專利名稱：：帶有取樣的信號(hào)處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及在其中執(zhí)行了取樣操作的信號(hào)處理裝置及方法。這種信號(hào)處理裝置可以例如是采用了模/數(shù)(A/D)變換器的視頻數(shù)據(jù)采集及變換電路。這種信號(hào)處理裝置還可以例如是A/D變換器本身。P.Vorenkamp和J.P.M.Verdaasdonk發(fā)表在1992年27卷7期的IEEEJSSC第988-992頁(yè)上的論文“全雙極、120兆樣值/秒的10位跟蹤及保持電路”描述了已有技術(shù)的視頻數(shù)據(jù)采集及變換電路。模擬視頻信號(hào)作用于該電路的輸入端。該模擬視頻信號(hào)被濾波并被饋入執(zhí)行取樣操作的跟蹤及保持(T/H)電路。被取樣模擬視頻信號(hào)被饋入由A/D變換器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和數(shù)/模(D/A)變換器組成的數(shù)據(jù)變換及處理模塊。引用的論文提到在A/D變換器之前被用作預(yù)取樣器的T/H電路改善了該A/D變換器的高頻性能。US-A4831379(代理人案卷號(hào)PHA1137)描述了已有技術(shù)的A/D變換器。該已有技術(shù)的A/D變換器包括64個(gè)輸入放大器的陣列。假定i是從0至63的整數(shù)，則每一放大器Ai就放大模擬輸入電壓和相應(yīng)基準(zhǔn)電壓VRi之間的差值，產(chǎn)生被放大的輸出電壓VAi。在折疊陣列和內(nèi)插電路內(nèi)對(duì)被放大的輸出電壓VA0-VA63進(jìn)行處理，產(chǎn)生互補(bǔ)信號(hào)VDO/VDNO……VD31/VDN31，輸出電路根據(jù)這些信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字輸出代碼。本發(fā)明特別試圖提供相對(duì)于已有技術(shù)能夠在高頻性能和功耗及/或成本之間進(jìn)行較好折衷的上述那種信號(hào)處理。為此，本發(fā)明的第一個(gè)方面提供如權(quán)利要求1所限定的信號(hào)處理裝置。本發(fā)明的第二個(gè)方面提供如權(quán)利要求3所限定的信號(hào)處理方法。本發(fā)明的第三、第四和第五個(gè)方面分別提供如權(quán)利要求4、5和6所限定的接收機(jī)、多媒體設(shè)備和信息讀出裝置。本發(fā)明考慮了以下因素。一般來(lái)說(shuō)，如果把取樣電路放置在信號(hào)處理器之前，該取樣電路就應(yīng)當(dāng)具有與該信號(hào)處理器的性能相稱的性能。如果信號(hào)處理器的性能相當(dāng)高，則在例如高分辨率A/D變換的情況下，取樣電路將相當(dāng)復(fù)雜，并因此較昂貴。此外，如果取樣電路必需處理高頻信號(hào)，它還將消耗數(shù)量可觀的功率。信號(hào)處理器可以包括把輸入信號(hào)變換成為與不同的振幅分段相關(guān)的分段信號(hào)的變換電路。上述已有技術(shù)的A/D變換器就是這樣的信號(hào)處理器。在該已有技術(shù)的A/D變換器中，64個(gè)輸入放大器的陣列把輸入信號(hào)變換成為64個(gè)分段信號(hào)，即被放大的輸出電壓VA0……V63。被放大輸出電壓VA0……VA63的每一個(gè)與以相應(yīng)基準(zhǔn)電壓VR0……VR63為中心的振幅分段相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明，在這樣的信號(hào)處理器中，用多個(gè)取樣電路而不是如在已有技術(shù)中那樣取樣輸入信號(hào)的一個(gè)取樣電路來(lái)取樣分段信號(hào)。咋一看，這似乎與本發(fā)明的上述目的相矛盾多個(gè)取樣電路不是比一個(gè)取樣電路更復(fù)雜和更消耗功率嗎？在大多數(shù)情況下，由于以下給出的理由，答案是否定的。首先，在已有技術(shù)中，取樣電路必需以線性方式對(duì)輸入信號(hào)的全部雙振幅變化進(jìn)行處理。在本發(fā)明中，變換電路有效地把輸入信號(hào)細(xì)分為若干個(gè)部分。取樣電路只需以線性方式對(duì)這些部分之一進(jìn)行處理。因此，在本發(fā)明中，取樣電路的線性度遠(yuǎn)低于已有技術(shù)的取樣電路的線性度。其次，在已有技術(shù)中，取樣電路與電容值相當(dāng)高的A/D變換器輸入端連接。這是由于為了獲得令人滿意的A/D變換精度，要求A/D變換器輸入晶體管相當(dāng)大的緣故。在本發(fā)明中，取樣電路與其輸入端的電容值可以相當(dāng)?shù)偷钠渌娐愤B接。因此，在本發(fā)明中，取樣電路需要提供的高頻輸出電流遠(yuǎn)小于已有技術(shù)中的取樣電路所提供的高頻輸出電流。還有，在已有技術(shù)中，取樣電路在噪聲和精度方面對(duì)其作為其中一部分的裝置的性能有完全的影響。在本發(fā)明中，取樣電路僅對(duì)其作為其中一部分的裝置的性能有部分的影響。在本發(fā)明中，性能只受到那些接收與輸入信號(hào)的瞬時(shí)振幅所在的振幅分段相關(guān)的分段信號(hào)的取樣電路的影響。其它取樣電路接收固定電平的分段信號(hào)，因此，幾乎不產(chǎn)生任何噪聲或動(dòng)態(tài)錯(cuò)誤。所以在本發(fā)明中，取樣電路不必具有如已有技術(shù)的取樣電路那樣低的噪聲和/或那樣高的精度?？偠灾?，在本發(fā)明中，取樣電路需要滿足的要求遠(yuǎn)沒有已有技術(shù)的取樣電路需要滿足的要求那么嚴(yán)格。因此，在本發(fā)明中，多個(gè)取樣電路中的每一個(gè)的復(fù)雜性和/或功耗通常都很低，以至多個(gè)取樣電路的復(fù)雜性和功耗都低于已有技術(shù)的單個(gè)取樣電路的復(fù)雜性和功耗。此外，在本發(fā)明中，可以充分地放松對(duì)取樣電路的要求，以便該電路是實(shí)際可能的，而在已有技術(shù)中，對(duì)該單個(gè)取樣電路的要求是如此嚴(yán)格，所以，除非使用具有較好物理特性的元件，否則該電路不是可行的。因此，本發(fā)明的裝置可以獲得優(yōu)于已有技術(shù)的裝置的性能，而元件的物理特性是相同的。例如，本發(fā)明允許利用為數(shù)字信號(hào)處理而設(shè)計(jì)的MOS晶體管來(lái)執(zhí)行高頻A/D變換。因此，本發(fā)明能夠經(jīng)濟(jì)地把高頻A/D變換器與數(shù)字信號(hào)處理器集成在一塊芯片上。這樣的單塊芯片特別適合供接收機(jī)或多媒體設(shè)備使用。參看以下描述的例子將對(duì)本發(fā)明和可被任意地用來(lái)有利地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其它特點(diǎn)一清二楚。附圖中圖1以方框圖的形式表示本發(fā)明的信號(hào)處理裝置的一基本實(shí)例；圖2以方框圖的形式表示供圖1的信號(hào)處理裝置使用的變換電路的第一實(shí)例；圖3表示由圖2的變換電路提供的分段信號(hào)的實(shí)例；圖4以電路圖的形式表示在圖2的變換電路內(nèi)的輸入放大器與取樣電路結(jié)合的一實(shí)例；圖5以方框圖的形式表示供圖1的信號(hào)處理裝置使用的變換電路的第二實(shí)例；圖6a和6b分別以方框圖的形式表示本發(fā)明的接收機(jī)的一基本實(shí)例和多媒體設(shè)備的一基本實(shí)例；附圖中相同的元件用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示。圖1表示本發(fā)明的信號(hào)處理裝置的一基本實(shí)例。圖1的信號(hào)處理裝置包括以下部件變換電路CONV、取樣電路SC(1)……SC(N)和處理部件PROC，N為整數(shù)。變換電路CONV把輸入信號(hào)Sin變換成為與不同的振幅分段相關(guān)的分段信號(hào)Sc(1)……Sc(N)。取樣電路SC(1)……SC(N)把分段信號(hào)Sc(1)……Sc(N)的被取樣部分提供給處理電路PRDC。變換電路CONV最好但不是必需具有顯著地大于1的增益系數(shù)。增益系數(shù)越大，取樣電路SC(1)……SC(N)內(nèi)的任何噪聲和/或偏移對(duì)圖1的信號(hào)處理裝置的性能的影響程度就越輕。因此，如果變換電路CONV的增益系數(shù)顯著地大于1，則對(duì)取樣電路SC(1)……SC(N)的要求就將相對(duì)較寬松，于是取樣電路可以相當(dāng)簡(jiǎn)單。圖1的信號(hào)處理裝置可以例如是在其內(nèi)執(zhí)行了折疊和/或內(nèi)插操作的A/D變換器。在這種情況下，大體上有兩種選擇。一種選擇是在處理電路PROC內(nèi)執(zhí)行所有折疊和/或內(nèi)插操作。圖2至4與這一選擇相關(guān)。另一種選擇是在變換電路CONV內(nèi)執(zhí)行折疊和/或內(nèi)插操作中的至少一種操作。圖5與這一選擇相關(guān)。第一種選擇優(yōu)于第二種選擇之處在于所有折疊和/或內(nèi)插操作都得益于取樣。但是，第二種選擇優(yōu)于第一種選擇之處在于可以采用較少的取樣電路。應(yīng)當(dāng)指出，在此與任何相應(yīng)的應(yīng)用一道被作為參考文件的US-A4831379和歐洲專利申請(qǐng)第96202014.5號(hào)(代理人案卷號(hào)PHN15.909EP-p)都描述了在其內(nèi)執(zhí)行了折疊和/或內(nèi)插操作的A/D變換器。圖2表示供圖1的信號(hào)處理裝置使用的變換電路的第一實(shí)例。圖2的變換電路包括接收不同的基準(zhǔn)電壓Vref(1)……Vref(N)的輸入放大器A(1)……A(N)陣列。每一輸入放大器放大輸入信號(hào)Sin和提供給其的基準(zhǔn)電壓之間的差值。圖3表示由圖2的變換電路提供的分段信號(hào)Sc(1)……Sc(N)的一實(shí)例。圖3的分段信號(hào)是斜坡狀輸入信號(hào)Sin的結(jié)果。假定i是從1至N的整數(shù)，則每一分段信號(hào)Sc(i)就與以基準(zhǔn)電壓Vref(i)為中心的振幅分段SR(i)相關(guān)。應(yīng)當(dāng)指出，振幅分段SR(1)……SR(N)之間是否有任何重疊對(duì)本發(fā)明不是重要的。這是圖1的信號(hào)處理裝置內(nèi)的處理電路PROC的事情。在此與任何相應(yīng)的應(yīng)用一道被作為參考文件的歐洲專利申請(qǐng)第95202355.4號(hào)(代理人案卷號(hào)PHN15.450EP-p)描述了適合于處理重疊的分段信號(hào)的用于A/D變換目的的處理電路。圖4表示在圖2的變換電路內(nèi)的輸入放大器A(i)與取樣電路(SC(i)結(jié)合的一實(shí)例。輸入放大器A(i)基本上是晶體管T1、T2的差分對(duì)，帶有與之耦合的一對(duì)負(fù)載電阻R1、R2和尾電流源It。取樣電路SC(i)基本上是一對(duì)傳輸門TG1、TG2和一對(duì)與該對(duì)傳輸門耦合的保持電容器CH1、CH2。它以差分的方式執(zhí)行跟蹤及保持操作。傳輸門TG1、TG2由兩個(gè)并聯(lián)的晶體管構(gòu)成。一個(gè)晶體管由時(shí)鐘信號(hào)CLK(+)進(jìn)行控制，另一個(gè)晶體管由反相時(shí)鐘信號(hào)CLK(-)進(jìn)行控制。圖5表示供圖1的信號(hào)處理裝置使用的變換電路的第二實(shí)例。圖5的變換電路與圖2的變換電路的不同之處如下圖5的變換電路還包括執(zhí)行折疊和/或內(nèi)插操作的附加電路F/I。該附加電路F/I接收由輸入放大器A(1)……A(N)陣列提供的信號(hào)，并作為響應(yīng)提供分段信號(hào)Sc(1)……Sc(N)。當(dāng)然，由圖5的變換電路提供的分段信號(hào)Sc(1)……Sc(N)不同于由圖2的變換電路提供的分段信號(hào)Sc(1)……Sc(N)。為了給出一個(gè)例子，對(duì)圖5的變換電路作如下假定有64個(gè)輸入放大器，K＝64，附加電路F/I以倍數(shù)8執(zhí)行折疊操作。在這種情況下，N＝8，圖5的變換電路將提供8個(gè)分段信號(hào)Sc(1)……Sc(8)。分段信號(hào)Sc(1)可以與以Vref(1)、Vref(9)、Vref(17)、……Vref(57)為中心的振幅分段相關(guān)，分段信號(hào)Sc(2)可以與以Vref(2)、Vref(10)、Vref(18)、……Vref(58)為中心的振幅分段相關(guān)，依此類推。圖6a、6b和6c分別表示本發(fā)明的接收機(jī)、多媒體設(shè)備和信息讀出裝置的基本實(shí)例。圖6a的接收機(jī)包括調(diào)諧器TUN和圖1的信號(hào)處理裝置SPA。調(diào)諧器TUN響應(yīng)接收信號(hào)RF提供中頻信號(hào)IF。圖1的信號(hào)處理裝置SPA例如通過順序地執(zhí)行A/D變換和解調(diào)來(lái)對(duì)該中頻信號(hào)進(jìn)行處理。圖6b的多媒體設(shè)備包括圖1的信號(hào)處理裝置SPA和顯示設(shè)備DPL。圖1的信號(hào)處理裝置SPA接收?qǐng)D象信號(hào)IM，并作為響應(yīng)提供被處理的圖象信號(hào)IM-P。顯示設(shè)備DPL顯示被處理的圖象信號(hào)IM-P。圖6b的多媒體設(shè)備可以例如是電視接收機(jī)或從CD-ROM播放機(jī)、CD-I播放機(jī)或DVD播放機(jī)接收?qǐng)D象信號(hào)的計(jì)算機(jī)。圖6c的信息讀出裝置包括讀出單元ROU和圖1的信號(hào)處理裝置SPA。讀出單元讀出信息載體DISC，以便獲得讀出信號(hào)Sro。圖1的信號(hào)處理裝置SPA對(duì)讀出信號(hào)Sro進(jìn)行處理，以便例如獲得合適的輸出信號(hào)和/或獲得用于讀出單元ROU的控制信號(hào)。圖6c的讀出裝置可以例如是CD播放機(jī)、CD-I播放機(jī)、CD-ROM播放機(jī)或DVD播放機(jī)或錄像機(jī)。雖然圖6c以盤的形式表示信息載體DISC，但應(yīng)當(dāng)懂得信息載體還可以是磁帶或甚至是粘土平板(claytablet)。應(yīng)當(dāng)指出，上述實(shí)例說(shuō)明而不是限制本發(fā)明。顯然，有許多落在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的替換物。不應(yīng)把括號(hào)內(nèi)的任何標(biāo)號(hào)看作是對(duì)有關(guān)權(quán)利要求的限制。權(quán)利要求1.包括把至少一個(gè)信號(hào)的被取樣部分提供給處理部件的取樣部件的信號(hào)處理裝置，其特征在于包括把信號(hào)(Sin)變換成為與不同的振幅分段相關(guān)的分段信號(hào)(Sc(1)……Sc(N))的變換電路(CONV)，該取樣部分包括把分段信號(hào)的被取樣部分提供給該處理部件(PROC)的取樣電路(SC(1)……SC(N))。2.權(quán)利要求1的信號(hào)處理裝置，其特征在于變換電路(CONV)具有顯著地大于1的增益系數(shù)。3.信號(hào)處理方法，包括把至少一個(gè)信號(hào)的被取樣部分提供給處理部件的步驟，該方法的特征在于包括以下步驟把信號(hào)(Sin)變換成為與不同的振幅分段相關(guān)的分段信號(hào)；以及把分段信號(hào)的被取樣部分提供給處理部件(PROC)。4.接收機(jī)，包括響應(yīng)接收信號(hào)(RF)提供中頻信號(hào)(IF)的調(diào)諧器(TUN)；以及如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置(SPA)，用于對(duì)所述中頻信號(hào)(IF)進(jìn)行處理。5.多媒體設(shè)備，包括如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置(SPA)，用于接收?qǐng)D象信號(hào)(IM)；以及顯示接收自所述處理部件(PROC)的被處理圖象信號(hào)(IM-P)的裝置(OPL)。6.信息讀出裝置，包括讀出信息載體(DISC)以便獲得讀出信號(hào)(Sro)的裝置(ROU)；以及如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置(SPA)，用于處理所述讀出信號(hào)(Sro)。全文摘要在信號(hào)處理裝置中，變換電路CONV把輸入信號(hào)Sin變換成為與不同的振幅分段相關(guān)的分段信號(hào)Sc(1)……Sc(N)。取樣電路SC(1)……SC(N)把分段信號(hào)Sc(1)……Sc(N)的被取樣部分提供給處理電路PROC。上述操作可以構(gòu)成A/D變換的一部分。該信號(hào)處理裝置特別適合于在接收機(jī)、多媒體設(shè)備和各種光盤播放機(jī)和磁帶記錄器中使用。文檔編號(hào)H03M1/12GK1166895SQ96191291公開日1997年12月3日申請(qǐng)日期1996年9月2日優(yōu)先權(quán)日1995年9月8日發(fā)明者R·J·范·德·普拉施徹,A·G·W·維納斯申請(qǐng)人:菲利浦電子有限公司