專利名稱：具有∑-△調(diào)制器的信號調(diào)整系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種信號調(diào)整系統(tǒng)，尤指一種穩(wěn)定的具有高性能E -A調(diào)制器的信號 調(diào)整系統(tǒng)。
背景技術：
IIR濾波器和FIR濾波器是設計數(shù)字濾波器的兩種基本方法。通常IIR濾波器具 有可以用較低的階數(shù)獲得較高的性能、執(zhí)行速度更快、所用的存儲單元更少等優(yōu)點，倍受廣 大IC設計者的關注。在數(shù)字信號處理中，量化處理是非線性的，使得數(shù)字濾波器變成了非 線性系統(tǒng)，在IIR濾波器中由于存在反饋環(huán)，因此在一定條件下會產(chǎn)生自激振蕩，引起濾波 器溢出，嚴重時甚至使單位圓內(nèi)的極點偏離到單位圓外，而導致整個系統(tǒng)崩潰。自從1962年第一種E -A調(diào)制器架構被提出以來，E -A調(diào)制器發(fā)展至今已有數(shù) 十年之久，對于其穩(wěn)定性的研究探討不計其數(shù)，但對于E -A調(diào)制器穩(wěn)定性完全精確的預 估仍然沒有確切的說明。傳統(tǒng)的解決方案有兩種一、增加字長，減小極限環(huán)振蕩。增加量化數(shù)據(jù)位寬，提高 濾波器的量化精度，使濾波器的系數(shù)逼近理想情況，從而使濾波器的零極點落在單位圓內(nèi)， 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。增加字長的方法可以很好地逼近理想濾波器的性能，但由于增加了位 寬，加大了量化的難度，同時增加了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理量。二、采取對輸入采樣數(shù)據(jù)進行調(diào)整 的方法來解決。對輸入信號進行處理，降低輸入數(shù)據(jù)的幅度。但輸入信號調(diào)整得太小又會 降低濾波器輸出信號的電平，為此，在硬件設計的最后部分大都需要添加一個運算放大器 對輸出信號進行放大，然而這又明顯的增加了系統(tǒng)的結構。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種穩(wěn)定的具有高性能E -A調(diào)制器的信號調(diào)整系 統(tǒng)。一種具有E -A調(diào)制器的信號調(diào)整系統(tǒng)，包括一第一濾波器、一與所述第一濾波器相 連的信號處理模塊、一與所述信號處理模塊相連的第二濾波器及一與所述第二濾波器相連的 E-A調(diào)制器，所述信號處理模塊利用補碼加法器的特性對所述第一濾波器輸出的信號進行飽 和溢出處理，所述E -A調(diào)制器為一多級二階濾波器級聯(lián)與級間反饋結合的高階濾波器。相對現(xiàn)有技術，本發(fā)明根據(jù)不同信號在信號調(diào)整系統(tǒng)中的變化，在不影響正常信 號的基礎上，通過在E -A調(diào)制器之前的子系統(tǒng)對非正常信號進行控制，使其在輸入E -A 調(diào)制器之前滿足濾波器的正常工作范圍。同時，優(yōu)化了 E -A調(diào)制器的結構，實現(xiàn)了多級級 聯(lián)與級間反饋結合的高階濾波器，并提高了濾波器本身的穩(wěn)定性，通過以上兩種方案的結 合，在保證E -A調(diào)制器和系統(tǒng)整體性能的基礎上，顯著提高了信號調(diào)整系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明具有E -A調(diào)制器的信號調(diào)整系統(tǒng)較佳實施方式的系統(tǒng)架構圖。
圖2為圖1中信號處理模塊的原理示意圖。圖3為圖1中E -A調(diào)制器的結構圖。
具體實施例方式請參閱圖1，本發(fā)明具有E -A調(diào)制器的信號調(diào)整系統(tǒng)較佳實施方式包括一第一 濾波器、一連接該第一濾波器的信號處理模塊、一連接該信號處理模塊的第二濾波器及一 連接該第二濾波器的E -A調(diào)制器。本發(fā)明通過改進E -A調(diào)制器的結構，將高階濾波器轉化為多階級聯(lián)的方式，并 且在級間引入了負反饋，提高了系統(tǒng)的性能；同時，在濾波器之間通過信號處理模塊進行了 數(shù)據(jù)的調(diào)整，在保證E -A調(diào)制器和信號調(diào)整系統(tǒng)整體性能的基礎上，有效解決了E - A調(diào) 制器的溢出問題，顯著提高了信號調(diào)整系統(tǒng)的穩(wěn)定性。請參閱圖2，為了不影響信號的正常傳遞，在第一濾波器與第二濾波器之間增加了 信號處理模塊進行信號的處理。圖2為信號處理模塊的工作原理示意圖，該信號處理模塊 利用圖2所示的補碼加法器的輸入輸出特性對信號進行溢出處理。當輸入為|x|時，把加 法結果限制在最大值和最小值之間，如果檢測到有溢出，就把總和置于最大允許值。當一輸入的信號經(jīng)過第一濾波器濾波后，輸入該信號處理模塊，該信號處理模塊 運用了飽和溢出處理的補碼算法，在保證正常數(shù)據(jù)信號范圍的基礎上，對信號進行幅度限 制，截掉功率高的信號的尖峰脈沖和毛刺，從而保證了后端信號的穩(wěn)定性。該第二濾波器對 該信號處理模塊輸出的信號進行濾波，消除由于信號截斷而產(chǎn)生的高頻分量，之后將信號 送至該E -A調(diào)制器。IIR濾波器的單位沖激響應具有無限的時寬，轉移函數(shù)在有限的Z平面上也有極 點存在，同時存在著輸出到輸入的反饋等，因此在結構上是遞歸型的，可以采取不同的網(wǎng)絡 結構來實現(xiàn)。但不同的網(wǎng)絡結構會帶來不同的運算誤差，其穩(wěn)定性和運算速度、所占用的存 儲空間等也均有所不同。請參閱圖3，該E -A調(diào)制器為多級二階IIR濾波器級聯(lián)的高階IIR濾波器，每一 個二階IIR濾波器都采用直接II型。延遲單元的數(shù)量借助于組合當前級的二階IIR濾波器 極點和下一級的二階IIR濾波器零點。每一個二階IIR濾波器的使用都包含了下一級IIR 濾波器的極點的直接I型，即通過把前一個IIR濾波器的極點和下一級IIR濾波器的零點 進行混合，既減少了延遲單元的數(shù)目，又相應減少了指令，也加快了處理的速度。此外，為了 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，引入了兩條反饋回路，降低極點對各系數(shù)偏差的敏感程度。在本實施方式中，該E -A調(diào)制器為一五階的E -A調(diào)制器，其包括一用于接收第 二濾波器輸出信號的信號輸入端x、一信號輸出端y、一用于調(diào)整輸出信號的信號調(diào)整端E 及五個相互連接的積分器z—1。al, a2、a3、a4為每兩階之間的增益系數(shù)，bl為第三階與第 二階之間的反饋系數(shù)，b2為第五階與第四階之間的反饋系數(shù)，cl、c2、c3、c4、c5為每兩階之 間的反饋系數(shù)。通過音頻分析儀，輸入1K的正弦信號對E -A調(diào)制器的性能指標進行測試，測試 結果為SNR(信噪比)=90db (分貝)，THD (總諧波失真)=81。由此可以看出，使用該結 構的E -A調(diào)制器有效提高了該信號調(diào)整系統(tǒng)的性能。本發(fā)明根據(jù)不同信號在信號調(diào)整系統(tǒng)中的變化，在不影響正常信號的基礎上，通過在E - A調(diào)制器之前的子系統(tǒng)對非正常信號進行控制，使其在輸入E -A調(diào)制器之前滿 足IIR濾波器的正常工作范圍。同時，優(yōu)化了 E "A調(diào)制器的結構，實現(xiàn)了多級級聯(lián)與級間 反饋結合的高階IIR濾波器，并提高了 IIR濾波器本身的穩(wěn)定性。通過以上兩種方案的結 合，在保證E -A調(diào)制器和系統(tǒng)整體性能的基礎上，顯著提高了信號調(diào)整系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
權利要求
一種具有∑-Δ調(diào)制器的信號調(diào)整系統(tǒng)，其特征在于所述信號調(diào)整系統(tǒng)包括一第一濾波器、一與所述第一濾波器相連的信號處理模塊、一與所述信號處理模塊相連的第二濾波器及一與所述第二濾波器相連的∑-Δ調(diào)制器，所述信號處理模塊利用補碼加法器的特性對所述第一濾波器輸出的信號進行飽和溢出處理，所述∑-Δ調(diào)制器為一多級二階濾波器級聯(lián)與級間反饋結合的高階濾波器。
2.如權利要求1所述的具有E-A調(diào)制器的信號調(diào)整系統(tǒng)，其特征在于所述信號處 理模塊對所述第一濾波器輸出的信號進行幅度限制，截掉功率高的信號尖峰脈沖和毛刺， 保證后端信號的穩(wěn)定性。
3.如權利要求2所述的具有E-A調(diào)制器的信號調(diào)整系統(tǒng)，其特征在于所述第二濾 波器對所述信號處理模塊輸出的信號進行濾波，消除由于信號截斷而產(chǎn)生的高頻分量，之 后將信號送至所述E -A調(diào)制器。
4.如權利要求1所述的具有E-A調(diào)制器的信號調(diào)整系統(tǒng)，其特征在于所述E-A調(diào) 制器為一五階的E -A調(diào)制器，其包括一用于接收第二濾波器輸出信號的信號輸入端、五 個相互連接的積分器、一用于調(diào)整輸出信號的信號調(diào)整端及一連接所述信號調(diào)整端的信號 輸出端。
5.如權利要求4所述的具有E-A調(diào)制器的信號調(diào)整系統(tǒng)，其特征在于所述E-A調(diào) 制器的每兩階之間設有一增益系數(shù)。
6.如權利要求4所述的具有E-A調(diào)制器的信號調(diào)整系統(tǒng)，其特征在于所述E-A調(diào) 制器的每兩階之間引入一負反饋，并設有一反饋系數(shù)。
7.如權利要求4所述的具有E-A調(diào)制器的信號調(diào)整系統(tǒng)，其特征在于所述E-A調(diào) 制器的第三階與第二階之間設有一反饋回路，第五階與第四階之間也設有一反饋回路，所 述兩條反饋回路分別設有一反饋系數(shù)。
全文摘要
一種具有∑-Δ調(diào)制器的信號調(diào)整系統(tǒng)，包括一第一濾波器、一與所述第一濾波器相連的信號處理模塊、一與所述信號處理模塊相連的第二濾波器及一與所述第二濾波器相連的∑-Δ調(diào)制器，所述信號處理模塊利用補碼加法器的特性對所述第一濾波器輸出的信號進行飽和溢出處理，所述∑-Δ調(diào)制器為一多級二階濾波器級聯(lián)與級間反饋結合的高階濾波器。本發(fā)明在保證∑-Δ調(diào)制器和系統(tǒng)整體性能的基礎上，提高了信號調(diào)整系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號H03H17/02GK101826855SQ20101017038
公開日2010年9月8日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權日2010年5月12日
發(fā)明者楊修, 鄧吉建 申請人:四川和芯微電子股份有限公司