專利名稱：數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換裝置和重放裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換裝置，即D/A轉(zhuǎn)換裝置，用以將輸入的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，和重放裝置。
近來，已經(jīng)出現(xiàn)了新的光盤稱作DVD(數(shù)字通用盤商標(biāo))，其具有大于光盤(下稱為CD商標(biāo))的容量。
DVD不同于常用的CD就在于，信息可存儲(chǔ)在12cm直徑光盤上的0.8μm的記錄道間距中，其中該間距等于常用CD的1.6μm的記錄道間距的一半，并且半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)由用于CD的780nm變?yōu)?30nm。還有，可以實(shí)現(xiàn)適用于CD的EFM(八到十四調(diào)制)調(diào)制方法。因此，通過DVD可實(shí)現(xiàn)在其一個(gè)表面上高密度地記錄相當(dāng)于約4GB的信息。
作為該DVD的一種，近來已經(jīng)出現(xiàn)了具有兩層記錄層的多層盤。
對(duì)于多層盤，已經(jīng)由本申請(qǐng)的申請(qǐng)人提出了高質(zhì)量的數(shù)字音頻唱片。在高質(zhì)量的數(shù)字音頻唱片中，以44.1KHz取樣的16比特?cái)?shù)字音頻信號(hào)可記錄在兩層中的一層上，同時(shí)以2.8224MHz調(diào)制的1比特?cái)?shù)字音頻信號(hào)∑Δ可記錄在另一層上，其是很高的取樣頻率，等于上述44.1KHz頻率的64倍。
人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以以這樣的形式在多層盤上記錄數(shù)據(jù)，即相同音樂或類似的數(shù)據(jù)節(jié)目均可記錄在兩層上。特別是，相同內(nèi)容的數(shù)據(jù)節(jié)目可作為CD水平的普通質(zhì)量數(shù)據(jù)而記錄在兩層中的一層上，并且作為較高質(zhì)量的數(shù)據(jù)而記錄在另一層上。
在多層盤中，由于其包括兩層中的一層作為記錄以44.1KHz取樣的16比特?cái)?shù)字音頻信號(hào)的層，所以其仍可通過市場(chǎng)上遍布的光盤播放機(jī)來重放。
還有，如果重放裝置如CD播放機(jī)配備有能夠處理以2.8224MHz取樣頻率進(jìn)行調(diào)制的1比特?cái)?shù)字音頻信號(hào)∑Δ的話，便可構(gòu)成能夠重現(xiàn)記錄于另一層上的新格式數(shù)據(jù)的重放裝置。
包含能夠處理1比特?cái)?shù)字音頻信號(hào)的解碼器的CD播放機(jī)可通過兩層來重放，并由此可通過用戶所擁有的大量光盤和新近出現(xiàn)的上述多層盤來重放。
市售光盤和新近出現(xiàn)的多層盤在外觀上幾乎是相同的。在多層盤的兩層之一上，可記錄與CD格式相同的數(shù)據(jù)，即以44.1KHz取樣的數(shù)字音頻信號(hào)、以16比特進(jìn)行量化并通過EFM調(diào)制方法進(jìn)行調(diào)制，以便保持與市售光盤的兼容性。
值得注意的是，以該方式記錄的CD系統(tǒng)數(shù)據(jù)層，下稱CD層，和另一層，即具有以2.8224MHz(＝64×44.1KHz)取樣頻率進(jìn)行調(diào)制的1比特?cái)?shù)字音頻信號(hào)∑Δ層，下稱HD(高清晰度)層。還有，記錄在CD層上的數(shù)據(jù)或記錄在常用CD上的數(shù)據(jù)下稱CD數(shù)據(jù)，并且記錄在HD層上的數(shù)據(jù)下稱HD數(shù)據(jù)。
能夠重放CD和所述多層盤的重放裝置可能的構(gòu)成示意地表示在

圖1中。
圖1所示的盤1可以是CD或具有CD層和HD層的多層盤。
由盤1讀出數(shù)據(jù)可通過光讀取頭301同時(shí)通過未示出的主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)盤1轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行。通過光讀取頭301讀出的數(shù)據(jù)可通過RF放大器302而轉(zhuǎn)換為重放RF(射頻)信號(hào)，并提供給信號(hào)處理電路303。
信號(hào)處理電路303可將輸入的數(shù)據(jù)解碼為以取樣頻率Fs＝44.1KHz取樣的16比特?cái)?shù)據(jù)，如果輸入數(shù)據(jù)為CD數(shù)據(jù)的話，則解碼為1比特?cái)?shù)據(jù)，即PDM(脈沖密度調(diào)制)信號(hào)，如果輸入數(shù)據(jù)為HD數(shù)據(jù)的話則以2.8224MHz(＝64×44.1KHz)取樣。將信號(hào)處理電路303的輸出提供給D/A轉(zhuǎn)換部分304。
下面描述一種情況，其中由信號(hào)處理電路303到D/A轉(zhuǎn)換部分304所輸入的數(shù)據(jù)為CD數(shù)據(jù)。CD數(shù)據(jù)可輸入到D/A轉(zhuǎn)換部分304的數(shù)字濾波器201。
由數(shù)字濾波器201到模擬電路部分204的電路系統(tǒng)形成用于CD數(shù)據(jù)的D/A轉(zhuǎn)換器。該電路采用的是PWM(脈寬調(diào)制)系統(tǒng)的D/A轉(zhuǎn)換器。
數(shù)字濾波器201對(duì)以適當(dāng)放大設(shè)置的頻率的所輸入CD數(shù)據(jù)進(jìn)行過取樣，并且將所得數(shù)據(jù)輸出到噪聲整形器202。
噪聲整形器202根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的再量化如到4比特來反饋噪聲，即量化誤差，用以將噪聲頻譜移到音頻帶以外的較高頻率側(cè)，以便獲得噪聲頻譜分布，其中低頻側(cè)噪聲得到抑制。因此，噪聲頻譜分布的4比特?cái)?shù)據(jù)可通過噪聲整形器202輸出。
由噪聲整形器202所輸出的4比特?cái)?shù)據(jù)可提供給PWM(脈寬調(diào)制)轉(zhuǎn)換部分203，并且轉(zhuǎn)換為1比特波形信號(hào)作為PWM信號(hào)。將所得信號(hào)輸入到模擬電路部分204。
模擬電路部分204主要對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理，使輸入的信號(hào)通過低通濾波器來除去信號(hào)的取樣頻率部分，以便獲得連續(xù)的模擬信號(hào)。將模擬信號(hào)提供給開關(guān)206的端子T1。
下面將描述一種情況，其中由信號(hào)處理電路303到D/A轉(zhuǎn)換部分304所輸入的信號(hào)為HD數(shù)據(jù)。
由于HD數(shù)據(jù)為PDM信號(hào)，它的取樣頻率為2.8224MHz，等于CD的64倍，并且是很高的，模擬電路部分205可直接連接在信號(hào)處理電路303的下一級(jí)。模擬電路部分205可進(jìn)行適用于HD信號(hào)的處理，并且HD數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)可通過模擬電路部分205而輸出。模擬信號(hào)可輸出到開關(guān)206的端子T2。
開關(guān)206可進(jìn)行開關(guān)操作，使得當(dāng)重放源為CD數(shù)據(jù)時(shí)，端子T1與端子T3相互連接，而當(dāng)源為HD數(shù)據(jù)時(shí)，端子T2和端子T3相互連接。以上述該方式所產(chǎn)生的CD模擬信號(hào)或HD模擬信號(hào)可作為模擬音頻信號(hào)輸出到音頻輸出端子207。
在參照?qǐng)D1所述的重放裝置中，兩電路系統(tǒng)均可應(yīng)用于CD數(shù)據(jù)和HD數(shù)據(jù)，以便轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并進(jìn)行模擬信號(hào)處理。這主要基于下列事實(shí)，即對(duì)于CD數(shù)據(jù)與HD數(shù)據(jù)之間模擬電路部分的低通濾波器等來說要求不同的特性。
包含用于CD數(shù)據(jù)和HD數(shù)據(jù)的兩個(gè)電路系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)會(huì)引起一定的問題，所需要的部件數(shù)量會(huì)增加，并且用于電路部件所需的安裝區(qū)域會(huì)增加。還有，在兩電路之間通過電源供電和接地的電路板圖型會(huì)出現(xiàn)相互干擾，這也會(huì)引起一定的問題，即它會(huì)使重放的模擬音頻信號(hào)的質(zhì)量或模擬信號(hào)的性能變差。
眾所周知，作為只有對(duì)應(yīng)于HD數(shù)據(jù)的PDM信號(hào)才有的特性，一些切換失真會(huì)疊加在PDM信號(hào)上，如在PDM信號(hào)重放過程中由數(shù)據(jù)輸出緩沖器進(jìn)行疊加。取決于信號(hào)的失真會(huì)在轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)以后的階段使性能變差，或使重放的聲音質(zhì)量變差。因此，如果試圖例如增大重放信號(hào)的質(zhì)量的話，那么就需要除去上述的切換失真，并獲得具有原始信號(hào)保真度的重放信號(hào)。
本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換裝置，其中在PWM轉(zhuǎn)換電路下一級(jí)的模擬電路可共同地用于不同信號(hào)，和一種重放裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換裝置，用以將輸入的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，其包括第一比特轉(zhuǎn)換裝置，用以將以FsHz取樣頻率取樣并以M比特量化的第一數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為N比特?cái)?shù)字信號(hào)，M是等于或大于2的整數(shù)，N是等于或小于M的整數(shù)，第二比特轉(zhuǎn)換裝置，用以將以k×FsHz另一取樣頻率取樣并以1比特量化的第二數(shù)字信號(hào)變換為N比特?cái)?shù)字信號(hào)，k是等于或大于2的整數(shù)，信號(hào)選擇裝置，用以交替地選擇由第一比特轉(zhuǎn)換裝置所獲得的第一N比特信號(hào)和由第二比特轉(zhuǎn)換裝置所獲得的第二N比特信號(hào)中的一個(gè)，脈寬調(diào)制裝置，用以對(duì)由信號(hào)選擇裝置所選擇的N比特信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制，和濾波器裝置，用于過濾通過脈寬調(diào)制裝置所獲得的脈沖信號(hào)，以便只通過在低頻區(qū)域中脈沖信號(hào)的預(yù)定部分。
采用D/A轉(zhuǎn)換裝置，使第一數(shù)字信號(hào)如以M比特量化比特?cái)?shù)量化的CD數(shù)據(jù)和第二數(shù)字信號(hào)如以1比特量化的HD數(shù)據(jù)二者的D/A轉(zhuǎn)換可變換為N比特信號(hào)，并且通過轉(zhuǎn)換所獲得的N比特第一數(shù)字信號(hào)或第二數(shù)字信號(hào)可加以選擇，并進(jìn)行PWM變換。因此，第一和第二數(shù)字信號(hào)二者均可通過D/A轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。
配備在PWM轉(zhuǎn)換部分下一級(jí)上的模擬電路部分可共同地用于第一和第二數(shù)字信號(hào)二者。簡(jiǎn)言之，不需要提供對(duì)應(yīng)于第一和第二數(shù)字信號(hào)的兩個(gè)模擬電路部分。因此，可以減少組成模擬電路部分的部件數(shù)量，并且可以實(shí)現(xiàn)電路尺寸的降低，以及成本等的下降。還有，用于模擬電路的供電系統(tǒng)和用于電路板上各信號(hào)的接地圖型等得到簡(jiǎn)化，因此，增強(qiáng)了性能、重放聲音的質(zhì)量等等。
第二數(shù)字信號(hào)就是所謂以1比特量化的PDM信號(hào)。當(dāng)將第二數(shù)字信號(hào)進(jìn)行PWM變換時(shí)，可保持只有1比特型式的D/A轉(zhuǎn)換器才有的良好線性，并且可除去疊加在PDM信號(hào)上的切換失真。因此，可以獲得在轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)以后第二數(shù)字信號(hào)性能的增強(qiáng)。
當(dāng)將N比特?cái)?shù)字信號(hào)進(jìn)行PWM轉(zhuǎn)換時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與主PWM信號(hào)具有互補(bǔ)關(guān)系的分PWM信號(hào)，并且由于配備了差動(dòng)添加兩個(gè)PWM信號(hào)的裝置，可消除疊加在PWM信號(hào)上的二次失真。
還有，共同模式的失真可通過由PWM信號(hào)和分PWM信號(hào)邏輯變換獲得的脈沖信號(hào)并差動(dòng)添加變換的脈沖信號(hào)和PWM信號(hào)以及分PWM信號(hào)而消除。
D/A轉(zhuǎn)換裝置可具有一定結(jié)構(gòu)，其中以1比特量化的第二數(shù)字信號(hào)可輸出到PWM轉(zhuǎn)換部分，如在將其根據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)值而變換為預(yù)定比特型式的N比特信號(hào)以后的脈寬調(diào)制裝置，或另一結(jié)構(gòu)，其中以A比特(A＜N)量化的第二數(shù)字信號(hào)可在其經(jīng)受由數(shù)字濾波器進(jìn)行的計(jì)算處理以后輸出到PWM轉(zhuǎn)換部分，使得其為N比特或更小的信號(hào)。
當(dāng)使用前一種結(jié)構(gòu)時(shí)，可制備一表，其中可存儲(chǔ)許多N比特的比特圖型。當(dāng)將N比特的信號(hào)進(jìn)行PWM變換時(shí)，由于信號(hào)增益取決于PWM轉(zhuǎn)換以后的脈寬，當(dāng)需要增益調(diào)節(jié)時(shí)，可使用表內(nèi)所選擇的比特圖型根據(jù)所設(shè)定的增益進(jìn)行N比特轉(zhuǎn)換。采用D/A轉(zhuǎn)換裝置，可很容易地進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。采用上述結(jié)構(gòu)，由于增益調(diào)節(jié)是在數(shù)字區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的，因此信號(hào)的性能等要比在進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)的好，例如在保持的模擬區(qū)域內(nèi)。
當(dāng)使用后一種構(gòu)成時(shí)，通過上述數(shù)字濾波器的處理，疊加在信號(hào)上的噪聲可在數(shù)字區(qū)域內(nèi)被削弱。因此，由于對(duì)下一級(jí)中模擬電路部分中濾波器處理負(fù)擔(dān)的緩和，所以模擬電路部分可以更簡(jiǎn)單地構(gòu)成。因而，可以使電路尺寸減小，并且獲得模擬信號(hào)性能等的增強(qiáng)。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種盤重放裝置，其能夠選擇地從多層盤對(duì)記錄在第一和第二層中的第一和第二數(shù)字信號(hào)進(jìn)行重放，多層盤具有第一層，其中記錄有以FsHz取樣頻率取樣并以M比特量化的第一數(shù)字信號(hào)，M為等于或大于2的整數(shù)，和第二層，其中記錄有以k×FsHz另一取樣頻率取樣并以1比特量化的第二數(shù)字信號(hào)，k是等于或大于2的整數(shù)，包括第一比特轉(zhuǎn)換裝置，用以將第一數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為N比特?cái)?shù)字信號(hào)，N是等于或小于M的整數(shù)，第二比特轉(zhuǎn)換裝置，用以將第二數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為N比特?cái)?shù)字信號(hào)，信號(hào)選擇裝置，用以交替地選擇由第一比特轉(zhuǎn)換裝置所獲得的第一N比特信號(hào)和由第二比特轉(zhuǎn)換裝置所獲得的第二N比特信號(hào)中的一個(gè)，脈寬調(diào)制裝置，用以對(duì)由信號(hào)選擇裝置所選N比特信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制，和濾波器裝置，用以過濾由脈寬調(diào)制裝置所獲得的脈沖信號(hào)，使其只有在低頻區(qū)域中脈沖信號(hào)的預(yù)定部分可以通過。
按照本發(fā)明的再一方面，提供一種盤重放裝置，其能夠選擇地進(jìn)行盤的第一層和第二層的重放，在盤的第一層上，記錄有以FsHz取樣頻率取樣并以M比特量化的第一數(shù)字信號(hào)，M為等于或大于2的整數(shù)，和在第二層上，記錄有以k×FsHz另一取樣頻率取樣并以1比特量化的第二數(shù)字信號(hào)，k是等于或大于2的整數(shù)，包括第一比特轉(zhuǎn)換裝置，用以將第一數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為N比特?cái)?shù)字信號(hào)，N是等于或小于M的整數(shù)，第二比特轉(zhuǎn)換裝置，用以將第二數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為N比特?cái)?shù)字信號(hào)，脈寬調(diào)制裝置，用以對(duì)由第一或第二比特轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)換所獲得的N比特信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制，和濾波器裝置，用以過濾由脈寬調(diào)制裝置所獲得的脈沖信號(hào)，使其只有在低頻區(qū)域中脈沖信號(hào)的預(yù)定部分可以通過。
通過下面結(jié)合附圖的描述和后續(xù)權(quán)利要求的限定，將使本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，其附圖中同樣的部件或元件采用同樣的參考標(biāo)號(hào)來表示。
附圖的簡(jiǎn)要說明。
圖1是一方框圖，其表示能夠重放CD數(shù)據(jù)和HD數(shù)據(jù)的常用重放裝置；圖2是一透視圖，其表示可以通過本發(fā)明重放裝置重放的多層盤的結(jié)構(gòu)；圖3是一圖表，其表示用于CD層和HD層說明的比較表；圖4是本發(fā)明重放裝置的方框圖；圖5是一方框圖，其表示在本發(fā)明重放裝置中所提供的D/A轉(zhuǎn)換部分的構(gòu)成；圖6是一波形圖，其表示當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為4比特?cái)?shù)據(jù)時(shí)的PWM轉(zhuǎn)換的一個(gè)實(shí)例；圖7是一波形圖，其表示通過差動(dòng)添加由PWM轉(zhuǎn)換部分所得PWM脈沖而獲得的并相互具有2互補(bǔ)關(guān)系的波形；圖8是一方框圖，其表示在本發(fā)明實(shí)施例的D/A轉(zhuǎn)換部分中模擬電路部分構(gòu)成的第一實(shí)例；圖9是一方框圖，其表示在本發(fā)明實(shí)施例的D/A轉(zhuǎn)換部分中模擬電路部分構(gòu)成的第二實(shí)例；圖10是一方框圖，其表示在本發(fā)明實(shí)施例的D/A轉(zhuǎn)換部分中模擬電路部分構(gòu)成的第三實(shí)例；圖11是一示意圖，其表示配備在第一1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分中的表的內(nèi)容；圖12A是當(dāng)HD數(shù)據(jù)進(jìn)行PWM變換時(shí)的HD數(shù)據(jù)時(shí)間圖；圖12B是當(dāng)HD數(shù)據(jù)進(jìn)行PWM變換時(shí)1比特至4比特轉(zhuǎn)換信號(hào)的時(shí)間圖；圖12C是當(dāng)HD數(shù)據(jù)進(jìn)行PWM變換時(shí)PWM(+)信號(hào)的時(shí)間圖；圖12D是當(dāng)HD數(shù)據(jù)進(jìn)行PWM變換時(shí)PWM(-)信號(hào)的時(shí)間圖；圖12E是當(dāng)HD數(shù)據(jù)進(jìn)行PWM變換時(shí)PWMX(+)信號(hào)的時(shí)間圖；圖12F是當(dāng)HD數(shù)據(jù)進(jìn)行PWM變換時(shí)PWMX(+)信號(hào)的時(shí)間圖；圖12G是當(dāng)HD數(shù)據(jù)進(jìn)行PWM變換時(shí)PWM(+)-PWM(-)信號(hào)的時(shí)間圖；圖12H是當(dāng)HD數(shù)據(jù)進(jìn)行PWM變換時(shí)PWMX(+)-PWMX(-)信號(hào)的時(shí)間圖；圖13是一方框圖，其表示第二1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分構(gòu)成的一個(gè)實(shí)例；圖14是頻率分布圖，其表示普通第k級(jí)噪聲整形器的頻率特性；圖15是頻率分布圖，其表示在第二1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分中所配備的數(shù)字濾波器的頻率特性；和圖16是頻率分布圖，其表示由第二1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分所處理的HD數(shù)據(jù)的頻率特性。
優(yōu)選實(shí)施例的描述。
下面將描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。本實(shí)施例的D/A(數(shù)字/模擬)轉(zhuǎn)換裝置可提供在盤重放裝置中，通過該裝置可至少重放具有CD層和HD層的多層盤和CD盤。
描述將按下列次序進(jìn)行。
1、多層盤的結(jié)構(gòu)2、重放裝置的構(gòu)成3、D/A轉(zhuǎn)換部分的構(gòu)成(第一實(shí)例)4、D/A轉(zhuǎn)換部分的構(gòu)成(第二實(shí)例)1、多層盤的結(jié)構(gòu)在圖2中示出了本發(fā)明重放裝置所使用的多層盤的結(jié)構(gòu)。
所示多層盤100是具有約12cm直徑和1.2mm厚度的光盤，并且其包括以層狀結(jié)構(gòu)形式的，上表面?zhèn)壬系臉?biāo)簽表面105，CD層101，CD襯底103，HD層102，HD襯底104和讀出表面106。
多層盤100具有其讀出層表面上所形成的CD層101和HD層102兩層，并且在CD層101上可記錄有以44.1KHz取樣的16比特?cái)?shù)字音頻信號(hào)，這在CD等方面通常是公知的。此時(shí)，在HD層102上記錄有1比特?cái)?shù)字音頻信號(hào)∑Δ，其是以等于上述44.1KHz頻率64倍的2.8224MHz的超高取樣頻率進(jìn)行取樣的。
在圖3中示出了CD層和HD層之間詳細(xì)比較表。CD層101的頻帶是在5-20KHz范圍，而HD層102的頻帶可實(shí)現(xiàn)由DC部分到100KHz的較寬頻帶。CD層101的動(dòng)態(tài)范圍是在整個(gè)音頻帶中的98dB，而HD層102的動(dòng)態(tài)范圍是在整個(gè)音頻帶中的120dB。
CD層101的最小坑長(zhǎng)度為0.83μm，而HD層102的最小坑長(zhǎng)度為0.4μm。
CD層101的記錄道間距為1.6μm，而HD層102的記錄道間距為0.74μm。
CD層101的讀出激光器波長(zhǎng)為780nm，而HD層102的讀出激光器波長(zhǎng)為650nm，其要比CD層101的短。
CD層101的光拾取透鏡的數(shù)值孔徑(NA)為0.45，而HD層102的光拾取透鏡的數(shù)直孔徑(NA)為0.6。
由于CD層101和HD層102以這樣的方式在最小坑長(zhǎng)度、記錄道間距、透鏡數(shù)值孔徑(NA)和激光器波長(zhǎng)方面相互不同，同時(shí)CD層101的數(shù)據(jù)容量為780MB，所以HD層102的數(shù)據(jù)容量為4.7GB，其可以記錄更大數(shù)量的數(shù)據(jù)。
2、重放裝置的構(gòu)成圖4表示本發(fā)明實(shí)施例重放裝置的方框圖。
光盤1可以為上述的多層盤或公知的CD盤。
光盤1可放置在轉(zhuǎn)盤上(未示出)并且受控轉(zhuǎn)動(dòng)，例如由主軸電機(jī)2以CLV(恒定線性速度)轉(zhuǎn)動(dòng)。
光頭3包括物鏡，兩軸機(jī)構(gòu)，半導(dǎo)體激光器，和光接收部分，用以接收由半導(dǎo)體激光器所發(fā)出的并由盤1表面所反射的光，所有部分均未示出。
當(dāng)所加載的光盤為多層盤時(shí)，可切換所使用的光路，使得當(dāng)要播放的是光盤的CD層101時(shí)，使用具有波長(zhǎng)為780nm的半導(dǎo)體激光器，而當(dāng)要播放的是光盤的HD層102時(shí)，使用680nm較短波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器。
光頭3包括兩個(gè)物鏡，并且可以切換光路，使得當(dāng)播放CD層101時(shí)，使用0.45數(shù)值孔徑的透鏡，而當(dāng)播放HD層102時(shí)，使用0.6的另一數(shù)值孔徑的透鏡。
如果加載的光盤1為CD盤的話，則可以以類似于播放多層盤的CD層101的方式來進(jìn)行播放。
如果將全息集成非球面透鏡用于光頭的話，就沒有必要使上述光頭3包含兩個(gè)物鏡了。光頭可以是該類型的，其中半導(dǎo)體層的光路可借助于單個(gè)透鏡進(jìn)行切換。
可替換地，光頭3還可以這樣構(gòu)成，使得兩個(gè)光頭包括具有適用于重放HD層光特性的一個(gè)光頭，和具有適用于重放CD層和CD盤另一光特性的另一光頭，并且光頭可根據(jù)實(shí)際播放的層或盤而可切換地使用。
上述的兩軸機(jī)構(gòu)包括聚焦線圈，其用以驅(qū)動(dòng)物鏡，使其沿垂直于光盤1平面的方向移動(dòng)，和跟蹤線圈，用以沿光盤1的徑向驅(qū)動(dòng)物鏡。
圖4的重放裝置進(jìn)一步包括未示出的滑移電機(jī)，用以使整個(gè)光頭3在光盤1的徑向上最大限度地移動(dòng)。
由光頭3中的光接收部分所檢測(cè)到的反射光可提供給RF放大器4，通過該放大器進(jìn)行電流-電壓轉(zhuǎn)換和矩陣計(jì)算處理，以便產(chǎn)生聚焦誤差信號(hào)FE和跟蹤誤差信號(hào)TE，并且進(jìn)一步產(chǎn)生RF信號(hào)作為重放信息。
由此產(chǎn)生的聚焦誤差信號(hào)FE和跟蹤誤差信號(hào)TE可在其通過伺服電路5進(jìn)行相位補(bǔ)償和增益調(diào)節(jié)以后經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路6而提供給上述的聚焦線圈和跟蹤線圈。
跟蹤誤差信號(hào)TE在伺服電路5中經(jīng)受LPF(低通濾波器)處理，使得產(chǎn)生滑移誤差信號(hào)。滑移誤差信號(hào)可通過驅(qū)動(dòng)器電路6而提供給滑移電機(jī)。
由RF放大器4所產(chǎn)生的RF信號(hào)在加載光盤1為CD時(shí)可經(jīng)過二進(jìn)制數(shù)字化和EFM解調(diào)(八至十四解調(diào))，并通過信號(hào)處理電路7由CIRC(交叉交插里德-索羅蒙編碼)進(jìn)行誤差校正處理。最終，將所獲得的以Fs＝44.1KHz取樣頻率取樣的16比特?cái)?shù)字音頻信號(hào)輸出到D/A轉(zhuǎn)換部分8。
另一方面，如果加載的光盤1是多層盤的話，當(dāng)CD層101是要重放的時(shí)，可采用與上述CD盤類似的方式通過信號(hào)處理電路7進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)字化、EFM解調(diào)和CIRC誤差校正處理，并且將以Fs＝44.1KHz的16比特量化的所得數(shù)字音頻信號(hào)輸出到D/A轉(zhuǎn)換部分8。對(duì)應(yīng)于CD格式的以Fs＝44.1KHz的16比特量化的數(shù)字音頻信號(hào)，即通過由CD盤或多層盤的CD層讀出所獲得的數(shù)字音頻信號(hào)，在下面將稱作“CD數(shù)據(jù)”。
另一方面，當(dāng)多層盤的HD層102要重放時(shí)，可通過信號(hào)處理電路7進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)字量化和FEM+(八至十四解調(diào)+)，并基于產(chǎn)品代碼進(jìn)行誤差校正處理。最終，將所得數(shù)字音頻信號(hào)輸出到D/A轉(zhuǎn)換部分8，其中該信號(hào)是以2.8224MHz(64Fs＝64×44.1KHz)取樣頻率以1比特量化的流的形式的PDM信號(hào)。
還有，通過播放HD層所獲得的數(shù)字音頻信號(hào)下面將稱作“HD數(shù)據(jù)”。
這里，CD層101或HD層102的重放可通過用戶使用操作部分11上所配備的按鍵來加以選擇。
另一方面，當(dāng)用于CD數(shù)據(jù)或HD數(shù)據(jù)的單層要進(jìn)行播放時(shí)，需要盤決定電路13，其可在多層與單層之間決定，并可根據(jù)光頭3所反射并由盤表面所反射的光而在CD數(shù)據(jù)與HD數(shù)據(jù)之間決定。盤決定電路13可以配備在信號(hào)處理電路7中。
還有，信號(hào)處理電路7可進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)字化EFM信號(hào)或EFM+信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘的比較，以便產(chǎn)生速度誤差信號(hào)和相位誤差信號(hào)，并可將速度誤差信號(hào)和相位誤差信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)器電路6。因此，光盤1的轉(zhuǎn)動(dòng)可通過主軸電機(jī)2由速度誤差信號(hào)和相位誤差信號(hào)加以控制。
還有，信號(hào)處理電路7可根據(jù)二進(jìn)制數(shù)字化EFM信號(hào)或EFM+信號(hào)控制PLL(鎖相環(huán)路)的同步引入操作。
D/A轉(zhuǎn)換部分8可接收CD數(shù)據(jù)或HD數(shù)據(jù)，其是數(shù)字音頻信號(hào)，并且最終將所接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)。模擬音頻信號(hào)可通過音頻輸出端子9而輸出。
下面描述D/A轉(zhuǎn)換部分8的內(nèi)部構(gòu)成。
系統(tǒng)控制器10可進(jìn)行控制，使得用于伺服的各個(gè)命令可根據(jù)操作部分11的各操作按鍵和經(jīng)過的播放時(shí)間的字符信息顯示而傳遞給伺服電路5，播放的節(jié)目標(biāo)題等可顯示在顯示部分12上。還有，系統(tǒng)控制器10可進(jìn)行信號(hào)處理電路7的主軸伺服控制和解碼器控制。再有，系統(tǒng)控制器10有時(shí)可進(jìn)行所需控制信號(hào)的輸出，使得可獲得D/A轉(zhuǎn)換部分8的所需操作。
值得注意的是，圖4所示的重放裝置的構(gòu)成只是一個(gè)實(shí)例，其可根據(jù)實(shí)際使用的條件、規(guī)格等進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男汀＠?，可以這樣構(gòu)成，使得暫時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可以以比速率高的速率而讀出，并且由信號(hào)處理而處理成緩沖存儲(chǔ)，以及D/A轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)可以以普通速率由緩沖存儲(chǔ)器中讀出。采用配備有緩沖存儲(chǔ)器的構(gòu)成，即使由于振動(dòng)或沖擊而中斷盤的讀出操作，如果在對(duì)應(yīng)于緩沖存儲(chǔ)器鎖存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的時(shí)間內(nèi)重新開始由盤讀出操作的化，可允許連續(xù)的數(shù)據(jù)重放。簡(jiǎn)言之，當(dāng)與圖4的重放裝置相比較時(shí)，可增強(qiáng)防振動(dòng)特性。
3、D/A轉(zhuǎn)換部分的構(gòu)成(第一實(shí)例)下面參照?qǐng)D5來描述作為第一實(shí)例的D/A轉(zhuǎn)換部分8的內(nèi)部構(gòu)成。值得注意的是，在圖5中，與圖4相同的元件采用同樣的參考標(biāo)號(hào)來表示，為避免重復(fù)，對(duì)其相同的描述在此加以省略。
圖5所示D/A轉(zhuǎn)換部分8具有下面所述的一般構(gòu)成。
輸入到D/A轉(zhuǎn)換部分8的CD數(shù)據(jù)通過數(shù)字濾波器21→噪聲整形器22→開關(guān)23→PWM轉(zhuǎn)換部分24→模擬電路部分25的電路系統(tǒng)而進(jìn)行最后轉(zhuǎn)換并作為模擬音頻信號(hào)而輸出。簡(jiǎn)言之，所述電路系統(tǒng)具有用于CD數(shù)據(jù)的D/A轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)構(gòu)成。
另一方面，輸入到D/A轉(zhuǎn)換部分8的HD數(shù)據(jù)可通過作為D/A轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的電路系統(tǒng)而進(jìn)行轉(zhuǎn)換并作為模擬音頻信號(hào)而輸出，其中D/A轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)包括1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26→開關(guān)23→PWM轉(zhuǎn)換部分24→模擬電路部分25。
簡(jiǎn)言之，本結(jié)構(gòu)具有象用于CD數(shù)據(jù)和HD數(shù)據(jù)的D/A轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，其中它們共同使用了PWM轉(zhuǎn)換部分24→模擬電路部分25的電路系統(tǒng)。
在這里，首先描述用于CD數(shù)據(jù)的D/A轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的構(gòu)成。簡(jiǎn)言之，將描述該電路系統(tǒng)，其包括數(shù)字濾波器21→噪聲整形器22→開關(guān)23→PWM轉(zhuǎn)換部分24→模擬電路部分25。
該電路系統(tǒng)適用所謂過取樣型的1比特型D/A轉(zhuǎn)換器。
1比特型D/A轉(zhuǎn)換器可分成PWM型和PDM型，并且適用于PWM型的系統(tǒng)可考慮實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)楫?dāng)與適用于PDM型的另一系統(tǒng)相比時(shí)，過取樣比即噪聲整形器的操作速度會(huì)變低。
還有，PWM型1比特型D/A轉(zhuǎn)換器與PDM型相比還具有下列優(yōu)點(diǎn)。
由處理數(shù)字信號(hào)的裝置輸出的脈沖在上升邊緣和下降邊緣二者上會(huì)出現(xiàn)不理想的垂直邊緣，這會(huì)產(chǎn)生信號(hào)失真。在本說明書中，這被稱作切換失真。
在PWM型的情況下，由于在轉(zhuǎn)換的一個(gè)周期內(nèi)必定會(huì)存在一個(gè)上升邊緣和一個(gè)下降邊緣，因此切換失真會(huì)作為一部分而出現(xiàn)，該部分的載體頻率是PWM轉(zhuǎn)換頻率，該頻率通常約1-6MHz，因此，如果其通過象低通濾波器那樣通過0-20KHz音頻帶的話，其只會(huì)保留DC部分而沒有失真的信號(hào)部分。
另一方面，在PDM型的情況下，由于輸入僅限于‘1’或‘0’，如果輸入包括一系列‘1’或一系列‘0’的話，在轉(zhuǎn)換的一個(gè)周期內(nèi)在輸入信號(hào)中就不可能存在上升邊緣或下降邊緣。特別是，由于上升邊緣或下降邊緣數(shù)量取決于輸入信號(hào)，所以切換失真也取決于輸入信號(hào)，并且使信號(hào)部分失真。然而，由于近年來的裝置具有相當(dāng)高的操作速度，如果精度為約100dB是話，可以實(shí)現(xiàn)PDM類型的DAC。然而，眾所周知，如果要求高于100dB精度的話，要實(shí)現(xiàn)是相當(dāng)困難的。
用于CD數(shù)據(jù)的D/A轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的操作如下。當(dāng)將CD數(shù)據(jù)由信號(hào)處理電路7輸出到D/A轉(zhuǎn)換部分8時(shí)，CD數(shù)據(jù)被提供給數(shù)字濾波器21。
數(shù)字濾波器21是過取樣型的低通濾波器，并且可削弱輸入信號(hào)的取樣噪聲，并產(chǎn)生M比特?cái)?shù)據(jù)，其通常約為16比特至24比特，直到取樣達(dá)到下一級(jí)中的噪聲整形器22的操作頻率。通常，輸入信號(hào)會(huì)被取樣達(dá)到輸入取樣頻率的約32倍至256倍。
噪聲整形器22可將由數(shù)字濾波器21所輸入的M比特信號(hào)量化為N比特，其中N＜M；通常N＝約2-5，在本實(shí)施例中，N＝4。由該量化所產(chǎn)生的噪聲在一定條件下可抑制在低頻區(qū)域內(nèi)，并且根據(jù)噪聲整形器的構(gòu)成，在0-20Khz音頻帶中的動(dòng)態(tài)范圍可設(shè)定為120dB，其當(dāng)轉(zhuǎn)換為比特精度時(shí)為20比特精度。噪聲整形器22的輸出可輸出到開關(guān)23的端子T1。
在開關(guān)23中，可進(jìn)行切換，使得當(dāng)由D/A轉(zhuǎn)換部分8所處理的數(shù)據(jù)為CD數(shù)據(jù)時(shí)，端子T1和端子T3相互連接，而當(dāng)待處理的數(shù)據(jù)為下述的HD數(shù)據(jù)時(shí)，端子T2和端子T3相互連接。
開關(guān)23可根據(jù)在多層和單層之間的決定、CD數(shù)據(jù)和HD數(shù)據(jù)之間的決定和由用戶對(duì)操作部分11的按鍵選擇按照系統(tǒng)控制器10的控制信號(hào)S4由盤決定電路13進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。還有，信號(hào)處理電路7可通過盤決定電路13來控制，使得當(dāng)有關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)生于CD數(shù)據(jù)或HD數(shù)據(jù)的單層時(shí)，信號(hào)處理電路7的輸出數(shù)據(jù)可選擇地輸出到數(shù)字濾波器21或1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26。
噪聲整形器22的輸出可通過開關(guān)23輸入到PWM轉(zhuǎn)換部分24，通過該部分將其轉(zhuǎn)換為具有特定脈寬的PWM信號(hào)，其具有與所輸入數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
在圖6中示出了由PWM轉(zhuǎn)換部分24的PWM轉(zhuǎn)換實(shí)例，其中輸入到PWM轉(zhuǎn)換部分24即噪聲整形器22的輸出為4比特信號(hào)。
在圖6中，輸入數(shù)據(jù)示于左邊，并且在輸入數(shù)據(jù)的右側(cè)上，示出了對(duì)應(yīng)于各輸入數(shù)據(jù)的(+)側(cè)上的PWM輸出(其下稱為PWM(+))。還有，在PWM輸出的右側(cè)上，示出了在(-)側(cè)上15個(gè)不同PWM輸出(其下稱為PWM(-))。每個(gè)PWM(+)或PWM(-)信號(hào)均為由PWM轉(zhuǎn)換部分24所輸出的PWM信號(hào)。
圖6所示4比特輸入數(shù)據(jù)是以十進(jìn)制數(shù)2-(-7)-(+7)的補(bǔ)碼，并且通過轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)所獲得的數(shù)值以括號(hào)形式示于輸入數(shù)據(jù)欄的右手側(cè)上。如果由4比特所示的最小脈寬用T表示的話，最大脈寬為16T。而圖6所示最大脈寬為15T的原因在于，當(dāng)使用脈寬達(dá)到15T時(shí)，在一個(gè)轉(zhuǎn)換周期內(nèi)必定會(huì)存在一個(gè)上升邊緣和一個(gè)下降邊緣。如果輸入數(shù)據(jù)具有16T脈寬的話，在取樣周期中的脈沖會(huì)持續(xù)到下一取樣周期的另一脈沖，并且不能保證在一個(gè)循環(huán)周期中存在上升邊緣和下降邊緣。
還有，PWM輸出PWM(+)和PWM(-)也是脈沖，其具有相互二進(jìn)制補(bǔ)碼的關(guān)系。例如，當(dāng)輸入為1001(-7)時(shí)，由于其二進(jìn)制補(bǔ)碼為0111(+7)，所以當(dāng)輸入0111(+7)時(shí)，會(huì)由輸出PWM(-)而輸出輸出PWM(+)的脈沖15T。
下面描述需要具有二進(jìn)制補(bǔ)碼關(guān)系的脈沖基本原理。
輸出PWM(+)和PWM(-)的脈寬可在固定上升邊緣時(shí)改變下降邊緣的位置而加以改變。
按照該方法，脈沖的中心位置可對(duì)應(yīng)于15個(gè)不同脈沖而改變，并且脈沖可經(jīng)受相位調(diào)制。結(jié)果，會(huì)出現(xiàn)諧波失真。然而，如果輸出PWM(+)和PWM(-)被差動(dòng)地添加的話，例如，由下式給出PWM(+)-PWM(-) (1)那么，所有輸入數(shù)據(jù)的脈沖中心將定位在圖7所示的固定位置上，并且(+)側(cè)的波形和(-)側(cè)的波形均為相對(duì)于圖7中位于振幅中央的線‘0’相互對(duì)稱的波形。因此，任何輸入數(shù)據(jù)均未進(jìn)行相位調(diào)制。簡(jiǎn)言之，二次失真可以隨著差動(dòng)地添加相互具有二進(jìn)制補(bǔ)碼關(guān)系脈寬的脈沖而消除。在本實(shí)施例的情況下，可通過模擬電路部分25進(jìn)行上述式(1)的計(jì)算，下面將對(duì)此進(jìn)行描述。
在圖5所示本實(shí)施例的PWM轉(zhuǎn)換部分24中，配備在其內(nèi)部的邏輯反向電路24a可邏輯地顛倒上述輸出PWM(+)和PWM(-)的波形，以進(jìn)一步產(chǎn)生輸出PWMX(+)和PWMX(-)，并將其輸出。值得注意的是，當(dāng)產(chǎn)生可以通過反相器來反向輸出PWM(+)和PWM(-)而形成邏輯反向電路24a的想法時(shí)，由于發(fā)明人的該想法所產(chǎn)生的時(shí)間滯后，因此未實(shí)際使用。PWM轉(zhuǎn)換部分24最好是這樣構(gòu)成，使得其包括一表，其中存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于輸出PWM(+)和PWM(-)的輸出PWMX(+)和PWMX(-)脈寬的信息，并且參照該表在相同時(shí)間下與輸出PWM(+)和PWM(-)一起產(chǎn)生并輸出輸出PWMX(+)和PWMX(-)。
輸出PWMX(+)和PWMX(-)脈沖信號(hào)的各邊緣其方向均與輸出PWM(+)和PWM(-)的邊緣相反。相反方向的邊緣可具有一定效果，即可消除在實(shí)際PWM轉(zhuǎn)換部分24中所具有PWM輸出緩沖區(qū)晶體管的切換噪聲。最終，非反向側(cè)脈沖與反向側(cè)脈沖通過下述方式由下一級(jí)的模擬電路部分25差動(dòng)地添加，以消除共同的模式噪聲。
以上述方式由PWM轉(zhuǎn)換部分24所產(chǎn)生的脈沖輸出PWM(+)、PWM(-)、PWMX(+)和PWMX(-)均是分別組成的，并且在音頻帶以外的噪聲部分可通過下一級(jí)的模擬電路部分25而減弱。在圖8中示出了模擬電路部分25構(gòu)成的一個(gè)實(shí)例。
在圖8所示構(gòu)成中，可將輸出PWM(+)和PWM(-)分別輸入到差動(dòng)放大電路35的非反向輸入端31和反向輸入端32。同時(shí)，分別將輸出PWMX(+)和PWMX(-)輸入到另一差動(dòng)放大電路36的非反向輸入端33和反向輸入端34。差動(dòng)放大電路35的輸出可輸入到再一個(gè)差動(dòng)放大電路37的非反向輸入端，并將差動(dòng)放大電路36的輸出輸入到差動(dòng)放大電路37的反向輸入端。
差動(dòng)放大電路37的輸出可輸入到低通濾波器38。差動(dòng)放大電路37輸出的高頻部分可通過低通濾波器38而消除，以獲得模擬波形。模擬波形信號(hào)可作為模擬音頻信號(hào)提供給音頻輸出端9。
按照?qǐng)D8的構(gòu)成，差動(dòng)放大電路37的輸出可表示為h1(f)×[{PWM(+)-PWM(-)}-{PWMX(+)-PWMX(-)}](2)其中h1(f)是圖8所示由輸入端31、32、33和34到差動(dòng)放大電路37輸出的路徑頻率特性。該頻率特性通常是低通濾波器的特性，其可衰減在噪聲整形器中所產(chǎn)生的高于約100KHz高頻部分區(qū)域的噪聲部分。
可配備輸入有差動(dòng)放大電路37輸出的低通濾波器38，以便衰減高于0-20KHz音頻帶頻率的噪聲部分，并產(chǎn)生在所固定音頻帶中的相位特性，截止頻率通?？稍O(shè)置在約50KHz。當(dāng)?shù)屯V波器38的頻率特性由h2(f)表示時(shí)，在音頻輸出端9上所獲得的信號(hào)可表示為h1(f)×h2(f)×[{PWM(+)-PWM(-)}-{PWMX(+)-PWMX(-)}](3)在上述式(2)或(3)中的術(shù)語{PWM(+)-PWM(-)}對(duì)應(yīng)于差動(dòng)放大電路35的計(jì)算。通過差動(dòng)放大電路35的計(jì)算，信號(hào)的二次失真可按上述消除。
在式(2)或(3)中，將輸出PWM(+)和PWMX(+)差分相加，將輸出PWM(-)和PWMX(-)差分相加。換言之，將非反相脈沖信號(hào)與通過將非反相脈沖進(jìn)行邏輯變換所獲得的脈沖信號(hào)差分相加。借助這種差分加法，消除了共模噪聲。
圖9表示模擬電路部分25構(gòu)成的第二實(shí)例。在圖9中，與圖8相同的元件采用相同的參考標(biāo)號(hào)表示，并且為避免重復(fù)而省略了對(duì)其描述。
圖9所示構(gòu)成不同于圖8所示構(gòu)成之處在于，輸入到差動(dòng)放大電路35的反向輸入端32和差動(dòng)放大電路36的非反向輸入端33可由圖8中的構(gòu)成而相互交換。輸出PWMX(+)可輸入到差動(dòng)放大電路35的反向輸入到32，并且輸出PWM(-)可輸入到差動(dòng)放大電路36的非反向輸入端33。
還是在圖9構(gòu)成中，在音頻輸出端9上所獲得的信號(hào)可由上述的式(3)而表示。在本實(shí)施例中，模擬電路部分25中差動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)的構(gòu)成可具有任意組合形式，只要在模擬音頻信號(hào)的最終輸出上獲得相同結(jié)果就行。
在圖10中示出了模擬電路部分25構(gòu)成的第三實(shí)例。在圖10中，與圖8和圖9相同的元件采用相同的參考標(biāo)號(hào)表示，為避免重復(fù)省略了對(duì)其的重復(fù)描述。
圖10表示在圖8或9中所示差動(dòng)放大電路35和36的位置上采用電阻作為計(jì)算裝置的構(gòu)成。
電阻R1可連接于輸入端31，另一電阻R2可連接于輸入端32。與輸入端側(cè)相反的電阻R1和R2端相互連接，并且連接于下一級(jí)的差動(dòng)放大電路37的非反向輸入端。
電阻R3可連接于輸入端33，另一電阻R4可連接于輸入端34，并且與輸入端側(cè)相反的電阻R3和R4端相互連接，并且連接于下一級(jí)的差動(dòng)放大電路37的反向輸入端。差動(dòng)放大電路37的輸出可連接于低通濾波器38的輸入端上，并且低通濾波器38的輸出可連接于音頻輸出端9。因此，模擬音頻信號(hào)輸出可由音頻輸出端9而輸出。
圖10構(gòu)成的最后輸出可表示為h3(f)×h4(f)×[{PWM(+)-PWM(-)}-{PWMX(+)-PWMX(-)}] (4)其中b3(f)是由輸入端31、32、33、34到差動(dòng)放大電路37路徑的頻率特性，和h4(f)是低通濾波器38的頻率特性。
如果h1(f)×h2(f)＝h3(f)×h4(f) (5)
的話，那么式(3)和(4)是相等的，因此，另一構(gòu)成也是可能的，其中模擬電路部分25中的差動(dòng)放大電路的級(jí)數(shù)可以減少。
下面描述當(dāng)信號(hào)處理電路7所輸出的數(shù)據(jù)是HD數(shù)據(jù)的時(shí)的D/A轉(zhuǎn)換部分8的操作。
由信號(hào)處理電路7所輸出的HD數(shù)據(jù)可輸入到D/A轉(zhuǎn)換部分8的1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26，如圖5所示。
如上所述，HD數(shù)據(jù)為以64Fs＝2.8224MHz取樣頻率取樣的1比特量化的PDM信號(hào)。1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26可將具有‘1’和‘0’兩值之一的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有位組合模式的4比特信號(hào)，其中各位組合模式相互具有二進(jìn)制補(bǔ)碼的關(guān)系。換句話說，1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26可輸出相互匹配的信號(hào)，以便可通過下一級(jí)的PWM轉(zhuǎn)換部分24進(jìn)行PWM轉(zhuǎn)換處理。
1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26可包括，例如，象圖11左三欄所見的表，并且可根據(jù)該表進(jìn)行上述1比特至4比特轉(zhuǎn)換。該表可存儲(chǔ)在系統(tǒng)控制器10中的存儲(chǔ)器如RAM(未示出)中。
當(dāng)按本實(shí)施例進(jìn)行4比特轉(zhuǎn)換時(shí)，可以想象使用圖11中的模式a至g的七個(gè)轉(zhuǎn)換碼。例如，在模式a中，如果HD數(shù)據(jù)的輸入為‘1’時(shí)，其可轉(zhuǎn)換為0111的4比特，而當(dāng)輸入為‘0’時(shí)，可以轉(zhuǎn)換為1001的4比特(其具有對(duì)0111的二進(jìn)制補(bǔ)碼關(guān)系)。在所剩的模式b至g的每個(gè)中，也可設(shè)置對(duì)應(yīng)于‘1’和‘0’輸入的轉(zhuǎn)換碼，其相互具有二進(jìn)制補(bǔ)碼的關(guān)系。
當(dāng)假設(shè)1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26根據(jù)表的模式a的內(nèi)容進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作時(shí)，在下一級(jí)的D/A轉(zhuǎn)換部分8的操作將參照?qǐng)D12A至12H的時(shí)間曲線進(jìn)行描述。
圖12A表示輸入到1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26的HD數(shù)據(jù)。HD數(shù)據(jù)在這里具有‘1’、‘0’、‘0’、‘1’的模式。
如上所述，當(dāng)轉(zhuǎn)換操作是基于模式a的表內(nèi)容時(shí)，1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26在HD數(shù)據(jù)為‘1’時(shí)將輸入的HD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為0111，而當(dāng)HD數(shù)據(jù)為‘0’時(shí)可將輸入的HD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為1001。因此，對(duì)于每個(gè)循環(huán)周期，可連續(xù)地將圖12A所示的‘1’、‘0’、‘0’、‘1’、…的HD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖12B所示的“0111”、“1001”、“1001”、“0111”的4比特。1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26的輸出可通過圖5所示的開關(guān)23而輸入到PWM轉(zhuǎn)換部分24。
PWM轉(zhuǎn)換部分24可對(duì)參照?qǐng)D6所描述的方式而輸入的4比特信號(hào)進(jìn)行PWM轉(zhuǎn)換。
當(dāng)將“0111”(其對(duì)應(yīng)于HD數(shù)據(jù)的‘1’)由1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26而輸入時(shí)，PWM轉(zhuǎn)換部分24會(huì)在對(duì)應(yīng)于輸出PWM(+)16T的一個(gè)取樣周期中產(chǎn)生15T寬度的PWM脈沖，如圖12C所示，并且在對(duì)應(yīng)于輸出PWM(-)而產(chǎn)生1T寬度的另一PWM脈沖，如圖12D所示。
輸出PWMX(+)可獲得對(duì)應(yīng)于由輸出PWM(+)的15T寬度的PWM脈沖所邏輯反向脈沖的波形，如圖12E所示，并且輸出PWMX(-)可獲得對(duì)應(yīng)于由輸出PWM(-)的1T寬度的PWM脈沖所邏輯反向脈沖的另一波形，如圖12F所示。
當(dāng)將對(duì)應(yīng)于HD數(shù)據(jù)‘0’的“1001”通過1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26而輸入時(shí)，PWM轉(zhuǎn)換部分24會(huì)產(chǎn)生在對(duì)應(yīng)于輸出PWM(+)16T的一個(gè)取樣周期內(nèi)的1T寬度的PWM脈沖，如圖12C所示，并且產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于輸出PWM(-)15T寬度的另一PWM脈沖，如圖12D所示。
輸出PWMX(+)可獲得對(duì)應(yīng)于由輸出PWM(+)的1T寬度的PWM脈沖所邏輯反向脈沖的波形，如圖12E所示，并且輸出PWMX(-)可獲得對(duì)應(yīng)于由輸出PWM(-)的15T寬度的PWM脈沖所邏輯反向脈沖的另一波形，如圖12F所示。因此，輸出PWMX(+)和PWMX(-)具有在HD數(shù)據(jù)為‘0’的情況和HD數(shù)據(jù)為‘1’的情況之間反向的波形。
如圖12C，12D，12E和12F所示的輸出PWM(+)，PWM(-)，PWMX(+)和PWMX(-)的該脈沖波形可由PWM轉(zhuǎn)換部分24輸入到模擬電路部分25。
由于上述脈沖波形實(shí)際上是通過最終以石英振蕩器等所產(chǎn)生的主時(shí)鐘經(jīng)再取樣而產(chǎn)生的，所以其時(shí)基的精度是很高的。
模擬電路部分25可進(jìn)行在數(shù)字信號(hào)處理級(jí)中由式(3)或(4)所表示的計(jì)算，如參照附圖8，9或10所述。例如，如果模擬電路部分25具有圖8所示構(gòu)成的話，可獲得圖12G所示的波形作為差動(dòng)放大電路35的輸出。簡(jiǎn)言之，可獲得{PWM(+)-PWM(-)}計(jì)算結(jié)果的波形。
{PWMX(+)-PWMX(-)}計(jì)算結(jié)果的差動(dòng)放大電路36的輸出如圖12H所示。通過圖12G和12H的波形，可以看到，{PWM(+)-PWM(-)}計(jì)算和{PWMX(+)-PWMX(-)}計(jì)算具有相互邏輯反向的波形。圖12G和12H所示的波形可通過差動(dòng)放大電路37而差動(dòng)地添加。通過圖12G和12H所示的波形還可以認(rèn)識(shí)到，由差動(dòng)放大電路37所輸出的數(shù)據(jù)是在一定條件下的，其中信號(hào)的二次失真和共同模式噪聲可按上述而消除。
由差動(dòng)放大電路37所輸出的數(shù)據(jù)可輸入到低通濾波器38，通過其而獲得模擬音頻信號(hào)。
在本實(shí)施例中的D/A轉(zhuǎn)換部分8進(jìn)行上述的基本操作的同時(shí)，通過采用上述構(gòu)成還可提供下列優(yōu)點(diǎn)。
例如，當(dāng)參照?qǐng)D1所述的D/A轉(zhuǎn)換部分304的構(gòu)成需要用于CD數(shù)據(jù)和HD數(shù)據(jù)的兩個(gè)模擬電路部分時(shí)，其中采用上述構(gòu)成，由于PWM轉(zhuǎn)換是在1比特PDM信號(hào)的HD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為4比特?cái)?shù)據(jù)以后進(jìn)行，所以原有用于CD數(shù)據(jù)的模擬電路部分25也可共同地用于HD數(shù)據(jù)。因此，可以獲得D/A轉(zhuǎn)換部分的部件數(shù)量的減少。
由于對(duì)于HD數(shù)據(jù)要進(jìn)行PWM轉(zhuǎn)換，因此疊置在HD數(shù)據(jù)上作為PDM信號(hào)的切換噪聲可以消除。原因如下。
由圖12A實(shí)例所示模式可見，HD數(shù)據(jù)通常表現(xiàn)出一種情況，其中在一個(gè)取樣周期中不會(huì)獲得上升邊緣和下降邊緣，在這種情況下，相等數(shù)值會(huì)連續(xù)地出現(xiàn)。這意味著，HD數(shù)據(jù)會(huì)只在存在邊緣的位置上受到脈沖輸出緩沖器切換失真的影響。簡(jiǎn)言之，在HD數(shù)據(jù)中會(huì)產(chǎn)生具有信號(hào)相關(guān)的失真。切換失真不僅會(huì)損壞轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的信號(hào)特性，而且還會(huì)引起重放聲音的質(zhì)量下降。
通過圖12C和12D的波形可以看到，PWM信號(hào)在一個(gè)取樣周期內(nèi)必定包含一個(gè)上升邊緣和一個(gè)下降邊緣。
在本實(shí)施例中，作為PDM信號(hào)的HD數(shù)據(jù)可通過轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)而轉(zhuǎn)換為在一個(gè)取樣周期內(nèi)必定存在一個(gè)上升邊緣和一個(gè)下降邊緣的信號(hào)。即使脈沖輸出緩沖器的切換失真疊加在原始HD數(shù)據(jù)上，在轉(zhuǎn)換為PWM脈沖以后，由切換失真所還原的噪聲會(huì)成為對(duì)于每個(gè)取樣周期具有固定周期的部分，并且其余的為2.8224MHz的高頻部分。因此，噪聲在通過下一級(jí)的模擬電路部分25的低通濾波器38以后只保留DC部分。因此，采用本發(fā)明的優(yōu)選方式，由HD數(shù)據(jù)所獲得的模擬音頻信號(hào)不會(huì)遭受音頻帶中信號(hào)模擬特性的損壞，并且也不會(huì)遭受重放聲音質(zhì)量的下降。
還有，采用本發(fā)明的另一優(yōu)選形式，還可以通過參照?qǐng)D8，9或10所述的模擬電路部分25的差動(dòng)放大電路的構(gòu)成，如上所述，在數(shù)字信號(hào)處理級(jí)進(jìn)行在PWM轉(zhuǎn)換以后的二次失真、共同模式噪聲等的消除。
考慮到，重放輸出電平可由于取決于如多層盤和常用CD播放的記錄電平等方面的差異而顯示出差別。為了消除重放輸出電平的差別，在重放信號(hào)的處理級(jí)必須進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。然而，在本實(shí)施例中，1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26會(huì)以下列方式進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。
如圖11的表所示，對(duì)于通過1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26的轉(zhuǎn)換碼型式，可以實(shí)現(xiàn)七種模式a至g。
PWM脈沖寬度與輸出電平有關(guān)。對(duì)于每個(gè)模式a至g可確定圖7所示的脈寬PWM(+)-PWM(-)，以獲得脈寬的相對(duì)比。脈寬示于圖11表中的右邊第二和第一欄中。按照?qǐng)D11，其中當(dāng)模式a中的PWM(+)-PWM(-)脈寬為14T時(shí)的增益由1表示，在模式b至g中的PWM(+)-PWM(-)脈寬為12T，10T，8T，6T，4T和2T時(shí)，其增益相對(duì)于模式a分別為6/7，5/7，4/7，3/7，2/7和1/7。
在本實(shí)施例中，如果假設(shè)進(jìn)行4比特轉(zhuǎn)換的話，增益可通過選擇模式a至g中之一的1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26在7個(gè)不同級(jí)之中進(jìn)行切換。
增益的切換可通過例如系統(tǒng)控制器10來設(shè)置，并且增益控制信號(hào)S3可以以圖5所示方式輸出到1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26。
1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26包括一表，其中存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)于圖11所示模式a至g的七個(gè)轉(zhuǎn)換碼。1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26可根據(jù)所輸入的增益控制信號(hào)S3選擇模式a至g中的一個(gè)，進(jìn)行實(shí)際的4比特轉(zhuǎn)換。
當(dāng)為了進(jìn)行增益調(diào)節(jié)而構(gòu)成1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26時(shí)，這表明，要進(jìn)行在數(shù)字信號(hào)處理級(jí)的增益調(diào)節(jié)。因此，用以控制模擬信號(hào)級(jí)的增益的電路構(gòu)成是不必要的。從而可防止由于在模擬信號(hào)級(jí)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)而產(chǎn)生的模擬信號(hào)性能的降低或部件數(shù)量的增加。
由于HD數(shù)據(jù)是以2.8224MHz取樣的信號(hào)，因此很可能HD數(shù)據(jù)包括高于以44.1KHz取樣的CD數(shù)據(jù)頻率的部分。有時(shí)有必要設(shè)置模擬電路部分的低通濾波器的截止頻率，使其達(dá)到比所使用CD高的頻率區(qū)域，其頻率通常約為50Khz。
在本發(fā)明的優(yōu)選形式中，LPF(低通濾波器)特性切換控制信號(hào)S1可由系統(tǒng)控制器10輸出到模擬電路部分25，其取決于現(xiàn)播放的數(shù)據(jù)是否是CD數(shù)據(jù)或HD數(shù)據(jù)。模擬電路部分25的構(gòu)成，用以根據(jù)LPF特性切換控制信號(hào)S1而在用于CD數(shù)據(jù)特性與用于HD數(shù)據(jù)特性之間使內(nèi)部低通濾波器38的特性(截止頻率等)進(jìn)行切換操作?？色@得低通濾波器的特性，其中該特性是用以重放CD數(shù)據(jù)和用以重放HD數(shù)據(jù)的優(yōu)化。
當(dāng)象為CD數(shù)據(jù)重放所提供的噪聲整形器22輸出數(shù)據(jù)的取樣頻率和為HD數(shù)據(jù)所提供的64Fs＝2.8224MHz取樣頻率那樣在PWM轉(zhuǎn)換時(shí)使用不同的取樣周期時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)PWM轉(zhuǎn)換部分24的共同使用。然而，通過采用允許PWM轉(zhuǎn)換部分24操作頻率使相互不同的噪聲整形器22輸出數(shù)據(jù)取樣頻率和用于HD數(shù)據(jù)的2.8224MHz頻率相互抵消的構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)上述的共同使用。實(shí)際上，如圖5所示，例如，用以切換PWM轉(zhuǎn)換部分24操作頻率的控制信號(hào)，即操作時(shí)鐘變化控制信號(hào)S2，可通過系統(tǒng)控制器10而輸出，并且PWM轉(zhuǎn)換部分24可根據(jù)控制信號(hào)S2切換操作頻率。
4、D/A轉(zhuǎn)換部分的構(gòu)成(第二實(shí)例)下面描述作為第二實(shí)例的D/A轉(zhuǎn)換部分8的構(gòu)成。第二實(shí)例D/A轉(zhuǎn)換部分8具有類似于圖5所示的一般構(gòu)成。然而，如圖13所示，第二實(shí)例包括，代替上述第一實(shí)例中的1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26，1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26A，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同于1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26。
如上所述，HD數(shù)據(jù)是通過1比特量化所獲得的PDM信號(hào)。在本實(shí)施例中，1比特信號(hào)可轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)值的4比特，其具有相互二進(jìn)制補(bǔ)碼的關(guān)系。參見圖6，PWM脈沖可以假設(shè)在0111的(+)最大值和1001的(-)最大值之間范圍內(nèi)15個(gè)值中的任意一個(gè)。特別是，作為HD數(shù)據(jù)的1比特信號(hào)可經(jīng)受一些信號(hào)處理，并且如果計(jì)算的結(jié)果是落入PWM轉(zhuǎn)換的0111(+)最大值和1001(-)最大值之間范圍內(nèi)的4比特信號(hào)的話，可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行本實(shí)施例中PWM轉(zhuǎn)換部分24的PWM轉(zhuǎn)換。
還可設(shè)想使用多比特D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換信號(hào)處理的結(jié)果。這是不實(shí)用的，因?yàn)椋捎谟啥啾忍谼/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換會(huì)提供差動(dòng)非線性失真和/或只有多比特才有的失靈的問題，只有線性度良好或基本不出現(xiàn)失靈的1比特信號(hào)才有的特性會(huì)再現(xiàn)無效。
圖13示出了作為第二實(shí)例的1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26A的構(gòu)成。
在圖13所示構(gòu)成中，1比特量化的HD數(shù)據(jù)可輸入到4比特?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分40。4比特轉(zhuǎn)換部分40將HD數(shù)據(jù)，舉個(gè)例子，在輸入HD數(shù)據(jù)為‘1’時(shí)轉(zhuǎn)換為0001的4比特，而在輸入HD數(shù)據(jù)為‘0’時(shí)轉(zhuǎn)換為1111。
在4比特?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分40隨后的級(jí)中，可提供由延遲單元41、42和43以及加法器44組成的數(shù)字濾波器。對(duì)應(yīng)于HD數(shù)據(jù)一個(gè)取樣周期的延遲時(shí)間可設(shè)置給每個(gè)延遲單元41、42和43。在數(shù)字濾波器中，由4比特?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分40所輸出的4比特信號(hào)可持續(xù)地通過延遲單元41→42→43而傳遞，并且由4比特?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分40所輸出并由延遲單元41、42和43所延遲的延遲輸出的4比特信號(hào)，即原始信號(hào)，通過加法器44而加起來。
加法器44的輸出可輸入到增益調(diào)節(jié)電路45，由此在一定范圍內(nèi)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，在該范圍內(nèi)可獲得4比特信號(hào)，其落入0111(+)最大值和1001(-)最大值之間的范圍內(nèi)。在增益調(diào)節(jié)中的增益設(shè)置例如可根據(jù)由系統(tǒng)控制器10所輸出的增益控制信號(hào)S3來進(jìn)行。增益調(diào)節(jié)電路45的輸出可輸出到圖5所示的PWM轉(zhuǎn)換部分24。
由信號(hào)處理電路7所輸出的作為HD數(shù)據(jù)的PDM信號(hào)可看作是具有1比特量化器的噪聲整形計(jì)算電路的輸出，其可以64×44.1Khz＝2.8224MHz的取樣周期進(jìn)行操作。具有普通M比特量化器的第k序列噪聲整形器的噪聲特性Nsk(f)可表示為Nsk(f)＝QM×{2×sin(πf/Fs)}K＝QM×2K{sin(πf/Fs)}K(6)其中Fs是噪聲整形計(jì)算的操作頻率，而QM是當(dāng)不進(jìn)行噪聲整形計(jì)算時(shí)的M比特量化噪聲電平。
如果將頻率以1比特量化為Fs＝64×44.1Khz＝2.8224MHz的數(shù)據(jù)如HD數(shù)據(jù)代入上式(6)的話，為了使音頻帶的噪聲電平低于-122dB，其對(duì)應(yīng)于20比特，要求序數(shù)K為K≥4。
在圖14中示出了噪聲整形器的噪聲特性Nsk(f)，其對(duì)應(yīng)于式(6)。如圖14所示，當(dāng)頻率增加時(shí)，噪聲增加，并且在頻率等于1/2操作頻率Fs即Fs/2下出現(xiàn)峰值。關(guān)于HD數(shù)據(jù)，噪聲的峰值頻率為1.4112MHz，其明顯比音頻帶的頻率高。如式(6)所示，噪聲特性可擴(kuò)大2K倍，并且當(dāng)序數(shù)K增加時(shí)，噪聲電平會(huì)與2的冪次因數(shù)正比地增加。結(jié)果，噪聲電平有時(shí)在音頻帶附近會(huì)變高，例如，在100Khz附近，其不能被忽略。
為了采用圖1所示D/A轉(zhuǎn)換部分304構(gòu)成將式(6)所表示的HD數(shù)據(jù)的噪聲降低，模擬電路部分205可過濾模擬區(qū)域。
大概會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)問題。其中之一是，由于用于CD數(shù)據(jù)和HD數(shù)據(jù)的模擬濾波器特性的共同使用較困難，因此，實(shí)際上需要兩個(gè)用于CD數(shù)據(jù)和HD數(shù)據(jù)的模擬電路部分如模擬電路部分204和205，如圖1所示。另一個(gè)問題是，由于HD數(shù)據(jù)是記錄在寬頻帶的音頻信息，所以具有對(duì)應(yīng)于音頻帶附近特性的模擬濾波器的改進(jìn)會(huì)改變音頻信號(hào)的相位特性，并且會(huì)對(duì)重放聲音的聲音質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。
當(dāng)將參照?qǐng)D13進(jìn)行上述描述的1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26A作為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第二實(shí)例時(shí)，如果1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26A的轉(zhuǎn)換特性用H(f)表示的話，其可表示為H(f)＝cos(2πf/Fs)×cos(πf/Fs) (7)其中Fs是輸入數(shù)據(jù)的取樣頻率。對(duì)應(yīng)于式(7)的頻率特性，即通過1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26A的數(shù)字濾波器操作所獲得的頻率特性，可通過圖15表示。圖15所示頻率特性表示在每個(gè)頻率為Fs/4、Fs/2和3Fs/4的位置上會(huì)產(chǎn)生下降，這是因?yàn)樵夹盘?hào)的加入，并且延遲輸出可通過數(shù)字濾波器而完成。
作為輸入數(shù)據(jù)而輸入到1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26A的HD數(shù)據(jù)噪聲特性實(shí)際上可通過上式(6)表示。因此，當(dāng)通過1比特至4比特轉(zhuǎn)換部分26A對(duì)HD數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)于式(7)的處理時(shí)，HD數(shù)據(jù)的噪聲特性Nsk′(f)可表示為Nsk′(f)＝H(f)×Nsk(f)＝QM×cos(2πf/Fs)×cos(πf/Fs)×2k×{sin(πf/Fs)}k(8)由式(8)所表示的頻率特性是通過疊加圖15所示頻率特性和圖14所示頻率特性而獲得的，并且所得結(jié)果示于圖16中。參見圖16，可以看到，在高頻區(qū)的HD數(shù)據(jù)噪聲會(huì)衰減，特別是在峰值上的Fs/2的噪聲會(huì)衰減。
當(dāng)使用本發(fā)明優(yōu)選形式的第二實(shí)例的D/A轉(zhuǎn)換部分8的構(gòu)成時(shí)，可實(shí)現(xiàn)將數(shù)字區(qū)域上的HD信號(hào)噪聲衰減的濾波處理。濾波處理即噪聲降低的處理負(fù)擔(dān)，可通過下一級(jí)的模擬電路部分中的模擬濾波器而減小。由模擬濾波器造成的信號(hào)特性的變差也會(huì)減小，并且重放聲音的質(zhì)量會(huì)大大提高。
在本實(shí)施例中，用于HD信號(hào)的數(shù)字濾波處理可在1比特至4比特轉(zhuǎn)換階段進(jìn)行，并且4比特的濾波數(shù)據(jù)可進(jìn)行PWM調(diào)制。與第一實(shí)例的D/A轉(zhuǎn)換部分的電路構(gòu)成同樣，共同使用在HD數(shù)據(jù)與CD數(shù)據(jù)之間的模擬電路部分25不會(huì)有問題。
本發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換裝置不限于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的上述構(gòu)成。例如，在上述實(shí)施例中，已經(jīng)描述了在盤播放裝置中可配備D/A轉(zhuǎn)換裝置，使該裝置可重放CD數(shù)據(jù)(Fs＝44.1KHz16比特)和HD數(shù)據(jù)(64Fs＝2.8224MHz1比特)，其還可以應(yīng)用于盤驅(qū)動(dòng)裝置，使其可實(shí)現(xiàn)具有其他取樣頻率和量化比特?cái)?shù)的許多數(shù)據(jù)種類的重放。還有，當(dāng)將所述多層盤作為記錄介質(zhì)時(shí)，其中介質(zhì)上在實(shí)施例中記錄有HD數(shù)據(jù)，本發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換裝置自然可以播放只記錄HD數(shù)據(jù)的盤。再有，包含本發(fā)明D/A轉(zhuǎn)換裝置的音頻裝置可以是除了實(shí)施例中所述的盤驅(qū)動(dòng)裝置以外用于不同介質(zhì)種類的重放裝置，例如，用于以帶、磁記錄介質(zhì)如硬盤、半導(dǎo)體存儲(chǔ)介質(zhì)如高速存儲(chǔ)器或一些其他記錄介質(zhì)形式的記錄介質(zhì)的重放裝置。
本發(fā)明上述實(shí)施例中的用于音頻數(shù)據(jù)的D/A轉(zhuǎn)換裝置的很有用的，本發(fā)明還可應(yīng)用于進(jìn)行除音頻數(shù)據(jù)以外任何數(shù)據(jù)的D/A轉(zhuǎn)換，例如，視頻數(shù)據(jù)，文本數(shù)據(jù)或一些其他控制信號(hào)。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述是針對(duì)具有兩層的多層盤，當(dāng)然還可以是具有三層或多層的多層盤。還有，可使用不同數(shù)據(jù)格式用于不同層，如音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、控制信號(hào)等可記錄在不同層上。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)采用特定術(shù)語進(jìn)行了描述，而該描述僅僅是用于說明的方便，可以理解，可對(duì)其進(jìn)行各種改進(jìn)和變形，但均不會(huì)脫離后續(xù)權(quán)利要求的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換裝置，用以將輸入的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，其包括第一比特轉(zhuǎn)換裝置，用以將以FsHz取樣頻率取樣并以M比特量化的第一數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為N比特?cái)?shù)字信號(hào)，M是等于或大于2的整數(shù)，N是等于或小于M的整數(shù)；第二比特轉(zhuǎn)換裝置，用以將以k×FsHz另一取樣頻率取樣并以1比特量化的第二數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為N比特?cái)?shù)字信號(hào)，k是等于或大于2的整數(shù)；信號(hào)選擇裝置，用以交替地選擇由所述第一比特轉(zhuǎn)換裝置所獲得的第一N比特信號(hào)和由所述第二比特轉(zhuǎn)換裝置所獲得的第二N比特信號(hào)中的一個(gè)；脈寬調(diào)制裝置，用以對(duì)由所述信號(hào)選擇裝置所選N比特信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制；和濾波裝置，用于對(duì)由所述脈寬調(diào)制裝置所獲得的脈沖信號(hào)進(jìn)行濾波，使得只有在低頻區(qū)域上的脈沖信號(hào)的預(yù)定部分通過。
2.按照權(quán)利要求1的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述脈寬調(diào)制裝置包括脈沖信號(hào)產(chǎn)生裝置，用以產(chǎn)生脈寬調(diào)制主脈沖信號(hào)和與主脈沖信號(hào)具有互補(bǔ)關(guān)系的次脈沖信號(hào)，和計(jì)算裝置，用于分別將通過所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生裝置所獲得的主脈沖信號(hào)和次脈沖信號(hào)相加。
3.按照權(quán)利要求1的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于中所述脈寬調(diào)制裝置包括脈沖信號(hào)產(chǎn)生裝置，用以產(chǎn)生脈寬調(diào)制主脈沖信號(hào)和與主脈沖信號(hào)具有互補(bǔ)關(guān)系的次脈沖信號(hào)，邏輯變換裝置，用以將主脈沖信號(hào)和次脈沖信號(hào)進(jìn)行邏輯變換，以產(chǎn)生倒相的主脈沖信號(hào)和倒相的次脈沖信號(hào)，第一計(jì)算裝置，用以主脈沖信號(hào)和倒相的主脈沖信號(hào)差分相加，和第二計(jì)算裝置，用以將次脈沖信號(hào)與倒相的次脈沖信號(hào)差分相加。
4.按照權(quán)利要求1的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述第二比特轉(zhuǎn)換裝置可將第二數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成N比特信號(hào)，該信號(hào)選自一表內(nèi)，該表是由許多N比特的位組合模式組成，其是根據(jù)所輸入的增益控制信號(hào)由外部提供的。
5.按照權(quán)利要求1的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述第二比特轉(zhuǎn)換裝置包括數(shù)字濾波器，用以根據(jù)所輸入的增益控制信號(hào)將第二數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為N或更小比特的信號(hào)。
6.一種盤重放裝置，其能夠由多層盤內(nèi)選擇地重放，其中多層盤具有第一層，該層記錄有以FsHz取樣頻率取樣并以M比特量化的第一數(shù)字信號(hào)，M是等于或大于2的整數(shù)，和第二層，該層記錄有以k×FsHz另一取樣頻率取樣并以1比特量化的第二數(shù)字信號(hào)，k是等于或大于2的整數(shù)，第一和第二數(shù)字信號(hào)記錄在第一和第二層上，包括第一比特轉(zhuǎn)換裝置，用以將第一數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為N比特?cái)?shù)字信號(hào)，N是等于或小于M的整數(shù)；第二比特轉(zhuǎn)換裝置，用以將第二數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為N比特?cái)?shù)字信號(hào)；信號(hào)選擇裝置，用以交替地選擇由所述第一比特轉(zhuǎn)換裝置所獲得的第一N比特信號(hào)和由所述第二比特轉(zhuǎn)換裝置所獲得的第二N比特信號(hào)中的一個(gè)；脈寬調(diào)制裝置，用以對(duì)由所述信號(hào)選擇裝置所選N比特信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制；和濾波裝置，用于對(duì)由所述脈寬調(diào)制裝置所獲得的脈沖信號(hào)進(jìn)行濾波，使得只有在低頻區(qū)域上的脈沖信號(hào)的預(yù)定部分通過。
7.按照權(quán)利要求6的盤重放裝置，其特征在于所述脈寬調(diào)制裝置包括脈沖信號(hào)產(chǎn)生裝置，用以產(chǎn)生脈寬調(diào)制主脈沖信號(hào)和與主脈沖信號(hào)具有互補(bǔ)關(guān)系的次脈沖信號(hào)，和計(jì)算裝置，用于將通過所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生裝置所獲得的主脈沖信號(hào)和次脈沖信號(hào)差分相加。
8.按照權(quán)利要求6的盤重放裝置，其特征在于所述脈寬調(diào)制裝置包括脈沖信號(hào)產(chǎn)生裝置，用以產(chǎn)生脈寬調(diào)制主脈沖信號(hào)和與主脈沖信號(hào)具有互補(bǔ)關(guān)系的次脈沖信號(hào)，邏輯變換裝置，用以將主脈沖信號(hào)和次脈沖信號(hào)進(jìn)行邏輯變換，以產(chǎn)生倒相的主脈沖信號(hào)和倒相的次脈沖信號(hào)，第一計(jì)算裝置，用以將主脈沖信號(hào)和倒相的主脈沖信號(hào)差分相加，和第二計(jì)算裝置，用以將次脈沖信號(hào)與倒相的次脈沖信號(hào)差分相加。
9.按照權(quán)利要求6的盤重放裝置，其特征在于進(jìn)一步包括存儲(chǔ)器裝置，其中存儲(chǔ)有一表，其由許多N比特的位組合格式組成，并且其中所述第二比特轉(zhuǎn)換裝置可根據(jù)所輸入的增益控制信號(hào)將第二數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為選自所述表內(nèi)的N比特信號(hào)。
10.按照權(quán)利要求6的盤重放裝置，其特征在于所述第二比特轉(zhuǎn)換裝置包括數(shù)字濾波器，用以根據(jù)所輸入的增益控制信號(hào)將第二數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為N或小于N比特的信號(hào)。
11.一種盤重放裝置，其能夠選擇地播放第一盤，其上記錄有以FsHz取樣頻率取樣并以M比特量化的第一數(shù)字信號(hào)，M是等于或大于2的整數(shù)，和第二層，該層記錄有以k×FsHz另一取樣頻率取樣并以1比特量化的第二數(shù)字信號(hào)，k是等于或大于2的整數(shù)，其包括第一比特轉(zhuǎn)換裝置，用以將第一數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為N比特?cái)?shù)字信號(hào)，N是等于或小于M的整數(shù)；第二比特轉(zhuǎn)換裝置，用以將第二數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為N比特?cái)?shù)字信號(hào)；脈寬調(diào)制裝置，用以對(duì)由所述第一和第二比特轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換所獲得的N比特信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制；和濾波裝置，用于對(duì)由所述脈寬調(diào)制裝置所獲得的脈沖信號(hào)進(jìn)行濾波，使得只有在低頻區(qū)域上的脈沖信號(hào)的預(yù)定部分通過。
12.按照權(quán)利要求11的盤重放裝置，其特征在于進(jìn)一步包括信號(hào)選擇裝置，用以選擇由所述第一比特轉(zhuǎn)換裝置所獲得的第一N比特信號(hào)和由所述第二比特轉(zhuǎn)換裝置所獲得的第二N比特信號(hào)中的一個(gè)，并且其中所述脈寬調(diào)制裝置可對(duì)由所述信號(hào)選擇裝置所選N比特信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制。
13.按照權(quán)利要求11的盤重放裝置，其特征在于進(jìn)一步包括盤決定裝置，用以決定加載在所述盤重放裝置上的盤，并且其中由加載在所述盤重放裝置上的盤上所讀出的信號(hào)可選擇地輸入到所述第一比特轉(zhuǎn)換裝置或所述第二比特轉(zhuǎn)換裝置。
14.按照權(quán)利要求11的盤重放裝置，其特征在于所述脈寬調(diào)制裝置包括脈沖信號(hào)產(chǎn)生裝置，用以產(chǎn)生脈寬調(diào)制主脈沖信號(hào)和與主脈沖信號(hào)具有互補(bǔ)關(guān)系的次脈沖信號(hào)，和計(jì)算裝置，用于分別將通過所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生裝置所獲得的主脈沖信號(hào)和次脈沖信號(hào)差分相加。
15.按照權(quán)利要求11的盤重放裝置，其特征在于所述脈寬調(diào)制裝置包括脈沖信號(hào)產(chǎn)生裝置，用以產(chǎn)生脈寬調(diào)制主脈沖信號(hào)和與主脈沖信號(hào)具有互補(bǔ)關(guān)系的次脈沖信號(hào)，邏輯變換裝置，用以將主脈沖信號(hào)和次脈沖信號(hào)進(jìn)行邏輯變換，以產(chǎn)生倒相的主脈沖信號(hào)和倒相的次脈沖信號(hào)，第一計(jì)算裝置，用以將主脈沖信號(hào)和倒相的主脈沖信號(hào)差分相加，和第二計(jì)算裝置，用以分別地將次脈沖信號(hào)與倒相的次脈沖信號(hào)差分相加。
16.按照權(quán)利要求11的盤重放裝置，其特征在于其進(jìn)一步包括存儲(chǔ)器裝置，其中存儲(chǔ)有一表，其由許多N比特的位組合模式組成，并且其中所述第二比特轉(zhuǎn)換裝置可根據(jù)所輸入的增益控制信號(hào)將第二數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為選自所述表內(nèi)的N比特信號(hào)。
17.按照權(quán)利要求11的盤重放裝置，其特征在于所述第二比特轉(zhuǎn)換裝置包括數(shù)字濾波器，用以根據(jù)所輸入的增益控制信號(hào)將第二數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為N或小于N比特的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換裝置,用以將輸入的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。該數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換裝置可適用于由盤如多層盤上進(jìn)行重放,該盤具有各層,其中記錄有以不同頻率取樣的信號(hào)。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換裝置包括一電路,用以將由盤的各層所讀出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為各個(gè)層的N比特信號(hào),和PWM轉(zhuǎn)換電路,其中可輸入N比特信號(hào)。在PWM轉(zhuǎn)換電路下一級(jí)上所配備的模擬電路可共同地用于盤的不同信號(hào)。
文檔編號(hào)G11B20/10GK1247414SQ9912173
公開日2000年3月15日 申請(qǐng)日期1999年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月25日
發(fā)明者曾田稔彥 申請(qǐng)人:索尼公司