TWI713308B - 接收電路與相關的訊號處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露了一接收電路，其包含有第一類比數位轉換器、衰減器、第二類比數位轉換器、諧波產生電路以及輸出電路。在該接收電路的操作中，該第一類比數位轉換器對一類比輸入訊號進行類比數位轉換操作以產生一第一數位輸入訊號，該衰減器降低該類比輸入訊號的強度以產生一衰減後類比輸入訊號，該第二類比數位轉換器對該衰減後類比輸入訊號進行類比數位轉換操作以產生一第二數位輸入訊號，該諧波產生電路根據該第二數位輸入訊號以產生至少一諧波訊號，且該輸出電路透過該至少一諧波訊號來刪除該第一數位輸入訊號的諧波成分以產生一輸出訊號。

Description

接收電路與相關的訊號處理方法
本發明係有關於接收電路，尤指一種可以降低輸出訊號諧波失真的接收電路。
運算放大器是一個廣泛被應用在類比電路當中的元件，例如可以應用在類比數位轉換器中，然而，若是運算放大器的輸入訊號強度太高，則會使得運算放大器操作在非線性區而造成輸出訊號有諧波產生，而影響到訊號品質。
因此，本發明的目的之一在於提供一種接收電路，其可以有效地減少輸出訊號的諧波失真，以解決先前技術中的問題。
在本發明的一個實施例中，揭露了一接收電路，其包含有第一類比數位轉換器、衰減器、第二類比數位轉換器、諧波產生電路以及輸出電路。在該接收電路的操作中，該第一類比數位轉換器對一類比輸入訊號進行類比數位轉換操作以產生一第一數位輸入訊號，該衰減器降低該類比輸入訊號的強度以產生一衰減後類比輸入訊號，該第二類比數位轉換器對該衰減後類比輸入訊號 進行類比數位轉換操作以產生一第二數位輸入訊號，該諧波產生電路根據該第二數位輸入訊號以產生至少一諧波訊號，且該輸出電路透過該至少一諧波訊號來刪除該第一數位輸入訊號的諧波成分以產生一輸出訊號。
在本發明的另一個實施例中，揭露了一種訊號處理方法，其包含有以下步驟：對一類比輸入訊號進行類比數位轉換操作以產生一第一數位輸入訊號；降低該類比輸入訊號的強度以產生一衰減後類比輸入訊號；對該衰減後類比輸入訊號進行類比數位轉換操作以產生一第二數位輸入訊號；根據該第二數位輸入訊號以產生至少一諧波訊號；以及透過該至少一諧波訊號來刪除該第一數位輸入訊號的諧波成分，以產生一輸出訊號。
100、400:接收電路
110、410:第一類比數位轉換器
120、420:衰減器
130、430:第二類比數位轉換器
140、440:諧波產生電路
150、450:輸出電路
210:諧波計算電路
220:增益調整電路
230:相位調整電路
310:校正電路
312:濾波器
314:比較電路
460:延遲電路
500~510:步驟
DH:諧波訊號
DH_ini:初始諧波訊號
Din1:第一數位輸入訊號
Din1’:延遲後第一數位輸入訊號
Din2:第二數位輸入訊號
Dout:輸出訊號
Vc1、Vc2:控制訊號
Vin:類比輸入訊號
Vin’:衰減後類比輸入訊號
第1圖為根據本發明一實施例之接收電路的示意圖。
第2圖為根據本發明一實施例之諧波產生電路的示意圖。
第3圖為接收電路包含校正電路以調整增益調整電路的增益值與相位調整電路的相位調整量的示意圖。
第4圖為根據本發明另一實施例之接收電路的示意圖。
第5圖為根據本發明一實施例之訊號處理方法的流程圖。
第1圖為根據本發明一實施例之接收電路100的示意圖。如第1圖所示，接收電路100包含了一第一類比數位轉換器110、一衰減器120、一第二類比數位轉換器130、一諧波產生電路140以及一輸出電路150。在本實施例中，接收 電路100可以應用在任何用以接收類比輸入訊號Vin的裝置中，例如麥克風或其他的收音裝置。
在接收電路100的操作中，第一類比數位轉換器110接收類比輸入訊號Vin並產生一第一數位輸入訊號Din1，然而，由於類比輸入訊號Vin的強度可能過高而使得第一類比數位轉換器110所包含的運算放大器操作在非線性區，因此第一數位輸入訊號Din1可能會包含諧波成分而影響到訊號品質，因此，為了消除第一數位輸入訊號Din1的諧波成分，本實施例之接收電路100另外設計了衰減器120、第二類比數位轉換器130以及諧波產生電路140，以產生至少一諧波訊號DH，以供輸出電路150透過該至少一諧波訊號DH來刪除第一數位輸入訊號Din1的諧波成分以產生一輸出訊號Dout。
具體來說，衰減器120接收類比輸入訊號Vin，並降低類比輸入訊號Vin的強度以產生一衰減後類比輸入訊號Vin’；接著，第二類比數位轉換器130對衰減後類比輸入訊號Vin’進行類比數位轉換操作以產生一第二數位輸入訊號Din2。在本實施例中，由於第二類比數位轉換器130所接收的衰減後類比輸入訊號Vin’具有較弱的強度，因此第二類比數位轉換器130所輸出的第二數位輸入訊號Din2會位於線性區內，而沒有諧波失真的現象發生。接著，諧波產生電路140根據第二數位輸入訊號Din2以產生諧波訊號DH以供輸出電路150用來刪除第一數位輸入訊號Din1的諧波成分以產生輸出訊號Dout。
如上所述，透過諧波產生電路140根據沒有諧波失真之第二數位輸入訊號Din2來產生諧波訊號DH，可以使得諧波訊號DH很接近第一數位輸入訊號Din1的諧波成分，進而大幅改善輸出訊號Dout內的諧波失真問題。
參考第2圖，其為根據本發明一實施例之諧波產生電路140的示意圖，其中諧波產生電路140包含一諧波計算電路210、一增益調整電路220以及一相位調整電路230。在諧波產生電路140的操作中，首先，諧波計算電路210根據第二數位輸入訊號Din2的頻率成分來產生初始諧波訊號DH_ini，其中初始諧波訊號DH_ini包含了第二數位輸入訊號Din2對應的二次諧波、三次諧波...中的至少其一，舉例來說，假設第二數位輸入訊號Din2的頻率是1kHz，則二次諧波的頻率即是2kHz、三次諧波的頻率即是3kHz、...以此類推。在一範例中，產生諧波的方式可以直接將第二數位輸入訊號Din2作冪次方的運算，例如可以對第二數位輸入訊號Din2作二次方的運算以產生二次諧波，並對第二數位輸入訊號Din2作三次方的運算以產生三次諧波。接著，增益調整電路220調整初始諧波訊號DH_ini的增益、且相位調整電路230調整初始諧波訊號DH_ini的相位，以產生諧波訊號DH。需注意的是，若是初始諧波訊號DH_ini包含了二次諧波以及三次諧波，則增益調整電路220與相位調整電路230係包含了兩組獨立的電路，其分別用來對二次諧波以及三次諧波進行增益與相位調整。此外，在另一實施例中，增益調整電路220與相位調整電路230的順序可以對調，亦即初始諧波訊號DH_ini可以先進行相位調整後再進行增益調整，這些設計上的變化均應隸屬於本發明的範疇。
在一實施例中，增益調整電路220的增益值與相位調整電路230的相位調整量可以根據輸出訊號Dout來動態地調整，以使得諧波訊號DH可以更接近第一數位輸入訊號Din1的諧波成分。請參考第3圖，其為接收電路100另包含校正電路310以調整增益調整電路220的增益值與相位調整電路230的相位調整量的示意圖。在校正電路310的操作中，校正電路310可以根據輸出訊號Dout之諧 波成分的強度來持續調整增益調整電路220的增益值以及相位調整電路230的相位調整量，以使得輸出訊號Dout之諧波成分的強度低於一臨界值。以第3圖的實施例來做為說明，校正電路310包含了一濾波器312以及一比較電路314，其中濾波器312對輸出訊號Dout進行濾波操作以產生輸出訊號Dout的諧波成分，並將輸出訊號Dout之諧波成分的強度與一臨界值進行比較，其中若是輸出訊號Dout之諧波成分的強度高於該臨界值，則比較電路314產生控制訊號Vc1以調整增益調整電路220的增益值、及/或產生控制訊號Vc2以調整相位調整電路230的相位調整量；而若是輸出訊號Dout之諧波成分的強度低於該臨界值，則比較電路314停止調整增益調整電路220的增益值以及相位調整電路230的相位調整量。需注意的是，第3圖所示之校正電路310的電路架構僅是作為範例說明，而非是本發明的限制。
在第2、3圖所示的實施例中，諧波產生電路140中設置相位調整電路230的目的是為了讓諧波訊號DH具有適合的相位以供輸出電路150用來刪除第一數位輸入訊號Din1的諧波成分，然而，相位調整電路230亦可被設置在第一類比數位轉換器110與輸出電路150之間，以對輸入至輸出電路150的第一數位輸入訊號Din1進行相位延遲，以達到相同的目的。具體來說，參考第4圖所示之接收電路400的示意圖，其中接收電路400包含了一第一類比數位轉換器410、一衰減器420、一第二類比數位轉換器430、一諧波產生電路440、一輸出電路450以及一延遲電路460。在接收電路400的操作中，第一類比數位轉換器410接收類比輸入訊號Vin並產生一第一數位輸入訊號Din1，而延遲電路460對第一數位輸入訊號Din1進行延遲操作(亦即，改變其相位)以產生一延遲後第一數位輸入訊號Din1’。接著，衰減器420接收類比輸入訊號Vin，並降低類比輸入訊號Vin的強度以產生一衰減後類比輸入訊號Vin’；接著，第二類比數位轉換器430對衰減後類 比輸入訊號Vin’進行類比數位轉換操作以產生一第二數位輸入訊號Din2。在本實施例中，由於第二類比數位轉換器430所接收的衰減後類比輸入訊號Vin’具有較弱的強度，因此第二類比數位轉換器430所輸出的第二數位輸入訊號Din2會位於線性區內，而沒有諧波失真的現象發生。接著，諧波產生電路440根據第二數位輸入訊號Din2以產生諧波訊號DH以供輸出電路150用來刪除延遲後第一數位輸入訊號Din1’的諧波成分以產生輸出訊號Dout。
在第4圖的實施例中，諧波產生電路440可以與第2圖所示之諧波產生電路140具有相同的電路架構；或是諧波產生電路440可以僅具有第2圖所示之諧波計算電路210以及增益調整電路220，亦即相位調整電路230的功能由延遲電路460來取代。
第5圖為根據本發明一實施例之訊號處理方法的流程圖。同時參考以上實施例所述的內容，訊號處理方法的流程如下所述。
步驟500：流程開始。
步驟502：對一類比輸入訊號進行類比數位轉換操作以產生一第一數位輸入訊號。
步驟504：降低該類比輸入訊號的強度以產生一衰減後類比輸入訊號。
步驟506：對該衰減後類比輸入訊號進行類比數位轉換操作以產生一第二數位輸入訊號。
步驟508：根據該第二數位輸入訊號以產生至少一諧波訊號。
步驟510：透過該至少一諧波訊號來刪除該第一數位輸入訊號的諧波成分，以產生一輸出訊號。
簡要歸納本發明，在本發明之接收電路中，係將輸入訊號進行強度衰減後再進行類比數位轉換操作以取得第二數位輸入訊號，並再根據第二數位輸入訊號來計算出至少一諧波訊號，以供消除第一數位輸入訊號的諧波成分。透過本發明，可以有效地減少輸出訊號的諧波失真，以改善訊號品質。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100:接收電路
110:第一類比數位轉換器
120:衰減器
130:第二類比數位轉換器
140:諧波產生電路
150:輸出電路
DH:諧波訊號
Din1:第一數位輸入訊號
Din2:第二數位輸入訊號
Dout:輸出訊號
Vin:類比輸入訊號
Vin’:衰減後類比輸入訊號

Claims (10)

  1. 一種接收電路，包含有：一第一類比數位轉換器，用以對一類比輸入訊號進行類比數位轉換操作以產生一第一數位輸入訊號；一衰減器，用以降低該類比輸入訊號的強度以產生一衰減後類比輸入訊號；一第二類比數位轉換器，用以對該衰減後類比輸入訊號進行類比數位轉換操作以產生一第二數位輸入訊號；一諧波產生電路，耦接於該第二類比數位轉換器，用以在不根據該第一數位輸入訊號的情形下，直接根據該第二數位輸入訊號進行計算以產生至少一諧波訊號；以及一輸出電路，耦接於該第一類比數位轉換器以及該諧波產生電路，用以透過該至少一諧波訊號來刪除該第一數位輸入訊號的諧波成分，以產生一輸出訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之接收電路，其中該諧波產生電路根據該第二數位輸入訊號的一頻率成分以計算出該至少一諧波訊號。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之接收電路，其中該輸出電路直接將該第一數位輸入訊號與該至少一諧波訊號相減以產生該輸出訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之接收電路，其中該諧波產生電路包含有：一諧波計算電路，用以根據該第二數位輸入訊號以計算出至少一初始諧波訊號； 一增益調整電路，用以調整該至少一初始諧波訊號的增益以產生該至少一諧波訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之接收電路，其中該諧波產生電路另包含有：一相位調整電路，其中該增益調整電路與該相位調整電路調整該至少一初始諧波訊號的增益與相位以產生該至少一諧波訊號。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之接收電路，另包含有：一校正電路，耦接於該輸出電路以及該諧波產生電路，用以根據該輸出訊號來調整該增益調整電路的一增益值以及該相位調整電路的一相位調整量。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之接收電路，其中該校正電路根據該輸出訊號之諧波成分的強度來調整該增益調整電路的該增益值以及該相位調整電路的該相位調整量，以使得該輸出訊號之諧波成分的強度低於一臨界值。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之接收電路，另包含有：一延遲電路，耦接於該第一類比數位轉換器以及該輸出電路之間，用以對輸入至該輸出電路的該第一數位輸入訊號進行相位延遲。
  9. 如申請專利範圍第4項所述之接收電路，其中該至少一初始諧波訊號包含了二次諧波成分以及三次諧波成分。
  10. 一種訊號處理方法，包含有：對一類比輸入訊號進行類比數位轉換操作以產生一第一數位輸入訊號；降低該類比輸入訊號的強度以產生一衰減後類比輸入訊號；對該衰減後類比輸入訊號進行類比數位轉換操作以產生一第二數位輸入訊號；在不根據該第一數位輸入訊號的情形下，直接根據該第二數位輸入訊號進行計算以產生至少一諧波訊號；以及透過該至少一諧波訊號來刪除該第一數位輸入訊號的諧波成分，以產生一輸出訊號。
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