δ－∑调制器的输出滤波器以及具备该输出滤波器的数字信号处理装置

摘要

一种δ－∑调制器的输出滤波器，使用将恒流源(8a、8b)作为电流源的FIR(4)，从移位寄存器(S)的各个抽头中提取来自δ－∑调制器的输出数据，以所提取的延迟信号控制MOS三极管(T1…Tn)，得到以对应于恒流源(8a、8b)的抽头的数目的FIR滤波系数加权的电流，对所得到的电流进行加法运算，同时，对由此得到的电流由全差动运算放大器(6a)的反馈电阻(6b)进行电流—电压变换。从而可降低由在δ－∑调制器中的输出滤波器中的电阻所产生的噪声。

说明书

技术领域

本发明涉及在例如便携电话、PDA、音乐再生放大器等的数字信号处理装置中使用的δ-∑调制器的输出滤波器(后置滤波器)，以及具备该滤波器的数字信号处理装置。

背景技术

现在，在数字音频等的领域内，从能够简化输入输出、可使用较少的运算器的门数进行运算、可用简单的系统组成等的角度出发，通过δ-∑调制器将多比特数字信号量化为1比特后进行处理。

众所周知，δ-∑调制器，通过在∑调制器的输入级配置一个低音提升用积分器，同时在输出级配置一个低音衰减用微分器，将量化噪声集中到高频域端，可以获得提高可听频带的信噪比的降噪的效果。

被δ-∑调制器量化的1比特的量化数据(“1”或“0”)，经过D/A变换后输入到下一级的输出滤波器1上，在此除去高频噪声后，可得到良好的再生波形。

图2为该输出滤波器(有源滤波器)1的例示电路图，其构成是在δ-∑调制器2中生成的1比特的量化数据被D/A变换后输出，将该输出输入到有源滤波器1中。

在此，为了提高δ-∑调制器的性能，需要使用于该调制器内的降噪滤波器的次数为高次，因此，当提高了该滤波器的次数后，相应地，经降噪的量化噪声就会增大。为了除去这种噪声，要求输出滤波器1的高频截止特性更加陡峭，因此，图2所示的输出滤波器1也必须为高次的。

也就是说，δ-∑调制器的输出数据，虽然经图2所示的输出滤波器1去除了高频噪声成分后输出，但在这种结构中，不提高输出滤波器的次数，就不能充分地去除噪声成分。

但是，当提高了输出滤波器(有源滤波器)1的次数后，与之相应的阻抗值会增大，存在因阻抗而使噪声电平恶化的问题。

于是，为了改善这样的情况，已提出了输出滤波器使用FIR滤波器，提高滤波器的特性的方案。

图3所示电路，通过改变虽不是专利文献的图2所示的输出滤波器(有源滤波器)，使用FIR滤波器作为输出滤波器，使得滤波器的性能得到了改善。

也就是说，使δ-∑调制器2生成的经D/A变换后的输出数据，对应于由FIR滤波器4的多个双稳态多谐振荡器电路(F/F)F1、F2…Fn所组成的移位寄存器S的各个抽头进行延迟，根据该延迟数据控制MOS三极管T1…Tn，用连接在电流源上的电阻7a、7b进行电流·电压变换，得到以FIR滤波系数进行加权的电压，将其进行相加运算后从LPF构成的输出电路5中输出。

在该电路中，因是FIR滤波器4所以滤波器特性得到了改善，但在该FIR滤波器4中，是用电阻7a、7b对其电流源进行电流电压的变换得到所定的电压的结构，因此，除了因在电阻7a、7b上电流流过产生热而发生噪声以外，如图所示，LFP(低通滤波器)结构的输出电路5的运算放大器5a的应用电路(附属电路)的电阻值大，这一部分也因电阻而产生大量噪声，并且，在运算放大器5a中因不能够除去同相的噪声，所以即使滤波器的特性得到改善，但仍存在就整体来说其噪声水平不能得到改善的问题。

此外，虽然存在使用FIR滤波器作为δ-∑调制器的输出滤波器的方案(参见专利文献1)但本发明的构成是不存在的。

专利文献1：特开平7-74643号公报

发明内容

本发明是为了解决上述δ-∑调制器使用FIR滤波器的情况下的现有技术的问题而提出的，其第一目的在于：在输出滤波器中具有FIR滤波器的同时，降低该输出滤波器的电阻值，从而降低因电阻而产生的热噪声。

第二目的在于：用运算放大器的反馈电阻进行电流·电压的变换，以降低输出滤波器的电阻值。

第三目的在于：通过在输出滤波器的电流·电压变换部中使用全差动运算放大器，去除同相噪声的影响。

本发明之一的δ-∑调制器的输出滤波器，具备：通过使来自δ-∑调制器的输出数据、输出到被级联的多个延迟元件中的每一个，根据各个输出、控制来自电流源的电流，得到以滤波特性加权的电流，并对该电流进行加法运算后输出，的FIR滤波器，其特征在于：所述的电流源为恒流源。

本发明之二的δ-∑调制器的输出滤波器，是在本发明之一的基础上，在所述的FIR滤波器的输出一侧，具有以全差动运算放大器的反馈电阻来进行电流·电压转换的电流·电压变换部。

本发明之三的δ-∑调制器的输出滤波器，是在本发明之二的基础上，在所述的全差动运算放大器的输出一侧，具有差动单转换运算放大器。

本发明之四的数字信号处理装置，具备：本发明之一至之三中任一项所述的δ-∑调制器的输出滤波器。

附图说明

图1表示了本发明的δ-∑调制器的输出滤波器的一个实施形态的电路图。

图2为现有技术的δ-∑调制器的输出滤波器的电路图。

图3为现有技术的另一δ-∑调制器的输出滤波器的电路图。

图中：1-输出滤波器；2-δ-∑调制器；4一模拟FIR滤波器；5-输出电路；6-电流·电压变换部；7a、7b-电流源用电阻；8a、8b-恒流源。

具体实施方式

根据附图对本发明进行说明。

图1为本发明的δ-∑调制器的一实施形态示意图。

如图所示的，从δ-∑调制器2的输出(经过D/A变换)，输入到构成输出滤波器1的FIR滤波器4的移位寄存器S的多个双稳态电路(F/F)F1，F2…Fn中的初级F/F(F1)中。δ-∑调制器2的输出在各个F/F处延迟，将其Q输出，倒相Q输出从各个抽头中取出后，施加到与恒流源级联的MOS三极管T1，T1’…Tn、Tn’的各个控制端子上。

MOS三极管T1，T1’…Tn、Tn’根据所述各F/F(F1、F2…Fn)的Q输出或倒相Q输出，对来自于恒流源8a、8b的电流进行导通控制。这样，来自于恒流源8a、8b的电流输出，以FIR滤波器的滤波系数进行加权，并进行加法运算后输出。

FIR滤波器4的电流输出，在由全差动运算放大器6a和以相反极性连接在其输入输出端之间的反馈电阻6b、6b所组成的电流·电压变换部6中被变换为电压。在电流·电压变换部6的输出级上，连接有由包含单转换运算放大器5a和图示的多个电阻的应用电路(附属电路)所构成的LPF结构输出电路5。

在以上结构中，δ-∑调制器2的输出信号在FIR滤波器4中被去掉高频噪声并被转换电流值后输出，接着，由此所得到的输出电流，通过电流·电压变换部6的全差动运算放大器6a的反馈电阻6b被进行电流·电压转换。在此，用全差动运算放大器作为运算放大器6a，是为了除去同相的噪声，通过向全差动运算放大器6a的差动输入能够高效地除去同相的噪声。

来自电流·电压变换部6的输出，被输入到由单转换运算放大器5a及其应用电路所构成的输出电路5中，在此，高频成分被进一步衰减，从输出电路5得到与所述δ-∑调制器2的输出信号相对应的模拟输出。

如上所述，本申请发明的FIR滤波器电流源，因使用了恒流源而不使用现有技术中的电流电压转换用的电阻，所以能够防止热噪声的产生。另外，因输出级使用了单转换运算放大器5a，所以可以使作为放大量的增益在实际的电路中比通常能够有6db左右的衰减，因而能够使得噪声特性得到进一步的改善。

本发明之一的效果：因电流源为FIR进行动作，所以可得到陡峭的滤波特性，使所需频率以上的电平陡峭地下降。另外，因在构成FIR的电流源中不使用电阻，所以可以都用电流来调整FIR，能够防止由电阻所产生的噪声。

本发明之二的效果：因由运算放大器的反馈电阻进行电流电压的转换，所以与现有技术的电阻电路相比，可以降低电阻减小量所产生的热噪声，并且用全差动运算放大器进行电流电压转换，能够去除同相的噪声。

本发明之三的效果：通过用差动单转换运算放大器作为输出级可以进一步改善噪声水平。