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Die Erfindung betrifft ein Signalverarbeitungssystem,
insbesondere zum Betrieb mit analogen Signalen oder digitalen Daten,
die von einem Aufzeichnungs- oder Messvorgang stammen, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und ein zugehöriges
Verfahren.
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Signalverarbeitungssysteme werden
für viele
Anwendungen verwendet. Beispielsweise kann ein digitales Schallübertragungssystem
ein Datenverarbeitungssystem umfassen, das benutzt wird, um ein Audiofrequenzsignal
zu messen und zu analysieren, wobei Mittel mit einem Mikrofon die
Signale empfangen, das analoge Signal in digitale Daten konvertieren
und mit den Daten Datenverarbeitungsvorgänge durchführen, beispielsweise einen
Filtervorgang. Die Daten können
dann aufgezeichnet oder über
einen Kanal an eine andere Komponente übertragen werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung den
Energieverbrauch zu reduzieren.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Signalverarbeitungssystem
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Datenverarbei tungssystem
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 sowie durch ein Verfahren
zur Signalverarbeitung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12
und durch ein Verfahren zur Datenverarbeitung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 13.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Entsprechend einem ersten Aspekt
betrifft die Erfindung ein Signalverarbeitungssystem, mit Mitteln
zum Empfangen eines Signals, Signalverarbeitungsmittel zum Aufbereiten
des von den Empfangsmitteln empfangenen Signals und Steuermittel, die
ausgeführt
sind, um (a) eine Größe des von
den Empfangsmitteln empfangenen Signals zu überwachen, und um die Signalverarbeitungsmittel
zu deaktivieren, wenn die Größe des empfangen
Signals in einen vorbestimmten Größenbereich fällt.
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Das Signalverarbeitungssystem kann
für analoge
und digitale Signale verwendet werden.
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Entsprechend einem zweiten Aspekt
betrifft die Erfindung ein Datenverarbeitungssystem, mit Mitteln
zur Analog/Digitalwandlung, mit Datenverarbeitungsmittel zum Bearbeiten
von Daten, die von den Mitteln zur Analog/Digitalwandlung erzeugbar
sind, und mit Steuermitteln, die ausgeführt sind, um (a) eine Größe des von
den Mitteln zur Analog/Digitalwandlung empfangenen Signals zu überwachen,
und um (b) die Mittel zur Analog/Digitalwandlung und/oder die Datenverarbeitungsmittel
zu deaktivieren, wenn die Größe des empfangen
Signals in einen vorbestimmten Größenbereich fällt.
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Ein solches Signalverarbeitungssystem
kann als adaptiv in dem Sinn bezeichnet werden, dass wenn die Größe des empfangenen
Signals in nerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, die Signalaufbereitungsmittel
oder für
den Fall, dass eine digitale Umsetzung vorliegt, die Mittel zur
Analog/Digitalwandlung, nachfolgend als ADC bezeichnet, und/oder
die Datenverarbeitungsmittel abgeschaltet werden und dadurch der
Energieverbrauch reduziert wird. Dies bedeutet eine sehr viel effektivere
Leistungsreduzierung als eine einfache Stummschaltung des Mikrofons,
für den
Fall, dass die Größe des empfangenen
Signals innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Das Signalverarbeitungssystem
arbeitet dann in einem sogenannten Niedrig-Leistungsmodus.
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Im Zusammenhang mit der Beschreibung kann
der vorbestimmten Größenbereich
durch einen einzigen Pegel bestimmt sein, so dass, wenn die Größe des empfangenen
Signals unter diesem Pegel liegt, der Niedrig-Leistungsmodus aktiviert
wird. Alternativ kann der vorbestimmte Größenbereich auch als Bereich
irgendwo oberhalb des Pegels definiert werden. Als weitere Alternative
kann der vorbestimmte Größenbereich
aus zwei Pegeln definiert werden, wobei der Niedrig-Leistungsmodus
dann aktiviert wird, wenn die Größe des empfangenen
Signals zwischen den beiden Pegeln liegt. Dies ist besonders vorteilhaft,
für Audioanwendungen,
weil ein Audiosignal um einen Mittenpegel schwankt und so zwei äußere Grenzen
definierbar sind. Als weitere Alternative kann der Niedrig-Leistungsmodus
nur aktiviert werden, wenn das empfangene Signal außerhalb
der beiden Pegel liegt.
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Wie bereits ausgeführt, wird
das System zum Überwachen
einer Größe des empfangenen
Signals verwendet. In diesem Zusammenhang wird angemerkt, dass analoge
Signale um einen Mittenspannungspegel gemessen werden können, beispielsweise
null Volt, mit Signalen, die eine meßbare Bedeutung haben, dies
gilt auch für
negative Spannungen. Deshalb kann das Vorzeichen der überwachten
Größenpegels
nicht wichtig sein.
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Die Steuermittel können ausgeführt sein,
um die Größe der empfangenen
analogen Signale mit Mitteln zum direkten Überwachen der empfangenen Signale
zu überwachen,
oder mit Mitteln zum indirekten Überwachen
der empfangenen Signale durch eine Überwachung einer Datenausgabe
der Mittel zur Analog/Digitalwandlung, wobei die Datenausgabe das
empfangene analoge Signal in digitaler Form repräsentiert.
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Zusätzlich können die Steuermittel Komparatormittel
umfassen, welche die überwachte
Größe des empfangenen
Signals mit wenigstens einem Referenzsignal vergleichen, das wenigstens
einen Grenzpegel des vorbestimmten Größenbereichs repräsentieren,
wobei die Komparatormittel ein Sperrsignal für die Mittel zur Analog/Digitalwandlung und/oder
an die Datenverarbeitungsmittel ausgeben, wenn das empfangene Signal
in den vorbestimmten Größenbereich
fällt.
Es können
analoge oder digitale Komparatormittel benutzt werden.
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Das Datenverarbeitungssystem kann
zusätzlich
eine digitale Schnittstelle umfassen, die angeordnet ist, um die
Daten von den Datenverarbeitungsmitteln zu empfangen und die Daten
an ein Ausgabeport auszugeben, das mit einem Übertragungskanal verbindbar
ist, wobei die Steuermittel ausgeführt sind, um Auffüllabtastsignale
in der digitalen Schnittstelle zu erzeugen, wenn das empfangene Signal
in den vorbestimmten Größenbereich
fällt.
In diesem Zusammenhang wird angemerkt, dass es in Situationen, in
denen ein weiteres Prozessorsystem über entsprechende Kanäle an das
Datenverarbeitungssystem angeschlossen wird, sehr wichtig sein kann,
einen Datenstrom oder einen Bitstrom aufrecht zu erhalten, wenn
er über
den Kanal übertragen
wird, sogar dann, wenn der ADC oder die Datenverarbeitungsmittel
abgeschaltet sind. Dies kann für
Synchronisationszwecke notwendig sein. Zu diesem Zweck werden Auffüllabtastsignale
zur Verfügung
gestellt. Die Steuermittel können
so ausgeführt
sein, dass die Auffüllabtastsignale
nur nach einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Sperren der Mittel zur
Analog/Digitalwandlung und/oder der Datenverarbeitungsmittel erzeugt
werden. Dies stellt eine Zeitspanne zur Verfügung, um den normalen Betrieb
des ADC und der Datenverarbeitungsmittel und für die über den Kanal zu übertragenden
Daten zu beenden, bevor Auffüllabtastsignale
erzeugt werden.
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Die Steuermittel können so
ausgeführt
sein, dass die Auffüllabtastsignale
mit einem Wert erzeugt werden, der einem Wert eines letzten von
den Datenverarbeitungsmitteln empfangenen Datenbits entspricht,
das empfangen wird, bevor das empfangene Signal in den vorbestimmten
Größenbereich
fällt.
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Das Datenverarbeitungssystem kann
einen Audioumformer umfassen, der mit den Mitteln zur Analog/Digitalwandlung
verbunden ist. Der Audioumformer kann ein Mikrofon sein, das Audiofrequenzabtastsignale
in analoge elektrische Signale umwandelt.
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Die Steuermittel können so
ausgeführt
sein, dass die Mittel zur Analog/Digitalwandlung und/oder die Datenverarbeitungsmittel
durch Mittel gesperrt werden, die ein Taktsignal sperren, das den
beiden Mitteln zugeführt
wird. In diesem Zusammenhang wird angemerkt, dass in manchen Systemen
der ADC und die Datenverarbeitungsmittel Energie durch die ihnen
fortlaufend zugeführten
Taktsignale verbrauchen. Entsprechend besteht eine effektive Möglichkeit
die verbrauchte Energie der gesamten Schaltung zu reduzieren darin,
dass die dem ADC und/oder Datenverarbeitungsmitteln zugeführten Taktsignale
gesperrt werden.
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Obwohl oben nur der ADC und die Datenverarbeitungsmittel
erwähnt
wurden, können
auch andere Komponenten gesperrt werden, die Teil des digitalen
Prozessorsystems sind, wenn der Wert des überwachten Signals innerhalb
eines vorbestimmten Größenbereichs
liegt. Beispiels weise können
Verstärkermodule,
digitale Signalverarbeitungsmodule (DSP-Module) und Filtermodule
in einem solchen Fall gesperrt werden.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung
betrifft ein adaptives Signalverarbeitungsverfahren für ein Signalverarbeitungssystem,
mit Signalverarbeitungsmitteln zum Bearbeiten eines Signals, welches
vom Signalverarbeitungssystem empfangen wird, Das Verfahren umfasst
die Schritte: Überwachen
einer Größe des von
den Signalverarbeitungsmitteln empfangenen Signals, und Deaktivieren
der Signalverarbeitungsmittel, wenn die Größe des empfangen Signals in
einen vorbestimmten Größenbereich
fällt.
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Ein vierter Aspekt der Erfindung
betrifft ein adaptives Datenverarbeitungsverfahren für ein Datenverarbeitungssystem,
mit Mitteln zur Analog/Digitalwandlung und Datenverarbeitungsmitteln
zum Bearbeiten von Daten, welche von den Mitteln zur Analog/Digitalwandlung
(23) erzeugt werden. Das Verfahren umfasst die Schritte: Überwachen
einer Größe des von
den Mitteln zur Analog/Digitalwandlung empfangenen Signals, und
Deaktivieren der Mittel zur Analog/Digitalwandlung und/oder der
Datenverarbeitungsmittel, wenn die Größe des empfangen Signals in
einen vorbestimmten Größenbereich
fällt.
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Der Überwachungsschritt kann eine Überwachung
einer Datenausgabe der Mittel zur Analog/Digitalwandlung umfassen.
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Der Überwachungsschritt kann eine
Verwendung von Komparatormitteln umfassen, welche die überwachte
Größe des empfangenen
Signals mit wenigstens einem Referenzsignal vergleichen, das einen
oder mehrere Grenzpegel des vorbestimmten Größenbereichs repräsentiert
und Ausgabe eines Sperrsignals von den Komparatormitteln für die Mittel zur
Analog/Digitalwandlung und/oder für die Datenverarbeitungsmittel,
wenn das empfangene Signal in den vorbestimmten Größenbereich
fällt.
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Das Datenverarbeitungssystem kann
eine digitale Schnittstelle umfassen, welche die Daten von den Datenverarbeitungsmitteln
(25) empfängt
und an einen Übertragungskanal
ausgibt. In diesem Fall umfasst das Verfahren die zusätzlichen
Schritte: Ausgabe von einem oder mehreren Auffüllabtastsignale von der digitalen
Schnittstelle an den Übertragungskanal, wenn
das empfangene Signal in den vorbestimmten Größenbereich fällt. Das
oder die Auffüllabtastsignale
können
nur nach einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Sperren der Mittel
zur Analog/Digitalwandlung (23) und/oder der Datenverarbeitungsmittel
(25) ausgegeben werden.
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Das oder die Auffüllabtastsignale können mit einem
Wert ausgegeben werden, der einem Wert eines letzten von den Datenverarbeitungsmitteln
empfangenen Datenbits entspricht, das empfangen wird, bevor das
empfangene Signal in den vorbestimmten Größenbereich fällt. Das
oder die Auffüllabtastsignale
können
aus einem Register ausgelesen werden, in dem vorab Auffüllabtastsignale
gespeichert werden.
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Das von den Mitteln zur Analog/Digitalwandlung
empfangene Signal, kann von einem Audioumformer abgeleitet werden,
der beispielsweise als Mikrofon zum Umwandeln der Audiofrequenzabtastsignale
in analoge elektrische Signale ausgeführt ist.
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Im Schritt zum Sperren der Mittel
zur Analog/Digitalwandlung und/oder der Datenverarbeitungsmittel
kann ein Taktsignal gesperrt werden, das den beiden Mitteln zugeführt wird.
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Gemäß einem fünften Aspekt betrifft die Erfindung
ein Rechnerprogramm mit rechnerlesbaren Befehlen, die auf einem
rechnerbenutzbaren Medium gespeichert sind und die ausgeführt sind,
um ein adaptives Datenverarbeitungsverfahren für ein Datenverarbeitungssystem
auszu führen,
wobei das Datenverarbeitungssystem, Mittel zur Analog/Digitalwandlung
und Datenverarbeitungsmitteln zum Bearbeiten von Daten, welche von
den Mitteln zur Analog/Digitalwandlung erzeugt werden, umfasst,
wobei das Datenverarbeitungsverfahren folgende Schritte umfasst: Überwachen
einer Größe des von
den Mitteln zur Analog/Digitalwandlung empfangenen Signals, und
Deaktivieren der Mittel zur Analog/Digitalwandlung und/oder der
Datenverarbeitungsmittel, wenn die Größe des empfangen Signals in
einen vorbestimmten Größenbereich
fällt.
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Gemäß einem sechsten Aspekt betrifft
die Erfindung ein Audioübertragungssystem
mit einem Audioempfänger
zum Empfangen von analogen Audiofrequenzsignalen, Signalverarbeitungsmittel
zum Aufbereiten des vom Audioempfänger empfangenen Signals, und
Steuermittel die ausgeführt
sind, um (a) eine Größe des vom
Audioempfänger
empfangenen Signals zu überwachen,
und um (b) die Signalverarbeitungsmittel zu deaktivieren, wenn die
Größe des empfangen
Signals in einen vorbestimmten Größenbereich fällt.
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Gemäß einem siebten Aspekt betrifft
die Erfindung ein Audioübertragungssystem
mit einem Audioempfänger
zum Empfangen von analogen Audiofrequenzsignalen, Mitteln zur Analog/Digitalwandlung,
die mit dem Audioempfänger
verbunden sind, Datenverarbeitungsmittel zum Bearbeiten von Daten, die
von den Mitteln zur Analog/Digitalwandlung erzeugbar sind, und Steuermittel
die ausgeführt
sind, um (a) eine Größe des von
den Mitteln zur Analog/Digitalwandlung empfangenen Signals zu überwachen, und
um (b) die Mittel zur Analog/Digitalwandlung und/oder die Datenverarbeitungsmittel
zu deaktivieren, wenn die Größe des empfangen
Signals in einen vorbestimmten Größenbereich fällt.
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Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines Schallübertragungssystems,
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2 ein
Blockschaltbild eines Schallübertragungssystems
mit einer analogen Leistungsreduzierungseinrichtung,
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3 ein
Blockschaltbild eines Schallübertragungssystems
mit einer digitalen Leistungsreduzierungseinrichtung, und
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4 ein
Blockschaltbild eines Entscheidungslogikblocks aus 2 und 3.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst ein typisches
Schallübertragungssystem 1 ein
Mikrofon 3, einen Verstärker 5,
einen Tiefpassfilter 7 einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 9,
einen digitalen Signalprozessor (DSP) 11, eine digitale
Schnittstelle 13, einen Puffer 15 und eine Schnittstelle 17 für ein Übertragungsmedium.
Wie allgemein bekannt ist, empfängt
das Mikrofon 3 Schall mit einer Audiofrequenz und konvertiert
den Schall in analoge Signale. Der Tiefpassfilter 7 entfernt
unerwünschte
außerhalb
seines Bands liegende Signale und der ADC 9 konvertiert
die gefilterten analogen Signale in eine digitale Form. Der DSP 11 empfängt die
digitalen Daten vom ADC 9 und führt Verstärkungs- und Filterfunktionen im
digitalen Bereich durch. Die digitale Schnittstelle 13 arbeitet
mit den Daten und plaziert sie im Puffer 15, wo die Daten
gespeichert werden, bevor sie über einen
nicht dargestellten Kanal über
die Schnittstelle des Übertragungsmediums übertragen
werden. Bei Niedrigenergieanwendungen ist der Leistungsverbrauch
der in Reihe angeordneten Komponenten ein signifikanter Leistungsabfluß. Wie nachfolgend
beschrieben wird, kann der Energieverbrauch durch Abschalten von
einer oder mehreren bestimmter Komponenten des Schallübertragungssystems 1, vorzugsweise
des ADC 9, des DSP 11 und der digitalen Schnittstelle 13,
reduziert werden, wenn ein empfangenes Signal unterhalb eines be stimmten
Pegels liegt. Obwohl das nachfolgend im Detail beschriebene Ausführungsbeispiel
ein Schallübertragungssystem 1 ist,
kann die Erfindung auch bei anderen Formen von Datenverarbeitungssystemen,
wie einem Datenaufzeichnungssystem oder einem Messsystem, angewendet
werden. Wie das Schallübertragungssystem
sind auch die anderen Systeme dadurch charakterisiert, dass das
empfangene Signal für
eine signifikante Zeitdauer effektiv nutzlos ist.
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2 zeigt
ein weiteres Schallübertragungssystem 2,
welches eine Leistungsreduzierungseigenschaft hat. Das Schallübertragungssystem 2 umfasst ein
Mikrofon 19, einen Verstärker 21 mit einer
variablen Ver- stärkung,
einen ADC 23, einen DSP 25, eine digitale Schnittstelle 27,
einen Puffer 29, einen ersten und einen zweiten Komparator 31, 33,
eine Entscheidungslogik 35 und ein Auffüllabtastregister 37 Wie noch
deutlich gemacht wird, wird der vom Mikrofon 19 empfangene
Schall im Audiofrequenzbereich in ein analoges elektrisches Signal
umgewandelt. Dieses analoge Signal schwankt zwischen positiven und negativen
Pegeln um einen Mittenspannungspegel, der beispielsweise null Volt
ist. Deshalb ist das vom Mikrofon 19 abgegebene analoge
Signal nahe bei oder auf dem Mittenspannungspegel, wenn wenig oder
kein Schall vom Mikrofon 19 empfangen wird. Um einen solchen "nutzlosen" Zustand zu erkennen, d.h.
einen Zustand, bei dem das empfangene Signal nahe bei oder auf dem
Mittenspannungspegel liegt, wird eine erste und eine zweite vorbestimmte
Referenzspannung Vr1, Vr2 an den ersten und an den zweiten Komparator 31, 33 angelegt.
Speziell wird die erste Referenzspannung Vr1 an einen negativen Anschluß des ersten
Komparators 31 und die zweite Referenzspannung Vr2 wird
an einen positiven Anschluß des
zweiten Komparators 33 angelegt. Ein anderer Anschluß des ersten
und zweiten Komparators 31, 33 wird entweder an
einen Eingangsanschluß oder
an einen Ausgangsanschluß des
Verstärkers 21 mit
der variablen Verstärkung
angelegt. Hat das Signal vom Mik rofon 19 eine ausreichende
Größe, um einen
direkten Vergleich mit der ersten und zweiten Referenzspannung Vr1,
Vr2 durchzuführen,
dann wird das Mikrofonsignal direkt an den ersten und zweiten Komparator 31, 33 angelegt.
Wenn das Signal keine ausreichende Größe hat, wird es erst vom Verstärker 21 mit
der variablen Verstärkung
verstärkt, bevor
es an den ersten und zweiten Komparator 31, 33 angelegt
wird.
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Die erste Referenzspannung Vr1 definiert
einen positiven Spannungsschwellwert und deshalb ist der Ausgang
des ersten Komparators 31 auf einem positiven Spannungspegel,
wenn das empfangene analoge Signal unterhalb von diesem Schwellwert liegt.
Die zweite Referenzspannung Vr2 definiert einen negativen Spannungsschwellwert
und deshalb ist der Ausgang des zweiten Komparators 33 auf
einem negativen Spannungspegel, wenn das empfangene analoge Signal
oberhalb von diesem Schwellwert liegt. Die Ausgangssignale des ersten
und zweiten Komparators 31, 33 werden der Entscheidungslogik 35 zugeführt, die
unter Benutzung dieser Signale von den Komparatoren 31, 33 bestimmt,
ob das empfangene analoge Signal unterhalb der ersten Referenzspannung
Vr1 und oberhalb der zweiten Referenzspannung Vr2 liegt. Wenn dem
so ist, dann befindet sich das Schallübertragungssystem 2 im
nutzlosen Zustand.
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Das Ausgangssignal des Verstärkers 21 mit der
variablen Verstärkung
wird dem Analog-Digital-Wandler (ADC) 23 zugeführt, der
das empfangene analoge Signal in eine digitale Form umwandelt. Die
digitalen Daten werden dann dem digitalen Signalprozessor (DSP) 25 zugeführt, der
neben anderen Verarbeitungsvorgängen
im digitalen Bereich, einen Verstärkungsvorgang und einen Filtervorgang
durchführt.
Der Betrieb des ADC 23 und des DSP 25 wird von
einem gemeinsamen Taktsignal gesteuert, das von der Entscheidungslogik 35 über eine
Leitung 26 empfangen wird. Das Ausgangssignal des DSP 25 wird
der digitalen Schnittstelle zugeführt, welche die Daten für eine Speicherung
im Puffer 29 vorbereitet. Der Puffer 29 ist mit
einem Datenport 30 verbunden, an das eine weitere Einrichtung
angeschlossen werden kann, so dass die bearbeiteten Daten über weitere
Kanäle übertragen
werden können.
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Wie bereits ausgeführt wurde,
bestimmt die Entscheidungslogik 35 unter Benutzung der
Signale von den Komparatoren 31, 33, ob das empfangene analoge
Signal unterhalb der ersten Referenzspannung Vr1 und oberhalb der
zweiten Referenzspannung Vr2 liegt, wobei in diesem Fall der nutzlose
Zustand vorliegt.
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Außerdem bestimmt die Entscheidungslogik 35 eine
abgelaufene Zeitspanne, während
der der nutzlose Zustand vorgelegen hat. Überschreitet die abgelaufene
Zeitspanne eine Zeitspanne, die der ADC 23 und der DSP 25 benötigen, um
die empfangenen Daten zu verarbeiten, d.h. die Daten, die vor dem
nutzlosen Zustand empfangen wurden, dann ist die Entscheidungslogik 35 so
ausgeführt,
dass das Schallübertragungssystem 2 in
einen Niedrig-Leistungsmodus übergeht.
Dieser Vergleich der abgelaufenen Zeitspanne wird durchgeführt, um
sicherzustellen, dass der ADC 23 und der DSP 25 genügend Zeit haben,
um alle empfangenen gültigen
Daten zu verarbeiten und somit keine Daten verloren gehen. Das Schallübertragungssystem 2 geht
durch Mittel der Entscheidungslogik 35 in den Niedrig-Leistungsmodus,
die die Taktsignale auf der gemeinsamen Leitung 26 für den ADC 23 und
den DSP 25 sperren, wodurch sie abgeschaltet werden. Dadurch
wird eine deutliche Leistungsreduzierung erreicht. Wird dem ersten
und zweiten Komparator 31, 33 das empfangene Signal
direkt zugeführt,
anstatt über
den Verstärker 21 mit
der variablen Verstärkung,
dann kann der Verstärker 21 ebenfalls
abgeschaltet werden. Ist der Niedrig-Leistungsmodus aktiv, dann
wird das empfangene Signal bis zu einem Zeitpunkt überwacht,
an dem der nutzlose Zustand nicht mehr existiert. Zu diesem Zeitpunkt
wird der Niedrig-Leistungsmodus beendet und das System arbeitet
wie vorher.
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3 zeigt
eine digitale Umsetzung des oben beschriebenen Schallübertragungssystems 2. Wie
aus 3 ersichtlich ist,
besteht die einzige signifikante Änderung zu der in 2 gezeigten Schaltungsstruktur
darin, dass anstatt der analogen Komparatoren 31, 33 ein
erster und ein zweiter digitaler Komparator 41, 42 benutzt
wird und dass Eingangssignale für
die Komparatoren 41, 42 vom Ausgang des ADC 23 zugeführt werden.
Die Referenzspannungen Vr1 und Vr2 werden in digitaler Form zugeführt. In
diesem Fall kann jedoch nur der DSP 25 bei einem nutzlosen
Zustand abgeschaltet werden, da der ADC 23 benötigt wird,
um Daten für
die Komparatoren 41, 42 zur Verfügung zu
stellen, um einen nicht nutzlosen Zustand erkennen zu können.
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Wie aus 4 ersichtlich ist, umfasst die Entscheidungslogik 35 eine
Steuerlogik 45, einen Zähler,
ein Zählerstandregister 49 für einen
nutzlosen Zustand und einen Entscheidungsblock 51. Eine Zählerfreigabeausgabe
der Steuerlogik 45 wird benutzt, um den Zähler 47 zu
starten. Eine Zählerrücksetzausgabe
von der Steuerlogik 45 wird benutzt, um den Zähler auf
null zurückzusetzen.
Erkennt die Steuerlogik 45 den nutzlosen Zustand, dann
wird das Zählerfreigabesignal
aktiviert und der Zähler 47 zählt eine
Anzahl von Taktsignalperioden, während
denen der nutzlose Zustand vorliegt. Erkennt die Steuerlogik 45,
dass der nutzlose Zustand nicht mehr vorliegt, d.h. das empfangene
Signal liegt außerhalb
des Bereichs zwischen der ersten und der zweiten Referenzspannung
Vr1, Vr2, dann wird das Zählerfreigabesignal
deaktiviert und das Zählerrücksetzsignal wird
aktiviert, um den Zähler 47 zurückzusetzen.
Erreicht der Zählers 47 einen
Zählerstand,
der einen im Zählerstandregister 49 gespeicherten
vorbestimmten Wert übersteigt,
dann wird ein Signal D aktiviert. Die Entscheidung wird vom Entscheidungsblock 51 getroffen,
der das aktive Signal D erzeugt. Dieses aktive Signal D wird dann
benutzt, um eine oder mehrere der Komponenten ADC 23, DSP 25 und
sogar den Verstärker 21 mit
variabler Verstärkung
und die digitale Schnittstelle abzuschalten. Wie oben bereits ausgeführt, können der ADC 23 und
der DSP 25 durch Sperren des ihnen über die Leitung 26 zugeführten Taktsignals
abgeschaltet werden.
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Eine andere Verwendung des aktiven
Signals D besteht darin, die digitale Schnittstelle 27 zur Erzeugung
eines Auffüllabtastsignals
zur Übertragung
in den Puffer 29 über
eine Leitung 53 zu steuern. Die Auffüllabtastsignale werden durch
Mittel erzeugt, die ein vorab gespeichertes Auffüllabtastsignal aus dem Auffüllabtastsignalregister 37 auslesen und
in den Puffer 29 laden. Der Sinn des „Auffüllens" des Ausgangs des Schallübertragungssystems 2 besteht
darin, sicherzustellen, dass dem Puffer 29 auch dann ein
kontinuierlicher Datenstrom zugeführt wird, und somit jeder nachfolgenden
Verarbeitungsstufe, wenn das System abschaltet ist.
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Das aktive Signal D wird auch zur
Steuerlogik 45 zurückgeführt. Dadurch
wird das Zählerfreigabesignal
deaktiviert, während
das Zählerrücksetzsignal
deaktiviert gehalten wird, wodurch der Zähler 47 den Zählvorgang
anhält.
Dies wird durchgeführt,
um zu verhindern, dass der Zähler 47 über seinen
maximalen Zählerstand
hinaus zählt
und auch um Energie zu sparen, wenn ein nutzloser Zustand über eine
längere
Zeitdauer anhält.
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Der vorab gespeicherte Zählerstand
für einen
nutzlosen Zustand im Zählerstandregister 49 wird
auf einen Wert gesetzt, der dem Signalpfad vom Mikrofon 19 bis
zur digitalen Schnittstelle 27 über die Zwischenstufen des
Verstärkers 21 mit
variabler Verstärkung,
des ADC23 und des DSP 25 erlaubt, alle gültigen Daten
zu verarbeiten, die vor der Erkennung des nutzlosen Zustands empfangen
wurden. Beispielsweise kann der ADC 23 vier Taktsignalperioden für eine einzige
Umwandlung benötigen,
der DSP kann einhundert Taktsignalperioden benötigen, um jedes Datenbit zu
verarbeiten, bevor die Daten die digitale Schnittstelle 27 erreichen
und die digitale Schnittstelle 27 selbst kann zwei Taktsignalperi oden benötigen um
die Abtastsignale an den Puffer 29 auszugeben, wenn die
analoge Schaltung aus 2 benutzt
wird. In diesem Fall wird deshalb das Zählerstandregister 49 mit
einem Wert von einhundertundsechs ausgeführt. Entsprechend wird dadurch
sichergestellt, dass das letzte gültige empfangene Abtastsignal
im Puffer 29 vor dem Zeitpunkt abgelegt wird, an dem das
Signal D aktiviert und der Niedrig-Leistungsmodus ausgelöst wird.
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Die oben beschriebenen von der Steuerlogik 45 durchgeführten Vorgänge können in
Form von Ausdrücken
in Boolscher Algebra beschrieben werden. Tatsächlich gibt es für das Zählerfreigabesignal und
das Zählerrücksetzsignal
vier Möglichkeiten
zur Ausführung
der Logik, um vier mögliche
nutzlose Zustandsszenarios zu erfüllen.
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Signaldefinitionen, wobei die Signale
A und B in den 1 bis 3 angegeben sind:
Signal
A "oberes Schwellwertvergleichssignal" = empfangenes Signal >Vr1
Signal B "unteres Schwellwertvergleichssignal" = empfangenes Signal >Vr2
Signal D "nutzloser Zustand
erkannt" = Ausgang
des Zählers 47 > Wert im Zählerstandregister 49.
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Nutzlose Zustandsszenarios
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Bei einem erste Szenario tritt ein
nutzloser Zustand dann auf, wenn die Größe des empfangenen Signals
zwischen dem unteren und dem oberen Schwellwert liegt, d.h. zwischen
Vr1 und Vr2. In Audioanwendungen, wie den oben beschriebenen, könnte dies
der eingestellte Nutzloszustand sein. Das empfangene Signal ist
nahe bei dem Mittenspannungspegel um eine Periode mit Stille oder
fast Stille im empfangenen Audiosignal anzuzeigen.
Zählerfreigabe
= Signal A UND Signal B UND Signal D
Zählerrücksetzung
= Signal A OR Signal B
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Für
verschiedene andere Anwendung können
andere Szenarios eingestellt werden. Bei einem zweiten Szenario
tritt ein nutzloser Zustand auf, wenn das empfangene Signal über dem
oberen Schwellwert oder unter dem unteren Schwellwert ist. Für diesen
Fall sind die boolschen Ausdrücke
folgende:
Zählerfreigabe
= (Signal A ODER Signal B)
UND Signal D
Zählerrücksetzung
= Signal A AND Signal B
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Bei einem dritten Szenario tritt
ein nutzloser Zustand auf, wenn das empfangene Signal über einem
Schwellwert liegt, hier dem oberen Schwellwert:
Zählerfreigabe
= Signal A UND Signal D
Zählerrücksetzung
= Signal A
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Bei einem vierten Szenario tritt
ein nutzloser Zustand auf, wenn das empfangene Signal unter einem
Schwellwert liegt, hier dem unteren Schwellwert:
Zählerfreigabe
= Signal B UND Signal D
Zählerrücksetzung = Signal B
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Als Alternative zur Benutzung des
Auffüllabtastsignalregisters 73 zum
Speichern des Auffüllabtastsignals
kann die digitale Schnittstelle ausgeführt sein, um eine Wiederholung
des letzten vor dem Auftreten des nutzlosen Zustands abgetasteten
Datensignals zu erzeugen. Dieser Abtastwert kann bis zur Beendigung
des nutzlosen Zustands wiederholt werden.
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Das oben beschriebene Schallübertragungssystem
kann Teil einer Systemumsetzung mit einer niedrigen Leistungsaufnahme
sein, beispiels weise für
einen Kopfhörer,
eine Hörhilfe,
einen tragbaren digitalen Assistenten (PDA), ein mobiles Telefon
oder ein Diktiergerät
sein. Auch kann es für
andere Geräte mit
einer Batterieversorgung benutzt werden, wie für Mess- oder Datenaufzeichnungsgeräte, einen
Minidisk-Rekorder oder einen MP3-Rekorder.
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Während
die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
auf einem digitales Datenverarbeitungssystem basieren, ist es selbstverständlich,
dass die digitalen Komponenten durch analoge Signalverarbeitungsmittel
ersetzt werden können
und dass analoge Komparatoren anstatt der digitalen Komparatoren
verwendet werden können.