[发明专利]具有三角积分调变架构的音讯产生装置及其方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种具有三角积分调变架构的音讯产生装置及其方法，尤指一种可改善模式相依误差的音讯产生装置及其方法。

背景技术

今日消费者对于一些消费性产品(像是电视机上盒、MP3播放器、多媒体播放器)的品质要求越来越高。消费者希望这些消费性产品在输出音效时，能聆听到不失真且媲美传统模拟装置输出的音效。因此在上述趋势下，消费性产品面临电能消耗，线性度以及噪声的严格要求。

请参照图1，图1系说明应用在收发器上的音讯产生装置100的示意图。传统音讯产生装置100包含一数字信号处理器(digital signal processor，DSP)102、一暂存器104、一内差电路(interpolator)106、一三角积分调变器(sigma-delta modulator，SDM)108、一半数字重建滤波器(semi-digitalreconstruction filter)110及一低通滤波器112。数字信号处理器102系用以对一输入原始数字音频信号进行数字信号处理；暂存器104耦接于数字信号处理器102，系用以暂存经数字信号处理器102处理过的数字音频信号；内差电路106耦接于暂存器104，系用以将数字信号处理器102处理过的数字音频信号的取样频率升频，达到超取样(oversampling)的目的；三角积分调变器108耦接于内差电路106，由微分器、积分器构成的三角积分调变器108基于线性度的考量，用以将该高采样频率的数字音频信号进行三角积分调变以产生一位串流(bit stream)的数字音频信号，而该位串流的数字音频信号和原始数字音频信号在低频部份(20KHz以下)一模一样。另外，三角积分调变器108的微分特性会对量化噪声(Quantization noise)产生一种高通滤波的效果。一般线性高音质数字音效中产生的量化噪声会平均分布在各频率上，透过超取样的方法和三角积分调变器可以将量化噪声推往高频远离20KHz，而产生噪声塑形(noise shaping)功效。另外，三角积分调变器108的阶数越高时，噪声塑形效果越好，但相对付出代价是稳定度必须妥善考量；半数字重建滤波器110耦接于三角积分调变器108，系用以将三角积分调变器108的该串一位的数字音频信号转换成模拟音频电流信号；低通滤波器112耦接于半数字重建滤波器110，用以抑制被三角积分调变器108推往高频的量化噪声，并将模拟音频电流信号转换为模拟音频电压信号输出。

但是图1的音讯产生装置100会有模式相依误差(pattern dependant error)的问题。请参照图2、图3、图4A和图4B，图2系说明当输入动态范围负六十分贝(dynamic range-60dB，20Hz-20KHz)的原始数字音频信号至音讯产生装置100时，在频谱图上除了原始数字音频信号外，还有一些模式相依误差的噪声音频，图3系说明半数字重建滤波器110的示意图，图4A系说明使用在半数字重建滤波器110的电流源的示意图，图4B系说明其寄生电容Cp将在的模式相依误差的噪声调变的示意图。如图3所示，经由D型正反器(D1-DN)组成的移位暂存器、电流源(a1-aN)以及加法器1102可将由三角积分调变器108输入的一串一位的数字音频信号转换成模拟音频电流信号，其中N为奇数，且电流源(a1-aN)的电流大小的关系为电流源a1和电流源aN最小，依次往中间越来越大，正中间的电流源的电流最大。如图4B所示，电流源(a1-aN)上的电容寄生效应会将出现在中心附近(f_s系为输入的原始数字音频信号的频率乘上超采样比率后的值)模式相依误差的噪声载入至使用者想要的频带上，造成最后输出的模拟音频电压信号失真。

在音讯产生装置100中可利用更高阶的三角积分调变器108以抑制上述寄生电容Cp将的噪声调变问题，但是会面临成本和耗能上升的问题。另外，其他可实现音讯产生装置100的架构，像是交换电容式数字模拟转换器(switched-capacitor DAC)和多位数字模拟转换器(multi-bit DAC)。其中交换电容式数字模拟转换器具有较差的抖动容许(worst jitter tolerance)特性，而多位数字模拟转换器则会面临元件不匹配的问题。

发明内容