[发明专利]数据转换器电路和方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及半导体电路和方法，并且更具体地涉及数据转换器电路和方法。

背景技术

D类放大器用在音频电路中，这些音频电路用于多种产品，例如MP3播放器、移动电话以及立体音频放大器。它们的使用已经变得非常普遍，在某种程度上是因为它们的高效率及它们容易与数字音频电路接口的能力。典型的D类输出级以大于期望的输出信号的带宽的频率通过在不同电源之间切换负载来驱动输出负载。切换能量被特定负载电路的特性电学地和/或声学地过滤。例如，如果D类放大器以高于可听频率波段的切换频率驱动扩音器，那么音频被转换为声能，并且高频切换能量通过扩音器的质量(mass)和/或电感过滤。当D类输出级的输出开关两端的切换损耗被最小化时，获得了较高的效率。因为D类放大器能够接收并驱动脉冲调制信号，所以D类输出级能够直接接到数字输出电路，而不需要直接的音频信号路径中的精确的模拟组件。

此外，通过使用过采样数模转换技术(oversampled digital-to-analog conversion techniques)(例如δ-Δ调制)以向D类输出级提供脉冲调制输入信号可以获得产生较高音频保真度的高动态范围。然而，在大多数情况下，由于当带内的输出信号接近100％的最大调制电平时出现的不稳定性，而导致了高阶δ-Δ调制器被限制为总的可能输出动态范围的一部分。因此，许多系统使用50％的最大调制范围将δ-ΔDAC的输出限制为大约其最大输出的50％。例如，如果单端操作D类放大器在10伏特电源上运行，那么当最大调制范围被设定为50％时，最大带内输出信号只等价于5V峰间值。

发明内容

在实施方式中，过采样数据转换器包括低通滤波器，其具有包括动态限幅器的滤波级，其中动态限幅器具有由在过采样数据转换器的输入端的信号水平设定的限制。过采样数据转换器也包括量化模块，其具有耦合到低通滤波器的输出端的输入端以及耦合到低通滤波器的输入端的输出端。

结合以下附图和描述阐述了本发明的一个或更多实施方式的细节。本发明的其他特征、目的和优点根据描述和附图以及从权利要求将是显而易见的。

附图说明

为了更加完全地理解本发明及其优点，现在参照附图作出以下描述，其中：

图1示出了现有技术的调制器；

图2示出了根据本发明实施方式的调制器；

图3示出了示例性PWM映射电路(PWM mapping circuit)的波形图；

图4示出了示例性的具有动态可调限幅器的低通滤波器；

图5示出了根据可选实施方式的具有动态可调限幅器的低通滤波器；以及

图6示出了示例性的集成电路。

具体实施方式

下面将详细讨论本优选实施方式的构成和使用。然而，应该理解，本发明提供了许多可应用的发明构思，它们能够以各种具体的上下文来实施。所讨论的具体实施方式仅是构成和使用本发明的具体方式的示例，并不限制本发明的范围。

本发明将参考具体上下文中的优选实施方式(即，用于音频应用的过采样数模转换器)来进行描述。然而，本发明也可以应用于例如模数转换器的其他类型的数据转换器和其他类型的应用。

在实施方式中，过采样调制器的滤波器内的限制级(limiting stage)的限度根据过采样调制器的输入水平(input level)动态地调节。通过动态调节水平，能够获得100％的调制因数。

图1示出传统的δ-Δ调制器100，其将数字数据输入流digital_in转换为脉冲调制流pwm_out。然后，输出信号pwm_out用于驱动D类输出级，或者用于得到用于驱动D类输出级的脉冲宽度调制信号。调制器100具有低通滤波器102、量化器104、反馈模块106和求和点108。量化信号pwm_out在求和点108处从数据输入流digital_in被减去，从而形成闭合回路。低通滤波器102确保量化的输出的低频部分严格地跟随digital_in。回路的反馈作用将由量化器104产生的量化噪声移动至低通滤波器102的阻带中的较高频率中。增益越高并且低通滤波器102的阶数越高，则相对于pwm_out的输出频谱而落入低通滤波器102的通带内的量化噪声的量越低。