專利名稱：用于非均勻采樣信號(hào)的可變插值器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
目前在歐洲，DVD播放機(jī)、立體聲VCR、機(jī)頂盒以及類 似的音#見頻應(yīng)用通過21針SCART ( Syndicat francais des Constructeurs d，Appareils de Radio et de T服vision，法國視聽設(shè)備互 連工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))連接器或者通過分立的連接器(即視頻、左聲道、右聲 道)輸出復(fù)合視頻和立體聲音頻。具有RF調(diào)制器的NICAM編碼器 可以通過單根RF同軸電纜提供復(fù)合視頻和高質(zhì)量的立體聲聲音。這 使得消費(fèi)類電子產(chǎn)品制造商能降低總體系統(tǒng)成本。此外，它還極大簡 化了 一般家庭娛樂設(shè)備布線。
0004NICAM編碼器，例如被用于電視臺(tái)的，是非常昂貴的機(jī) 架安裝單元。作為選擇，用于其它應(yīng)用的NICAM編碼器的較便宜版 本仍然需要具有許多分立部件的電路板。
0005傳統(tǒng)編碼器的成本和復(fù)雜性是由于幾個(gè)問題，例如，如文 中所述的專利申請(qǐng)中相對(duì)于相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用所提到的。在一個(gè)申 請(qǐng)中中，NICAM前端(front-end)使用單一時(shí)鐘并用數(shù)字電路替代 傳統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的幾乎全部模擬模塊。在另一個(gè)申請(qǐng)中，NICAM處理 器以一種非常有效率的方式來實(shí)現(xiàn)NICAM算法。

圖1為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案所述的插值器功能模塊 的框圖；圖3為用于非均勻采樣信號(hào)的插值器的插值器時(shí)序圖；此外如圖1中所示，第一插值器12的信號(hào)輸出18,表示 為S(&)，其對(duì)應(yīng)于第二插值器14的輸入。第二插值器14在輸出信號(hào) 線26上的信號(hào)輸出以第三頻率發(fā)生，表示為S(f3)。響應(yīng)信號(hào)線18上 的輸入信號(hào)S(f2)，并響應(yīng)信號(hào)線22上的插值器選通脈沖，第二插值 器14將輸入信號(hào)用可變插值因子(L)以第三頻率S(f3)上采樣為輸出 信號(hào)線26上的輸出信號(hào)。在一種實(shí)施方案中，f3為系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率。 在另一種實(shí)施方案中，選通脈沖被用于表示插值器14的輸出處的采 樣信號(hào)何時(shí)為有效。
圖2為具有插值因子16的SINC2濾波器或插值器的幅度 響應(yīng)曲線的圖示。對(duì)于SINC"慮波器，其幅度響應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)SINC濾波 器的兩倍，即，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)SINC濾波器的波瓣幅度(單位為dB)乘 以因子2。 SINC2濾波器的零值(null)(諸如附圖標(biāo)記34、 36、 38 等所示)位于輸入到濾波器的采樣頻率的整數(shù)倍處。
圖2中所示幅度響應(yīng)是基于假設(shè)即插值因子L為常數(shù)等 于16。然而，如文中所述，插值因子L可以不總為常數(shù)并且可以不 斷改變，例如，以因子一 (1)改變。在一種實(shí)施方案中，可變插值 因子L可以為16或17。因此，雖然幅度響應(yīng)會(huì)看起來有些像圖2中 所示，但是它可以具有不同持續(xù)時(shí)間的間隔。換句話說，插值器幅度 響應(yīng)會(huì)隨著時(shí)間改變(即不同)。因此，圖2表示可變插值器14在 給定時(shí)刻的插值因子等于十六(即L = 16)時(shí)幅度響應(yīng)的例子。然而， 根據(jù)給定時(shí)刻特定的L值，零值的位置(即34、 36、 38等)會(huì)隨著 時(shí)間改變。此外，如文中所述，本發(fā)明的實(shí)施方案涉及不能用均勻采 樣信號(hào)的理論來描述的插值器。
圖5為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案所述的SINd插值器的 時(shí)序圖。具體地，圖5提供了與圖6中要討論的SINd插值器有關(guān)的 斬波信號(hào)的例子。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，SINC^插值器被配置為能正 確地處理非均勻釆樣輸入信號(hào)。此外，SINd插值器包括被配置為執(zhí) 行斬波功能的斬波器電路。
如文中所述，對(duì)于其中L是可變的給定應(yīng)用，即L可以 具有一個(gè)以上的值，L值的范圍假設(shè)通過設(shè)計(jì)為已知的。因此，定義 了最小L并且斬波器對(duì)任何具有大于L的最小值的持續(xù)時(shí)間的差分器 輸出信號(hào)采樣進(jìn)行斬波。例如，間隔102顯示了最小數(shù)量的脈沖的發(fā) 生，即，斬波器輸入持續(xù)時(shí)間在間隔102中等于插值器輸入的持續(xù)時(shí)
間。在間隔100中，差分器輸出超過了最小L，因此輸入的尾端部分 被歸零。換句話說，當(dāng)超過最小L的持續(xù)時(shí)間時(shí)斬波器輸出表示為零。 同樣，在間隔104和106中，插值器輸入采樣持續(xù)時(shí)間超過了最小L 的持續(xù)時(shí)間，因此差分器輸出采樣相應(yīng)的尾端部分被斬波(即歸零)。斬波器輸入信號(hào)在每個(gè)間隔100、 102、 104、 106等中包 含具有相同持續(xù)時(shí)間的有效部分的間隔。斬波器輸入92的有效部分 的固定持續(xù)時(shí)間是基于L的最小值，通過為給定的可變插值器應(yīng)用進(jìn) 行設(shè)計(jì)，L的最小值將是已知的。在間隔102中，因?yàn)閿夭ㄆ鬏斎?2 的有效部分分別開始和結(jié)束于間隔102的開頭和結(jié)尾，所以該間隔假 設(shè)等于L的最小值。斬波器功能確保對(duì)于所有間隔100、 102、 104、 106等，差分器輸出以相同持續(xù)時(shí)間即L的最小值(或持續(xù)時(shí)間)被 釆樣。斬波輸出的未歸零部分的持續(xù)時(shí)間不會(huì)超出L的最小持續(xù)時(shí) 間。圖5據(jù)此顯示了由斬波器電路所實(shí)現(xiàn)的基本功能。通過這樣做， 可變插值器即使處理非均勻采樣輸入信號(hào)也能產(chǎn)生所要的正確結(jié)果。圖6為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案所述用于非均勻采樣輸 入信號(hào)的SINd插值器。圖6與圖4的插值器相似；然而，圖6的實(shí) 施方案的不同點(diǎn)在于其包括斬波器電路112。從圖中可以看到，除了 斬波器功能之外，其余部分的相似之處在于存在包括減法模塊、執(zhí)行 采樣和保持功能的單位延遲114、積分運(yùn)算部分以及比例因子(scale factor)模塊的差分器部分。在本圖示中，系統(tǒng)時(shí)鐘為24MHz。L的最小值在輸入136處被提供給斬波器112。插值器輸 入用124表示。斬波器112在輸入128上接收插值器選通脈沖。斬波 器112內(nèi)的計(jì)數(shù)器(未圖示)確定斬波器輸入134上的輸入采樣的長 度，該計(jì)數(shù)器由系統(tǒng)時(shí)鐘130驅(qū)動(dòng)并由插值器選通脈沖128復(fù)位。如 果輸入釆樣的長度在持續(xù)時(shí)間上比L的最小值更長，那么斬波器強(qiáng)制 使在最小L的持續(xù)時(shí)間之外發(fā)生的輸入采樣歸零。因此，斬波器112通過強(qiáng)制使所有差分器輸出采樣的超出 預(yù)設(shè)持續(xù)時(shí)間、即最小持續(xù)時(shí)間L的部分歸零，消除了現(xiàn)有已知的 (prior known )插值器遇到的問題。通過消除由非均勻采樣輸入信號(hào)
引入的錯(cuò)誤，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案所述的可變插值器對(duì)于插值均勻釆 樣信號(hào)和非均勻釆樣信號(hào)中的任何一個(gè)或兩個(gè)都可以產(chǎn)生所要的正確結(jié)杲。
在另一種實(shí)施方案中，斬波器112包括用于接收差分器結(jié) 果信號(hào)的斬波器輸入132、用于接收插值器選通脈沖信號(hào)的插值器選 通脈沖輸入128、用于接收時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘輸入130、以及輸出134。 斬波器112響應(yīng)斬波器輸入132上的差分器結(jié)果信號(hào)以(i)將差分器 結(jié)果信號(hào)斬波為L的最小值、插值器選通脈沖信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的函數(shù) 并且(ii)在斬波器輸出134上提供斬波差分器結(jié)果信號(hào)。此外，斬 波差分器結(jié)果信號(hào)包括未歸零部分和歸零部分，未歸零部分對(duì)應(yīng)于基 于具有持續(xù)時(shí)間等于最短持續(xù)時(shí)間的、每個(gè)插值器輸入信號(hào)采樣的初始部分的差分器結(jié)果，歸零部分對(duì)應(yīng)于基于具有持續(xù)時(shí)間長于最短持 續(xù)時(shí)間的、每個(gè)插值器輸入信號(hào)采樣的后續(xù)部分的差分器結(jié)果。
積分器110-2包括求和節(jié)點(diǎn)122，單位延遲116和縮放器 118。積分器輸入134被耦合到求和節(jié)點(diǎn)122的第一正輸入。求和節(jié) 點(diǎn)122還具有第二正輸入和輸出138。求和節(jié)點(diǎn)122響應(yīng)求和節(jié)點(diǎn)輸 入上的信號(hào)以在求和節(jié)點(diǎn)輸出138上輸出求和輸出信號(hào)。此外，求和 節(jié)點(diǎn)輸出138被耦合到單位延遲116的輸入。單位延遲116具有時(shí)鐘 輸入130和輸出140。單位延遲116響應(yīng)求和節(jié)點(diǎn)輸出信號(hào)和時(shí)鐘輸 入上的時(shí)鐘信號(hào)以在單位延遲輸出140上輸出單位延遲輸出信號(hào)。另 外，單位延遲輸出140被耦合到求和節(jié)點(diǎn)122的第二正輸入和縮放器 118的輸入上，縮放器118還具有輸出142。縮放器118響應(yīng)單位延 遲輸出信號(hào)140以在縮放器輸出142上輸出縮放輸出信號(hào)。縮放器輸 出142對(duì)應(yīng)于可變插值器110的輸出。
[0056在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，文中所公開的SINd插值 器適合被用在NIC AM編碼器中。配置SINC2插值器以對(duì)非均勻采樣 信號(hào)進(jìn)行插值，非均勻采樣信號(hào)源自定時(shí)電路產(chǎn)生的抖動(dòng)時(shí)鐘的結(jié) 果。這樣的定時(shí)電路可以包括，例如，用于NICAM編碼器前端部分 的定時(shí)電路。[0057在使用本發(fā)明實(shí)施方案的NICAM編碼器的一種技術(shù)實(shí) 現(xiàn)中，存在只能假設(shè)為十六(16)和十七(17)的值的插值因子L， 在稍后將參考圖7進(jìn)行討論。在這樣的實(shí)現(xiàn)中，斬波器包括在用于差 分器寄存器的插值器選通脈沖上的簡單延遲(simple delay)(即，通 過具有持續(xù)時(shí)間等于L的最小持續(xù)時(shí)間的插值器選通脈沖信號(hào)延 遲)。結(jié)果，插值器選通脈沖和減法器上的延遲的組合執(zhí)行斬波功能。[0058響應(yīng)具有插值因子L等于十六(即，L = 16)的當(dāng)前采樣 和前一個(gè)釆樣二者，具有斬波器的SINd插值器表現(xiàn)上類似于用于均 勻采樣信號(hào)(即，沒有斬波器)的SINd插值器。即，十六(16)個(gè) 系統(tǒng)時(shí)鐘周期的延遲對(duì)插值器選通脈沖沒有影響。差分器在當(dāng)前采樣 具有十六個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間并且前一個(gè)采樣具有十七個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間時(shí)也正確地工作，因?yàn)樵诒纠校贿M(jìn)行持續(xù)十六個(gè)周期的差分， 而之后差分器處理新的采樣。[0059然而，響應(yīng)具有插值因子L等于十七(即，L-17)的當(dāng) 前釆樣以及具有插值因子L等于十六(即，L-16)的前一個(gè)采樣， SINC^插值器的差分器部分進(jìn)行持續(xù)16個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期的差分。因?yàn)?插值器選通脈沖上的延遲只為16，而插值器選通脈沖對(duì)于L-17時(shí) 為十七(17)個(gè)周期，所以延遲的選通脈沖會(huì)在第十六個(gè)(16th)周 期被斷言(assert)(即，比當(dāng)前釆樣的選通脈沖早一個(gè)周期)，從 而使當(dāng)前采樣被存儲(chǔ)到差分器寄存器中。在第十七個(gè)(17th)周期時(shí)， 當(dāng)前釆樣和存儲(chǔ)的采樣兩者具有相同值。因此，差分器輸出為0，從 而完成當(dāng)前采樣的斬波。[0060響應(yīng)當(dāng)前采樣和前一采樣都具有十七(17 )個(gè)周期的持續(xù) 時(shí)間發(fā)生相似操作。因此，如文中所述配置包括斬波器或斬波電路的SINC2插值器使得SINC2插值器能夠?qū)鶆蚝头蔷鶆虿蓸有盘?hào)插值同 時(shí)使硬件復(fù)雜度的增加最小化。[0061圖7為本發(fā)明的可變插值器150的另一種實(shí)施方案，其中 可變插值器包括差分器部分150-1和積分器部分150-2?？勺儾逯灯?150被配置為L值可以在兩個(gè)值(例如16或17)之間變化的插值器 設(shè)計(jì)。用這樣的簡化，可以獲得更有效率的實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施方案中， 斬波器功能現(xiàn)在由兩個(gè)模塊152和160實(shí)現(xiàn)。模塊152為延遲十六(16 ) 個(gè)單位的延遲并具有一 (1)比特輸入，其對(duì)應(yīng)于預(yù)設(shè)的量的固定延 遲。差分器減法模塊160執(zhí)行斬波。[0062為了說明的目的，假設(shè)輸入包含一連串每個(gè)都正好為十六 (16)個(gè)脈沖的采樣。在延遲152，延遲被加在插值器選通脈沖輸入 166的信號(hào)上。另外，因?yàn)檠舆t正好為十六(16)，又因?yàn)槊總€(gè)輸入 釆樣都為十六(16)個(gè)脈沖，所以延遲的輸入和輸出將是相同的。因 此，差分器150-1將正確地工作。即，因?yàn)橥ㄟ^斬波器使當(dāng)前釆樣和 前一個(gè)釆樣都為相同持續(xù)時(shí)間，所以當(dāng)前釆樣和前一釆樣之間的差分 被正確地計(jì)算。[00631再結(jié)合上述解釋，在非均勻釆樣輸入信號(hào)的非理想情況中可能發(fā)生下列情況。假設(shè)當(dāng)前采樣具有十七(n)個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間。插值器選通脈沖166被延遲152處理從而被延遲十六(16)個(gè)系統(tǒng)時(shí) 鐘周期。對(duì)于系統(tǒng)時(shí)鐘的前十六(16)個(gè)周期，差分器150-1進(jìn)行當(dāng) 前采樣和延遲152中所存儲(chǔ)的延遲了十六(16)個(gè)延遲單位的釆樣之 間的差分。在十六(16)個(gè)延遲單位的結(jié)尾，插值器選通脈沖將要被 延遲十六(16)個(gè)延遲單位而不是十七(17)個(gè)延遲單位。因此，插 值器選通脈沖延遲的輸出將比插值器選通脈沖早一個(gè)延遲單位出現(xiàn)。 這意味著模塊154將鎖住或捕獲當(dāng)前采樣，即使并不是該這樣做的時(shí) 刻(即，在十六(16)個(gè)延遲單位而不是十七(17)個(gè)延遲單位后捕 獲當(dāng)前釆樣)。換句話說，在當(dāng)前插值器輸入釆樣持續(xù)時(shí)間的實(shí)際結(jié) 束之前，其中L-17，模塊154被強(qiáng)制在十六(16)個(gè)延遲單位處鎖 住當(dāng)前釆樣。在該例中，雖然輸入164上的輸入采樣持續(xù)時(shí)間為L- 17，但是插值器將采樣斬波為十六(16)個(gè)延遲單位。相反地，對(duì)于 相同長度的輸入采樣，現(xiàn)有的插值器將信號(hào)延遲了其整個(gè)持續(xù)時(shí)間L =17。因?yàn)槟K152實(shí)現(xiàn)了十六(16)個(gè)延遲單位，所以它在持續(xù)時(shí) 間上比可變插值器輸入164上的當(dāng)前采樣少一個(gè)延遲單位。[0064響應(yīng)模塊152的延遲期滿(expiration)，模塊152的輸 出鎖住154使得154捕獲當(dāng)前可變插值器輸入。所以，當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘的 第十七個(gè)周期(17th)發(fā)生于模塊152和模塊154時(shí)，信號(hào)164和170 具有相同值。通過經(jīng)由模塊152和模塊154處理插值器選通脈沖，當(dāng) 前采樣(持續(xù)時(shí)間等于17)被提前一個(gè)周期處理。這意味著如果進(jìn)行 當(dāng)前采樣164和延遲的采樣170之間的差值，那么差值為零。從而， 在一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期(for one cycle )期間輸出172將變?yōu)榱?。因此?在可變插值器輸入被非均勻采樣的情況(例如，為16或17個(gè)單位的 持續(xù)時(shí)間長度)下，當(dāng)最小值為十六(16)個(gè)脈沖周期長時(shí)，斬波器 被設(shè)計(jì)為對(duì)太長的信號(hào)斬波從而消除差分器產(chǎn)生不必要的錯(cuò)誤結(jié)果。 在圖7的實(shí)施方案中，延遲152結(jié)合求和節(jié)點(diǎn)160，進(jìn)行所要的斬波 功能。以有效的方式，除了延遲152之外，現(xiàn)成可用的門電路被用于 執(zhí)行文中所述斬波器的功能。[0065如文中所述，主要因素是在當(dāng)前插值器輸入比最小持續(xù)時(shí) 間(例如16)更長(例如17)時(shí)。在此情況下，在最小數(shù)目L個(gè)系 統(tǒng)時(shí)鐘脈沖周期(即16)期滿之后插值器選通脈沖被延遲152輸出。 結(jié)果，儲(chǔ)存于模塊154中的前一插值器輸入在當(dāng)前插值器輸入持續(xù)時(shí) 間期滿之前被處理。相比于164上的當(dāng)前可變插值器輸入信號(hào)的更長 持續(xù)時(shí)間(在本例中其持續(xù)時(shí)間為17),插值器選通脈沖將提前一個(gè) 延遲單位發(fā)生。[0066此外，積分器部分150-2與圖4中所討論的相類似。積分 器部分包括單位延遲156，加法器功能模塊162，以及縮放器158。為 了提供單位增益，縮放器158的縮放因子為1/16,假設(shè)圖示例子的L =16或17。具體地，例如，縮放器158被配置以提供SINC"慮波器 或可變插值器150的所需的總體增益?？s放器還可以被配置以提供不 同于單位增益的增益，其中增益根據(jù)給定可變插值器實(shí)現(xiàn)的需求來選 定。[0067在圖7的一種實(shí)施方案中，斬波器包括差分器150-1的一 部分。在這樣的實(shí)施方案中，差分器150-1包括第一單位延遲154、 斬波器延遲152、以及第一求和節(jié)點(diǎn)160。斬波器延遲152包括用于 接收插值器選通脈沖信號(hào)的輸入166、用于接收時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘輸入 168、以及輸出167。斬波器延遲響應(yīng)(a)插值器選通脈沖信號(hào)和(b) 時(shí)鐘信號(hào)以在斬波器延遲輸出167上輸出斬波器延遲插值器選通脈沖 信號(hào)。另外，差分器輸入164被耦合到第一單位延遲154的輸入和第 一求和節(jié)點(diǎn)160的正輸入上。第一單位延遲154具有用于接收斬波器 延遲插值器選通脈沖信號(hào)167的輸入、用于接收時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘輸入 168、以及輸出170。第一單位延遲154響應(yīng)(i)差分器輸入164上 的信號(hào)，(ii)斬波器延遲插值器選通脈沖信號(hào)167和(iii)時(shí)鐘信 號(hào)168以在第一單位延遲輸出170上輸出第一單位延遲輸出信號(hào)。此 外，第一單位延遲輸出170被耦合到第一求和節(jié)點(diǎn)160的負(fù)輸入上， 第一求和節(jié)點(diǎn)還具有輸出172。第一求和節(jié)點(diǎn)160響應(yīng)第一求和節(jié)點(diǎn) 輸入上的信號(hào)以在笫一求和節(jié)點(diǎn)輸出172上輸出求和輸出信號(hào)。第一 求和節(jié)點(diǎn)輸出對(duì)應(yīng)于差分器的輸出。[0068積分器150-2包括第二求和節(jié)點(diǎn)162、第二單位延遲156、 以及縮放器158。差分器輸入172被耦合到第二求和節(jié)點(diǎn)162的第一 正輸入。第二求和節(jié)點(diǎn)162還具有第二正輸入176和輸出174。第二 求和節(jié)點(diǎn)162響應(yīng)第二求和節(jié)點(diǎn)輸入上的信號(hào)以在第二求和節(jié)點(diǎn)輸出 174上輸出求和輸出信號(hào)。第二求和節(jié)點(diǎn)輸出174被耦合到第二單位 延遲156的輸入上，第二單位延遲還具有時(shí)鐘輸入168和輸出176。 第二單位延遲156響應(yīng)第二求和節(jié)點(diǎn)輸出信號(hào)174和第二單位延遲時(shí) 鐘輸入168上的時(shí)鐘信號(hào)以在第二單位延遲輸出176上輸出第二單位 延遲輸出信號(hào)。第二單位延遲輸出176被耦合到第二求和節(jié)點(diǎn)162的 第二正輸入和縮放器158的輸入，縮放器還具有輸出178?？s放器158 響應(yīng)第二單位延遲輸出信號(hào)176以在縮放器輸出178上輸出縮放輸出
信號(hào)?？s放器輸出對(duì)應(yīng)于可變插值器的輸出。[0069根據(jù)另 一種實(shí)施方案，插值器包括固定插值器和可變插值 器。固定插值器具有插值因子K以對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行插值，其中K為 固定值。固定插值器具有輸入和輸出，其中響應(yīng)固定插值器輸入上的 輸入信號(hào)，固定插值器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行插值并在固定插值器輸出上提 供第一插值信號(hào)?？勺儾逯灯骶哂胁逯狄蜃覮以對(duì)第一插值信號(hào)進(jìn)行 可變插值，其中L為可變的并包括最小值?？勺儾逯灯靼ú罘制鳌?斬波器和積分器。[0070差分器具有輸入和輸出，其中差分器響應(yīng)差分器輸入上的 第一插值信號(hào)以執(zhí)行可變插值的差分器部分并在差分器輸出上提供 差分器結(jié)果信號(hào)。斬波器被耦合到差分器以將差分器結(jié)果信號(hào)斬波為 L的最小值的函數(shù)。對(duì)于包含其中存在至少一個(gè)最短持續(xù)時(shí)間的采樣 和至少一個(gè)超過最短持續(xù)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間的采樣的非均勻采樣信號(hào) 的第 一插值信號(hào)，L的最小值對(duì)應(yīng)于最短持續(xù)時(shí)間的釆樣的持續(xù)時(shí)間。 對(duì)于包含其中釆樣為固定持續(xù)時(shí)間的均勻釆樣信號(hào)的第一插值信號(hào)， L的最小值對(duì)應(yīng)于固定持續(xù)時(shí)間。積分器具有輸入和輸出，其中積分 器響應(yīng)積分器輸入上的斬波差分器結(jié)果信號(hào)以執(zhí)行可變插值的積分 器部分并在積分器輸出上提供積分器結(jié)果信號(hào)。積分器輸出對(duì)應(yīng)于可 變插值器的輸出。[00711在前面段落中的實(shí)施方案中，斬波器通過強(qiáng)制使可能超出 最短持續(xù)時(shí)間的差分器結(jié)果信號(hào)采樣的任何部分歸零，將差分器結(jié)果 信號(hào)斬波為L的最小值的函數(shù)。在另一種實(shí)施方案中，斬波器包括用 于接收差分器結(jié)果信號(hào)的斬波器輸入、用于接收插值器選通脈沖信號(hào) 的插值器選通脈沖輸入、用于接收時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘輸入、以及輸出， 其中斬波器響應(yīng)斬波器輸入上的差分器結(jié)果信號(hào)以(i)將差分器結(jié)果 信號(hào)斬波為L的最小值、插值器選通脈沖信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的函數(shù)并且 (ii)在斬波器輸出上提供斬波差分器結(jié)果信號(hào)。此外，對(duì)于包括未 歸零部分和歸零部分的斬波差分器結(jié)果信號(hào)，未歸零部分對(duì)應(yīng)于基于 具有持續(xù)時(shí)間等于最短持續(xù)時(shí)間的、每個(gè)插值器輸入信號(hào)釆樣的初始 部分的差分器結(jié)果，歸零部分對(duì)應(yīng)于基于具有持續(xù)時(shí)間長于最短持續(xù) 時(shí)間的、每個(gè)插值器輸入信號(hào)釆樣的后續(xù)部分的差分器結(jié)果。[0072根據(jù)本發(fā)明又一種實(shí)施方案，提供一種用插值因子L進(jìn) 行輸入信號(hào)的可變插值的方法，其中L為可變的并包括最小值，該方 法包括響應(yīng)輸入信號(hào)來執(zhí)行插值的差分器部分并提供差分器結(jié)果信 號(hào)；將差分器結(jié)果信號(hào)斬波為L的最小值的函數(shù)以提供斬波差分器結(jié) 果信號(hào)，其中對(duì)于包含其中存在至少一個(gè)最短持續(xù)時(shí)間的采樣和至少 一個(gè)超過最短持續(xù)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間的采樣的非均勻采樣信號(hào)的差分 器結(jié)果信號(hào)，L的最小值對(duì)應(yīng)于最短持續(xù)時(shí)間的采樣的持續(xù)時(shí)間，而 對(duì)于包含其中采樣為固定持續(xù)時(shí)間的均勻采樣信號(hào)的差分器結(jié)果信 號(hào)，L的最小值對(duì)應(yīng)于固定持續(xù)時(shí)間；以及響應(yīng)斬波差分器結(jié)果信號(hào) 來執(zhí)行插值的差分器部分并提供積分器結(jié)果信號(hào)，積分器結(jié)果信號(hào)對(duì) 應(yīng)于可變插值的輸出信號(hào)。[0073在一種實(shí)施方案中，將差分器結(jié)果信號(hào)斬波為L的最小 值的函數(shù)的步驟包括強(qiáng)制使差分器結(jié)果信號(hào)采樣的可能超出最短持 續(xù)時(shí)間的任何部分歸零。在另一種實(shí)施方案中，對(duì)差分器結(jié)果信號(hào)的 斬波還包括(i)將差分器結(jié)果信號(hào)斬波為L的最小值、插值器選通 脈沖信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的函數(shù)并且(ii)在斬波器輸出上提供斬波差分 器結(jié)果信號(hào)。此外，斬波差分器結(jié)果信號(hào)包括未歸零部分和歸零部分， 未歸零部分對(duì)應(yīng)于基于具有持續(xù)時(shí)間等于最短持續(xù)時(shí)間的、每個(gè)插值器輸入信號(hào)采樣的初始部分的差分器結(jié)果，歸零部分對(duì)應(yīng)于基于具有 持續(xù)時(shí)間長于最短持續(xù)時(shí)間的、每個(gè)插值器輸入信號(hào)采樣的后續(xù)部分 的差分器結(jié)果。[0074因此，本發(fā)明的實(shí)施方案提供可變插值器的非常有效的實(shí) 現(xiàn)。插值器輸入信號(hào)在L個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期的間隔處被釆樣，其中L表 示插值因子。對(duì)于非均勻采樣信號(hào)，L的值不固定，而是可變的。本 發(fā)明實(shí)施方案還涉及被配置為對(duì)非均勻釆樣信號(hào)進(jìn)行插值的SINC2 插值器。這樣的可變插值器可以被包括于，例如，NICAM和/或 Sigma-Delta數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC )的其它應(yīng)用的集成電路實(shí)現(xiàn)中。 [00751在前述說明書中，本發(fā)明已經(jīng)被結(jié)合多種實(shí)施方案來描 述。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，可以在所附的權(quán)利要求中 提出的本發(fā)明實(shí)施方案的范圍內(nèi)作出各種修改和變化。因此，說明書 和附圖被認(rèn)為是闡釋性而不是限制性的，并且所有這樣的修改都要被 包括于本發(fā)明實(shí)施方案的范圍內(nèi)。例如，雖然本發(fā)明的實(shí)施方案已經(jīng) 討論了 SINd插值器，但是斬波器電路也可以被用于SINd插值器。 另外，系統(tǒng)時(shí)鐘可以包括不同于24MHz的頻率。本發(fā)明的實(shí)施方案 還包括具有本文所述的可變插值器的集成電路。[0076上文已經(jīng)結(jié)合特定實(shí)施方案描述了益處、其它優(yōu)點(diǎn)、以及 問題的解決方案。然而，可能促成任何益處、優(yōu)點(diǎn)、或解決方案出現(xiàn) 或變得更為顯著的益處、優(yōu)點(diǎn)、問題的解決方案、以及任何要素都不 能被解釋為任意或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的、必要的、或基本的特點(diǎn)或 要素。文中所用的術(shù)語"包括"，"包含"，或任何其它變種，規(guī)定為適 用非排他性內(nèi)含，使得包括一系列要素的過程、方法、物品、或裝置 不只包括那些要素而是可以包括該過程、方法、物品、或裝置所固有 的或未特別列出的其它要素。
權(quán)利要求
1.一種可變插值器，其具有插值因子L以執(zhí)行輸入信號(hào)的插值，其中L是可變的并且包括最小值，該可變插值器包括差分器，其具有輸入和輸出，其中差分器響應(yīng)差分器輸入上的插值器輸入信號(hào)以執(zhí)行插值的差分器部分并在差分器輸出上提供差分器結(jié)果信號(hào)；斬波器，其被耦合到差分器以將差分器結(jié)果信號(hào)斬波為L的最小值的函數(shù)，其中對(duì)于包含其中存在至少一個(gè)最短持續(xù)時(shí)間的采樣和至少一個(gè)超過最短持續(xù)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間的采樣的非均勻采樣信號(hào)的插值器輸入信號(hào)，L的最小值對(duì)應(yīng)于最短持續(xù)時(shí)間的采樣的持續(xù)時(shí)間，而對(duì)于包含其中采樣為固定持續(xù)時(shí)間的均勻采樣信號(hào)的插值器輸入信號(hào)，L的最小值對(duì)應(yīng)于固定持續(xù)時(shí)間；以及積分器，其具有輸入和輸出，其中積分器響應(yīng)積分器輸入上的斬波差分器結(jié)果信號(hào)以執(zhí)行插值的積分器部分并在積分器輸出上提供積分器結(jié)果信號(hào)，積分器輸出對(duì)應(yīng)于可變插值器的輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變插值器，其中，斬波器通過強(qiáng)制使 差分器結(jié)果信號(hào)的釆樣的、可能超出最短持續(xù)時(shí)間L的任何部分歸 零，將差分器結(jié)果信號(hào)斬波為L的最小值的函數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變插值器，其中，斬波器包括用于接 收差分器結(jié)果信號(hào)的斬波器輸入、用于接收插值器選通脈沖信號(hào)的插 值器選通脈沖輸入、用于接收時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘輸入、以及輸出，其中 斬波器響應(yīng)斬波器輸入上的差分器結(jié)果信號(hào)以(i)將差分器結(jié)果信號(hào) 斬波為L的最小值、插值器選通脈沖信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的函數(shù)并且(ii) 在斬波器輸出上提供斬波差分器結(jié)果信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變插值器，其中，斬波差分器結(jié)果信 號(hào)包括未歸零部分和歸零部分，未歸零部分對(duì)應(yīng)于基于持續(xù)時(shí)間等于 最短持續(xù)時(shí)間的、每個(gè)插值器輸入信號(hào)采樣的初始部分的差分器結(jié) 果，歸零部分對(duì)應(yīng)于持續(xù)時(shí)間長于最短持續(xù)時(shí)間的、每個(gè)插值器輸入 信號(hào)采樣的后續(xù)部分的差分器結(jié)果。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變插值器，其中，差分器包括單位延 遲和求和節(jié)點(diǎn)，差分器輸入被耦合到單位延遲的輸入和求和節(jié)點(diǎn)的正輸入，單位延遲具有用于接收插值器選通脈沖信號(hào)的輸入、用于接收 時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘輸入、以及輸出，單位延遲響應(yīng)(i)差分器輸入上的 信號(hào)、(ii)插值器選通脈沖信號(hào)、和(iii)時(shí)鐘信號(hào)以在單位延遲 輸出上輸出單位延遲輸出信號(hào)，單位延遲輸出被耦合到求和節(jié)點(diǎn)的負(fù) 輸入，求和節(jié)點(diǎn)還包括輸出，求和節(jié)點(diǎn)響應(yīng)求和節(jié)點(diǎn)輸入上的信號(hào)以 在求和節(jié)點(diǎn)輸出上輸出求和輸出信號(hào)，求和節(jié)點(diǎn)輸出對(duì)應(yīng)于差分器的 輸出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變插值器，其中，積分器包括求和節(jié) 點(diǎn)、單位延遲和縮放器，積分器輸入被耦合到求和節(jié)點(diǎn)的第一正輸入， 求和節(jié)點(diǎn)還具有第二正輸入和輸出，求和節(jié)點(diǎn)響應(yīng)求和節(jié)點(diǎn)輸入上的 信號(hào)以在求和節(jié)點(diǎn)輸出上輸出求和輸出信號(hào)，求和節(jié)點(diǎn)輸出被耦合到 單位延遲的輸入，單位延遲還具有時(shí)鐘輸入和輸出，單位延遲響應(yīng)求 和節(jié)點(diǎn)輸出信號(hào)和時(shí)鐘輸入上的時(shí)鐘信號(hào)以在單位延遲輸出上輸出 單位延遲輸出信號(hào)，單位延遲輸出被耦合到求和節(jié)點(diǎn)的第二正輸入和 縮放器的輸入上，縮放器還具有輸出，縮放器響應(yīng)單位延遲輸出信號(hào) 以在縮放器輸出上輸出縮放輸出信號(hào)，縮放器輸出對(duì)應(yīng)于可變插值器 的輸出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變插值器，其中，斬波器包括差分器 的一部分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變插值器，其中，差分器包括第一單 位延遲、斬波器延遲、以及第一求和節(jié)點(diǎn)，斬波器延遲包括用于接收 插值器選通脈沖信號(hào)的輸入、用于接收時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘輸入、以及輸 出，斬波器延遲響應(yīng)(a)插值器選通脈沖信號(hào)和(b)時(shí)鐘信號(hào)以在 斬波器延遲輸出上輸出斬波器延遲插值器選通脈沖信號(hào)，差分器輸入 被耦合到第一單位延遲的輸入和第一求和節(jié)點(diǎn)的正輸入上，第一單位 延遲具有用于接收斬波器延遲插值器選通脈沖信號(hào)的輸入、用于接收時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘輸入、以及輸出，第一單位延遲響應(yīng)(i)差分器輸入 上的信號(hào)、(ii)斬波器延遲插值器選通脈沖信號(hào)、和(iii)時(shí)鐘信 號(hào)以在第一單位延遲輸出上輸出第一單位延遲輸出信號(hào)，第一單位延遲輸出被耦合到第一求和節(jié)點(diǎn)的負(fù)輸入上，第一求和節(jié)點(diǎn)還包括輸 出，第一求和節(jié)點(diǎn)響應(yīng)第一求和節(jié)點(diǎn)輸入上的信號(hào)以在第一求和節(jié)點(diǎn) 輸出上輸出求和輸出信號(hào)，第一求和節(jié)點(diǎn)輸出對(duì)應(yīng)于差分器的輸出。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的可變插值器，其中，L包括從包括十六 和十七的組中選擇的值，L的最小值等于十六。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的可變插值器，其中，斬波器延遲單元 將插值器選通脈沖信號(hào)延遲十六個(gè)延遲單位。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的可變插值器，其中，積分器包括第二 求和節(jié)點(diǎn)、第二單位延遲、以及縮放器，積分器輸入被耦合到第二求 和節(jié)點(diǎn)的第一正輸入，第二求和節(jié)點(diǎn)還具有第二正輸入和輸出，第二 求和節(jié)點(diǎn)響應(yīng)第二求和節(jié)點(diǎn)輸入上的信號(hào)以在第二求和節(jié)點(diǎn)輸出上 輸出求和輸出信號(hào)，第二求和節(jié)點(diǎn)輸出被耦合到第二單位延遲的輸入 上，第二單位延遲還具有時(shí)鐘輸入和輸出，第二單位延遲響應(yīng)第二求 和節(jié)點(diǎn)輸出信號(hào)和第二單位延遲時(shí)鐘輸入上的時(shí)鐘信號(hào)以在第二單 位延遲輸出上輸出第二單位延遲輸出信號(hào)，第二單位延遲輸出被耦合 到第二求和節(jié)點(diǎn)的第二正輸入和縮放器的輸入，縮放器還具有輸出，縮放器響應(yīng)第二單位延遲輸出信號(hào)以在縮放器輸出上輸出縮放輸出 信號(hào)，縮放器輸出對(duì)應(yīng)于可變插值器的輸出。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的可變插值器，其中，斬波器延遲單元 將插值器選通脈沖信號(hào)延遲十六個(gè)延遲單位，并且縮放器將第二單位 延遲輸出信號(hào)縮放十六倍。
13. —種插值器，包括固定插值器，其具有插值因子K以對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行插值，其中 K為固定值，固定插值器具有輸入和輸出，固定插值器響應(yīng)固定插值 器輸入上的輸入信號(hào)來對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行插值并在固定插值器輸出上 提供第一插值信號(hào)；以及 可變插值器，其具有插值因子L以對(duì)第一插值信號(hào)進(jìn)行可變插 值，其中L是可變的并包括最小值，其中可變插值器包括差分器，其具有輸入和輸出，其中差分器響應(yīng)差分器輸入上的第 一插值信號(hào)以執(zhí)行可變插值的差分器部分并在差分器輸出上提供差 分器結(jié)果信號(hào)；斬波器，其被耦合到差分器以將差分器結(jié)果信號(hào)斬波為L的最 小值的函數(shù)，其中對(duì)于包含其中存在至少一個(gè)最短持續(xù)時(shí)間的采樣和 至少 一個(gè)超過最短持續(xù)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間的采樣的非均勻采樣信號(hào)的 第一插值信號(hào)，L的最小值對(duì)應(yīng)于最短持續(xù)時(shí)間的釆樣的持續(xù)時(shí)間， 而對(duì)于包含其中采樣為固定持續(xù)時(shí)間的均勻釆樣信號(hào)的第 一插值信 號(hào)，L的最小值對(duì)應(yīng)于固定持續(xù)時(shí)間；以及積分器，其具有輸入和輸出，其中積分器響應(yīng)積分器輸入上的斬 波差分器結(jié)果信號(hào)以執(zhí)行可變插值的積分器部分并在積分器輸出上 提供積分器結(jié)果信號(hào)，積分器輸出對(duì)應(yīng)于可變插值器的輸出。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的插值器，其中，斬波器通過強(qiáng)制使 差分器結(jié)果信號(hào)釆樣的可能超出最短持續(xù)時(shí)間的任何部分歸零，將差 分器結(jié)果信號(hào)斬波為L的最小值的函數(shù)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的插值器，其中，斬波器包括用于接 收差分器結(jié)果信號(hào)的斬波器輸入、用于接收插值器選通脈沖信號(hào)的插 值器選通脈沖輸入、用于接收時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘輸入、以及輸出，其中 斬波器響應(yīng)斬波器輸入上的差分器結(jié)果信號(hào)以(i)將差分器結(jié)果信號(hào) 斬波為L的最小值、插值器選通脈沖信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的函數(shù)并且(ii) 在斬波器輸出上提供斬波差分器結(jié)果信號(hào)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的插值器，其中，斬波差分器結(jié)果信 號(hào)包括未歸零部分和歸零部分，未歸零部分對(duì)應(yīng)于基于持續(xù)時(shí)間等于 最短持續(xù)時(shí)間的、每個(gè)可變插值器輸入信號(hào)釆樣的初始部分的差分器 結(jié)果，歸零部分對(duì)應(yīng)于具有持續(xù)時(shí)間長于最短持續(xù)時(shí)間的、每個(gè)可變 插值器輸入信號(hào)采樣的后續(xù)部分的差分器結(jié)果。
17. —種用插值因子L進(jìn)行輸入信號(hào)的可變插值的方法，其中 L是可變的并包括最小值，該方法包括響應(yīng)輸入信號(hào)來執(zhí)行插值的差分器部分并提供差分器結(jié)果信號(hào)； 將差分器結(jié)果信號(hào)斬波為L的最小值的函數(shù)以提供斬波差分器 結(jié)果信號(hào)，其中對(duì)于包含其中存在至少一個(gè)最短持續(xù)時(shí)間的采樣和至 少 一個(gè)超過最短持續(xù)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間的采樣的非均勻釆樣信號(hào)的差 分器結(jié)果信號(hào)，L的最小值對(duì)應(yīng)于最短持續(xù)時(shí)間的釆樣的持續(xù)時(shí)間， 而對(duì)于包含其中釆樣為固定持續(xù)時(shí)間的均勻采樣信號(hào)的差分器結(jié)果 信號(hào)，L的最小值對(duì)應(yīng)于固定持續(xù)時(shí)間；以及響應(yīng)斬波差分器結(jié)果信號(hào)來執(zhí)行插值的積分器部分并提供積分 器結(jié)果信號(hào)，積分器結(jié)果信號(hào)對(duì)應(yīng)于可變插值的輸出信號(hào)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，將差分器結(jié)果信號(hào)斬波 為L的最小值的函數(shù)的步驟包括強(qiáng)制使可能超出最短持續(xù)時(shí)間的差 分器結(jié)果信號(hào)采樣的任何部分歸零。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，對(duì)差分器結(jié)果信號(hào)的斬 波步驟還包括(i)將差分器結(jié)果信號(hào)斬波為L的最小值、插值器選 通脈沖信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的函數(shù)并且(ii)提供斬波差分器結(jié)果信號(hào)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，斬波差分器結(jié)果信號(hào)包 括未歸零部分和歸零部分，未歸零部分對(duì)應(yīng)于基于持續(xù)時(shí)間等于最短持續(xù)時(shí)間的、每個(gè)輸入信號(hào)采樣的初始部分的差分器結(jié)果，歸零部分 對(duì)應(yīng)于基于持續(xù)時(shí)間長于最短持續(xù)時(shí)間的、每個(gè)輸入信號(hào)采樣的后續(xù) 部分差分器結(jié)果。
全文摘要
可變插值器(110)具有插值因子L以對(duì)輸入信號(hào)(124)進(jìn)行插值，其中L為可變的并且包括最小值?？勺儾逯灯靼ú罘制?110-1)、斬波器(112)以及積分器(110-2)。差分器(110-1)響應(yīng)差分器輸入信號(hào)以執(zhí)行插值的差分器部分并提供差分器結(jié)果信號(hào)(134)。斬波器被耦合到差分器以將差分器結(jié)果信號(hào)斬波為L的最小值的函數(shù)，其中對(duì)于包含其中存在至少一個(gè)最短持續(xù)時(shí)間的采樣和至少一個(gè)超過最短持續(xù)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間的采樣的非均勻采樣信號(hào)的插值器輸入信號(hào)，L的最小值對(duì)應(yīng)于最短持續(xù)時(shí)間的采樣的持續(xù)時(shí)間，而對(duì)于包含其中采樣為固定持續(xù)時(shí)間的均勻采樣信號(hào)的插值器輸入信號(hào)，L的最小值對(duì)應(yīng)于固定持續(xù)時(shí)間。積分器響應(yīng)斬波差分器結(jié)果信號(hào)以執(zhí)行插值的積分器部分并提供積分器結(jié)果信號(hào)，對(duì)應(yīng)于可變插值器的輸出(142)。
文檔編號(hào)H03M7/00GK101167254SQ200680014664
公開日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者戴維·P·萊斯特, 阿蘭·P·金, 魯希阿諾·佐索 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司