FI103745B - Signal processing method and device - Google Patents

Signal processing method and device Download PDF

Info

Publication number
FI103745B
FI103745B FI973919A FI973919A FI103745B FI 103745 B FI103745 B FI 103745B FI 973919 A FI973919 A FI 973919A FI 973919 A FI973919 A FI 973919A FI 103745 B FI103745 B FI 103745B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
signal
bit
sigma
modulator
delta modulator
Prior art date
Application number
FI973919A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI973919A0 (en
FI103745B1 (en
FI973919A (en
Inventor
Lauri Lipasti
Arhippa Kovanen
Original Assignee
Atmel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atmel Corp filed Critical Atmel Corp
Publication of FI973919A0 publication Critical patent/FI973919A0/en
Priority to FI973919A priority Critical patent/FI103745B1/en
Priority to KR1019997010300A priority patent/KR20010012348A/en
Priority to PCT/US1998/017743 priority patent/WO1999020004A1/en
Priority to EP98942269A priority patent/EP1021876A4/en
Priority to US09/319,232 priority patent/US6600789B1/en
Priority to CA002274637A priority patent/CA2274637A1/en
Priority to JP52178599A priority patent/JP2002510455A/en
Priority to CN98804731A priority patent/CN1112777C/en
Priority to MYPI98004505A priority patent/MY133001A/en
Priority to TW087120605A priority patent/TW408531B/en
Publication of FI973919A publication Critical patent/FI973919A/en
Priority to NO992777A priority patent/NO992777L/en
Application granted granted Critical
Publication of FI103745B publication Critical patent/FI103745B/en
Publication of FI103745B1 publication Critical patent/FI103745B1/en
Priority to HK00104859A priority patent/HK1025695A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00Conversion of analogue values to or from differential modulation
    • H03M3/30Delta-sigma modulation
    • H03M3/458Analogue/digital converters using delta-sigma modulation as an intermediate step
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00Conversion of analogue values to or from differential modulation
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/3002Conversion to or from differential modulation
    • H03M7/3004Digital delta-sigma modulation
    • H03M7/3015Structural details of digital delta-sigma modulators
    • H03M7/302Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the number of quantisers and their type and resolution
    • H03M7/3024Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the number of quantisers and their type and resolution having one quantiser only
    • H03M7/3028Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the number of quantisers and their type and resolution having one quantiser only the quantiser being a single bit one
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/3002Conversion to or from differential modulation
    • H03M7/3004Digital delta-sigma modulation
    • H03M7/3015Structural details of digital delta-sigma modulators
    • H03M7/3031Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. having a first order loop filter in the feedforward path
    • H03M7/3033Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. having a first order loop filter in the feedforward path the modulator having a higher order loop filter in the feedforward path, e.g. with distributed feedforward inputs
    • H03M7/304Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. having a first order loop filter in the feedforward path the modulator having a higher order loop filter in the feedforward path, e.g. with distributed feedforward inputs with distributed feedback, i.e. with feedback paths from the quantiser output to more than one filter stage

Abstract

The invention relates to digital signal processing and specificly to level control of a pulse density modulated (PDM) signal generated by a sigma-delta modulator. A single-bit pulse density modulated PDM signal is generated by a first sigma-delta modulator (2) being an analog modulator, for instance. Level control is performed by multiplying the single-bit pulse density modulated PDM signal by a multibit multiplier (300) to obtain a multibit number stream, which is reconverted into a single-bit PDM signal by a second digital sigma-delta modulator (4). In accordance with the invention, the performance of the second sigma-delta modulator (4) is better than that of the first sigma-delta modulator (2), as to the signal-to-noise ratio. Thus, the most significant factor in the total signal-to-noise ratio (SNR) is the noise level of the first sigma-delta modulator (2), by which the PDM signal was originally generated. In the subsequent second sigma-delta modulator (4), the PDM signal can then be attenuated as much as is the difference between the SNR performances of the modulators without any decrease in the total signal-to-noise ratio. A relative amplification of the PDM signal is provided in this manner.

Description

« 103745«103745

Signaalinkäsittelymenetelmä ja -laiteSignal processing method and apparatus

Keksintö liittyy digitaaliseen signaalinkäsittelyyn ja erityisesti sigma-deltamodulaattorilla tuotetun pulssitiheysmoduloidun (PDM) signaalin tason-5 säätöön.The invention relates to digital signal processing, and in particular to level-5 control of a pulse density modulated (PDM) signal produced by a sigma-delta modulator.

Signaalinkäsittelyn perusoperaatiot, kertolasku ja yhteenlasku voidaan toteuttaa tunnetusti analogisilla signaalinkäsittelylohkoilla tai analogia-signaali voidaan muuntaa digitaaliseksi A/D muunninta käyttäen ja suorittaa halutut signaalinkäsittelyoperaatiot digitaalisesti. Tulokset voidaan muuntaa 10 jälleen analogiasignaaleiksi D/A muunninta käyttäen. A/D- ja D/A-muunnos tehdään tietyllä näytetaajuudella ja tietyllä resoluutiolla.The basic signal processing operations, multiplication and addition may be performed in known signal processing blocks, or the analog signal may be converted to digital using an A / D converter and digitally performed the desired signal processing operations. The results can be converted again to analog signals using a D / A converter. The A / D and D / A conversion is performed at a specific sample rate and at a specific resolution.

Sigma-Delta muuntimet ovat yleistyneet A/D ja D/A muuntimina viimeaikoina voimakkaasti. Sigma-Delta A/D muuntimessa analogisen signaalin muunnos kantataajuiseksi digitaaliseksi signaaliksi on kaksivaiheinen. Ensim-15 mäisessä vaiheessa muunnetaan tulosignaali Sigma-delta-modulaattorilla yksi- tai muutamabittiseksi ylinäytteistetyksi signaaliksi. Toisessa vaiheessa tämä ylinäytteistetty yksi- tai muutamabittinen signaali desimoidaan digitaalista suodatusta käyttäen kantataajuudeile. Sigma-delta-tekniikkaa ja -muuntimia on kuvattu esimerkiksi artikkeleissa:Sigma-Delta converters have become more common as A / D and D / A converters lately. In a Sigma-Delta A / D converter, the conversion of an analog signal to a baseband digital signal is biphasic. In the first step, the input signal is converted by a Sigma delta modulator to a one or a few bit over-sampled signal. In a second step, this oversampled one or few bit signal is decimated using digital filtering to baseband. Sigma-delta techniques and converters are described, for example, in:

20 [1] ”An Overview of Sigma-Delta Converters”, P.M. Aziz et ai, IEEE20 [1] An Overview of Sigma-Delta Converters, P.M. Aziz et al., IEEE

Signal Processing Magazine, January 1996, s. 61-84.Signal Processing Magazine, January 1996, pp. 61-84.

[2] ’’Oversampling Delta-sigma Data Converters: Theory, Design and Simulation”, J.C. Candy et ai, IEEE Press NJ 1992, s. 1-25.[2] '' Oversampling Delta-sigma Data Converters: Theory, Design and Simulation ', J.C. Candy et al., IEEE Press NJ 1992, pp. 1-25.

[3] ’’Design Methology for Sigma-Delta Modulation”, B.P. Agrawal et : 25 ai, IEEE Transactions on Communications, Voi COM-31, March 1983, s. 360- 370.[3] Design Design Methodology for Sigma-Delta Modulation, B.P. Agrawal et al., 25 ali, IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-31, March 1983, pp. 360- 370.

Ylinäytteistetty sigma-delta-modulaattorin lähtösignaali on pulssiti-heysmoduloitu (PDM) esitysmuoto sisääntulotulosignaalista. Sigma-delta A/D-muuntimissa modulaattorilla muunnetaan analogiasignaali pulssitiheysmodu-30 loituun (PDM) muotoon. PDM-sianaali on yksi- tai muutamabittistä (esim. 2-4 bittistä) ylinäytteistettyä signaalia. PDM-signaalin pulssien suhteellinen tiheys määrittää sisääntulosignaalin amplitudin. Taajuustasossa PDM-signaalin spektrin kantataajuinen osa muodostaa signaalikaistan ja spektrin korkeammilla taajuuksilla on sigma-delta-modulaattorin kohinanmuokkausfunktion 35 tuottamaa kvantisointikohinaa. Resoluutio signaalitaajuuksilla on saatu näin vaihdettua ylinäytteistyksen nopeuteen. Sigma-delta-modulaattorin kohinan- 103745 2 muokkauskyky riippuu tunnetusti sen asteluvusta, ja suurempiasteiset modulaattorit siirtävät tehokkaammin kvantisointikohinaa pois signaalikaistalta. Myös ylinäytesuhdetta kasvattamalla saadaan signaalikaista suhteellisesti kapeammaksi ja sille lankeavan kohinan osuus pienemmäksi. Signaalikaistan 5 kohinan määrää Sigma-delta-modulaattorissa voidaan lisäksi säädellä modulaattorin siirtofunktion avulla, mm. asettamalla sopiville taajuuksille siirtofunktioon nollia.The oversampled sigma-delta modulator output signal is a pulse-rate-modulated (PDM) representation of the input input signal. In Sigma-delta A / D converters, a modulator converts an analog signal into a pulse density mode-30 (PDM) format. A PDM sianal is a one or a few bit (e.g. 2-4 bits) oversampled signal. The relative density of the pulses in the PDM signal determines the amplitude of the input signal. In the frequency domain, the baseband part of the spectrum of the PDM signal forms the signal band and the higher frequencies of the spectrum have quantization noise produced by the noise-modifying function of the sigma-delta modulator 35. The resolution at the signal frequencies has thus been changed to the oversampling rate. The noise-modifying ability of the Sigma-delta modulator 103745 2 is known to depend on its degree of order, and higher order modulators more efficiently transfer quantization noise out of the signal band. Increasing the oversampling rate also makes the signal band relatively narrower and the proportion of noise falling on it to be smaller. The amount of noise in the signal band 5 in the Sigma delta modulator can also be controlled by the modulator transfer function, e.g. by setting zeros to the transfer function at suitable frequencies.

Viime aikoina on kirjallisuudessa esitetty ratkaisuja, joilla signaalin-käsittelyoperaatioita voidaan rajoitetusti toteuttaa PDM-signaaleja käyttäen. 10 Tällöin saavutetaan digitaalisen signaalinkäsittelyn tunnetut edut, kuten tarkkuus, toistettavuus, tunnottomuus häiriöille, jne. Kun signaalia käsitellään suoraan ylinäytteistetyssä PDM-muodossa, sitä ei tarvitse muuntaa signaalinkäsittelyä varten Nyquist-taajuiseksi pulssikoodimoduloiduksi (PCM) signaaliksi. Tällöin desimointi- ja interpolointisuodattimet, joilla PDM-signaalista tuotetaan 15 kantataajuinen PCM-signaali, voidaan jättää signaalinkäsittelypisteissä pois. Tämä on merkittävä etu, koska sigma-delta modulaattori, joka muodostaa PDM-signaalin on piiritoteutuksena yleensä pieni ja yksinkertainen, kun taas desimointi- ja interpolointisuodatin on usein suuri ja kompleksinen piirirakenne, joka vaatii paljon piiripinta-alaa integroidussa piiritoteutuksessa ja sitä kautta 20 aiheuttaa lisäkustannuksia. Esimerkiksi artikkeli [4], "Design and Analysis of Delta-Sigma Based HR Filters”, D.A. John et ai, IEEE Transactions on Circuits and Systems-ll: Analog and Digital Signal Processing, Voi. 40, NO. 4, April 1993, s. 233-240, esittää monisisäätuloisen A/D-muuntimen, jossa kukin sisääntulo suodatetaan erikseen ja summataan yhteen ennen yhteistä desi-25 mointisuodatinta. Tällä tavoin voidaan toteuttaa esimerkiksi audiomiksaus-pöytä.Recently, solutions have been proposed in the literature whereby signal processing operations using PDM signals may be performed to a limited extent. 10 This achieves the known benefits of digital signal processing, such as accuracy, repeatability, insensitivity to interference, etc. When the signal is processed directly in oversampled PDM format, it does not need to be converted to Nyquist pulse code modulated (PCM) signal for signal processing. Hereby, the decimation and interpolation filters that produce 15 baseband PCM signals from the PDM signal can be omitted at the signal processing points. This is a significant advantage because the sigma-delta modulator that generates the PDM signal is generally small and simple in circuit implementation, while the decimation and interpolation filter is often a large and complex circuit structure which requires a large amount of circuit area in an integrated circuit implementation . For example, [4], "Design and Analysis of Delta-Sigma Based HR Filters," by DA John et al., IEEE Transactions on Circuits and Systems-II: Analog and Digital Signal Processing, Vol. 40, No. 4, April 1993, 233-240, discloses a multi-input A / D converter in which each input is filtered separately and summed together before a common desmixing filter, such as an audio mixing table.

Eräs tärkeä signaalinkäsittelyn muoto on signaalin tasonsäätö: vahvistaminen ja/tai vaimentaminen. Tämä ominaisuus on erittäin käyttökelpoinen erityisesti audiosovellutuksissa, kuten edellä mainitussa audiomiksauspöydäs-30 sä. Siten olisi edullista voida toteuttaa tasonsäätö myös suoraan PDM-signaalille. Yllä mainitussa artikkelissa [4] on kuviossa 1 esitetty sigma-delta-vaimennin, jossa ylinäytteistetty 1-bittinen signaali (PDM) kerrotaan monibitti-sellä kertoimella a1 ja tuloksena saatava monibittinen signaali syötetään digitaaliselle sigma-delta-modulaattorille, joka antaa ulostulona 1-bittisen PDM-35 signaalin, l-bittisen PDM-signaalin kertoja on toteutettu 2-sisääntuloisena multiplekserina (valitsin), joka sisääntulevan PDM-signaalin tilan mukaan välit- 103745 3 see ulostuloksi luvun a1 tai -a1. Artikkelissa on esitetty myös tarkoitukseen sopiva digitaalinen sigma-delta-suodatin. Vaimennin saadaan toteutettua kun mainittu monibittinen kerroin on ykköstä pienempi luku. Sigma-delta-modu-laattorin takaisinkytkennän arvon ollessa b ja mainitun kertoimen a saadaan 5 valmennussuhteeksi a/b.An important form of signal processing is signal level control: gain and / or attenuation. This feature is very useful especially in audio applications such as the aforementioned audio mixing table-30. Thus, it would be advantageous to be able to perform level control directly on the PDM signal as well. In the above article [4], there is shown in Fig. 1 a sigma-delta suppressor wherein the oversampled 1-bit signal (PDM) is multiplied by the multi-bit coefficient a1 and the resulting multi-bit signal is supplied to a digital sigma-delta modulator which outputs 1-b The multiplier of the PDM-35 signal, the 1-bit PDM signal, is implemented as a 2-input multiplexer (selector) which, depending on the state of the incoming PDM signal, converts the output to a1 or -a1. The article also provides a digital sigma-delta filter suitable for this purpose. The attenuator can be implemented when said multi-bit coefficient is less than one. With a Sigma-delta modulator feedback value of b and a coefficient a of said, a training ratio of a / b is obtained.

Ongelmana tässä tunnetussa ratkaisussa on, että PDM-signaalia on voitu ainoastaan vaimentaa, joten kaikki kertolaskut on ollut pakko tehdä ykköstä pienemmillä kertoimilla. PDM-signaalin vahvistaminen ei ole katsottu mahdolliseksi, koska sigma-delta-modulaattorin rakenteesta johtuen modulo laattorin sisääntulon arvo ei voi ylittää tai edes tulla lähelle modulaattorin takaisinkytkennän arvoa. Sigma-delta-modulaattori on ehdollisesti stabiili rakenne ja integraattoreiden lähtösignaalit karkaavat, kun sisääntulo ylittää tietyn arvon. Analogisessa sigma-delta-modulaattorissa sisäänmenon arvo saa olla normaalisti, modulaattorin asteluvusta ja rakenteesta riippuen, luokkaa 0,3 -15 0,7 kertaa takaisinkytkennän arvo, vrt. artikkeli [3]. PDM-signaalin vahvistami nen tällaisessa kytkennässä vaatisi, että sisäänmenevä signaali kerrottaisiin takaisinkytkentää suuremmalla luvulla. Vaikka AD-modulaattorin sisääntulo olisi hyvin pieni ja sitä voitaisiin periaatteessa vahvistaa paljonkin asettamalla tulosignaalin arvot (a) takaisinkytkennän arvoa (b) suuremmaksi, tuloksena 20 syntyvässä PDM-signaalissa ei ole kuin +1 ja -1 arvoja (yksibittinen tapaus). Kerrottaessa syntyisi modulaattorille hetkellisesti liian suuria arvoja. PDM-signaalin tiheys ja energia olisivat keskimäärin edelleen pieniä mutta hetkelliset arvot ajaisivat modulaattorin nopeasti epästabiiliksi.The problem with this known solution is that the PDM signal could only be attenuated, so all multiplications had to be made to one with lower coefficients. Amplification of the PDM signal is not considered possible because, due to the structure of the sigma-delta modulator, the input value of the moduloator cannot exceed or even come close to the value of the modulator feedback. The Sigma-delta modulator is a conditionally stable structure and the output signals of the integrators escape when the input exceeds a certain value. In an analog sigma-delta modulator, the input value should normally be in the range of 0.3 to 15 0.7 times the feedback value, depending on the modulus degree and structure. article [3]. Amplifying the PDM signal in such a circuit would require that the incoming signal be multiplied by a higher number than the feedback. Even if the input of the AD modulator is very small and could in principle be much amplified by setting the input signal values (a) above the feedback value (b), the resulting PDM signal has only +1 and -1 values (one-bit case). Multiplying would result in momentarily too large values for the modulator. On average, the PDM signal density and energy would still be low, but instantaneous values would quickly drive the modulator unstable.

Keksinnön tavoitteena onkin signaalinkäsittelymenetelmä ja -laite, : 25 joka mahdollistaa myös PDM-signaalin suhteellisen vahvistamisen ilman että kohinataso merkittävästi kasvaa..It is an object of the present invention to provide a signal processing method and apparatus which also enables the relative amplification of a PDM signal without significantly increasing the noise level.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan signaalinkäsittelymenetelmällä, joka käsittää vaiheet muodostetaan N-bittinen pulssitiheysmoduloitu signaali ensimmäisellä sigma-deltamodulaattorilla, missä N=1,2,... ; säädetään pulssi-30 tiheysmoduloidun signaalin tasoa a) kertomalla N-bittinen pulssitiheysmoduloitu signaali monibittisellä kertojalla, jonka ulostulo on M-bittinen signaali, missä M>N, b) muuntamalla M-bittinen signaali N-bittiseksi pulssitiheysmoduloi-duksi signaaliksi digitaalisella sigma-deltamodulaattorilla. Menetelmälle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että muunnetaan M-bittinen signaali N-35 bittiseksi pulssitiheysmoduloiduksi signaaliksi digitaalisella sigma-deltamodu- 103745 4 laattorilla, jonka suorituskyky on signaalikohinasuhteen osalta parempi kuin mainitulla ensimmäisellä sigma-deltamodulaattorilla.The objects of the invention are achieved by a signal processing method comprising the steps of generating an N-bit pulse density modulated signal with a first sigma-delta modulator, where N = 1,2, ...; adjusting the level of the pulse-30 density-modulated signal by a) multiplying the N-bit pulse-density-modulated signal by a multi-bit multiplier whose output is an M-bit signal, where M> N, b) converting the M-bit signal to N-bit The method according to the invention is characterized by converting an M-bit signal to an N-35 bit pulse density modulated signal with a digital sigma-delta modulator 103745 4 having a better signal-to-noise ratio than said first sigma-delta modulator.

Keksinnön kohteena on myös signaalinkäsittelyjärjestelmä, joka käsittää ensimmäisen sigma-deltamodulaattorin, jolla muodostetaan N-bittinen 5 pulssitiheysmoduloitu signaali, missä N=1,2,...; pulssitiheysmoduloidun signaalin tasonsäätövälineet, jotka käsittävät a) monibittisen kertojan, jonka sisääntulo on N-bittinen pulssitiheysmoduloitu signaali ja ulostulo on M-bittinen signaali, missä M>N, b) digitaalisen sigma-deltamodulaattorin, joka muuntaa M-bittisen signaalin N-bittiseksi pulssitiheysmoduloiduksi signaaliksi. Järjes-10 telmälle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että mainitun digitaalisen sigma-deltamodulaattorin suorituskyky on signaalikohinasuhteen osalta parempi kuin mainitulla ensimmäisellä sigma-deltamodulaattorilla.The invention also relates to a signal processing system comprising a first sigma-delta modulator for generating an N-bit 5 pulse density modulated signal, where N = 1,2, ...; pulse rate modulated signal level control means, comprising: a) a multi-bit multiplier having an input of an N-bit pulse rate modulated signal and an output of an M-bit signal, where M> N, b) a digital sigma-delta modulator to M-N bit signal . The system 10 according to the invention is characterized in that said digital sigma-delta modulator has a better signal-to-noise ratio than said first sigma-delta modulator.

Yksibittinen pulssitiheysmoduloitu PDM-signaali tuotetaan ensimmäisellä sigma-delta-modulaattorilla, joka on esim. analoginen modulaattori.The single bit pulse density modulated PDM signal is produced by a first sigma-delta modulator which is e.g. an analog modulator.

15 Tasonsäätö suoritetaan kertomalla yksibittinen pulssitiheysmoduloitu (PDM) signaali monibittisellä kertoimella, niin että saadaan monibittinen lukuvirta, joka muunnetaan takaisin yksibittiseksi PDM-signaaliksi toisella sigma-delta-modulaattorilla, joka on edullisesti digitaalinen modulaattori.Level control is accomplished by multiplying the single-bit pulse density modulated (PDM) signal by a multi-bit coefficient so as to obtain a multi-bit reading stream which is converted back to a single-bit PDM signal by another sigma-delta modulator, preferably a digital modulator.

Keksinnön perusajatuksen mukaisesti mainitun toisen sigma-delta-20 modulaattorin, jolla monibittinen lukuvirta muunnetaan takaisin PDM-signaa-liksi, suorituskyky on signaalikohinasuhteen osalta parempi kuin mainitulla ensimmäisellä sigma-deltamodulaattorilla. Näin kokonaissignaalikohinasuhtees-sa (SNR) on merkittävin tekijä ensimmäisen sigma-delta-modulaattorin, jolla PDM-signaali alunperin tuotettiin, kohinataso. Tällöin mainitussa myöhemmäs-25 sä toisessa sigma-delta-modulaattorissa voidaan PDM-signaalia vaimentaa saman verran kuin on modulaattoreiden SNR-suorituskyvyn erotus, ilman että kokonaissignaalikohinasuhde huononee. Esimerkiksi, jos ensimmäisen sigma-delta-modulaattorin SNR on maksimiherätteellä 90 dB ja toisen sigma-deltamodulaattorin SNR on 110 dB, voidaan toisessa modulaattorissa vaimentaa 30 PDM-signaalia melkein 20 dB huonontamatta signaalikohinasuhdetta. Tämä on mahdollista, koska jälkimmäisessä modulaattorissa vaimenee signaalin lisäksi tietysti myös signaalikaistalla oleva ensimmäisen modulaattorin kohina lähestyen toisen modulaattorin rakenteen asettamaa kohinalattiaa.According to the basic idea of the invention, the performance of said second sigma-delta modulator for converting the multi-bit reading stream back into a PDM signal is better in terms of signal-to-noise ratio than said first sigma-delta modulator. Thus, in the total signal to noise ratio (SNR), the noise level of the first sigma-delta modulator on which the PDM signal was originally generated is the most significant factor. Thereby, in said later second sigma-delta modulator, the PDM signal can be attenuated to the same extent as the difference in the SNR performance of the modulators without degrading the overall signal-to-noise ratio. For example, if the SNR of the first sigma-delta modulator has a maximum excitation of 90 dB and the SNR of the second sigma-delta modulator is 110 dB, the second modulator can suppress 30 PDM signals by almost 20 dB without reducing the signal-to-noise ratio. This is possible because in the latter modulator, in addition to the signal, of course the noise of the first modulator in the signal band is also attenuated, approaching the noise floor set by the structure of the second modulator.

PDM-signaali on näin skaalattu hieman alemmalle tasolle suoritus-35 kyvyn huononematta. Vaikka myös toinen sigma-delta-modulaattori vaimentaa signaalia, vaimennus voi olla pienempi kuin mainittu suorituskykyero (yllä 103745 5 esimerkissä 20 dB) jolloin saavutetaan suhteellinen vahvistuminen. Kun PDM-signaalia vaimennetaan vähemmän kuin mainittu suorituskyvyn erotus, saadaan kokonaissignaalikohinasuhteeksi sama kuin edeltävällä analogisella modulaattorilla. Esimerkin tapauksessa voidaan signaalin nominaalitaso kiin-5 nittää kohtaan, jossa ensimmäinen modulaattori antaa täyden signaalin ja toinen modulaattori vaimentaa signaalia 20 dB:iä. Toisen asteen vaimennus olkoon C. Kokonaissignaalikohinasuhteeksi saadaan siten esimerkkitapauksessa 90 dB signaalin ollessa välillä +20 - 0 dB:iä ja 90 + 20 - (c), kun c on välillä 20-110 dB. iä ja siten järjestelmän vaimennus välillä 0-90 dB: iä.The PDM signal is thus scaled to a slightly lower level without loss of performance. Although the signal is also attenuated by the second sigma-delta modulator, the attenuation may be less than the aforementioned difference in performance (103745 above in Example 20 20 dB) to achieve relative gain. When the PDM signal is attenuated less than said performance difference, the total signal-to-noise ratio is the same as that of the preceding analog modulator. In the case of the example, the nominal signal level can be fixed to a point where the first modulator gives a full signal and the second modulator attenuates the signal by 20 dB. The second-order attenuation is set to C. Thus, in the example case, the total signal-to-noise ratio is obtained at 90 dB with a signal between +20 and 0 dB and 90 + 20 - (c) when c is between 20 and 110 dB. and thus system attenuation between 0 and 90 dB.

10 Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:The invention will now be further described in connection with preferred embodiments, with reference to the accompanying drawings, in which:

Kuvio 1 on lohkokaavio, joka esittää keksinnön mukaisen PDM-tasonsäätimen kytkettynä analogisen sigma-delta-A/D-muuntimen jälkeen;Fig. 1 is a block diagram showing a PDM level controller of the invention connected after an analog sigma-delta A / D converter;

Kuvio 2 on kuvaaja, joka esittää analogisen sigma-delta-muuntimen 15 ja digitaalisen sigma-delta muuntimen kohina- ja signaalitasot sekä käytettävissä olevan säätöalueen taajuuden funktiona;Fig. 2 is a graph showing the noise and signal levels of an analog sigma-delta converter 15 and a digital sigma-delta converter as well as the available adjustment range as a function of frequency;

Kuvio 3 on lohkokaavio, joka esittää monikanavaisen PDM-tason- säätimen.Figure 3 is a block diagram showing a multichannel PDM level controller.

Viitaten kuvioon 1, analoginen sigma-delta-modulaattori 2 tekee 20 analogiselle sisääntulosignaalille sisääntulossa 1 A/D-muunnoksen 1-bittiseen pulssitiheysmoduloituun (PDM) muotoon. Modulaattori 2 voi olla esimerkiksi jokin artikkelissa [1] esitetty sigma-delta-A/D-muunninrakenne. Oletetaan, että modulaattori 2 on kolmannen asteen sigma-delta-modulaattori, jonka signaali-kohinasuhde on noin 100dB. Yksibittinen PDM-signaali, joka voi saada arvot : 25 +1 ja -1, syötetään PDM-tasonsäätimelle 3.Referring to FIG. 1, an analog sigma-delta modulator 2 converts an analog input signal 20 at input 1 into an A / D conversion to a 1-bit pulse density modulated (PDM) format. The modulator 2 may be, for example, any of the sigma-delta A / D converter structures described in Article [1]. Assume modulator 2 is a third-order sigma-delta modulator with a signal-to-noise ratio of about 100dB. A one-bit PDM signal, which can obtain values: 25 +1 and -1, is supplied to PDM level controller 3.

Keksinnön ensisijaisen suoritusmuodon mukainen PDM-tason-säädin 3 käsittää digitaalisen modulaattorin 4 ja sitä edeltävän kertojan 300. Tasonsäätö suoritetaan kertomalla yksibittinen pulssitiheysmoduloitu (PDM) signaali monibittisellä kertoimella a kertojassa 300, niin että saadaan monibit-30 tinen lukuvirta, joka muunnetaan takaisin yksibittiseksi PDM-signaaliksi digi- i taalisella sigma-delta-modulaattorilla 4.The PDM level controller 3 according to the preferred embodiment of the invention comprises a digital modulator 4 and a preceding multiplier 300. The level control is performed by multiplying the single bit pulse density modulated (PDM) signal by the multi bit coefficient a in 300 to obtain a multi bit 30 bit as a signal with a digital sigma-delta modulator 4.

Yksibittisen PDM-signaalin tapauksessa kertoja 300 voidaan toteuttaa yksinkertaisella multiplekserilla tai valitsimella, joka tuottaa ulostuloksi +a tai -a sen mukaan onko sisääntulon arvo +1 vai -1. Kertojan 300 ulostulona 35 on siten monibittinen lukuvirta, joka koostuu luvuista +a ja -a. Kertoja 300 voi olla rakenteeltaan samanlainen kuin artikkelissa [4] on esitetty. Kertojalla voi 103745 6 olla yksi kiinteä kerroin tai kertoimen arvo voi olla säädettävä. Kuviossa 1 esitetyssä keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa voidaan valintasignaalilla SELECT valita yksi useasta kertoimesta a1...an ja sitä kautta asettaa haluttu vaimennus tai vahvistus. Kertoimet voivat olla esimerkiksi taulukon 1 mukai-5 set. Taulukossa on esitetty 32 kertoimen a arvoa, jotka antavat säätöalueen +12 dB ....-34,5 dB 1,5 dB:n askelin.In the case of a single-bit PDM signal, the multiplier 300 may be implemented by a simple multiplexer or selector which outputs + a or -a depending on whether the input value is +1 or -1. The output 35 of the multiplier 300 is thus a multi-bit read stream consisting of + a and -a. The multiplier 300 may have a structure similar to that described in [4]. The multiplier may have a single fixed factor or the value of the multiplier may be adjustable. In the preferred embodiment of the invention shown in FIG. The coefficients may be, for example, according to Table 1. The table shows the values of 32 coefficients a, which give a control range of +12 dB ....- 34.5 dB in 1.5 dB increments.

Taulukko 1table 1

Kerroin a Vahvistus (dB) 872 +12.0 734 105 617 9.0 519 7,5 437 6,0 368 4.5 309 3.0 260 1.5 219 0 184 -1.5 155 -3.0 130 -4.5 110 -6.0 92 -7.5 78 -9.0 65 -10.5 55 -12.0 46 -13.5 : 39 -15.0 33 -16.5 28 -18.0 23 -19.5 20 :2TÖ 16 -22.5 14 -24.0 12 -25.5 10 -27.0 8 -28.5 7 -30.0 6 -31.5 5 -33.0 4 -34.5 7 103745Multiplier a Gain (dB) 872 +12.0 734 105 617 9.0 519 7.5 437 6.0 368 4.5 309 3.0 260 1.5 219 0 184 -1.5 155 -3.0 130 -4.5 110 -6.0 92 -7.5 78 -9.0 65 -10.5 55 -12.0 46 -13.5: 39 -15.0 33 -16.5 28 -18.0 23 -19.5 20: 2TOP 16 -22.5 14 -24.0 12 -25.5 10 -27.0 8 -28.5 7 -30.0 6 -31.5 5 -33.0 4 -34.5 7 103745

Digitaalinen modulaattori 4 on neljännen asteen modulaattori, joka käsittää summaimien 400-403, integraattorien 404-407 ja kvantisoijan 408 sekä takaisinkytkennät 409-412, joiden takaisinkytkentäkertoimet ovat vastaavasti r1-r4. On huomattava, että modulaattorin 4 yksityiskohtaisella toteutuk-5 sella ja rakenteella ei sinänsä ole keksinnön kannalta merkitystä. Keksinnön kannalta on merkitystä vain sillä, että modulaattorin 4 suorituskyky on parempi kuin modulaattorin 2 , kuten alla tullaan selittämään. Modulaattorin 4 sisääntulona on mainittu lukuvirta, joka koostuu luvuista +a ja -a. Modulaattorin 4 ulostulona 5 on 1-bittinen yIinäytteistetty PDM-signaali. PDM-signaalin taso 10 säätyy tasonsäätimessä 3 suhteella a/r1. Sigma-delta-modulaattorin epästabiilista luonteesta johtuen modulaattorin 4 sisääntulon arvo ei voi lähestyä modulaattorin sisäistä referenssijännitteen arvo, eli kertoimen a on oltava pienempi kuin takaisinkytkentäkerroin Π. Tämän vuoksi PDM-signaalia voidaan vain vaimentaa kertojassa 300.Digital modulator 4 is a fourth-order modulator comprising adder 400-403, integrators 404-407 and quantizer 408, and feedback loops 409-412 having feedback ratios r1-r4, respectively. It should be noted that the detailed implementation and structure of the modulator 4 is not in itself relevant to the invention. It is of interest to the invention only that the performance of the modulator 4 is better than that of the modulator 2, as will be explained below. The input of modulator 4 is said reading current consisting of + a and -a. The output 5 of the modulator 4 is a 1-bit oversampled PDM signal. The level 10 of the PDM signal in the level controller 3 is adjusted by the ratio a / r1. Due to the unstable nature of the Sigma delta modulator, the input value of modulator 4 cannot approach the internal reference voltage value of the modulator, i.e., the coefficient a must be less than the feedback factor Π. Therefore, the PDM signal can only be attenuated by multiplier 300.

15 Järjestelmän tasolla, ts. sisääntulon 1 ja ulostulon 5 välillä, voidaan vahvistusta kuitenkin saada aikaan, kun digitaalisen sigma-delta-modulaattorin on kohinanmuokkaussuorituskyvyn osalta korkeampi kuin modulaattorilla 2. Kohinanmuokkaussuorituskyky voi olla modulaattorilla 4 korkeampi esimerkiksi korkeamman asteluvun ansiosta, useampibittisen kvantisoinnin ja takaisinkyt-20 kennän ansiosta tai suuremman ylinäytesuhteen ansiosta, tai jonkin näiden yhdistelmän ansiosta. Kuvion 1 suoritusmuodossa modulaattori 4 on neljännen asteen modulaattori kun taas modulaattori 2 on kolmannen asteen modulaattori. Kun PDM-signaalin käsittelypolulla suurempiasteinen (tai muuten kohi-nanmuokkaussuorituskyvyltään parempi) modulaattori seuraa pienempias-: 25 teista modulaattoria, pienempiasteisen modulaattorin kohinataso on määrää vin järjestelmän kokonaissignaalikohinasuhteessa (SNR). Kuvion 1 tapauksessa signaalikohinasuhde ulostulossa 5 määräytyy siten ensisijaisesti modulaattorin 2 signaalikohinasuhteen perusteella. Modulaattorin 4 suorituskyvyn on oltava vähintään halutun vahvistustarpeen, ja edullisesti lisäksi sopivan . 30 stabiilisuusmarginaalin, verran parempi kuin modulaattorin 2 ja sisääntulevan PDM-signaalin signaalikohinasuhde. Kun tasonsäätimen 3 modulaattorin 4 signaalikohinasuhde on huomattavasti parempi kuin sisääntulevan PDM-signaalin, tasonsäätövälineessä voidaan laskea koko PDM-signaalin tasoa huonontamatta juuri lainkaan signaalikohinasuhdetta. Tämä on mahdollista, 35 koska hyötysignaalin lisäksi myös PDM-signaalin sisältämä kohina vaimenee. Signaali on näin skaalattu hieman alemmalle tasolle suorituskyvyn huonone- 8 103745 matta. Vaikka myös modulaattorissa 4 PDM-signaalia vaimennetaan, on ta-sonsäätimessä 4 mahdollista vaimentaa signaalia vähemmän kuin mainittu modulaattoreiden 2 ja 4 suorituskykyjen erotus ja saavuttaa suhteellinen vahvistuminen.However, at the system level, i.e., between input 1 and output 5, gain can be achieved when the digital sigma-delta modulator has a higher noise reduction performance than the modulator 2. The noise reduction performance may be higher with modulator 4, e.g. 20 cells or a higher oversampling ratio, or some combination of these. In the embodiment of Figure 1, modulator 4 is a fourth-order modulator, while modulator 2 is a third-order modulator. When a higher modulator (or otherwise better noise reduction performance) follows the smaller modulator in the PDM signal processing path, the noise level of the lower modulator is determined by the overall system noise ratio (SNR) of the system. In the case of Figure 1, the signal-to-noise ratio at output 5 is thus primarily determined by the signal-to-noise ratio of modulator 2. The performance of the modulator 4 must be at least the desired amplification need, and preferably further suitable. 30 stability margin, better than the signal-to-noise ratio of modulator 2 to incoming PDM signal. When the signal-to-noise ratio of the level-regulator 3 modulator 4 is significantly better than that of the incoming PDM, the level-control means can lower the entire level of the PDM-signal without substantially reducing the signal-to-noise ratio. This is possible because not only the payload signal but also the noise contained in the PDM signal is attenuated. The signal is thus scaled to a slightly lower level for performance degradation. Although the PDM signal is also attenuated in modulator 4, it is possible in attenuator 4 to attenuate the signal less than said difference in performance of modulators 2 and 4 and achieve relative gain.

5 Tarkastellaan keksinnön mukaisen tasonsäätimen toimintaa esi merkin avulla viitaten kuvion 3 kuvaajaan. Oletetaan, että analoginen modulaattori 2 on kolmannen asteen modulaattori, jonka signaalikohinasuhde on noin 100 dB. Modulaattori 4 on neljännen asteen digitaalinen modulaattori, jonka signaalikohinasuhde noin 120 dB, eli noin 20 dB parempi kuin modulo laattorilla 2. Haluttu säätöalue on +12 dB...-34,5 dB 1,5 dB:n askelin. Modulaattorin 4 stabiilisuuden varmistamiseksi suhde a/r1 on 0,5 eli -6 dB. Referenssin r1 arvo saadaan laskettua maksimivaimennuksen (-34,5 dB) ja vaadittavan tarkkuuden (< 0.3 dB) funktiona. Oletetaan näin referenssiluvuksi 1744. Nyt vahvistusta +12 dB vastaa sisääntulevan PDM-signaalin kertominen 15 luvulla 872 ja suurinta vaimennusta vastaa PDM-signaalin kertominen luvulla 4. Edellä esitetyssä taulukossa 1 on listattu kertoimen a kaikki eri arvot ja vastaavat vahvistukset, kun referenssin r1 arvo on vakio 1744. Kun modulaattoreiden 2 ja 4 välinen suorituskykyero on 20 dB ja stabiilisuusvaraksi asetettiin 6 dB, on käytettävissä oleva vahvistusalue noin 14 dB.Let us consider, by way of example, the operation of the level control according to the invention with reference to the graph of Figure 3. Assume that analog modulator 2 is a third order modulator with a signal to noise ratio of about 100 dB. Modulator 4 is a fourth-order digital modulator with a signal-to-noise ratio of about 120 dB, or about 20 dB better than modulo 2. The desired adjustment range is +12 dB to -34.5 dB in 1.5 dB increments. To ensure the stability of modulator 4, the ratio a / r1 is 0.5, i.e. -6 dB. The value of reference r1 is calculated as a function of maximum attenuation (-34.5 dB) and required accuracy (<0.3 dB). Assume a reference number of 1744. Now, a gain of +12 dB corresponds to a multiplication of the incoming PDM by 15 by 872 and a maximum attenuation by a multiplication of the PDM of 4. The above table 1 lists all different values of a and constant 1744. With a performance difference of 20 dB between modulators 2 and 4 and a stability margin of 6 dB, the available gain range is about 14 dB.

20 Esillä olevassa esimerkissä signaalikohinasuhde pysyy suunnilleen samana alueella +12...-1,5 dB kuin mitä se on modulaattorin 2 jälkeen. Suuremmilla vaimennuksilla sisääntulosignaalin oma kohina on vaimennettu modulaattorin 4 kohinalaattien 22 alapuolelle, jolloin vaimennettu hyötysignaali 25 ja kohinalattia 22 määrää signaalikohinasuhteen ulostulossa 5.In the present example, the signal-to-noise ratio remains at approximately the same range of +12 ... -1.5 dB as it is after modulator 2. With greater attenuations, the noise of the input signal itself is attenuated below the noise levels 22 of the modulator 4, whereby the attenuated payload signal 25 and the noise floor 22 determine the signal-to-noise ratio at the output 5.

: 25 Keksintöä on edellä kuvattu 1-bittisen PDM-signaalin yhteydessä.The invention has been described above in connection with a 1-bit PDM signal.

Keksintöä voidaan kuitenkin suoraan soveltaa myös useampibittiselle PDM-signaalille esimerkiksi 2-4 bittiä.However, the invention can also be directly applied to a multi-bit PDM signal, for example 2-4 bits.

Kuvioon 1 viitaten kuvatussa keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa analoginen modulaattori 2, kertoja 300 ja digitaalinen modulaattori 30 4 on esitetty peräkkäin kytkettyinä. Käytännössä nämä yksiköt voivat sijaita signaalinkäsittelyjärjestelmässä toisistaan erillään siten, että niiden välissä on muita signaalinkäsittelyvaiheita. Eräs esimerkki tällaisesta signaalinkäsittely-järjestelmästä on esitetty kuviossa 3.Referring to Figure 1, in the preferred embodiment of the invention illustrated, the analog modulator 2, the multiplier 300 and the digital modulator 30 4 are shown in series. In practice, these units may be spaced apart in the signal processing system with other signal processing steps between them. An example of such a signal processing system is shown in Figure 3.

Kuviossa 3 on kolme analogista sisääntulosignaalia 31, 32 ja 33, 35 jotka syötetään vastaaville analogisille sigma-delta-modulaattoreille 34, 35 ja 36. Modulaattorit 34, 35 ja 36 tuottavat PDM-signaalit 37, 38 ja vastaavasti 39, 103745 9 jotka syötetään kertojille 40, 41 ja vastaavasti 42. Kertojat 40, 41 ja 42 tuottavat monibittiset lukuvirrat 43, 44 ja vastaavasti 45, jotka summataan summai-messa 46 monibittiseksi lukuvirraksi 47. Signaali 47 muutetaan digitaalisella sigma-delta-modulaattorilla 48 PDM-signaaliksi 49. Modulaattorit 34-36 voivat 5 olla rakenteeltaan samanlaisia kuin modulaattori 2 kuviossa 1. Kertojat 40-42 voivat olla rakenteeltaan samanlaisia kuin kertoja 300 kuviossa 1. Modulaattori 48 voi olla rakenteeltaan samanlainen kuin modulaattori 4 kuviossa 1. Eräs kuvion 3 tyyppisen signaalinkäsittelylaitteiston sovellus on audiomiksauspöytä.Fig. 3 shows three analog input signals 31, 32 and 33, 35 which are supplied to respective analog sigma-delta modulators 34, 35 and 36. Modulators 34, 35 and 36 produce PDM signals 37, 38 and 39, 103745 9 respectively, which are supplied to the multipliers. 40, 41, and 42, respectively. Multipliers 40, 41, and 42 produce multi-bit read streams 43, 44, and 45, respectively, which are summed in 46 to multi-bit read streams 47. The signal 47 is converted by a digital sigma-delta modulator 48 into a PDM signal 49. The multipliers 40-42 may have the same structure as the multiplier 300 in Figure 1. The modulator 48 may have the same structure as the modulator 4 in Figure 1. An application of the signal processing apparatus of the type 3 of Figure 3 is an audio mixing table.

Keksintöä voidaan soveltaa PDM-signaalin tasonsäätöön kaikissa 10 sigma-delta-rakenteissa. Tyypillisiä sovelluskohteita ovat audiosovellusten lisäksi IIR-ja FIR-suodatinrakenteet.The invention can be applied to the level control of the PDM signal in all 10 sigma-delta structures. In addition to audio applications, typical applications include IIR and FIR filter structures.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaih-15 della patenttivaatimusten puitteissa.It will be obvious to a person skilled in the art that as technology advances, the basic idea of the invention can be implemented in many different ways. The invention and its embodiments are thus not limited to the examples described above but may vary within the scope of the claims.

Claims (10)

10 103745 Patentti vaati m u kset10 103745 The patent claimed a claim 1. Signaalinkäsittelymenetelmä, joka käsittää vaiheet muodostetaan N-bittinen pulssitiheysmoduloitu signaali ensimmäisellä sigma-deltamodulaattorilla, missä N=1,2,..., 5 säädetään pulssitiheysmoduloidun signaalin tasoa a) kertomalla N-bittinen pulssitiheysmoduloitu signaali monibittisellä kertojalla, jonka ulostulo on M-bittinen signaali, missä M>N, b) muuntamalla M-bittinen signaali N-bittiseksi pulssitiheysmoduloi-duksi signaaliksi digitaalisella sigma-deltamodulaattorilla, tunnettu siitä, 10 että muunnetaan M-bittinen signaali N-bittiseksi pulssitiheysmoduloiduk-si signaaliksi digitaalisella sigma-deltamodulaattorilla, jonka suorituskyky on signaalikohinasuhteen osalta parempi kuin mainitulla ensimmäisellä sigma-deltamodulaattorilla.A signal processing method comprising the steps of generating an N-bit pulse rate modulated signal by a first sigma-delta modulator, wherein N = 1,2, ..., 5 adjusts the level of the pulse rate modulated signal a) by multiplying the N-bit pulse rate modulated signal by a bit signal, wherein M> N, b) converting the M bit signal to an N bit pulse rate modulated signal by a digital sigma delta modulator, characterized in that converting the M bit signal into an N bit bit pulse rate modulated sigma performance with respect to signal-to-noise ratio is better than with said first sigma-delta modulator. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tasonsäätövaihe käsittää lisäksi vaiheen aikaansaadaan pulssitiheysmoduloidun signaalin suhteellinen vahvistuminen kertomalla mainittu N-bittinen pulssitiheysmoduloitu signaali kertoimella, joka vastaa mainittua suorituskykyjen erotusta pienempää vaimen- 20 nusta.Method according to claim 1, characterized in that the level control step further comprises the step of providing a relative gain of the pulse density modulated signal by multiplying said N-bit pulse density modulated signal by a coefficient corresponding to said attenuation less than said difference in performance. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään digitaalista sigmadeltamodulaattoria, jonka kohinanmuok-kaussuorituskyky on parempi kuin ensimmäisen modulaattorin yhden tai use- : ämmän seuraavan tekijän ansiosta: korkeampi asteluku, useampibittinen 25 kvantisointi, useampibittinen takaisinkytkentä, suurempi ylinäytesuhde.Method according to claim 1 or 2, characterized in that a digital sigma delta modulator is used which has a better noise modulation performance than the first modulator due to one or more of the following factors: higher order number, multi-bit quantization, multi-bit feedback, higher oversampling. 4. Signaalinkäsittelyjärjestelmä, joka käsittää ensimmäisen sigma-deltamodulaattorin (2), jolla muodostetaan N-bittinen pulssitiheysmoduloitu signaali, missä N=1,2,..., pulssitiheysmoduloidun signaalin tasonsäätövälineet (3), jotka kä- 30 sittävät a) monibittisen kertojan (300), jonka sisääntulo on N-bittinen pulssitiheysmoduloitu signaali ja ulostulo on M-bittinen signaali, missä M>N, b) digitaalisen sigma-deltamodulaattorin (4), joka muuntaa M-bitti-sen signaalin N-bittiseksi pulssitiheysmoduloiduksi signaaliksi, tunnettu 35 siitä, että „ 103745 mainitun digitaalisen sigma-deltamodulaattorin (4) suorituskyky on signaalikohinasuhteen osalta parempi kuin mainitulla ensimmäisellä sigma-deltamodulaattorilla (2).A signal processing system comprising a first sigma-delta modulator (2) for generating an N-bit pulse rate modulated signal, where N = 1,2, ..., pulse density modulated signal level control means (3) comprising a) a multi-bit multiplier (3). 300) having an input as an N-bit pulse density modulated signal and an output as an M bit signal, where M> N, b) a digital sigma-delta modulator (4) for converting an M-bit signal to an N-bit pulse rate modulated signal. 103745 said digital sigma-delta modulator (4) has a better signal-to-noise ratio than said first sigma-delta modulator (2). 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, 5 että tasonsäätövälineellä (3) suhteellinen vahvistus, kun monibittisen kertojan (300) kerroin vastaa mainittua suorituskykyjen erotusta pienempää vaimennusta.A system according to claim 4, characterized in that the level control means (3) has a relative gain when the coefficient of the multi-bit multiplier (300) corresponds to a damping smaller than said performance difference. 6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainitun digitaalisen sigmadeltamodulaattorin (4) kohinanmuokkaus- 10 suorituskyky on parempi kuin ensimmäisen modulaattorin (2) yhden tai useamman seuraavan tekijän ansiosta: korkeampi asteluku, useampibittinen kvantisointi, useampibittinen takaisinkytkentä, suurempi ylinäytesuhde.System according to Claim 4 or 5, characterized in that said digital sigma delta modulator (4) has a better noise reduction performance than the first modulator (2) due to one or more of the following factors: higher order number, multi-bit quantization, multi-bit feedback, higher oversampling. 7. Jonkin patenttivaatimuksen 4-6 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen modulaattori (2) on analoginen sigma-delta- 15 modulaattori.System according to one of Claims 4 to 6, characterized in that the first modulator (2) is an analog sigma-delta modulator. 8. Jonkin patenttivaatimuksen 4-7 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä on pulssitiheysmoduloitujen signaalien digitaalisen suodatin, kuten HR tai FIR suodatin.A system according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the system is a digital filter of pulse density modulated signals, such as an HR or FIR filter. 9. Jonkin patenttvaatimuksen 4-8 mukainen järjestelmä, t u n - 20. e 11 u siitä, että järjestelmä on audiojärjestelmä.A system according to any one of claims 4-8, characterized in that the system is an audio system. 10. Jonkin patenttivaatimuksen 4-9 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kertojan (300) kertoimen arvo on portaittain säädettävä. 103745 12System according to one of Claims 4 to 9, characterized in that the value of the coefficient of the multiplier (300) is adjustable in stages. 103745 12
FI973919A 1997-10-09 1997-10-09 Signal processing method and device FI103745B1 (en)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI973919A FI103745B1 (en) 1997-10-09 1997-10-09 Signal processing method and device
JP52178599A JP2002510455A (en) 1997-10-09 1998-08-26 Signal processing method and apparatus
PCT/US1998/017743 WO1999020004A1 (en) 1997-10-09 1998-08-26 Signal processing method and device
EP98942269A EP1021876A4 (en) 1997-10-09 1998-08-26 Signal processing method and device
US09/319,232 US6600789B1 (en) 1997-10-09 1998-08-26 Signal processing method and device
CA002274637A CA2274637A1 (en) 1997-10-09 1998-08-26 Signal processing method and device
KR1019997010300A KR20010012348A (en) 1997-10-09 1998-08-26 Signal processing method and device
CN98804731A CN1112777C (en) 1997-10-09 1998-08-26 Signal processing method and device
MYPI98004505A MY133001A (en) 1997-10-09 1998-10-01 Signal processing method and device
TW087120605A TW408531B (en) 1997-10-09 1998-12-11 Signal processing method and device
NO992777A NO992777L (en) 1997-10-09 1999-06-08 Method and apparatus for signal processing
HK00104859A HK1025695A1 (en) 1997-10-09 2000-08-03 Signal processing method and device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI973919A FI103745B1 (en) 1997-10-09 1997-10-09 Signal processing method and device
FI973919 1997-10-09

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI973919A0 FI973919A0 (en) 1997-10-09
FI973919A FI973919A (en) 1999-04-10
FI103745B true FI103745B (en) 1999-08-31
FI103745B1 FI103745B1 (en) 1999-08-31

Family

ID=8549695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI973919A FI103745B1 (en) 1997-10-09 1997-10-09 Signal processing method and device

Country Status (11)

Country Link
EP (1) EP1021876A4 (en)
JP (1) JP2002510455A (en)
KR (1) KR20010012348A (en)
CN (1) CN1112777C (en)
CA (1) CA2274637A1 (en)
FI (1) FI103745B1 (en)
HK (1) HK1025695A1 (en)
MY (1) MY133001A (en)
NO (1) NO992777L (en)
TW (1) TW408531B (en)
WO (1) WO1999020004A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1195353C (en) * 2001-12-03 2005-03-30 方虎堂 Pulse area modulation digital power processing method and device
US6606044B2 (en) * 2002-01-02 2003-08-12 Motorola, Inc. Method and apparatus for generating a pulse width modulated signal
KR101853818B1 (en) * 2011-07-29 2018-06-15 삼성전자주식회사 Method for processing audio signal and apparatus for processing audio signal thereof
EP2927805A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-07 Nxp B.V. Control system
TWI559202B (en) * 2014-10-01 2016-11-21 義隆電子股份有限公司 Capacitive touch device and exciting signal generating circuit and method thereof
CN110310635B (en) * 2019-06-24 2022-03-22 Oppo广东移动通信有限公司 Voice processing circuit and electronic equipment

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01204528A (en) * 1988-02-10 1989-08-17 Fujitsu Ltd A/d converter
EP0586021B1 (en) * 1990-01-31 1996-11-27 Analog Devices, Inc. Digital noise shaper circuit
US5245344A (en) * 1991-01-15 1993-09-14 Crystal Semiconductor High order switched-capacitor filter with dac input
US5625358A (en) * 1993-09-13 1997-04-29 Analog Devices, Inc. Digital phase-locked loop utilizing a high order sigma-delta modulator
US5442353A (en) * 1993-10-25 1995-08-15 Motorola, Inc. Bandpass sigma-delta analog-to-digital converter (ADC), method therefor, and receiver using same
US5748126A (en) * 1996-03-08 1998-05-05 S3 Incorporated Sigma-delta digital-to-analog conversion system and process through reconstruction and resampling
JPH09266447A (en) * 1996-03-28 1997-10-07 Sony Corp Word length conversion device and data processor

Also Published As

Publication number Publication date
FI973919A0 (en) 1997-10-09
JP2002510455A (en) 2002-04-02
WO1999020004A1 (en) 1999-04-22
CA2274637A1 (en) 1999-04-22
NO992777L (en) 1999-07-28
CN1256037A (en) 2000-06-07
EP1021876A1 (en) 2000-07-26
NO992777D0 (en) 1999-06-08
FI103745B1 (en) 1999-08-31
KR20010012348A (en) 2001-02-15
TW408531B (en) 2000-10-11
FI973919A (en) 1999-04-10
HK1025695A1 (en) 2000-11-17
EP1021876A4 (en) 2003-05-02
CN1112777C (en) 2003-06-25
MY133001A (en) 2007-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7183957B1 (en) Signal processing system with analog-to-digital converter using delta-sigma modulation having an internal stabilizer loop
Stewart et al. Oversampling and sigma-delta strategies for data conversion
EP0617516B1 (en) Sigma-delta modulator with improved tone rejection and method therefor
US7358881B2 (en) Quantizer overload prevention for feed-back type delta-sigma modulators
US7696913B2 (en) Signal processing system using delta-sigma modulation having an internal stabilizer path with direct output-to-integrator connection
US7471223B2 (en) Delta-sigma modulator circuits in which DITHER is added to the quantization levels of methods of operating the same
US7564396B2 (en) Signal receiver and mobile communication device for isolating a desired signal that is susceptible to variations in signal power
JP4261585B2 (en) Delta-sigma analog-digital converter
US7194036B1 (en) Digital data processing circuits and systems with delta-sigma modulator filtering
AU751275B2 (en) Apparatus and method for the reduction of periodic noise in a sigma-delta modulator
JPH0797749B2 (en) Delta-sigma modulation circuit of analog digital converter
US6326911B1 (en) Method and apparatus for dithering idle channel tones in delta-sigma analog-to-digital converters
US6954161B2 (en) Cascade delta-sigma modulator
JP2007267433A (en) Noise shaping circuit and method with feedback steering overload compensation and system using the same
US7453382B2 (en) Method and apparatus for A/D conversion
JP3785361B2 (en) ΔΣ modulator, A / D converter and D / A converter
FI103745B (en) Signal processing method and device
US6600789B1 (en) Signal processing method and device
WO1999049578A1 (en) Tone modulation in delta-sigma dac using square wave dither
JP3010940B2 (en) Delta-sigma modulator
JP4549264B2 (en) Delta-sigma modulation circuit and switching amplifier having the same
JPH10327075A (en) One-bit signal processing unit
JPH10126270A (en) High order sigma delta modulator

Legal Events

Date Code Title Description
GB Transfer or assigment of application

Owner name: ATMEL CORPORATION