，則信噪比下降到55dB、40dB。
與此不同，取樣頻率為16kHz時(shí)，δ-∑調(diào)制器的次數(shù)為2次時(shí)，信噪比約為62dB，3次、4次時(shí)，信噪比上升為約72、73dB，5次時(shí)減少為約69dB左右。
再者，取樣頻率為32kHz時(shí)，δ-∑調(diào)制器的次數(shù)為2次時(shí)，信噪比為80dB，次數(shù)為3次時(shí)上升，另外4次、5次時(shí)峰值變?yōu)榧s90dB。
由此可知，隨著取樣頻率的不同，如果次數(shù)增大，則信噪比增大或減少，雖然次數(shù)經(jīng)常高，但不能給出高的信噪比。另外，圖9是給出的一例，并非經(jīng)常限于圖9所示的圖形。
迄今，DA變換器中使用的δ-∑調(diào)制器由于設(shè)想地設(shè)計(jì)一定的取樣頻率，所以其次數(shù)被固定，不能自由地變化?？墒牵陙砣缢姷降臄y帶電話那樣，有的采用使電話機(jī)通話的模式，有的采用輸出下載的樂曲的音頻模式，以不同的頻率使用DA變換器的情況增多。
這時(shí)在音頻區(qū)(20kHz)使用DA變換器的情況下，如上所述，為了配合取樣頻率(44.1kHz)而使信噪比最大，選擇作為最佳次數(shù)的4次δ-∑調(diào)制器或5次δ-∑調(diào)制器，但如果在使用聲音的低的取樣頻率(8kHz)下使用該δ-∑調(diào)制器，則與次數(shù)為2次或3次δ-∑調(diào)制器相比，信噪比變壞。
反之，在低的取樣頻率(8kHz)下使用調(diào)制器的情況下，由于選擇作為最佳次數(shù)的3次δ-∑調(diào)制器，所以在高的取樣頻率44.1kHz下使用時(shí)，與次數(shù)為4次、5次的相比，信噪比變壞。
這樣，在取樣頻率和最佳次數(shù)之間存在一定的關(guān)系。例如，取樣頻率為8kHz、16kHz、32kHz、44.1kHz、48kHz時(shí)，可知分別為2次、4次、5次、4次(或5次)，5次為最佳。將其示于圖6中。
(發(fā)明要解決的課題)適應(yīng)上述問題，為了即使取樣頻率變化，也能經(jīng)常達(dá)到最佳次數(shù)，作為δ-∑調(diào)制器，例如預(yù)先制作從1次至n次δ-∑調(diào)制器時(shí)，考慮能對(duì)它進(jìn)行切換選擇?？墒牵谶@樣的做法中，電路規(guī)模增大，成本增高，浪費(fèi)大。另外，關(guān)于次數(shù)切換的操作，取樣頻率切換時(shí)每次都要手動(dòng)進(jìn)行次數(shù)的切換，非常麻煩，容易引起誤操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述的問題而完成的，其目的在于在δ-∑調(diào)制器中，對(duì)多個(gè)取樣頻率進(jìn)行切換使用時(shí)，能對(duì)所使用的取樣頻率經(jīng)常設(shè)定最佳的次數(shù)，能用盡可能簡單的電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)上述的可變型δ-∑調(diào)制器。
另外，目的在于取樣頻率變化了時(shí)，檢測(cè)新的取樣頻率，能實(shí)現(xiàn)能使其自動(dòng)地切換到最佳次數(shù)的δ-∑調(diào)制器。
另外，目的在于通過將可變次數(shù)的δ-∑調(diào)制器用于噪聲整形器中，實(shí)現(xiàn)對(duì)所使用的取樣頻率具有最佳的信噪比的DA變換器。
(解決課題的手段)發(fā)明的第一方面是一種可變次數(shù)型δ-∑調(diào)制器，其特征在于設(shè)置變更構(gòu)成δ-∑調(diào)制器的多個(gè)積分器的組合而變更上述δ-∑調(diào)制器的次數(shù)的裝置，利用進(jìn)行該變更的裝置，使上述δ-∑調(diào)制器的次數(shù)為最適合于取樣頻率的次數(shù)。
發(fā)明的第二方面是一種可變次數(shù)型δ-∑調(diào)制器，它是將量化誤差供給次級(jí)積分器而構(gòu)成的δ-∑調(diào)制器，其特征在于備有使設(shè)置在將量化誤差供給次級(jí)積分器的連接部上的電路斷續(xù)的裝置；以及控制進(jìn)行該斷續(xù)的裝置的裝置，使次數(shù)可變。
發(fā)明的第三方面是第一方面或第二方面所述的可變次數(shù)型δ-∑調(diào)制器，它具有控制裝置，該控制裝置根據(jù)表示由對(duì)δ-∑調(diào)制器的次數(shù)及多個(gè)積分器的組合進(jìn)行變更的裝置決定的積分器的連接關(guān)系或表示連接的斷續(xù)的表、以及表示取樣頻率及最佳次數(shù)的關(guān)系的表，將伴隨取樣頻率的切換的調(diào)制器的次數(shù)切換成最適合于新的取樣頻率的次數(shù)。
發(fā)明的第四方面是備有第一方面至第三方面中任意一方面所述的δ-∑調(diào)制器的DA變換器。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的可變次數(shù)δ-∑調(diào)制器的電路框圖。
圖2是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的可變次數(shù)δ-∑調(diào)制器的電路框圖。
圖3是在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的可變次數(shù)的δ-∑調(diào)制器中全部選擇器被連接在F端子上時(shí)的等效電路框圖。
圖4是在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的可變次數(shù)的δ-∑調(diào)制器中選擇器S1～S5被連接在N端子上、加法選擇器S6、S7被連接在F端子上時(shí)的等效電路框圖。
圖5是在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的可變次數(shù)的δ-∑調(diào)制器中，記述了選擇器的連接狀態(tài)和次數(shù)的關(guān)系的表。
圖6是記述了取樣頻率和最佳次數(shù)的關(guān)系的表。
圖7是有自動(dòng)地切換次數(shù)的裝置的δ-∑調(diào)制器。
圖8是DA變換器的框圖。
圖9是表示每種取樣頻率的δ-∑調(diào)制器的次數(shù)和信噪比的關(guān)系的曲線圖。
符號(hào)說明1-加法器；2-量化器；4-減法器；5-延遲電路；Se-選擇器；113、116、118、121、123-積分器；111、114、117-乘法器；S1～S7-選擇器；131～134-供給0信號(hào)的端子。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的可變次數(shù)δ-∑調(diào)制器的電路框圖。圖中，加法器1對(duì)數(shù)字輸入信號(hào)X和后面所述的量化誤差-Q1的延遲信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算，量化器2被供給加法器1的輸出后輸出量化信號(hào)Y1，加法器3對(duì)量化輸出Y1和后面所述的加法器9的輸出進(jìn)行加法運(yùn)算，輸出δ-∑調(diào)制輸出Y，減法器4從上述加法器1的輸出U1減去量化信號(hào)Y1，輸出第一量化誤差-Q1，延遲電路5設(shè)置在減法器4和加法器1之間，生成上述量化誤差-Q1的延遲信號(hào)。
加法器6對(duì)作為減法器4的輸出的第一量化誤差-Q1和將后面所述的減法器10的輸出延遲后獲得的信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算，輸出加法輸出U2，選擇供給減法器4的輸出和0信號(hào)的端子18的輸出的選擇器Se1設(shè)置在加法器6和減法器4之間。量化器7使加法輸出U2量化，輸出量化信號(hào)Y2，差分信號(hào)生成器8生成量化信號(hào)Y2和其延遲輸出的差分信號(hào)，加法器9對(duì)該差分信號(hào)和來自后面所述的差分信號(hào)生成器15的信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算，減法器10從加法器6的輸出U2減去量化器7的輸出Y2，輸出第二量化誤差-Q2。延遲電路11設(shè)置在減法器10和加法器6之間，生成第二量化誤差-Q2的延遲信號(hào)。
加法器12對(duì)作為減法器10的輸出的第二量化誤差-Q2和使后面所述的減法器16的輸出延遲了的信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算，輸出加法輸出U3。選擇供給減法器10的輸出和0信號(hào)的端子19的輸出的選擇器Se2設(shè)置在加法器12和減法器10之間。量化器13使加法輸出U3量化，輸出量化信號(hào)Y3，差分信號(hào)生成器14生成量化信號(hào)Y3和其延遲輸出的差分信號(hào)，差分信號(hào)生成器15生成來自差分信號(hào)生成器14的信號(hào)和其延遲輸出的差分信號(hào)，減法器16從加法器12的輸出U3減去量化器7的輸出Y2。延遲電路17設(shè)置在減法器16和加法器12之間，生成第三量化誤差-Q3的延遲信號(hào)。
在該電路中，說明選擇器和次數(shù)的關(guān)系。如果將選擇器Se1連接在減法器4的輸出側(cè)，將選擇器Se2連接在減法器10的輸出側(cè)，則成為由3個(gè)積分器構(gòu)成的調(diào)制器，構(gòu)成三次δ-∑調(diào)制器。另外，如果將選擇器Se1連接在減法器4的輸出側(cè)，將選擇器Se2連接在供給0信號(hào)的端子19上，則由于該電路從加法器12切斷延遲電路17的電路塊，所以構(gòu)成2次δ-∑調(diào)制器。另外，如果選擇器Se1及Se2被連接在供給0信號(hào)的端子18、19上，則由于從加法器6至延遲電路11的電路塊也被切斷，所以成為一次δ-∑調(diào)制器。
這樣，在將量化誤差供給次級(jí)積分器構(gòu)成的δ-∑調(diào)制器中，通過將選擇器連接在將量化誤差傳輸給次級(jí)的連接電路中，能實(shí)現(xiàn)可變次數(shù)的δ-∑調(diào)制器。
在本實(shí)施方式中，說明了將量化誤差供給次級(jí)的積分器的三次δ-∑調(diào)制器?？芍瑯訉⒘炕`差供給次級(jí)的積分器，能構(gòu)成四次以上的δ-∑調(diào)制器，但在四次以上的δ-∑調(diào)制器中，也同樣在將量化誤差供給次級(jí)的積分器的連接部中，通過設(shè)置使電路斷續(xù)的選擇器，能使次數(shù)可變。
圖2是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的5次δ-∑調(diào)制器電路的框圖。
圖中101是輸入端子，102是輸出端子，103是量化器，S1～S7是選擇器，111、114、117、119、122、124～130是乘法器，112、115、120是減法器，135～138是加法器，113、116、118、121、123是積分器，131～134是供給0信號(hào)的端子(以下稱0信號(hào)端子)，該調(diào)制器如以下構(gòu)成。
乘法器111連接在輸入端子101上，其輸出被供給減法器112的加法輸入端子，來自減法器112的信號(hào)被供給第一積分器113，積分器113的信號(hào)被供給乘法器114和乘法器124。第一積分器113的信號(hào)和乘法器114的信號(hào)由選擇器S1進(jìn)行選擇，被選擇的信號(hào)被輸入減法器115的加法輸入端子。減法器115連接在第二積分器116上，另外第二積分器116的輸出和第一0輸出端子131由選擇器S5進(jìn)行選擇，選擇器S5的信號(hào)經(jīng)過乘法器117連接在第三積分器118上。來自第三積分器118的信號(hào)被供給乘法器119，乘法器119的輸出和0輸入端子132由選擇器S6進(jìn)行選擇，該被選擇的信號(hào)被供給減法器120的加法輸入端子。減法器120的信號(hào)被供給第四積分器121，其輸出和0輸出端子133由選擇器S7進(jìn)行選擇，再經(jīng)過乘法器122被輸入第五積分器123。來自積分器123的信號(hào)經(jīng)過乘法器128輸入加法器136的第一輸入端子，來自加法器136的信號(hào)經(jīng)過量化器103，被供給輸出端子102。
來自量化器103的信號(hào)Y被供給減法器112的減法輸入端子。另外來自量化器103的信號(hào)和從第三積分器118經(jīng)過乘法器129的信號(hào)由選擇器S4進(jìn)行選擇，被輸入減法器115的減法輸入端子。
第五積分器123的信號(hào)經(jīng)過乘法器130，反饋給減法器120的減法輸入端子。
另外，從第一積分器113經(jīng)過乘法器124的信號(hào)和0輸入端子134由第二選擇器S2進(jìn)行選擇，被輸入加法器135的輸入端子。另外，從第二積分器116經(jīng)過乘法器125的信號(hào)和第二積分器116的信號(hào)由選擇器S3進(jìn)行選擇，被選擇的信號(hào)被輸入加法器135的輸入端子。
另外第三積分器118的信號(hào)經(jīng)過乘法器126，與上述加法器135的信號(hào)一同被輸入加法器136。另外，加法器136的信號(hào)與從積分器121經(jīng)過了乘法器127的信號(hào)一同被輸入加法器137。最后加法器137的信號(hào)被輸入加法器138的第二輸入端子。
以上是圖2中的電路結(jié)構(gòu)。
其次在δ-∑調(diào)制器中，說明用選擇器切換其次數(shù)的問題。這里對(duì)各選擇器的N端子、F端子進(jìn)行定義，對(duì)選擇器S1來說，N端子是乘法器114的輸出端子，F(xiàn)端子稱為積分器113的輸出端子。
另外，對(duì)選擇器S2來說，N端子稱為乘法器124的輸出端子，F(xiàn)端子稱為0輸出134的輸出端子。
對(duì)選擇器S3來說，N端子稱為乘法器125的輸出端子，F(xiàn)端子稱為第二積分器116的輸出端子。
對(duì)選擇器S4來說，N端子稱為乘法器129的輸出端子，F(xiàn)端子稱為輸出102端子。
對(duì)選擇器S5來說，N端子稱為積分器116的輸出端子，F(xiàn)端子稱為0輸出131端子。
對(duì)選擇器S6來說，N端子稱為乘法器119的輸出端子，F(xiàn)端子稱為0輸出132端子。
對(duì)選擇器S7來說，N端子稱為積分器121的輸出端子，F(xiàn)端子稱為0輸出133端子。
這樣定義后，在圖2中選擇器1～7連接在F端子上的情況下，如果改變圖2，則變成圖3所示。即，改變后的δ-∑調(diào)制器這樣構(gòu)成輸入端子101、乘法器111、加法器112、積分器113、加法器115、積分器116、量化器103、輸出端子102串聯(lián)連接，輸出Y成為減法輸入而被反饋給兩個(gè)加法器112、115。該δ-∑調(diào)制器在反饋回路內(nèi)，由于設(shè)置了積分器113、116，所以是2次δ-∑調(diào)制器。
其次，選擇器S1～S5連接在N端子上、選擇器S6、S7連接在F端子上時(shí)，如果改變這時(shí)的圖2，則變成圖4的樣子。即新的δ-∑調(diào)制器是在圖3所示的2次δ-∑調(diào)制器中，作為結(jié)構(gòu)要素，乘法器117和積分器118串聯(lián)連接在上述積分器116上，積分器118的輸出通過乘法器129，作為減法輸入被反饋給加法器。
另外，積分器113和積分器116的輸出分別經(jīng)過乘法器124、125，輸入加法器135，該加法器135的輸出與經(jīng)過了乘法器126的積分器118的輸出一起被輸出給加法器136。其次該加法器136的輸出被輸出給量化器103，輸出量化輸出Y，輸出Y作為減法輸入被反饋給加法器112。δ-∑調(diào)制器由于有三個(gè)積分器113、116、118，所以δ-∑調(diào)制器的次數(shù)為3次。
同樣，選擇器S1～S6連接在N端子上，選擇器S7的N端子斷開時(shí)，δ-∑調(diào)制器備有4個(gè)積分器，成為4次δ-∑調(diào)制器。另外，在全部選擇器S1～S7連接在N端子上的情況下，由于有5個(gè)積分器，所以成為5次δ-∑調(diào)制器。
將這些匯總起來，如圖5中的表所示，能作成表示次數(shù)和選擇器的選擇端子的關(guān)系的表。
這樣，在本實(shí)施方式中，設(shè)置選擇器S1～S7，通過改變電路的連接關(guān)系，不增大電路規(guī)模就能實(shí)現(xiàn)可變次數(shù)的δ-∑調(diào)制器。
圖7表示作為本發(fā)明的第三實(shí)施方式的備有伴隨取樣頻率的切換而自動(dòng)地切換為最佳次數(shù)的控制裝置的δ-∑調(diào)制器。圖中，δ-∑調(diào)制器40是有選擇裝置的可變次數(shù)的調(diào)制器，CPU41根據(jù)取樣頻率，進(jìn)行實(shí)現(xiàn)最佳次數(shù)的調(diào)制器的控制，取樣頻率檢測(cè)部42進(jìn)行現(xiàn)用的取樣頻率的檢測(cè)，存儲(chǔ)裝置43存儲(chǔ)表M及表N。表M是根據(jù)圖9所示的次數(shù)與信噪比的關(guān)系曲線作成的取樣頻率和最適合它的次數(shù)的組合的表(按照?qǐng)D9，取樣頻率為8kHz、16kHz、32kHz、44.1kHz、48kHz時(shí)，最適合的次數(shù)分別為2次、4次、5次、4次(或5次)、5次，將其列入表中，能作成圖6所示的表)，表N是表示由對(duì)調(diào)制器的次數(shù)和積分器的組合進(jìn)行變更的裝置決定的積分器的連接關(guān)系的表(作為一例，能舉出上述圖5所示的表示δ-∑調(diào)制器的次數(shù)和選擇器的選擇端子的連接關(guān)系的表)。
取樣頻率檢測(cè)裝置42檢測(cè)切換后的取樣頻率，將它通知給CPU。CPU參照該取樣頻率、以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的上述的表M，對(duì)取樣頻率決定最佳的次數(shù)，其次為了實(shí)現(xiàn)該次數(shù)的δ-∑調(diào)制器，根據(jù)上述表N，確定選擇器的連接關(guān)系。其次將確定選擇器的連接關(guān)系用的控制信號(hào)發(fā)送給δ-∑調(diào)制器，可變次數(shù)的δ-∑調(diào)制器根據(jù)該信號(hào)，實(shí)現(xiàn)最佳次數(shù)的δ-∑調(diào)制器。
另外，在該實(shí)施方式中雖然示出了由取樣頻率檢測(cè)裝置檢測(cè)取樣頻率的例，但不限于此，不排除設(shè)定取樣頻率，使用該設(shè)定的取樣頻率的數(shù)值的情況。
圖8是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的DA變換器。數(shù)字輸入信號(hào)被輸入超取樣電路50中，該超取樣電路提高數(shù)字信號(hào)的取樣頻率，將其輸出信號(hào)供給噪聲整形器51。噪聲整形器51降低低頻帶的噪聲，將噪聲整形信號(hào)供給波形整形電路52、LPF53。由波形整形電路52、LPF53將數(shù)字信號(hào)變換成模擬信號(hào)。通過將上述的可變次數(shù)的δ-∑調(diào)制器用于噪聲整形器51中，能實(shí)現(xiàn)對(duì)所使用的取樣頻率具有最佳信噪比的DA變換器。
如果采用本發(fā)明，則在能切換取樣頻率的設(shè)備中，能對(duì)所使用的每個(gè)取樣頻率實(shí)現(xiàn)最佳次數(shù)的δ-∑調(diào)制器。其結(jié)果能經(jīng)常維持供給最高的信噪比的特性。
如果采用發(fā)明的第二方面，則由于能伴隨取樣頻率的切換而自動(dòng)地切換δ-∑調(diào)制器的次數(shù)，所以使用者不需要手動(dòng)切換δ-∑調(diào)制器的次數(shù)，能經(jīng)常獲得最佳的特性。
如果采用發(fā)明的第四方面，則能實(shí)現(xiàn)對(duì)所使用的取樣頻率具有最佳信噪比的DA變換器。
權(quán)利要求
1.一種可變次數(shù)型δ-∑調(diào)制器，其特征在于設(shè)置變更構(gòu)成δ-∑調(diào)制器的多個(gè)積分器的組合而變更所述δ-∑調(diào)制器的次數(shù)的裝置，利用進(jìn)行該變更的裝置，使所述δ-∑調(diào)制器的次數(shù)為最適合于取樣頻率的次數(shù)。
2.一種可變次數(shù)型δ-∑調(diào)制器，它是將量化誤差供給次級(jí)積分器而構(gòu)成的δ-∑調(diào)制器，其特征在于備有使設(shè)置在將量化誤差供給次級(jí)積分器的連接部上的電路斷續(xù)的裝置；以及控制進(jìn)行該斷續(xù)的裝置的裝置，使次數(shù)可變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的可變次數(shù)型δ-∑調(diào)制器，其特征在于具有控制裝置，該控制裝置根據(jù)表示由對(duì)δ-∑調(diào)制器的次數(shù)及多個(gè)積分器的組合進(jìn)行變更的裝置決定的積分器的連接關(guān)系或表示連接的斷續(xù)的表、以及表示取樣頻率及最佳次數(shù)的關(guān)系的表，將伴隨取樣頻率的切換的調(diào)制器的次數(shù)切換成最適合于新的取樣頻率的次數(shù)。
4.一種DA變換器，其特征在于備有權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的δ-∑調(diào)制器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可變次數(shù)型δ－∑調(diào)制器及DA變換器。在切換取樣頻率使用δ－∑調(diào)制器時(shí)，能對(duì)所使用的取樣頻率設(shè)定最佳次數(shù)。關(guān)于3次以上的δ－∑調(diào)制器，在構(gòu)成該調(diào)制器的連續(xù)的任意的兩個(gè)積分器的組合中，在第一積分器和第二積分器的連接部中，設(shè)有使對(duì)第二積分器側(cè)的連接斷續(xù)的裝置或切換連接關(guān)系的裝置，利用該裝置使連接斷續(xù)，或者切換連接關(guān)系，以使δ－∑調(diào)制器的次數(shù)為最適合于取樣頻率的次數(shù)。
文檔編號(hào)H03M3/02GK1484466SQ0312785
公開日2004年3月24日 申請(qǐng)日期2003年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月12日
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