专利名称：包括信号转换器的用户设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括信号转换器的用户设备，并且还涉及一种供用户设备使用的信号转换器，以及涉及一种用于转换用户设备中的信号的方法，以及涉及一种用于转换用户设备中的信号的处理器程序产品。
此种用户设备的示例是HiFi系统、CD播放器/记录器、MP3播放器/记录器、有线和/或无线和/或移动电话、电视、视频播放器/记录器、DVD播放器/记录器和计算机。
背景技术：
根据US6,326,911，有一种已知的用户设备，其中公开了用于将输入信号转换为输出信号的delta-sigma调制器的形式的信号转换器。在作为慢变信号或具有较小振幅、或包括DC分量的此输入信号的情况下，输出信号将包括被称为图像噪声或空闲音的噪声。为了减小或衰弱此种图像噪声或空闲音，使用高频振动发生器。该高频振动发生器包括与数字-模拟转换器相连的伪随机数发生器，并且产生添加到输入信号(导出的)的高频振动信号。该高频振动信号对图像噪声或空闲音进行去相关。结果，衰减或减小了图像噪声或空闲音。
用户设备是有缺点的，其中的一个原因是，由于高频振动发生器基于伪随机序列产生高频振动信号。为了保持信号转换器的低成本，伪随机序列将相对较短，结果，不对图案噪声或空闲音进行充分地去相关。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种包括低成本信号转换器的用户设备，其中对空闲音进行充分地去相关。
本发明的另一个目的在于提供用于用户设备中的低成本信号转换器，一种用于转换用户设备中的信号的方法，以及一种用于转换用户设备中的信号的处理器程序产品，其中，将空闲音进行充分地去相关。
根据本发明的用户设备包括信号转换器，用于将输入信号转换为输出信号，所述信号转换器包括无序高频振动发生器，用来产生用于减小输出信号中的空闲音的无序高频振动信号。
通过引入无序高频振动发生器，产生不再基于伪随机信号的高频振动信号。结果，将噪声图案或空闲音充分地进行去相关。根据本发明的用户设备还有利地在于，其中信号转换器具有较好的性价比。
例如，无序高频振动发生器包括与高增益高带宽放大器相连的相对较大的电阻器，所述的放大器用于对相对较大的电阻器的热噪声进行放大。
应该注意的是，US 6,404,260在其图7中公开了用于产生无序高频振动信号的无序电路，所述无序高频振动信号用于使时钟信号高频振动。这是为了减小由使用该时钟信号的电路产生的电磁辐射的大小和峰值。因此，US 6,404,260涉及保护附近环境中的其他设备(的性能)。本发明涉及改善用户设备本身的性能，而且不涉及对时钟信号进行高频振动。
根据本发明的用户设备的实施例由组成重复采样转换器的信号转换器来限定。尤其在重复采样转换器中，高频振动发生器是相当重要的。
根据本发明的用户设备的实施例由组成sigma-delta调制器或delta-sigma调制器的信号转换器来限定。尤其在sigma-delta调制器或delta-sigma调制器中，高频振动发生器是相当重要的。
根据本发明的用户设备的实施例由信号转换器来限定，所述信号转换器还包括环路滤波器、组合器和量化器，环路滤波器的输出与组合器的第一输入相连，无序高频振动发生器的输出与组合器的第二输入相连，以及组合器的输出与量化器的输入相连。组合器例如包括加法器。此种减法器是用于将高频振动信号与输入信号相加(导出的)低成本电路。
根据本发明的用户设备的实施例由作为模拟环路滤波器的环路滤波器来限定，组合器是模拟组合器，并且无序高频振动发生器经由接口与模拟组合器相连。在该模拟方案中，接口例如包括电压控制的电流源，用于将发源于无序高频振动发生器的电压信号转换为去往组合器的电流。
根据本发明的用户设备的实施例由作为数字环路滤波器的环路滤波器、作为数字组合器的组合器、以及经由反馈电路反馈回环路滤波器的输入的量化器的输出来限定。这是数字化方案。
根据本发明的用户设备的实施例由包括晶体管电路和放大器的无序高频振动发生器来限定，所述晶体管电路的输出经由第一开关与放大器的输入相连，并且所述放大器的输出经由第二开关与晶体管电路的输入相连。与包括与高增益高放大放大器相连的相对较大的电阻器的无序高频振动发生器相比，由于放大器不需要是高增益高带宽放大器，包括晶体管电路和放大器的该无序高频振动器将具有较低的功率消耗，并且将稍微便宜。
根据本发明的用户设备的实施例由还包括与晶体管电路的输入和第一基准端子相连的第一电容器以及与放大器的输入和第二基准端子相连的第二电容器的无序高频振动发生器来限定。两个电容器均具有存储功能。
根据本发明的用户设备的实施例由一种晶体管电路来限定，所述晶体管电路包括第一晶体管，所述第一晶体管包括控制电极，所述控制电极组成晶体管电路的输入并且与第二晶体管的控制电极相连，第二晶体管的第一主电极与第三基准端子相连，并且第二晶体管的第二主电极组成晶体管电路的输出并且与第一晶体管的第一主电极相连，第一晶体管的第二主电极与第四基准端子相连，所述第四基准端子还与第三晶体管的第一主电极相连，第三晶体管的第二主电极与第二晶体管的第二主电极相连，以及第三晶体管的控制电极组成晶体管电路的偏置输入。该无序高频振动发生器是低复杂度的，并且因此需要非常低的成本。
根据本发明用于将用户设备中的输入信号转换为输出信号的信号转换器通过包括用于产生用于减小输出信号中的空闲音的无序高频振动信号的无序高频振动振荡器来限定。
根据本发明用于将用户设备中的输入信号转换为输出信号的方法通过包括产生用于减小输出信号中的空闲音的无序高频振动信号的步骤来限定。
根据本发明用于将用户设备中的输入信号转换为输出信号的处理器程序产品通过包括产生用于减小输出信号中的空闲音的无序高频振动信号的功能来限定。
根据本发明的信号转换器的、根据本发明的方法的、以及根据本发明的处理器程序产品的实施例与根据本发明的用户设备的实施例相对应，由此，滤波器与滤波步骤/功能相对应，组合器与组合步骤/功能相对应，以及量化器与量化步骤/功能相对应，等等。
本发明基于这样一种理解，基于伪随机序列的高频振动信号没有充分地与空闲音去相关，除非伪随机序列足够长，这将使信号转换器昂贵，本发明还基于这样一种基本构思，即，使用用于产生用于减小输出信号中的空闲音的无序高频振动信号的无序高频振动发生器。
本发明解决了技术问题，其中之一是，提出了一种包括低成本信号转换器的用户设备，在所述低成本信号转换器中将空闲信号充分地去相关，并且有利的，在所述用户设备中，该信号转换器具有较好的性价比。
根据参考下文中描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见。在附图中图1示意性地示出了包括根据本发明的信号转换器的用户设备的第一实施例；图2示意性地示出了包括根据本发明的信号转换器的用户设备的第二实施例；图3示意性地示出了无序高频振动发生器的第一实施例；图4示意性地示出了无序高频振动发生器的第二实施例；图5示出了用于如图4所示的高频振动发生器的晶体管电路的非线性输入-输出特性；以及图6示意性地示出了用于如图4所示的高频振动发生器的晶体管电路。
具体实施例方式
如图1所示的根据本发明的用户设备1包括信号转换器2，用于将输入信号转换为输出信号，所述信号转换器2包括无序高频振动发生器3，用于产生用于减小输出信号中的空闲音的无序高频振动信号。例如，所述信号转换器2组成重复采样转换器。所述信号转换器2还包括模拟环路滤波器4、模拟组合器5、6和量化器7。模拟环路滤波器4的输出与模拟组合器5、6的第一输入相连，无序高频振动发生器3的输出经由接口8与模拟组合器5、6的第二输入相连，以及模拟组合器5、6的输出与模拟量化器7的输入相连。因为模拟环路滤波器4和模拟量化器7操作于差分方式，模拟环路滤波器4的输出包括两个子输入；模拟量化器7的输入包括两个子输入，并且模拟组合器5、6包括两个模拟地址5和6，每一个均具有第一子输入，所述第一子输入一起组成组合器5、6的第一输入，并且每一个均具有第二子输入，所述第二子输入一起组成组合器的第二输入。接口8将无序高频振动发生器3的输出与模拟加法器5和6的第二子输入相连。例如，接口8包括电压控制电流源，用于将由无序高频振动发生器3产生的电压信号转换为用于组合器5、6的电流。
如图2所示的根据本发明的用户设备11包括信号转换器12，用于将输入信号转换为输出信号，所述信号转换器12包括无序高频振动发生器13，用于产生用于减小输出信号中的空闲音的无序高频振动信号。例如，所述信号转换器12组成sigma-delta调制器或delta-sigma调制器。所述信号转换器12还包括数字环路滤波器14、数字组合器15和数字量化器17。数字环路滤波器14的输出与数字组合器15的第一输入相连，无序高频振动发生器13的输出与数字组合器15的第二输入相连，以及数字组合器15的输出与数字量化器17的输入相连。数字组合器15包括数字加法器。将数字量化器经由反馈电路18反馈到数字加法器16的第一输入。该数字加法器16的第二输入形成信号转换器12的输入，并且数字加法器16的输出与环路滤波器14的输入相连。
在输入信号是慢变信号、或具有较小的振幅、或包括DC分量，输出信号将包括被称为图案噪声或空闲音的噪声。为了减小或衰减此种图案噪声或空闲音，使用无序高频振动发生器3、13。该无序高频振动发生器3、13产生添加到输入信号的(导出的)高频振动信号。该高频振动信号对图案噪声或空闲音进行去相关。结果，衰减或减小了图案噪声或空闲音。
如图3所示的无序高频振动发生器23包括与地以及与高增益高带宽放大器25相连的相对较大的电阻器24。该高增益高带宽放大器25的输出与放大器26的输入(正向或非反向)输入相连，该放大器26的(负向或反向)输入与地相连。所述放大器26在其输入27处接收时钟信号，并且在其输出28处产生无序高频振动信号。
如图4所示的无序高频振动发生器33包括晶体管电路34和放大器35，晶体管电路34的输出45经由第一开关36与放大器35的输入相连，并且放大器35的输出经由第二开关37与晶体管电路34的输入相连。无序高频振动发生器33还包括与晶体管电路34的输入44和4相连的第一电容器38以及与放大器35的输入和地相连的第二电容器39。这两个电容器都具有存储功能。在与晶体管电路34的输入44相对应的无序高频振动发生器33的输出40处，无序高频振动发生器33产生无序高频振动信号。
在图6中，用于如图4所示的高频振动发生器33的晶体管电路34包括第一晶体管41(NMOS)，所述第一晶体管41包括控制电极(栅极)，所述控制栅极组成晶体管电路34的输入并且与第二晶体管42(NMOS)的控制电极(栅极)相连。第二晶体管42的第一主电极(源极)接地，以及第二晶体管42的第二主电极(漏极)组成晶体管电路34的输出45并且与第一晶体管41的第一主电极(源极)相连。第一晶体管41的第二主电极(漏极)与组成电源电压的第四基准端子47相连，所述第一基准端子47还与第三晶体管43(PMOS)的第一主电极(源极)相连。第三晶体管43的第二主电极(漏极)与第二晶体管42的第二主电极(漏极)相连。第三晶体管43的控制电极(栅极)组成晶体管电路34的偏置输入46。不排除其他类型的晶体管和晶体管电路。
用于高频振动发生器33的晶体管电路34的非线性输入-输出特性如图5所示。通过改变偏置输入46处的电压，改变曲线的形状。
根据本发明的用户设备1、11还包括例如图中未示的级。例如，这些级包括输入级，包括用于接收信号的接收机和/或用于产生信号的信号源；用于处理信号的信号处理级，其中包括根据本发明的信号转换器2、12；以及输出级，包括用于发射信号的发射极和/或用于放大信号的放大器和/或用于再现信号的再现设备。
应该注意的是，上述实施例并不是示出本发明的限制，并且本领域的普通技术人员在不脱离所附权利要求的范围之内将能够设计许多可选实施例。在这些权利要求中，在括号之间放置的参考符号不应该解释为限制权利要求。使用动词“包括”及其动词变化不排除存在除了权利要求所说明的元素或步骤。元素前的不定冠词不排除存在多个此种元素。本发明可以依靠包括许多明确元素的硬件并且依靠适当地编程的计算机来实现。在列举的几种装置的用户设备权利要求中，可以由一项或相同项的硬件来实现这些装置。在相互依赖的不同的从属权利要求中陈述了确定措施的纯粹的事实不表示这些措施的组合不能有利地使用。
权利要求
1.一种用户设备(1，11)，包括信号转换器(2，12)，用于将输入信号转换为输出信号，所述信号转换器(2，12)包括无序高频振动发生器(3，13，23，33)，用于产生用于减小输出信号中的空闲音的无序高频振动信号。
2.如权利要求1所述的用户设备(1，11)，所述信号转换器(2，12)组成重复采样转换器。
3.如权利要求1所述的用户设备(1，11)，所述信号转换器(2，12)组成sigma-delta调制器或delta-sigma调制器。
4.如权利要求1所述的用户设备(1，11)，所述信号转换器(2，12)还包括环路滤波器(4，14)、组合器(5，6，15)和量化器(7，17)，环路滤波器(4，14)的输出与组合器(5，6，15)的第一输入相连，无序高频振动发生器(3，13)的输出与组合器(5，6，15)的第二输入相连，以及组合器(5，6，15)的输出与量化器(7，17)的输入相连。
5.如权利要求4所述的用户设备(1，11)，所述环路滤波器(4)是模拟环路滤波器，所述组合器(5，6)是模拟组合器，并且无序高频振动发生器(3)经由接口(8)与模拟组合器(5，6)相连。
6.如权利要求4所述的用户设备(1，11)，所述环路滤波器(14)是数字环路滤波器，所述组合器(15)是数字组合器，以及所述量化器(17)的输出经由反馈电路(18)被反馈回环路滤波器(14)的输入。
7.如权利要求1所述的用户设备(1，11)，所述无序高频振动发生器(33)包括晶体管电路(34)和放大器(35)，所述晶体管电路(34)的输出(45)经由第一开关(36)与放大器(35)的输入相连，并且所述放大器(35)的输出经由第二开关(37)与晶体管电路(34)的输入(44)相连。
8.如权利要求7所述的用户设备(1，11)，所述无序高频振动发生器(33)还包括与晶体管电路(34)的输入(44)和第一基准端子(GND)相连的第一电容器(38)，以及与放大器(35)的输入和第二基准端子(GND)相连的第二电容器(39)。
9.如权利要求7所述的用户设备(1，11)，所述晶体管电路(34)包括第一晶体管(41)，所述第一晶体管包括控制电极，所述控制电极组成晶体管电路(34)的输入并且与第二晶体管(42)的控制电极相连，第二晶体管(42)的第一主电极与第三基准端子(GND)相连，并且第二晶体管(42)的第二主电极组成晶体管电路(34)的输出(45)并且与第一晶体管(41)的第一主电极相连，第一晶体管(41)的第二主电极与第四基准端子(47)相连，所述第四基准端子(47)还与第三晶体管(43)的第一主电极相连，第三晶体管(43)的第二主电极与第二晶体管(42)的第二主电极相连，以及第三晶体管(43)的控制电极组成晶体管电路(34)的偏置输入(46)。
10.一种用于用户设备(1，11)中的信号转换器(2，12)，，用于将输入信号转换为输出信号，所述信号转换器(2，12)包括用于产生用于减小输出信号中的空闲音的无序高频振动信号的无序高频振动发生器(3，13，23，33)。
11.一种用于将用户设备中的输入信号转换为输出信号的方法，所述方法包括步骤产生用于减小输出信号中的空闲音的无序高频振动信号。
12.一种用于将用户设备中的输入信号转换为输出信号的处理器程序产品，所述处理器程序产品包括功能产生用于减小输出信号中的空闲音的无序高频振动信号。
全文摘要
一种用户设备(1，11)，包括信号转换器(2，12)，用于将输入信号转换为输出信号。信号转换器(2，12)包括无序高频振动发生器(3，13，23，33)，以减小或衰减由作为慢变信号、或具有较小的振幅或包括DC分量的输入信号产生的图案噪声或空闲音。无序高频振动发生器(3，13，23，33)产生无序高频振动信号，无序高频振动信号对图案噪声和空闲音进行充分地去相关。信号转换器(2，12)组成重复采样转换器或sigma－delta调制器或delta－sigma调制器。无序高频振动发生器(3，13，23，33)包括晶体管电路(34)和经由开关(36，37)彼此相连的放大器(35)。晶体管电路(34)包括三个晶体管(41－43)。
文档编号H03M7/36GK101023584SQ200580031844
公开日2007年8月22日 申请日期2005年7月12日 优先权日2004年7月22日
发明者安德利·西尼尼 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司