[发明专利]一种数模转换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数模转换方法，属于信号处理技术领域。

背景技术

已有的Delta-Sigma数模转换器以其高精度和与数字系统的良好集成度等特点广泛应用于高品质音频信号处理芯片、多媒体信号处理芯片中。

Delta-Sigma数模转换器的原理如图1所示。输入的数字信号(数据速率为fs)进行补偿滤波，滤波之后的信号进行内插滤波，内插滤波后数据速率提高，提高的倍数与数模转换的过采样率(OSR)相同。过采样的数字信号经过Delta-Sigma调制器截断为1位的数据流。这个数据流在信号频带内的信噪比很高，信号截断而产生的量化噪声都搬移到信号频带外。数据流经半数字滤波后转换为模拟信号，这个模拟输出再经过一次模拟滤波成为最终的模拟输出，从而完成了数字信号到模拟信号的转换。

上述数模转换中的内插滤波，其性能对整个数模转换的工作性能有着重要影响。内插滤波时，抽头系数的逼近精度决定了滤波的数据转换精度和硬件实现时的复杂程度。在各种无乘法器实现方法中，已有技术大多将系数用2的幂次之和来逼近，即采用系数的基2分解方法，参见Q.Zhao等的“A simple design of FIR filters with powers-of-twocoefficients”，IEEE Trans.Circuit Syst.，vol.35，pp 566-570，May 1988，以及B.R.Horng等的“The design of two-channel lattice structureperfect-reconstruction filter banks using powers of two coefficients”，IEEE Trans.Circuits Syst.I，vol.40，pp.497-499，July 1993。这种单基分解方法具有设计简便，时序控制逻辑简单等优点，但也存在许多实现上的问题。

上述基2分解方法的不足之处主要有以下几个方面。第一，基2分解的系数逼近精度较低。为了保证数据的高精度转换，必须使用很长的移位寄存器来存放小量数据，这将大大增加硬件开销并占用更多的芯片面积。通常的数模转换器芯片绝大部分面积被数字内插滤波器占据。第二，不同的系数按基2分解展开的数据格式很不相同，使得这种设计方法缺少通用性，得到的硬件电路结构很不规则，难以进行流程化设计。

为了避免上述问题，近年来，人们开始采用多基分解的思路来提高数据转换精度和硬件的规则程度，已有技术参见S.Ghanekar等的“Signal-digit based multiplier-freerealizations for multirate converters”，IEEE Trans.Signal Process.，vol.43，pp.628-639，Mar.1995，以及J.L.Li等的“Multiplier-free realizations for FIRmultirate converts based on mixed-radix number representation”，IEEE Trans.SignalProcess.，vol 45，pp.880-890，April 1997。这种方法可以有效地节省硬件资源，但它往往采用牺牲速度换取精度的做法，时序控制电路比较复杂，数据处理效能较低。同时，这种方法可能将原本简单的数据处理方式复杂化。

发明内容

本发明提出了一种数模转换方法，其目的是在保证数据转换精度的同时，尽可能地减小硬件实现时的时序控制复杂度，以降低硬件的生产成本。

本发明提出的数模转换方法，包括如下步骤：

(1)对输入的数据x(n)进行补偿滤波，经补偿滤波后的数据率与补偿滤波前的数据率相同，补偿滤波后的输出信号为xc(n)；

(2)对上述输出信号xc(n)进行内插滤波，输出信号为xp(n)，内插滤波后的数据率上升，上升倍数与所述数模转换的过采样率相同；

(3)对上述内插滤波的输出xp(n)进行Delta-Sigma调制，输出单比特的数据流xd(n)；

(4)对上述单比特的数据流xd(n)进行半数字滤波，输出模拟信号xs；

(5)对上述模拟信号xs进行模拟低通滤波，输出模拟信号y。

上述方法中，对输入数据x(n)进行补偿滤波的方法，包括以下步骤：

(2—1)连续接收输入的数据信号x(n)，进行延迟寄存，得到一个输入数据信号x(n)的寄存延迟链，延迟链的长度为N，N为奇数；