基于输入信号保真度和输出要求的多路径数字化的制作方法

文档序号:17486861发布日期:2019-04-20 06:53
基于输入信号保真度和输出要求的多路径数字化的制作方法

本发明总体上涉及信号处理系统,更具体地,涉及多路径信号处理系统。



背景技术:

在电路中使用多路径模数转换器(ADCs)和模拟前端(AFEs)(例如,两个或更多个路径ADCs/AFEs)是已知的。在Jahne等人的名称为“Process and System for the Analog-to-Digital Conversion of Signals(用于信号的模数转换的过程和系统)”的第5714956号美国专利(“Jahne专利”)、Knoth等人的名称为“Apparatus for the Conversion of Analog Audio Signals to a Digital Data Stream(用于将模拟音频信号转换成数字数据流的装置)”的第5600317号美国专利(“Knoth专利”)和Gong等人的名称为“Gain Ranging Analog-to-Digital Converter with Error Correction(具有误差校正的增益分类模数转换器)”的第6271780号美国专利(“Gong专利”)中公开了示例性多路径ADC和AFE以及它们在多个电路路径中的使用。多路径电路的使用可以降低噪声,这是因为一条路径可以被优化用于处理小幅值信号(例如,用于处理低噪声信号),而具有另一组ADC和AFE的另一电路路径被优化用于大幅值信号(例如,允许更高的动态范围)。

多路径ADCs/AFEs的示例性应用是在用于音频系统应用(例如音频混合板或数字麦克风系统)的电路中使用它们。这样的示例性应用在Jahne专利中公开。在设计具有在相应的多个电路路径中使用的多路径ADCs/AFEs的电路时,在允许更大的信号摆动(例如,允许信号在更大标度的幅值之间摆动)和低噪声之间可存在折衷。此外,多路径ADCs/AFEs可以提供高动态范围信号数字化(对于给定输入功率具有更高的动态范围),并且与传统方法相比具有更小的总面积。换句话说,通过允许对每个相应路径提供的每种类型的信号(例如,大信号和小信号)进行单独优化,多路径ADCs/AFEs允许整个电路消耗更少的功率,消耗更少的面积,并节省其他这样的设计成本。



技术实现要素:

根据本发明,可以减少或消除与实现多个AFE/ADC路径相关联的某些缺点和问题。

根据本发明的实施例,一种处理系统可以包括多个处理路径和一个控制器。所述多个处理路径可以包括:第一处理路径,具有第一模拟增益,并且被配置为基于模拟输入信号生成第一数字信号;一个或更多个其他处理路径,各自具有相应的第二模拟增益,各自被配置为比所述第一处理路径消耗更小量的功率,并且各自被配置为基于所述模拟输入信号生成相应的数字信号,其中,所述一个或更多个其他处理路径中的一者具有本底噪声,所述本底噪声基于所述模拟输入信号的保真度特性或者由所述第一数字信号和所述相应的数字信号中的至少一者产生的数字输出信号的后续处理要求。控制器可以被配置为基于所述模拟输入信号的幅值选择所述第一数字信号和所述相应的数字信号中的一者作为所述处理系统的所述数字输出信号。

根据本发明的这些和其他实施例,一种处理系统可以包括多个处理路径和一个控制器。所述多个处理路径可以包括:第一处理路径,具有第一模拟增益,并且被配置为基于模拟输入信号生成第一数字信号;第二处理路径,具有第二模拟增益,并且被配置为基于模拟输入信号生成第二数字信号;第三处理路径,具有第三模拟增益,被配置为比所述第一处理路径和所述第二处理路径消耗更小量的功率,并且被配置为基于所述模拟输入信号生成第三数字信号,其中,所述第三处理路径具有本底噪声,所述本底噪声基于所述模拟输入信号的保真特性或由所述第一数字信号、所述第二数字信号和所述第三数字信号中的至少一者产生的数字输出信号的后续处理要求。控制器可以被配置为基于所述模拟输入信号的幅值选择所述第一数字信号、所述第二数字信号和所述第三数字信号中的一者作为所述处理系统的所述数字输出信号。

根据本发明的这些和其他实施例,一种方法可以包括:利用具有第一模拟增益的第一处理路径处理模拟输入信号,以基于所述模拟输入信号产生第一数字信号;利用一个或更多个其他处理路径处理所述模拟输入信号,所述一个或更多个其他处理路径中的每者具有相应的第二模拟增益,每者被配置为比所述第一处理路径消耗更小量的功率,并且每者被配置为基于所述模拟输入信号生成相应的数字信号,其中,所述一个或更多个其他处理路径中的一者具有本底噪声,所述本底噪声基于所述模拟输入信号的保真度特性或者由所述第一数字信号和所述相应的数字信号中的至少一者产生的数字输出信号的后续处理要求;基于所述模拟输入信号的幅值选择所述第一数字信号和所述相应的数字信号中的一者作为所述处理系统的所述数字输出信号。

根据本发明的这些和其他实施例,一种方法可以包括:利用具有第一模拟增益的第一处理路径处理模拟输入信号,以基于所述模拟输入信号产生第一数字信号;利用具有第二模拟增益的第二处理路径处理所述模拟输入信号,以基于所述模拟输入信号产生第二数字信号;利用具有第三模拟增益的第三处理路径处理所述模拟输入信号,所述第三处理路径被配置为比所述第一处理路径和所述第二处理路径消耗更小量的功率,并且所述第三处理路径被配置为基于所述模拟输入信号产生第三数字信号,其中,所述第三处理路径具有本底噪声,所述本底噪声基于所述模拟输入信号的保真特性或由所述第一数字信号、所述第二数字信号和所述第三数字信号中的至少一者产生的数字输出信号的后续处理要求;基于所述模拟输入信号的幅值选择所述第一数字信号、所述第二数字信号和所述第三数字信号中的一者作为所述处理系统的所述数字输出信号。

根据本文包括的附图、描述和权利要求,本发明的技术优点对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。至少通过权利要求中特别指出的元件、特征和组合来实现和达到实施例的目的和优点。

应当理解,前面的总体性描述和下面的详细描述都是解释性的示例,并不对本发明中提出的权利要求进行限制。

附图说明

通过参照结合附图的以下描述,可以获得对本实施例及其优点的更完整的理解,其中相同的附图标记表示相同的特征,并且其中:

图1示出了根据本发明的实施例的示例性信号处理系统的所选组件的框图;

图2示出了根据本发明实施例的用于处理模拟信号以生成数字信号的集成电路的所选组件的框图;

图3示出了根据本发明的实施例的图2的集成电路的所选组件的框图,描绘了模拟前端和模数转换器的示例性实施例的所选组件;和

图4示出了根据本发明实施例的用于处理模拟信号以生成数字信号的另一集成电路的所选组件的框图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的示例性信号处理系统100的所选组件的框图。如图1所示,信号处理系统100可以包括模拟信号源101、集成电路(IC)105和数字处理器109。模拟信号源101可以包括被配置为产生模拟电信号(例如模拟输入信号ANALOG_IN)的任何系统、装置或设备。例如,在信号处理系统100是处理系统的实施例中,模拟信号源101可以包括麦克风换能器。

集成电路105可包括被配置为处理模拟输入信号ANALOG_IN以产生数字输出信号DIGITAL_OUT并调节数字输出信号DIGITAL_OUT以通过总线传输到数字处理器109任何合适的系统、装置或设备。一旦被转换为数字输出信号DIGITAL_OUT,与在相同距离上的模拟传输相比,所述信号可以在相当长的距离上传输而不易受噪声影响。在一些实施例中,集成电路105可以设置为与模拟信号源101紧密接近,以确保模拟信号源101和集成电路105之间的模拟线路的长度相对较短,以使可以在承载模拟输入信号ANALOG_IN的模拟输出线上拾取的噪声量最小化。例如,在一些实施例中,模拟信号源101和集成电路105可以形成在同一基底上。在其他实施例中,模拟信号源101和集成电路105可以形成在封装于同一集成电路封装内的不同基底上。

数字处理器109可以包括被配置为处理数字输出信号DIGITAL_OUT以在数字系统中使用的任何合适的系统、装置或设备。例如,数字处理器109可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)或被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据(例如数字输出信号DIGITAL_OUT)的任何其他装置。

信号处理系统100可以用在期望处理模拟信号以产生数字信号的任何应用中。因此,在一些实施例中,信号处理系统100可以是将(例如,来自麦克风的)模拟信号转换为表示入射在麦克风上的声音的数字信号的音频装置的组成部分。作为另一示例,信号处理系统100可以是射频装置(例如,移动电话)的组成部分,以将射频模拟信号转换成数字信号。

图2示出了根据本发明的实施例的集成电路105的所选组件的框图。如图2所示,集成电路105可以包括两个或更多个处理路径201a和201b(这里可以分别称为处理路径201并且统称为处理路径201),每个处理路径201包括相应的AFE 203(例如,AFE 203a、AFE 203b)和相应的ADC(例如,ADC 215a、ADC 215b)。AFE 203可以经由可以允许接收单端信号、差分信号或任何其他合适的模拟信号格式的一个或更多个输入线接收模拟输入信号ANALOG_IN,并且可以包括被配置为调节模拟输入信号ANALOG_IN以被ADC 215处理的任何合适的系统、装置或设备。下面参照图3更详细地讨论AFE 203a和203b的示例性实施例的所选组件。每个AFE 203的输出可以传送到一个或更多个输出线上的相应ADC 215。

ADC 215可以包括被配置为将在其输入处接收的模拟信号转换为表示模拟输入信号ANALOG_IN的数字信号的任何合适的系统、装置或设备。ADC 215本身可以包括用于执行ADC215的功能的一个或更多个组件(例如,Δ-Σ调制器、抽取器等)。下面参照图3更详细地讨论ADC 215a和215b的示例性实施例的所选组件。

多路复用器227可以从每个处理路径201接收相应的数字信号,并且可以基于由控制器220生成并从控制器220传送的控制信号选择其中一个数字信号作为数字输出信号DIGITAL_OUT。

驱动器219可以接收由ADC 215输出的数字信号DIGITAL_OUT,并且可以包括被配置为在产生数字输出信号DIGITAL_OUT以通过总线传输到数字音频处理器109的过程中调节这种数字信号(例如,编码到音频工程协会/欧洲广播联盟(AES/EBU)、索尼/飞利浦数字接口格式(S/PDIF))的任何合适的系统、装置或设备。在图2中,接收数字输出信号DIGITAL_OUT的总线被示出为是单端的。在一些实施例中,驱动器219可以生成差分数字输出信号107。

控制器220可以包括用于选择由各种处理路径201输出的数字信号之一作为数字输出信号DIGITAL_OUT的任何合适的系统、装置或设备。在一些实施例中,控制器220可以基于模拟输入信号ANALOG_IN的幅值或其信号导数、模拟输入信号ANALOG_IN的保真度特性和/或数字输出信号DIGITAL_OUT的后续处理要求来进行这样的选择。例如,控制器220可包括过载检测器221,其可确定如果选择特定处理路径(例如,处理路径201a)则模拟输入信号ANALOG_IN的信号导数(例如,Δ-Σ调制器308a的调制器316a的输出,如图3中更详细地所示)是否可能导致数字输出信号DIGITAL_OUT的削波或其他失真。如果在选择特定处理路径(例如,处理路径201a)时可能发生数字输出信号DIGITAL_OUT的削波或其他失真,则控制器220的状态机225可以生成控制信号,使得选择另一处理路径(例如,处理路径201b)。为了进一步说明,在一些实施例中,处理路径201a可以是适合于低幅值模拟输入信号ANALOG_IN的路径,因此可以具有高信号增益,而处理路径201b可以是适合于较高幅值模拟输入信号ANALOG_IN的路径,因此可以具有较低的信号增益。因此,如果模拟输入信号ANALOG_IN或其导数大于指示数字输出信号DIGITAL_OUT可能在选择处理路径201a时经历削波或其他失真的条件的阈值,则过载检测器221可检测到这种情况,并使状态机器225产生控制信号,以选择由处理路径201b产生的数字信号作为数字输出信号DIGITAL_OUT。

作为另一示例,控制器220可以包括电平检测器223,其可以检测模拟输入信号ANALOG_IN的幅值或其信号导数(例如,ADC 215b内生成的信号)并将指示这种幅值的信号传送到状态机225。响应于从电平检测器223接收的信号,状态机225可以产生传送到多路复用器227的控制信号。为了说明,当模拟输入信号ANALOG_IN从相对高的幅值减小到较低的幅度时,它可以越过阈值幅值电平,由此控制器220可以将数字输出信号DIGITAL_OUT的选择从由处理路径201b(其可以适用于较高幅值的模拟输入信号ANALOG_IN)产生的数字信号改变为由处理路径201a(其可以适于较低幅值的模拟输入信号ANALOG_IN)产生的数字信号。在一些实施例中,其中控制器220可以将数字输出信号DIGITAL_OUT的选择从由处理路径201b产生的数字信号改变为由处理路径201a产生的数字信号的阈值幅度水平可以低于其中控制器220可以将数字输出信号DIGITAL_OUT的选择从处理路径201a产生的数字信号改变为处理路径201b产生的数字信号的另一阈值幅值水平,以便提供滞后而使得多路复用器227不在路径之间重复切换。

作为另一示例,控制器220可包括输入信号分析块228,其可分析或以其他方式处理从模拟输入信号ANALOG_IN导出的数字信号以确定模拟输入信号ANALOG_IN的保真度特性,和/或控制器220可包括下游处理要求块230,其可以接收或以其他方式确定数字输出信号DIGITAL_OUT的后续处理要求。这种保真度特性的示例可以包括模拟输入信号ANALOG_IN的声学本底噪声、模拟输入信号ANALOG_IN的声学失真、模拟输入信号ANALOG_IN的带宽以及至少一个处理路径201的固有本底噪声中的一个或更多个。这种后续处理要求的示例包括接收数字输出信号DIGITAL_OUT的下游处理的带宽、接收数字输出信号DIGITAL_OUT的下游处理的比特宽度以及接收数字输出信号DIGITAL_OUT的下游处理的信噪比要求中的一个或更多个。基于这样的保真度特性和/或下游处理要求,控制器220可以确定在处理路径201中处理具有更高性能/更高功率的模拟输入信号ANALOG_IN可能不会导致相对于低功率处理的明显益处。因此,在这种情况下,状态机225可以选择由处理路径201b产生的数字信号作为数字输出信号DIGITAL_OUT,并将一个或更多个功率控制信号输出到处理路径201b的组件,以便减少处理路径201b的功耗。可以使用任何合适的方法来降低处理路径201b的功耗,包括但不限于减小偏置电压或电流、修改信号输入阻抗、修改组件带宽、对放大器的一些部分选择性供电和/或任何其它合适的模拟节电技术。通过控制处理路径201b的功耗,处理路径201b可以具有基于模拟输入信号ANALOG_IN的保真度特性的本底噪声,或具有基于数字输出信号DIGITAL_OUT的后续处理要求的本底噪声。在一些实施例中,这样的一个或更多个功率控制信号可以使处理路径201a断电以进一步降低功率,并且可以响应于控制器220选择由处理路径201a产生的数字信号作为数字输出信号DIGITAL_OUT对处理路径201a供电。

图3示出了根据本发明的实施例的集成电路105的所选组件的框图,描绘了AFE 203和ADC 215的示例性实施例的所选组件。如图3所示,处理路径201a的模拟前端203a可以包括高通滤波器302,高通滤波器302被配置为对模拟输入信号ANALOG_IN进行高通滤波以去除对于高增益放大器通常特别麻烦的直流偏移或偏置,并将这种滤波后的信号输出到非反相放大器304。非反相放大器304可以将模拟输入信号ANALOG_IN放大非反相增益倍,并将这种放大的模拟信号传送到ADC 215a。在一些实施例中,高通滤波器302可以与AFE 203a、AFE203b、ADC 215a和ADC 215b中的一个或更多个形成在同一集成电路上。由于处理路径201a中存在高通滤波器302而处理路径201b中不存在高通滤波器302,处理路径201可以各自具有对模拟输入信号ANALOG_IN不同的频率响应。

如同样在图3中所示的,处理路径201b的模拟前端203b可以包括反相放大器306,反相放大器306可以将模拟输入信号ANALOG_IN放大反相增益倍并将这种放大的模拟信号传送到ADC 215b。在一些实施例中,反相放大器306可以被配置为将小于1的乘性增益应用于模拟输入信号ANALOG_IN。尽管传统观点通常要求在低噪声系统中应避免信号损失,但是通过衰减较高幅值的信号,可以实现模拟输入信号ANALOG_IN的更大动态范围。在这些和其他实施例中,尽管未在图3中示出,但是反相放大器306可以接收高通滤波器302的输出来代替未滤波的模拟输入信号ANALOG_IN。

尽管上面分别描述了具有非反相增益和反相增益的AFE 203a和AFE 203b,但是每个处理路径201可以具有大致相同的累积增益。本领域技术人员可以理解,在ADC 215a或ADC 215b的任一者中简单地应用具有负号的数字增益将抵消AFE 203的增益的相反极性。

如图3所示,每个ADC 215可以包括相应的Δ-Σ调制器308(例如,Δ-Σ调制器308a和308b)、相应的数字增益元件310(例如,数字增益元件310a和310b)以及相应的高通滤波器312(例如,高通滤波器312a和312b)。每个Δ-Σ调制器308可以被配置为将模拟信号调制成相应的数字信号。如本领域中已知的,每个Δ-Σ调制器308可以包括相应的调制器316(例如,调制器316a、316b)和抽取器318(例如,抽取器318a、318b)。每个数字增益元件310可以将增益应用于由其相关联的Δ-Σ调制器308生成的数字信号。每个高通滤波器312可以对由其相关联的数字增益元件生成的数字信号进行高通滤波,以滤除数字信号中存在的任何直流偏移。高通滤波器312b还可以补偿AFE 203a中存在的高通滤波器302。

另外,ADC 215a可以包括延迟匹配元件314以匹配处理路径201a和处理路径201b之间的任何信号延迟,而ADC 215b可以包括相位匹配元件317以解决处理路径201a和处理路径201b之间的任何相位偏移。例如,相位匹配元件317可以通过改变处理路径201a和处理路径201b中的至少一个的延迟来动态地补偿处理路径201a和201b之间的任何相位失配。在一些实施例中,相位匹配元件317可包括高通滤波器。

在一些实施例中,非反相放大器304的增益大小可以明显大于(例如,明显大于制造公差、一个或更多个数量级)反相放大器306的增益的大小。此外,在这些和其他实施例中,数字增益元件310b的增益的大小可以明显大于(例如,明显大于制造公差、一个或更多个数量级)数字增益元件310a的增益的大小。因此,在这样的实施例中,等于反相放大器306的增益的大小与数字增益元件310b的增益的大小的乘积的第一路径增益可以基本上等于(例如,在制造公差内)第二路径增益,第二路径增益等于非反相放大器304的增益的大小和数字增益元件310a的增益的大小的乘积。作为具体示例,在一些实施例中,反相放大器306的反相增益可以是大约-6分贝,非反相放大器304的非反相增益可以是大约20分贝,数字增益元件310a的增益可以是大约-26分贝,数字增益元件310b的增益可以是大约0分贝。

因此,每个处理路径201可以适于处理特定幅值的模拟输入信号ANALOG_IN。例如,因为非反相放大器304可以具有实际上无限的输入电阻,所以AFE 203a可以适合于处理较低的信号幅值,与反相放大器306相比可以具有相对低水平的输入参考噪声,并且其较大的增益可以允许有效处理较小的信号,但AFE 203a的特性可能不适合较高的幅值。(与用于实现高通滤波器的传统方法相比),非反相放大器304的高输入电阻可以有助于使用较小的电容器面积以用于高通滤波器302,并且因此可以允许将高通滤波器302的电路与非反相放大器304、反相放大器306、ADC 215a和/或ADC 215b集成到同一集成电路中。另外,将电路集成到单个集成电路中的能力可以允许对用于由控制器220在处理路径201之间切换的刺激进行集中控制,并且可以允许对处理路径201之间的实际切换和转换进行更直接的时序控制。例如,因为电路被集成到单个集成电路中,所以电平检测器223可以接收Δ-Σ调制器308b的输出作为输入信号,而不是接收ADC 215b的输出。

另一方面,AFE 203b可以适合于处理更高的信号幅值,因为其较低的增益将降低信号削波的可能性,并且与传统方法相比可以为模拟输入信号ANALOG_IN提供更大的动态范围。

尽管设计者尽力匹配第一路径增益和第二路径增益,但是工艺变化、温度变化、制造公差和/或其他变化可能导致第一路径增益和第二路径增益不相等。如果在这种路径增益不相等时发生路径之间的切换,则可能由于两个增益水平之间的数字输出信号的幅值的瞬时不连续变化而发生信号伪像。例如,在音频信号中,这种伪像可以包括从音频信号产生的声音中的人类可感知的“砰”或“咔嗒”。

在一些实施例中,为了在ADC 215a的数字输出信号和ADC 215b的数字输出信号之间切换选择时减少或消除这种伪像的发生,反之亦然,控制器220可以将附加增益编程到一个或两个处理路径201中以补偿第一路径增益和第二路径增益的差异。该附加增益因子可以使第一路径增益和第二路径增益相等。为了说明,控制器220可确定指示处理路径201a的第一路径增益与处理路径201b的第二路径增益之间的差异(例如,有意的差异或无意的不匹配)大小的比例因子。控制器可以通过将每个处理路径的数字输出信号与模拟输入信号ANALOG_IN或其导数进行比较来确定第一路径增益和第二路径增益。如果已经通过高通滤波器(例如,高通滤波器312)对这样的数字输出信号进行滤波,则可以有效地滤除信号之间的直流偏移,这对于精确计算相对路径增益可能是必需的。控制器220可以通过计算第一路径增益和第二路径增益的均方根平均值以及第一路径增益和第二路径增益之间的差的最小均方估计中的一者来确定比例因子。在ADC 215a产生的第一数字信号和ADC 215b产生的第二数字信号之间切换选择之前(反之亦然),控制器220可以将附加增益编程到其中一个处理路径201中以补偿由比例因子指示的增益差异。例如,控制器220可以通过适当地应用等于比例因子或增益因子的倒数(例如,1/增益因子)的增益来校准第一路径增益和第二路径增益中的一者或两者。可以通过修改数字增益310中的一者或两者来执行这种比例缩放。在一些实施例中,控制器220可以将附加增益应用于未被选择作为数字输出信号DIGITAL_OUT的数字信号的处理路径201。例如,当ADC 215b的数字信号被选择作为数字输出信号DIGITAL_OUT时,控制器220可以将附加增益应用于处理路径201a,并且当ADC 215a的数字信号被选择作为数字输出信号DIGITAL_OUT时,控制器220可以将附加增益应用于处理路径201b。

在一些实施例中,一旦被应用于处理路径201的路径增益,附加增益可以在一段时间内被允许接近或“泄漏”到因子1,以便约束附加增益并在计算附加增益时补偿任何累积(例如,ADC 215的数字信号之间的多个切换事件时)偏差。在不进行该步骤以允许附加增益泄漏到1的情况下,路径之间的多个切换事件可以使得增益因子以不受约束的方式增大或减小,因为这样的附加增益(如果与1不同)影响多个路径的输出进而影响比例因子的计算。

在一些实施例中,将数字输出信号DIGITAL_OUT的选择从ADC 215a的数字信号切换到ADC 215b的数字信号(或反之亦然)可以基本上立即发生。然而,在一些实施例中,为了减少或消除在将数字输出信号DIGITAL_OUT的选择从ADC 215a的数字信号切换到ADC 215b的数字信号(或反之亦然)时发生的伪像,控制器220和多路复用器227可以被配置为将数字输出信号DIGITAL_OUT从第一数字信号连续或分步地转换到第二数字信号,使得在这种转换期间,数字输出信号DIGITAL_OUT是第一数字信号和第二数字信号的加权平均值,其中在转换期间第二数字信号的权重相对于第一数字信号的权重增加。例如,如果期望在ADC 215a的数字信号和ADC 215b的数字信号之间转换数字输出信号DIGITAL_OUT,则这种转换可以是分步的,其中在每个步骤中,控制器220和/或多路复用器227对由ADC 215输出的数字信号进行如下加权:

1)ADC 215a的100%数字信号和ADC 215b的0%数字信号;

2)ADC 215a的80%数字信号和ADC 215b的20%数字信号;

3)ADC 215a的60%数字信号和ADC 215b的40%数字信号;

4)ADC 215a的30%数字信号和ADC 215b的70%数字信号;

5)ADC 215a的10%数字信号和ADC 215b的90%数字信号;和

6)ADC 215a的0%数字信号和ADC 215b的100%数字信号。

作为另一示例,如果期望在ADC 215b的数字信号和ADC 215a的数字信号之间转换数字输出信号DIGITAL_OUT,则这种转换可以是分步的,其中在每个步骤中,控制器220和/或多路复用器227对由ADC 215输出的数字信号进行如下加权:

1)ADC 215b的100%数字信号和ADC 215a的0%数字信号;

2)ADC 215b的70%数字信号和ADC 215a的30%数字信号;

3)ADC 215b的60%数字信号和ADC 215a的40%数字信号;

4)ADC 215b的20%数字信号和ADC 215a的80%数字信号;

5)ADC 215b的5%数字信号和ADC 215a的95%数字信号;和

6)ADC 215b的0%数字信号和ADC 215a的100%数字信号。

在一些实施例中,数字输出信号DIGITAL_OUT(连续地或分步地)从ADC 215a的数字信号转换到ADC 215b的数字信号(或反之亦然)可以在限定的最大持续时间内发生。在这些和其他实施例中,当数字输出信号DIGITAL_OUT从ADC 215b的数字信号(连续地或分步地)转换到ADC 215a的数字信号时,转换速率可以基于模拟输入信号ANALOG_IN的幅值(例如,转换速率在较低幅值时可以更快,在较高幅值时可以更慢)。在这样的实施例中,可以限制这种转换的最小速率,使得在限定的最大持续时间内发生转换,其中最大持续时间与模拟输入信号的幅值无关。

图4示出了根据本发明的实施例的用于处理模拟信号以生成数字信号的另一集成电路105A的所选组件的框图。在一些实施例中,可以使用集成电路105A来实现图1中描绘的集成电路105。集成电路105A在许多方面可类似于图2中所示的集成电路105。因此,下面仅讨论集成电路105A和集成电路105之间的主要差别。如图4所示,除了包括处理路径201a和201b之外,集成电路105A还可以包括第三处理路径201c。如图4所示,处理路径201c可以具有可以类似于AFE 203a或AFE 203b中任一者的AFE 203c以及可以类似于ADC 215a或ADC 215b中任一者的ADC 215c。在处理路径201c中,AFC 203c可以具有小于AFE 203a和AFE 203b的相应模拟增益中的一者或两者的模拟增益。另外,处理路径201c及其各种组件可以被配置为比处理路径201a和201b消耗更小量的功率。

在操作中,输入信号分析块228可以分析或以其他方式处理从模拟输入信号ANALOG_IN导出的数字信号,以确定模拟输入信号ANALOG_IN的保真度特性,和/或下游处理要求块230可以接收或以其他方式确定数字输出信号DIGITAL_OUT的后续处理要求。这种保真度特性的示例可以包括模拟输入信号ANALOG_IN的声学本底噪声、模拟输入信号ANALOG_IN的声学失真、模拟输入信号ANALOG_IN的带宽以及处理路径201a和处理路径201b的至少一者的固有本底噪声中的一个或更多个。这种后续处理要求的示例包括接收数字输出信号DIGITAL_OUT的下游处理的带宽、接收数字输出信号DIGITAL_OUT的下游处理的比特宽度以及接收数字输出信号DIGITAL_OUT的下游处理的信噪比要求中的一个或更多个。基于这样的保真度特性和/或下游处理要求,控制器220可以确定通过更高性能/更高功率的处理路径201a或201b处理模拟输入信号ANALOG_IN可能不会导致相对于处理路径201c的较低功率处理的明显益处。因此,在这种情况下,状态机225可以选择由处理路径201c产生的数字信号作为数字输出信号DIGITAL_OUT。另外,状态机225在这种情况下可以将一个或更多个功率控制信号输出到处理路径201c的组件,以便控制处理路径201c的功耗。可以使用任何合适的方法来控制处理路径201c的功耗,包括但不限于控制偏置电压或电流、控制信号输入阻抗、控制组件带宽、对放大器的多个部分进行选择性供电和/或任何其他合适的模拟功率控制技术。通过控制处理路径201c的功耗,处理路径201c可以具有基于模拟输入信号ANALOG_IN的保真度特性或数字输出信号DIGITAL_OUT的后续处理要求的本底噪声。在一些实施例中,这样的一个或更多个功率控制信号可以使处理路径201a和/或处理路径201b断电以进一步降低功率,并且可以响应于控制器220选择由处理路径201a产生的数字信号作为数字输出信号DIGITAL_OUT而对处理路径201a供电,而且可以响应于控制器220选择由处理路径201b产生的数字信号作为数字输出信号DIGITAL_OUT而对处理路径201b供电。

使用本文描述的系统和方法,可以通过基于待处理信号的保真度特性和/或已处理信号的后续处理要求来优化处理系统的性能而动态地优化信号处理系统中的功耗。例如,由于较低的功耗,较低功率、较低性能的处理路径可具有较高的本底噪声。然而,在某些情况下,当较高性能的处理路径的较高性能处理和较低固有本底噪声在处理信号方面可能没什么优势时,对于给定待处理信号的保真度特性和/或已处理信号的后续处理要求,较差的本底噪声(或信噪比)可能是足够的。

本发明包含本领域普通技术人员将理解的对本文的示例性实施例的所有改变、替换、变化、变更和修改。类似地,在适当时,所附权利要求包含本领域普通技术人员将理解的对本文的示例性实施例的所有改变、替换、变化、变更和修改。此外,在所附权利要求中对适应于、布置成、能够、配置成、使能、可操作或操作性地执行特定功能的设备或系统或者设备或系统的组件的引用包括该设备、系统或组件,无论其或者特定功能是否被激活、打开或解锁,只要该设备、系统或组件被如此地适应于、布置成、能够、配置成、使能、可操作或操作性地即可。

本文所述的所有示例和条件性语言旨在使得教学对象帮助读者理解本发明以及发明人为进一步领域而贡献的构思,并且本文所述的所有示例和条件性语言被解释为不限于这些具体叙述的示例和条件。尽管已经详细描述了本发明的实施例,但是应该理解,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对其进行各种改变、替换和变更。

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