[发明专利]信号转换系统及方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请为主张受益于由埃里克-林达尔(Erik Lindahl)等于2012年3月7日提交的编号为61/607765且名称为“信号转换系统及方法”的美国临时申请的优先权的国际申请，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及信号转换系统及方法，其用于使数字输入信号转换为经过脉冲宽度调制的输出信号，并且，更具体地，涉及具有脉冲宽度调制器的信号转换系统。本公开还涉及用于在音频处理和/或播放系统的脉冲宽度调制器。本公开进一步涉及低成本、高品质音频编码、录音播放和/或流处理系统及方法。

背景技术

移动技术和消费电子设备(CED)的使用正在全世界持续增长。在持续增长的同时，设备硬件及组件的高速技术发展使得计算能力增加，新的板载外围设备的结合，并伴随着设备尺寸的减小和功耗的降低等。

这样的必设备须常规地处理多种类型(例如音频信号、视频信号、感测数据等)的通常产生于多种源的信号。这样的设备还可以常规地产生用于驱动多种类型的换能器(例如扬声器、触屏显示器、数据通信通道、电存储元件、显示元件等)和/或相关驱动器的信号。可以通过基于脉冲的驱动方式来有效地操作多种这样的换能器和/或驱动器。为了管理大范围的信号类型和驱动方式的相互连接，这样的系统通常会使用采样率转换器和/或脉冲宽度调制器来使第一信号转换为可选的基于脉冲的信号。可以使用多种采样率转换方案来降低计算机的信号处理要求、使用系统时钟进行同步信号采样、最小采样率下工作、转换为已知采样率等。

此外，典型的由具有各自参考时钟的不同信号源提供的输入信号的频率会不同，或在可用的系统时钟下异步地工作。由于在诸多应用中的稳定性需求和性能的要求，即使频率的差异很小，数据流仍必须转换采样率以保持长样本流下的同步和信号的完整性。使用中间采样率还省去信号源的同步切换问题。例如，当信号处理系统已与输入样本流同步(而非具有独立的或固定时钟)并且样本流时钟出现改变、波动或消除，则产生的重采样信号可能出现“干扰信号”。

将重采样信号转换为脉冲宽度调制信号时，基于互调失真(IMD)、总谐波失真(THD)和调制指数(MI)等的问题可能会限制输出信号的品质。

上面描述的问题尤其相关于音频处理、视频处理和遥测应用等领域。

发明内容

本公开的第一目标是提供高效且低成本的用于将以任意或固定采样率采样的输入信号转换为脉冲宽度调制输出信号的信号转换系统级方法。本公开的第二目标是提供用于将以任意或固定采样率采样的音频输入信号进行重采样为用于音频处理系统的脉冲宽度调制输出音频信号的脉冲宽度调制单元的高效硬件。本公开的第三目标是提供有效高品质音频编码、重放和/或流播放的系统和方法。

通过根据本公开的所附权利要求书的设备、系统和方法，全部或部分地实现了上述目标。根据本公开的所附权利要求书、下面的说明书和附图详尽地解释了本公开的特征和方面。

根据第一方案，提供了一种信号转换系统，其用于将输入信号转换为脉冲宽度调制(PWM)输出信号，包括：时钟源，其用于产生时钟信号和/或预定用于接收时钟信号；载波产生器，其配置为产生具有载波信号频率的载波信号；交叉点选择(CPS)部，其包括CPS比较器以将载波信号和输入信号或从其中导出的信号进行比较以基于该比较和所述输入信号或由其中导出的信号来产生触发信号；噪声整形器，其配置为减小触发信号的位深以形成截短的信号；以及PWM比较器，其配置为将截短的信号和/或从其中产生的信号与载波信号进行比较以产生PWM输出信号。

所述的信号转换系统可以包括采样率转换器，其将输入信号重采样为采样率大于载波频率的重采样信号，所述CPS比较器配置为接收所述重采样信号。

采样率转换器可以包括：计数器，其配置为由时钟信号和输入信号产生计数偏差信号；第一三角积分(sigma delta)单元，其配置为由计数偏差信号来计算时间校正值；重采样时钟产生器，其配置为由所述时间校正值来产生一个或多个重采样时钟信号；和/或第二三角积分单元，其配置为由一个或多个重采样时钟信号和输入信号来产生重采样信号。

所述噪声整形器可以配置为将在触发信号、输入信号和/或重采样信号上的噪声平移至充分无法听见的频带以形成截短的信号。所述噪声整形器可以包括n阶三角积分调制器，其配置为执行减小位深和/或噪声平移，其中的n为正整数。所述噪声整形器可以包括听觉模型的阈值。