對(duì)相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)是基于并要求由johnhowardlagrou于2015年11月6日提交的、專利號(hào)為14/935,363、標(biāo)題為《multi-path，serial-switched，passive-summeddigital-to-analogconverter(多階通道串行切換無(wú)源求和的數(shù)模轉(zhuǎn)換器)》的非臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該專利申請(qǐng)是基于并要求如下臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)：由johnlagrou于2015年7月31日提交的、臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)枮?2199955、標(biāo)題為《processandsystemforthedigital-to-analogconversionofsignals,continuationofearlierfiling(用于信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換的過(guò)程和系統(tǒng))》的臨時(shí)專利申請(qǐng)；更早由johnlagrou于2010年7月6日提交的、臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)枮?2188884的、標(biāo)題為《processandsystemforthedigital-to-analogconversionofsignals,continuationofearlierfiling(用于信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換的過(guò)程和系統(tǒng))》的臨時(shí)專利申請(qǐng)；更早由johnlagrou于2010年1月22日提交的、臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)枮?2106219的、標(biāo)題為《processandsystemforthedigital-to-analogconversionofsignals,continuationofearlierfiling(用于信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換的過(guò)程和系統(tǒng))》的臨時(shí)專利申請(qǐng)；更早由johnlagrou于2014年11月7日提交的、臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)枮?2076560的、標(biāo)題為《processandsystemforthedigital-to-analogconversionofsignals,continuationofearlierfiling(用于信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換的過(guò)程和系統(tǒng))》的臨時(shí)專利申請(qǐng)。

本發(fā)明涉及電子裝置，尤其涉及數(shù)模轉(zhuǎn)換器，更具體地，涉及利用多個(gè)d-a轉(zhuǎn)換器和/或提供低噪聲和/或高動(dòng)態(tài)范圍的d-a轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和方法。

發(fā)明背景

音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換(dac)技術(shù)在過(guò)去三十年中穩(wěn)步提高。過(guò)去30年來(lái)，寬帶自噪聲和動(dòng)態(tài)范圍這兩個(gè)關(guān)鍵而相互關(guān)聯(lián)的參數(shù)以每年約0.7db的平均速度得到改善，或者自20世紀(jì)80年代以來(lái)以大約每八年提高一位的性能提升。本發(fā)明尋求極大地提高數(shù)模轉(zhuǎn)換的動(dòng)態(tài)范圍和自噪聲。本發(fā)明將當(dāng)前的dac的最佳動(dòng)態(tài)范圍性能提高了約4位，同時(shí)將寬帶自噪聲降低了約15db。為了實(shí)現(xiàn)這些顯著的性能改進(jìn)，根據(jù)本發(fā)明，組合和優(yōu)化了許多新穎的設(shè)計(jì)技術(shù)，包括dsp控制的多階通道并行轉(zhuǎn)換、adc多階通道監(jiān)視器和dsp補(bǔ)償、dsp管理的無(wú)源求和及高范圍串聯(lián)切換。此外，根據(jù)本發(fā)明，在無(wú)源求和的多階通道dac拓?fù)渲惺褂胊dc(模數(shù)轉(zhuǎn)換)來(lái)配合所述通道電平的dsp校準(zhǔn)。此外，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例，可以處理多個(gè)預(yù)適應(yīng)的數(shù)字輸入信號(hào)。

因此，本發(fā)明的目的是提供用于具有低噪聲和大的動(dòng)態(tài)范圍的數(shù)字-音頻轉(zhuǎn)換的方法和裝置。

更具體地，本發(fā)明的目的是提供一種使用分別處理輸入數(shù)字信號(hào)的最高有效位部分和最低有效位部分的電路的、用于具有低噪聲和大的動(dòng)態(tài)范圍的數(shù)字-音頻轉(zhuǎn)換的方法和裝置，特別是，當(dāng)輸入信號(hào)具有足夠低的電平時(shí)，通過(guò)切換高階通道電路來(lái)減小模擬輸出信號(hào)中的噪聲，將來(lái)自低階通道電路和高階通道電路的輸出進(jìn)行無(wú)源相加。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種利用電路行為監(jiān)測(cè)和反饋來(lái)改善性能特征的數(shù)字-音頻轉(zhuǎn)換方法和裝置。

本發(fā)明的另外的目的和優(yōu)點(diǎn)將在下面的說(shuō)明中闡述并將通過(guò)說(shuō)明而顯而易見(jiàn)，或者可以通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐來(lái)了解。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)在權(quán)利要求書(shū)中特別指出的手段及組合來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

發(fā)明概述

本發(fā)明涉及一種用于將輸入數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有最大輸出電平的輸出模擬信號(hào)的裝置。所述輸入數(shù)字信號(hào)在名義上是k位信號(hào)。裝置包括位分組提供系統(tǒng)，該位分組提供系統(tǒng)采取輸入數(shù)字信號(hào)并產(chǎn)生有l(wèi)位的低階通道數(shù)字信號(hào)和有h位的高階通道數(shù)字信號(hào)，其中l(wèi)+h大于或等于j，j是由所述位分配器使用的所述輸入數(shù)字信號(hào)的位數(shù)，其中j小于或等于k。裝置包括用于rl位或更少位的數(shù)字輸入的低階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述低階通道數(shù)字信號(hào)被移位映射到所述低階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入，其中l(wèi)小于或等于rl，其中所述低階通道數(shù)字信號(hào)的l位被電平向上移動(dòng)映射了ls位，其中l(wèi)+ls≤rl。低階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生低階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)。類似地，裝置包括用于rh位數(shù)字輸入的高階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器，高階通道數(shù)字信號(hào)被數(shù)字化地電平移動(dòng)了hs位而移動(dòng)到高階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入，使得(k-hs)≤rh和(k–h-hs)≥0。高階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生高階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)。裝置還包括衰所述低階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)以產(chǎn)生衰減的低階通道模擬輸出求和信號(hào)的低階通道衰減器和高階通道放大器，高階通道放大器放大高階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)，以產(chǎn)生其最大電平等于裝置的最大輸出電平的放大的高階通道信號(hào)。裝置還包括無(wú)源求和節(jié)點(diǎn)，如果輸入數(shù)字信號(hào)的信號(hào)電平特性超過(guò)閾值電平，則無(wú)源求和節(jié)點(diǎn)將從衰減的低階通道模擬信號(hào)導(dǎo)出的倒數(shù)第二個(gè)低階通道信號(hào)與從放大的高階通道信號(hào)導(dǎo)出的倒數(shù)第二個(gè)高階通道信號(hào)相加以產(chǎn)生輸出模擬信號(hào)，如果輸入數(shù)字信號(hào)的信號(hào)電平特性不超過(guò)所述閾值電平，則利用一種方法來(lái)減少來(lái)自高階通道放大器的噪聲向無(wú)源求和節(jié)點(diǎn)的接入。

本發(fā)明還涉及一種用于將輸入數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有最大輸出電平的輸出模擬信號(hào)的裝置，其中輸入數(shù)字信號(hào)在名義上是k位信號(hào)。該裝置包括位分組提供系統(tǒng)，該位分組提供系統(tǒng)接收輸入的數(shù)字信號(hào)并產(chǎn)生l位的低階通道數(shù)字信號(hào)、m位的中間階通道數(shù)字信號(hào)和h位的高階通道數(shù)字信號(hào)，其中l(wèi)+m+h大于或等于j，j是由所述位分配器使用的所述輸入數(shù)字信號(hào)的位數(shù)，其中j小于或等于k。該裝置包括用于rl位或更少位的數(shù)字輸入的低階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器。低階通道數(shù)字信號(hào)通過(guò)位分組提供系統(tǒng)被數(shù)字式地電平移動(dòng)到低階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入，其中l(wèi)小于或等于rl，使得低階通道數(shù)字信號(hào)的l位被電平移動(dòng)映射了ls位，其中l(wèi)+ls≤rl。低階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生低階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)。該裝置包括用于rm位或更少位的數(shù)字輸入的中間階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器。中間階通道數(shù)字信號(hào)被位分組提供系統(tǒng)數(shù)電平移動(dòng)到中間階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入，其中m小于或等于rm。中間階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生中間階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)。該裝置還包括用于rh位或更少位的數(shù)字輸入的高階通道速數(shù)模轉(zhuǎn)換器。高階通道數(shù)字信號(hào)被位分組提供系統(tǒng)數(shù)字式地電平移動(dòng)到高階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端，其中h小于或等于rh，使得高階通道數(shù)字信號(hào)被電平移動(dòng)向下映射了ls位，其中(j-hs)≤rh。高階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生高階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)。該裝置還包括衰減低階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)以產(chǎn)生衰減的低階通道模擬信號(hào)的低階通道衰減器和高階通道放大器，高階通道放大器放大高階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)以產(chǎn)生其最大電平等于最大輸出電平的放大的高階通道信號(hào)。該裝置還包括無(wú)源求和節(jié)點(diǎn)，如果輸入數(shù)字信號(hào)的信號(hào)電平特性超過(guò)第一閾值電平，則無(wú)源求和節(jié)點(diǎn)將從衰減的低階通道模擬信號(hào)得到的倒數(shù)第二個(gè)低階通道信號(hào)、從中間階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)得到的倒數(shù)第二個(gè)中間階通道信號(hào)和從放大的高階通道信號(hào)導(dǎo)出的倒數(shù)第二個(gè)高階通道信號(hào)相加以產(chǎn)生輸出模擬信號(hào)。如果輸入數(shù)字信號(hào)的信號(hào)電平特性超過(guò)第二閾值電平而不超過(guò)第一閾值電平，則該裝置將從所述衰減的低階通道模擬信號(hào)得到的倒數(shù)第二個(gè)低階通道信號(hào)和從中間階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)得到的倒數(shù)第二個(gè)中間階通道信號(hào)相加以產(chǎn)生輸出模擬信號(hào)，并且利用一種方法來(lái)減少來(lái)自高階通道放大器的噪聲對(duì)無(wú)源求和節(jié)點(diǎn)的接入。如果所述輸入數(shù)字信號(hào)的信號(hào)電平特性不超過(guò)第二閾值電平，則該裝置利用一種方法來(lái)減少來(lái)自中間階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)和高階通道放大器的噪聲對(duì)無(wú)源求和節(jié)點(diǎn)的接入。

本發(fā)明還涉及一種用于將輸入數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有最大輸出電平的輸出模擬信號(hào)的裝置，其中輸入數(shù)字信號(hào)在名義上是k位信號(hào)。該裝置包括接收輸入數(shù)字信號(hào)并產(chǎn)生l位的低階通道數(shù)字信號(hào)、n個(gè)分別為m1…mn位的中間階通道數(shù)字信號(hào)和h位的高階通道數(shù)字信號(hào)的位分組提供系統(tǒng)，其中l(wèi)+m1+…+mn+h大于或等于j，j是由所述位分配器使用的輸入數(shù)字信號(hào)的位數(shù)，其中j小于或等于k。該裝置具有用于rl位或更少位的數(shù)字輸入的低階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器，低階通道數(shù)字信號(hào)被數(shù)字式地電平移動(dòng)到低階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入，其中l(wèi)小于或等于rl，使得低階通道數(shù)字信號(hào)的l位被電平移動(dòng)向上映射了ls位，l+ls≤ll。低階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生低階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)。此外，該裝置具有用于rm1…rmn位的數(shù)字輸入的n個(gè)中間階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器，中間階通道數(shù)字信號(hào)被數(shù)字式電平移動(dòng)到中間階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入，其中m1…mn分別小于或等于rm1…rmn。中間階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生中間階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)。此外，該裝置具有用于rh位的數(shù)字輸入的高階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器，高階通道數(shù)字信號(hào)被數(shù)字式向下電平移動(dòng)了hs位而移動(dòng)到高階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入，使得(j-hs)≤rh。高階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生高階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)。該裝置包括衰減低階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)以產(chǎn)生衰減的低階通道模擬信號(hào)的低階通道衰減器和高階通道放大器，高階通道放大器放大高階通道數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)，以產(chǎn)生其最大電平等于最大輸出電平的放大的高階通道信號(hào)。該裝置具有無(wú)源求和節(jié)點(diǎn)，如果輸入數(shù)字信號(hào)的信號(hào)電平特性超過(guò)最高閾值電平，則無(wú)源求和節(jié)點(diǎn)將從衰減的低階通道模擬信號(hào)得到的倒數(shù)第二個(gè)低階通道信號(hào)、從中間階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)得到的倒數(shù)第二個(gè)中間階通道信號(hào)和從放大的高階通道信號(hào)導(dǎo)出的倒數(shù)第二個(gè)高階通道信號(hào)相加，以產(chǎn)生輸出模擬信號(hào)。如果輸入數(shù)字信號(hào)的信號(hào)電平特性不超過(guò)最低閾值電平，則該裝置利用一種方法來(lái)減少來(lái)自中間階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)和高階通道放大器的噪聲對(duì)無(wú)源求和節(jié)點(diǎn)的接入。

附圖說(shuō)明

并入本說(shuō)明書(shū)并形成本說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同在上面給出的說(shuō)明和在下面給出的對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1a示出了分離最高有效位(msb)和最低有效位(lsb)的處理的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的示意圖。

圖1b示出了將24位信號(hào)的位分離成13位最低有效位(lsb)和13位最高有效位(msb)的組。

圖2a示出了分離低范圍信號(hào)、中間范圍信號(hào)和高范圍信號(hào)的處理的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的示意圖。

圖2b示出了由數(shù)字信號(hào)處理器將32位信號(hào)的位分離成12位低范圍位、13位中間范圍位和11位高范圍位的組。

圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明的二階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。

圖3b示出了在圖3a中的電路中的各個(gè)點(diǎn)處的信號(hào)電平和噪聲電平，其中使用了整個(gè)32位數(shù)字輸入信號(hào)。

圖3c示出了在圖3a中的電路中的各個(gè)點(diǎn)處的信號(hào)電平和噪聲電平，其中使用了32位數(shù)字輸入信號(hào)中的30位。

圖4示出了在輸入到數(shù)字信號(hào)處理器之前將32位信號(hào)的位分離成12位低范圍位、13位中間范圍位和11位高范圍位的組。

圖5示出了利用本發(fā)明處理由低聲壓級(jí)麥克風(fēng)和高聲壓級(jí)麥克風(fēng)捕獲的聲音的系統(tǒng)的示意圖。

圖6a示出了根據(jù)本發(fā)明的三階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。

圖6b示出了在圖6a的電路中的各個(gè)點(diǎn)處的信號(hào)電平和噪聲電平。

圖6c示出了將32位數(shù)字輸入信號(hào)分成五個(gè)數(shù)字部分的示例。

圖6d示出了將最大位數(shù)導(dǎo)向中間階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器和高階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器的情況。

圖7示出了用于圖3a的電路的校準(zhǔn)過(guò)程。

圖8示出了用于圖6a的電路的校準(zhǔn)過(guò)程。

圖9示出了當(dāng)相對(duì)于圖6b所示的信號(hào)電平有-6db偏移時(shí)在圖6a的電路中的各個(gè)點(diǎn)處的信號(hào)電平。

圖10顯示了關(guān)鍵操作參數(shù)的相互關(guān)系。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)有技術(shù)的多階通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)由于許多因素而表現(xiàn)出性能限制。本發(fā)明改進(jìn)了某些性能特征，其主要目標(biāo)是降低系統(tǒng)噪聲和增加動(dòng)態(tài)范圍。

在圖1a中所示的電路(100)示出了作為本發(fā)明的基礎(chǔ)的基本過(guò)程和系統(tǒng)。圖1a的電路(100)執(zhí)行向數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)(120)或能夠處理在此描述的必要數(shù)字功能的任何數(shù)字處理電路發(fā)送(110)的信號(hào)(101)(通常為pcm編碼信號(hào))的多范圍數(shù)模轉(zhuǎn)換。dsp(120)被設(shè)計(jì)或編程為將輸入的數(shù)字信號(hào)(110)分離成多個(gè)部分。例如，如圖1b所示，dsp(120)將24位數(shù)字字碼(110)分離成兩個(gè)較小的連續(xù)數(shù)據(jù)包(111)和(112)。在最低有效位(相應(yīng)的lsb)包(111)和最高有效位(msb)包(112)中所示的位數(shù)是任意性的示例，并且可以根據(jù)具體設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)而變化。每個(gè)數(shù)據(jù)包(111)和(112)分別被發(fā)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)(102)和(103)，其為集成電路或其它方式或類型的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。具體地說(shuō)，下部的dac(102)專用于最低有效位(lsb)包(111)，而上部的dac(103)專用于最高有效位(msb)包(112)。如圖1b所示，可以使用一些位重疊(如下面詳細(xì)描述的那樣，其通過(guò)交叉衰落、電平移動(dòng)或其它調(diào)整而被促進(jìn))。具體地說(shuō)，在圖1b的示例中，輸入信號(hào)(110)的第12位和13位被分配給lsb包(111)和msb包(112)。每個(gè)dac(102)和(103)的輸出信號(hào)可以是差分或單端的，但在集成電路dac中通常是差分的。每個(gè)dac(102)和(103)的模擬輸出被發(fā)送到將lsbdac(102)和msbdac(103)的輸出重新合并成單個(gè)模擬信號(hào)的模擬求和節(jié)點(diǎn)(104)。

本發(fā)明的方法和系統(tǒng)不限于二級(jí)拓?fù)洌强梢酝ㄟ^(guò)任意級(jí)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖2a所示的虛線的中間級(jí)dac(220)單元所建議的那樣。例如，如圖2a和2b的實(shí)施例所示，32位pcm輸入信號(hào)(210)被分成三級(jí)拓?fù)洹Ｔ趫D2a中，dsp(202)將要輸入的數(shù)據(jù)流中的32位數(shù)字字(210)分離成三個(gè)較小的包：低范圍包(203)、中間范圍包(204)和高范圍包(205)。在相應(yīng)的低、中間和高范圍包(203)、(204)和(205)中顯示的位數(shù)是任意的例子，并且可以根據(jù)具體的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)而變化。每個(gè)數(shù)據(jù)包(203)、(204)和(205)分別被發(fā)送到dac(206)、(207)和(208)，其是集成電路或其它方式或風(fēng)格的dac，而不管拓?fù)淙绾?，不管是否有符?hào)是否是二進(jìn)制補(bǔ)碼。如圖2b所示，可以使用一些位重疊(如下面詳細(xì)描述的那樣，其通過(guò)動(dòng)態(tài)優(yōu)化、交叉衰落、電平移動(dòng)或其它調(diào)整而被促進(jìn))。具體地說(shuō)，在圖2b的示例中，輸入信號(hào)(210)的第11和第12位被分配給低范圍包(203)和中間范圍包(204)，輸入信號(hào)(210)的第22和第23位被分配給中間范圍包(204)和高范圍包(205)。每個(gè)dac(206)、(207)和(208)的輸出信號(hào)可以是差分或單端的，但在集成電路dac中通常是差分的。每個(gè)dac(206)、(207)和(208)的模擬輸出(236)、(237)和(238)分別被發(fā)送到模擬求和節(jié)點(diǎn)(209)，它將低范圍、中間范圍和高范圍的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為單個(gè)模擬輸出信號(hào)(240)。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選二階通道實(shí)施例

圖3a提供了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的、用于32位信號(hào)的二階通道電路(300)的示意圖，其提供增加的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍和減小的基線(即，無(wú)輸入信號(hào))自噪聲。如圖3b的信號(hào)電平圖所示，圖3a的電路將32位輸入信號(hào)(361)(k＝32；對(duì)應(yīng)于192db的信號(hào)范圍，對(duì)于根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的音頻電路，將其分配到-160dbu至+32dbu的范圍)分成兩個(gè)較小的字或位包，l＝18位的低階通道包(334)和h＝14位的高階通道包(333)。(通常，操作模擬音頻電平對(duì)應(yīng)于數(shù)字信號(hào)的非整數(shù)位值。然而，在本說(shuō)明書(shū)給出的示例中，使用整數(shù)位值來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，由于1位對(duì)應(yīng)于6dbu，這就導(dǎo)致了整數(shù)的db值。使用整數(shù)值僅用于說(shuō)明清楚起見(jiàn)，絕不排除使用分?jǐn)?shù)值實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。雖然本說(shuō)明書(shū)沒(méi)有以rms電壓來(lái)描述本發(fā)明，但應(yīng)注意的是，0dbu相當(dāng)于0.7746伏rms電壓)。

本發(fā)明采用數(shù)字信號(hào)處理電路(dsp)將脈沖編碼調(diào)制(pcm)數(shù)據(jù)劃分成是連續(xù)的數(shù)據(jù)或稍重疊的數(shù)據(jù)的較小的“位包”，這些數(shù)據(jù)被沿著單獨(dú)的數(shù)據(jù)“通道”處理以增加相對(duì)于單通道dac的可能變量的動(dòng)態(tài)范圍。每個(gè)通道(稱為低階、中間階、高階等)被優(yōu)化為改善原始數(shù)字信號(hào)的部分動(dòng)態(tài)范圍，然后，根據(jù)本發(fā)明，將來(lái)自多個(gè)通道的信號(hào)無(wú)源求和，以提供模擬輸出。

常規(guī)ic(例如，集成電路)dac通常并不設(shè)計(jì)為具有與典型的真實(shí)世界應(yīng)用(例如家用音頻系統(tǒng)、專業(yè)音頻系統(tǒng)或現(xiàn)場(chǎng)聲音系統(tǒng))充分接口的輸出參數(shù)。相反，本發(fā)明的dac即使使用無(wú)源求和來(lái)提供輸出信號(hào)，也提供具有適合于這樣的真實(shí)世界應(yīng)用的輸出參數(shù)的輸出信號(hào)。到圖3a的電路(300)的輸入可以是單個(gè)數(shù)字信號(hào)源(301)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)源(301)和(340)、(341)等。將數(shù)字信號(hào)源(301)或源(301)和(340)、(341)等饋入數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)(302)，數(shù)字信號(hào)處理器(302)將輸入信號(hào)分成高階通道輸出(333)和低階通道輸出(334)，并將它們(333)和(334)分別引到高階通道dac(303)和低階通道dac(304)。低階通道輸出(334)在輸入到低階通道dac(304)時(shí)向上映射了ls＝5位，高階通道輸出(333)在輸入到高階通道dac(303)時(shí)向下映射了hs＝9位。每個(gè)dac(303)和(304)的模擬輸出(343)和(344)分別被發(fā)送到有源模擬放大器(305)和(306)。通常，集成電路dac輸出是差分的，但是本發(fā)明不限于差分信號(hào)通道，并且可以采用差分或單端信號(hào)階通道。放大器(305)和(306)可以提供許多關(guān)鍵功能，包括但不限于電流-電壓轉(zhuǎn)換(iv轉(zhuǎn)換)、高頻和/或低頻濾波、直流伺服、電流緩沖/電流源、電壓增益和阻抗緩沖。在本發(fā)明中，這些放大器(305)和(306)的關(guān)鍵要要求包括足夠低的噪聲、足夠低的輸出阻抗、足夠高的輸出電流和足夠高的輸出電壓，以適當(dāng)?shù)嘏c無(wú)源模擬求和節(jié)點(diǎn)(360)進(jìn)行接口，無(wú)源模擬求和節(jié)點(diǎn)(360)將低階通道信號(hào)和高階通道信號(hào)合并成能夠?qū)F(xiàn)實(shí)世界外部設(shè)備(309)驅(qū)動(dòng)到足夠高的電平和足夠?qū)挼膸挼膯蝹€(gè)模擬信號(hào)，同時(shí)保持足夠低的噪聲和失真。根據(jù)替代的優(yōu)選實(shí)施例，可以使用音頻信號(hào)變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)源模擬求和。

應(yīng)當(dāng)注意，盡管高階通道輸出信號(hào)(335)、低階通道輸出信號(hào)(336)和求和節(jié)點(diǎn)輸出信號(hào)(365)被給予了不同的參考數(shù)字，但是電連接節(jié)點(diǎn)(360)使得這些信號(hào)是電連接的，其中電連接節(jié)點(diǎn)(360)在物理上簡(jiǎn)單地是來(lái)自高階通道電阻元件(307)的輸出端、來(lái)自高階通道電阻元件(307)的輸出端、低階通道電阻元件(308)的輸出端和到外部設(shè)備(309)的輸入端的導(dǎo)電通道的匯聚之處。由于那些信號(hào)(335)、(336)和(365)電連接而沒(méi)有中間電路，所以這些信號(hào)(335)、(336)和(365)在所有時(shí)刻都是固有地相同的。然而，為了清楚地討論期間，使用了不同的附圖標(biāo)記。被稱為高階通道輸出信號(hào)(335)的信號(hào)是由高階通道電路(303)、(305)和(307)產(chǎn)生的輸出信號(hào)(365)的部分，被稱為低階通道輸出信號(hào)(336)的信號(hào)是由低階通道電路(304)、(306)和(308)產(chǎn)生的輸出信號(hào)(365)的部分。

盡管本發(fā)明可以應(yīng)用于具有各種各樣的操作參數(shù)的電路和組件，但是在這里作為第一優(yōu)選實(shí)施例的示例目的加以描述的是圖3a的電路(300)，其具有兩個(gè)dac(303)和(304)，如圖3b的信號(hào)電平圖所示，每個(gè)可以接受24位輸入(即，rl＝rh＝24)，并且每個(gè)可以產(chǎn)生具有剩余寬帶的+8dbu的最大模擬電平和-112dbu的未加權(quán)音頻頻譜噪聲基底φl(shuí)dac(346)和φhdac(345)，總共120dbu的潛在可用的寬帶動(dòng)態(tài)范圍，即20位。因此，在dac輸出(343)和(344)處不能有效地解析低于-112dbu的任何未映射的(即，例如未根據(jù)本發(fā)明處理的)數(shù)字輸入電平(361)，因?yàn)樵撾娖降陀诜謩e為-112dbu的dac'(303)和(304)的殘留寬帶噪聲基底φl(shuí)dac(346)和φhdac(345)。因此，每個(gè)dac(303)和(304)被有效地限制在20位操作，特別是對(duì)應(yīng)于-112dbu至+8dbu15的范圍的輸入位5-24。(然而，應(yīng)當(dāng)理解，盡管有時(shí)低于噪聲閾值的音頻節(jié)目信號(hào)可以被心理聲學(xué)感知，但是為了在本說(shuō)明書(shū)中示例的目的，假設(shè)所測(cè)量的寬帶、未加權(quán)的dac噪聲基底將是最低的可用dac信號(hào)電平)。此外，放大器輸出(354)表現(xiàn)出-106dbu的剩余單位增益音頻頻譜寬帶未加權(quán)噪聲基底，放大器輸出(353)表現(xiàn)出+32dbu的最大模擬電平，在配置為+30db增益時(shí)，音頻頻譜寬帶未加權(quán)噪聲基底為88dbu。低于-106dbu的任何模擬輸入電平(344)或低于-88dbu的任何模擬輸入電平(343)不能由放大器裝置(306)和(305)有效地解決，因?yàn)檫@樣的電平低于放大器的剩余寬帶，分別為-106dbu和-88dbu的未加權(quán)噪聲基底。

如圖3a和3b所示，dsp(302)將32位pcm輸入(361)分為l＝18位低階通道dac輸入信號(hào)(334)和h＝14位高階通道dac輸入信號(hào)(333)。dsp(302)輸入位1到18是由dsp(302)數(shù)字電平移動(dòng)向上映射了ls＝5位，以將輸入(334)的位6至23輸入到低階通道dac(304)，而dsp(302)輸出位19至32是數(shù)字電平移動(dòng)，有效地向下映射了hs＝9位，以將輸入(333)的位10至23輸入到高階通道dac(303)。在本說(shuō)明書(shū)中定義了位的電平移動(dòng)映射，其中連續(xù)的位組被映射為使得所有的位都用相同的映射公式移位，即，第n位輸入位被映射到第(n+1)位輸出位，其中i是施加的電平移動(dòng)的量。等效地，電平移動(dòng)映射可以被認(rèn)為是信號(hào)電平乘以2ⁱ，其中i是施加的位電平移動(dòng)的數(shù)目。更一般地說(shuō)，電平移動(dòng)映射不限于數(shù)字寄存器內(nèi)的整數(shù)范圍或位對(duì)齊的移動(dòng)，而是可以由乘法系數(shù)產(chǎn)生，其中乘法系數(shù)可以是數(shù)字信號(hào)處理的操作范圍內(nèi)的任何值。映射過(guò)程要求dsp(302)在高階通道信號(hào)(333)和低階通道信號(hào)(334)上執(zhí)行電平移動(dòng)。到低階通道dac(304)的輸入(334)由dsp(302)向上移動(dòng)了+54db，使得用于32位dsp(302)的-160dbu的輸入電平(361)被映射到24位低階通道dac輸入(334)的-106dbu的電平，即根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，到dac(304)的輸入(334)的最低位被映射到低階通道dac(304)的噪聲基底φl(shuí)dac(346)之上。類似地，到高階通道dac(303)的輸入(333)被有效地向下移動(dòng)了-30db，使得到+32dbu的32位dsp(302)的輸入電平(361)被映射到在到24位高階通道dac(303)的輸入(333)處的+2dbu的dac信號(hào)電平。低階通道dac(304)接收從-160dbu到-52dbu的、代表在到dsp(302)的輸入(361)處的信號(hào)電平的18位信號(hào)(334)，即具有108db動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)。包括到高階通道dac(303)的輸入(333)的14位表示從-52dbu到+32dbu的信號(hào)電平，即84db的動(dòng)態(tài)范圍。

如圖3b所示，低階通道dac(304)位23的輸出(344)具有+2dbu的模擬電平并具有寬帶，-112dbu的未加權(quán)噪聲基底φl(shuí)dac(346)。也如圖3b所示，高階通道dac(303)位1623的輸出(343)具有+2dbu的模擬電平并具有寬帶，-112dbu的未加權(quán)噪聲基底φhdac(345)。通過(guò)跟蹤從輸入(361)經(jīng)過(guò)dsp(302)、高階通道dac(303)和低階通道dac(304)到dsp(302)的連續(xù)映射可以看出，在高階通道dac(303)的輸出端(343)的+2dbu信號(hào)電平表示在到dsp(302)的輸入(361)處的+32dbu的電平，而在低階通道dac(304)的輸出端(344)處的+2dbu信號(hào)電平表示在到dsp(302)的輸入(361)處的-52dbu的電平(361)。

如從圖3b中表示低階通道dac輸出信號(hào)(344)的棒的頂部橫向穿到表示低階通道放大器輸出信號(hào)(354)的棒的頂部的水平虛線所示，低階通道放大器(306)被配置為提供單位增益，因此產(chǎn)生具有與輸入(344)的最大電平相等的最大電平的輸出信號(hào)(354)。從圖3b中也可以看出，高階通道放大器(305)被配置為提供+30db的增益。如前所述，單位增益放大器(306)具有寬帶-106dbu的未加權(quán)的自噪聲φl(shuí)buf(356)。高階通道放大器(305)產(chǎn)生30db的增益并具有寬帶-88dbu的未加權(quán)的自噪聲(355)。因此，如圖3b所示，高階通道放大器(305)將具有+2dbu最大電平的輸入信號(hào)(343)放大了+30db，以在高階通道放大器(305)的輸出(353)處產(chǎn)生+32dbu的最大電平，-88dbu的放大器的噪聲基底(355)是輸出信號(hào)(353)的噪聲基底(355)。

高階通道放大器(305)的輸出(353)經(jīng)由串聯(lián)切換元件(315)饋入高階通道無(wú)源電阻元件re2(307)(在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，在圖3a中未示出，串聯(lián)切換元件(315)可以跟隨電阻元件(307)，使得切換元件(315)在(307)和(335)之間連接)。串聯(lián)切換元件(315)由dsp(302)提供的控制信號(hào)(316)控制。低階通道放大器(306)的輸出(354)被直接饋入低階通道無(wú)源電阻元件re1(308)。當(dāng)需要時(shí)，電阻元件(307)和(308)可以執(zhí)行多個(gè)功能，包括信號(hào)衰減、噪聲管理、阻抗管理和頻率濾波。在圖3a和3b的例子中，電阻元件(307)和(308)具有低串聯(lián)電阻，并且在(335)和(336)處提供足夠低的輸出阻抗，以便在節(jié)點(diǎn)(360)處對(duì)信號(hào)(335)和(336)進(jìn)行適當(dāng)?shù)南嗉?。根?jù)優(yōu)選實(shí)施例，電阻元件re2(307)和re1(308)都表現(xiàn)出200歐姆的串聯(lián)電阻。在需要時(shí)，可以根據(jù)電路(300)的細(xì)節(jié)和外部設(shè)備(309)的要求將附加的頻率濾波(諸如高通濾波和/或低通濾波)加到高階通道電阻元件(307)和(308)。

如圖3b所示，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，低階通道電阻元件re1(308)產(chǎn)生-54db的衰減，提供200歐姆的串聯(lián)電阻，并提供dac(304)可能需要的頻率濾波。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，高階通道電阻元件re2(307)不呈現(xiàn)衰減，提供200歐姆的串聯(lián)電阻，并提供dac(303)可能需要的頻率濾波。在電阻元件(307)和(308)中可以采用其它串聯(lián)電阻值。較低的電阻將提供較低的總熱噪聲，但具有較高的電位損耗，這取決于目標(biāo)阻抗(309)。較高的電阻將導(dǎo)致更高的總熱噪聲，但具有較低的電位損耗，這取決于目標(biāo)阻抗(309)。

由電阻為r的電阻產(chǎn)生的熱(或約翰遜-奈奎斯特)噪聲電壓vn由下式給出

vn＝(4kbtfr)^1/2(1.1)

其中kb是玻茲曼常數(shù)1.3806504×10^-23(焦耳/開(kāi))，t是絕對(duì)溫度(開(kāi))，f是以hz為單位的頻率帶寬，r是以歐姆為單位的電阻值。假設(shè)溫度t為20攝氏度(293.15°k)，頻率帶寬為20,000hz，總串聯(lián)電阻r為200歐姆，總帶寬未加權(quán)噪聲(vn)約為245nvrms或約-130dbu，這是由下式.給出

dbu＝20log10(vn/0.7746)，0dbu＝0.7746vrms(1.2)

求和節(jié)點(diǎn)(360)是分別來(lái)自電阻元件(307)和(308)的輸出信號(hào)(335)和(336)的簡(jiǎn)單的物理電連接。當(dāng)在(353)和(354)處具有足夠高的源電流以及電阻元件(307)和(308)的足夠低的串聯(lián)電阻時(shí)，如下面將進(jìn)一步描述的那樣，高階通道輸出(335)和低階通道輸出(336)的總和將與現(xiàn)實(shí)世界設(shè)備(309)適當(dāng)?shù)亟涌诙瑫r(shí)保持低噪聲和高動(dòng)態(tài)范圍。

當(dāng)數(shù)字輸入信號(hào)電平(361)低于l＝18位時(shí)，經(jīng)由控制線(316)的、在dsp(302)的控制下的高階通道切換元件(315)保持?jǐn)嚅_(kāi)(如圖3a所示)。當(dāng)該開(kāi)關(guān)(315)斷開(kāi)時(shí)，它在高階通道電阻元件re2(307)的輸入端產(chǎn)生開(kāi)路，從而導(dǎo)致電阻元件re2(307)的熱噪聲φhpu(337)沒(méi)有達(dá)到求和節(jié)點(diǎn)(360)。當(dāng)高階通道切換元件(315)斷開(kāi)時(shí)，輸入到求和節(jié)點(diǎn)(360)的唯一噪聲是由低階通道電阻元件re1(308)產(chǎn)生的熱噪聲(338)加上由諸如低階通道dac(304)和低階通道放大器(306)之類的現(xiàn)有電路元件產(chǎn)生的任何殘余噪聲(356)。假設(shè)由低階通道dac(304)的噪聲φl(shuí)dac(346)和來(lái)自低階通道放大器(306)的噪聲φl(shuí)buf(356)的組合所產(chǎn)生的相加的寬帶噪聲為-106dbu并且假設(shè)由低階通道電阻元件re1(308)產(chǎn)生的衰減為-54db，則來(lái)自低階通道dac(304)和低階通道放大器(306)的組合噪聲被衰減到-160dbu，相對(duì)于來(lái)自低階通道電阻元件re1(308)的-130dbu的噪聲(338)(大致為200歐姆串聯(lián)電阻的熱噪聲)可以忽略。

高階通道放大器(305)產(chǎn)生+30db的增益，在+30db增益下的高階通道放大器(305)的自噪聲(355)為-88dbu。高階通道電阻元件re2(307)提供了一個(gè)非衰減的無(wú)源階通道，它表現(xiàn)出200歐姆的總串聯(lián)電阻(非衰減是指例如在無(wú)負(fù)載時(shí)測(cè)量時(shí)，在輸入端的+4dbu的信號(hào)將在輸出端保持+4dbu信號(hào))。當(dāng)?shù)碗A通道輸出信號(hào)(336)上升并接近某一電平(根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例為-52dbu)時(shí)，dsp(302)發(fā)送控制信號(hào)(316)，該控制信號(hào)引起高階通道串聯(lián)切換元件315)閉合(即，切換到與圖3a所示的位置相反的位置)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該開(kāi)關(guān)閉合發(fā)生在dsp(302)開(kāi)始向高階通道dac(303)發(fā)送高階通道編程信號(hào)之前。為了更好地預(yù)期切換(315)閉合的理想點(diǎn)，可以在dsp(302)中使用延遲和預(yù)見(jiàn)功能，即，輸入信號(hào)(361)可以在dsp(302)中稍微延遲例如幾毫秒的級(jí)別，而dsp(302)預(yù)先確定開(kāi)關(guān)(315)閉合的最佳點(diǎn)，并且在預(yù)定的最佳點(diǎn)處啟動(dòng)該閉合。

高階通道放大器(305)產(chǎn)生+30db的增益(很明顯，在圖3b中，相對(duì)于dac輸出信號(hào)(343)，放大器輸出信號(hào)(353)的高度增加了+30db)，具有-88dbu的未加權(quán)寬帶自噪聲(355)。高階通道放大器(305)之后是具有200歐姆總串聯(lián)電阻和-130dbu未加權(quán)寬帶自噪聲的電阻元件re2(307)。由于電阻元件re2(307)的自噪聲比由高階通道放大器(305)產(chǎn)生的噪聲(355)小得多，所以，在電阻元件re2(307)的輸出端(335)處的總寬帶未加權(quán)音頻通道噪聲φhpu(337)也大致為-88dbu。因?yàn)楫?dāng)求和節(jié)點(diǎn)(360)處的低階通道(336)節(jié)目電平接近或超過(guò)-52dbu時(shí)高階通道電路(303)和(305)用輸出節(jié)點(diǎn)(360)切換到電連接時(shí)高階通道放大器(305)輸出信號(hào)(353)被高階通道切換元件(315)切換到帶有求和節(jié)點(diǎn)(360)的電連接，所以，當(dāng)高階通道電路(303)和(305)被切換到帶有輸出節(jié)點(diǎn)(360)的電連接時(shí)在低階通道節(jié)目電平(336)和高階通道噪聲電平φhpu(337)之間有至少30db的電平差(-88dbu和-52dbu之間的電平差)。30db的信噪比差異對(duì)通過(guò)合上開(kāi)關(guān)(315)增加的-88dbu寬帶未加權(quán)高階通道噪聲電平(360b)提供了高度的心理聲學(xué)掩蔽，從而使得通常由高階通道元件(303)、(305)、(307)和(315)生成的噪聲φhpu(337)在心理聲學(xué)上是不可檢測(cè)的。這是本發(fā)明的重要方面。(應(yīng)當(dāng)注意，由于固有的困難，通常不嘗試從有源音頻節(jié)目提取目標(biāo)基線噪聲測(cè)量。寬帶噪聲測(cè)量通常在沒(méi)有節(jié)目存在的情況下進(jìn)行)。

當(dāng)高階通道切換元件(315)斷開(kāi)(如圖3a中描繪的(315)的狀態(tài))時(shí)，進(jìn)入求和節(jié)點(diǎn)(360)的總串聯(lián)電阻為200歐姆，即低階通道電阻元件re1(308)的固有串聯(lián)電阻。當(dāng)高階通道切換元件(315)閉合(即，狀態(tài)與圖3a所示的狀態(tài)相反)時(shí)，低階通道電阻元件re1(308)和高階通道電阻元件re2(307)的并聯(lián)電阻產(chǎn)生在輸出節(jié)點(diǎn)(360)上為100歐姆的總電阻，即并聯(lián)連接時(shí)的re1(308)和re2(307)的總電阻。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)高階通道切換元件(315)閉合時(shí)，dsp(302)調(diào)整其數(shù)字輸出電平(333)和(334)以補(bǔ)償由如下所述的總源電阻隨著固定目的地阻抗(309)的變化的比率而產(chǎn)生的求和輸出信號(hào)(365)的任何電平移動(dòng)。dsp基于通過(guò)adc(320)、(325)和(330)接收的測(cè)量值來(lái)計(jì)算所需的補(bǔ)償量。

根據(jù)本發(fā)明，高階通道切換元件(315)應(yīng)理解為代表用于從求和節(jié)點(diǎn)(360)中以消除或顯著降低由高階通道元件(303)、(305)和(307)產(chǎn)生的自噪聲的方式去除高階通道輸出信號(hào)(335)的、在dsp(302)控制下的任何方法或技術(shù)。在差分信號(hào)通道中，高階通道切換元件(315)可以是兩個(gè)分立的切換元件，每個(gè)差分信號(hào)的一個(gè)操作具有一個(gè)切換元件。根據(jù)替代實(shí)施例，高階通道放大器(305)可以采用可選擇的關(guān)閉、靜音或禁用(等)功能，其中放大器(305)的設(shè)計(jì)特征本身允許對(duì)來(lái)自放大器(305)的輸出(353)信號(hào)和噪聲進(jìn)行選擇性的(即，由dsp(302)控制的)去除。

如圖3a所示，在求和節(jié)點(diǎn)(360)、高電平放大器輸出(353)和低電平放大器輸出(344)處的信號(hào)電平在分別通過(guò)相關(guān)聯(lián)的串聯(lián)通道切換元件(321)、(326)和(331)切換到監(jiān)測(cè)中時(shí)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)(320)、(325)和(330)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。每個(gè)adc器件(320)、(325)和(5330)向dsp(302)報(bào)告其模擬輸入電平。在根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)(335)和(336)的無(wú)源求和中，由于高階通道電路(303)、(305)、(307)、低階通道電路(304)、(306)、(308)和外部裝置(309)的電阻之間的關(guān)系，通常會(huì)產(chǎn)生一定量的輸出電平損耗(307)，這來(lái)自于求和附加電阻的相互作用和源極/目的地電阻的比率。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，dsp(302)使用adc電平報(bào)告來(lái)控制輸出信號(hào)(333)和(334)的電平，以補(bǔ)償正常的無(wú)源電平損耗和輸出電平中的其它損失或變化。

圖3c示出了不使用到dsp(302)的所有的、在名義上的k＝32個(gè)輸入位的本發(fā)明的替代實(shí)施例。特別地，如圖3c所示，使用j＝30個(gè)輸入位。位3到18(即l＝16位)由dsp(302)向上移動(dòng)ls＝7位，以將數(shù)字輸入信號(hào)(334)提供給低階通道dac(304)，位19至32(即h＝14位)由dsp(302)向下映射hs＝9位，以將數(shù)字輸入信號(hào)(333)提供給高階通道dac(303)。如dspout(302)的第一位和第二位的虛線所示，不使用第一位和第二位。使用的位數(shù)j＝30(在這種情況下等于l加h)的數(shù)目比k＝32少了2。如圖3c所示，在信號(hào)處理的模擬部分中的信號(hào)處理與前面對(duì)圖3b所做的描述相似。

如圖7所示，一旦圖3a的電路(300)和外部設(shè)備(309)的電源接通(705)時(shí)，dsp(302)將通過(guò)高階通道dac(303)和低階通道dac(304)發(fā)送(710)具有精確的已知幅度的穩(wěn)態(tài)ac信號(hào)或穩(wěn)態(tài)信號(hào)序列)，同時(shí)使切換元件(315)保持打開(kāi)(這是在圖3中描繪的位置)。然后，dsp(302)將經(jīng)由控制線(322)發(fā)送(715)控制信號(hào)以合上切換元件(321)，并且dsp(302)將使用adc來(lái)測(cè)量(717)輸出信號(hào)(365)的幅度(320)。一旦dsp(302)確定并內(nèi)部保存了該第一測(cè)量的精確幅度，dsp(302)將經(jīng)由控制線(316)發(fā)送(720)控制信號(hào)以合上切換元件(315)，從而改變?cè)谇蠛凸?jié)點(diǎn)(360)看到的源阻抗。在切換元件(315)合上之后，dsp(302)將再次使用adc(320)測(cè)量(722)輸出信號(hào)(365)的振幅(722)。在第一次測(cè)量和第二次測(cè)量之間的幅度差(如果有的話)將被存儲(chǔ)(725)在dsp(302)存儲(chǔ)器中并用作校準(zhǔn)因子，以在阻抗和電阻由于打開(kāi)和閉合高電平切換元件(315)而偏移的過(guò)程中保持線性性能。如果改變了外部設(shè)備(309)，特別是如果改變了目的地(輸入)阻抗(309)，則應(yīng)該重復(fù)該例行程序以確定新的校準(zhǔn)因子。

根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，adc(320)、(325)和(330)的內(nèi)部阻抗足夠大，通過(guò)開(kāi)關(guān)(321)、(315)和(331)將它們(320)、(325)和(330)切換到電路中會(huì)引起它們(320)、(325)和(330)正在測(cè)量的信號(hào)的最小振幅偏移。根據(jù)本發(fā)明，adc(320)、(325)和(330)的內(nèi)部阻抗優(yōu)選是由所述adc(320)、(325)和(330)監(jiān)測(cè)的信號(hào)通道中的元件(303)/(305)/(307)和(304)/(306)/(308)的內(nèi)部阻抗的至少十倍，更優(yōu)選為至少二十倍，更優(yōu)選為至少四十倍。

此外，根據(jù)本發(fā)明，adc(325)和adc(330)用于將測(cè)量的幅度與預(yù)期的幅度進(jìn)行比較。特別地，dsp(302)可以經(jīng)由控制線(327)和(328)發(fā)送控制信號(hào)以閉合高電平監(jiān)視開(kāi)關(guān)和低電平監(jiān)視開(kāi)關(guān)(326)和(331)，從而將adc(325)和(330)連接到高電平放大器和低電平放大器(305)和(306)的輸出。由adc(302)和(330)提供的測(cè)量幅度值與期望值之間的差異被dsp(302)使用，以收集校準(zhǔn)/校正因子。測(cè)量通常是在通電后還沒(méi)有輸入節(jié)目時(shí)立即進(jìn)行，但也可以在沒(méi)有輸入節(jié)目的任何足夠長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。切換元件(326)和(331)用于在不使用時(shí)將adc輸入從低電平電路通道和高電平電路通道完全去除，從而完全消除任何潛在有害的電氣問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明的三階通道的優(yōu)選實(shí)施例

圖6a提供了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的、用于32位信號(hào)的三階通道電路(600)的示意圖，其提供增加的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍和減小的基線(即，沒(méi)有輸入信號(hào))自噪聲。如圖6b的信號(hào)電平圖所示，圖6a的電路將32位輸入信號(hào)(661)(對(duì)應(yīng)于192db的信號(hào)范圍，對(duì)于根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的音頻電路，將被指定為-160dbu至+32dbu的范圍)分成三個(gè)較小的字包或位包：低階通道包(605)和中間階通道包(606)和高階通道包(608)。

圖6a的電路(600)的輸入可以是單個(gè)數(shù)字信號(hào)源(601)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)源(601)和(1690)、(691)等。將數(shù)字信號(hào)源(601)或源(601)、(690)、(691)等饋入數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)(602)，數(shù)字信號(hào)處理器(602)將輸入信號(hào)分成高階通道輸出(608)、中間階通道輸出(606)和低階通道輸出(605)，并將它們(608)、(606)和(605)分別引向高階通道dac(613)、中間階通道dac(611)和低階通道dac(610)。每個(gè)dac(613)、(611)和(610)的模擬輸出(5618)、(616)和(615)分別被發(fā)送到有源模擬放大器(623)、(621)和(620)。通常，集成電路dac輸出是差分的，但是本發(fā)明不限于差分信號(hào)通道，可以采用差分信號(hào)階通道或單端信號(hào)階通道。放大器(623)、(621)和(620)可以提供許多關(guān)鍵功能，包括但不限于電流-電壓轉(zhuǎn)換(iv轉(zhuǎn)換)、高頻和/或低頻濾波、直流伺服、電流緩沖/電流源、電壓增益和阻抗緩沖。在本發(fā)明中，這些放大器(623)、(621)和(620)的關(guān)鍵要求包括足夠低的噪聲、足夠低的輸出阻抗、足夠高的輸出電流和足夠高的輸出電壓，以適當(dāng)?shù)嘏c無(wú)源模擬求和節(jié)點(diǎn)(651)對(duì)接，無(wú)源模擬求和節(jié)點(diǎn)(651)將低階通道信號(hào)、中間階通道信號(hào)和高階通道信號(hào)組合成能夠?qū)⒌湫偷耐獠吭O(shè)備(660)驅(qū)動(dòng)到足夠高的電平和足夠?qū)挼膸挾瑫r(shí)保持足夠低的噪聲和失真的單個(gè)模擬信號(hào)。專業(yè)音頻電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常會(huì)理解這樣的足夠的音頻規(guī)范。

雖然本發(fā)明可以應(yīng)用于具有各種各樣的操作參數(shù)的電路和組件，但是作為第二優(yōu)選實(shí)施例的示例目的，在這里描述的是圖6a的電路(600)，它具有三個(gè)dac(610)、(611)和(613)，如圖6b的信號(hào)電平圖所示，每一個(gè)dac都可以接受24位輸入(605)、(606)和(608)，并且每一個(gè)dac都可以產(chǎn)生具有-112dbu的剩余寬帶、未加權(quán)音頻頻譜噪聲基底(615a)、(616a)和(618a)的+8dbu的最大模擬電平，給每一個(gè)dac器件(610)、(611)和(613)提供120db的總的潛在可用的寬帶和未加權(quán)的動(dòng)態(tài)范圍，即20位。因此，低于-112dbu的任何未映射的數(shù)字輸入電平(661)都不能在dac輸出(615)、(616)或(618)處被有效地解析，因?yàn)檫@種電平低于分別為-112dbu的dac(610)、(611)和613)殘留寬帶噪聲基底(615a)、(616a)和(618a)。因此，每個(gè)dac(610)、(611)和(613)被有效地限制為20位操作，特別是對(duì)應(yīng)于從-112dbu到+8dbu的范圍的輸入位5-24。(然而，應(yīng)當(dāng)理解，盡管有時(shí)低于噪聲閾值的音頻節(jié)目信號(hào)可以被心理聲學(xué)感知，但是為了在本說(shuō)明書(shū)中舉例的目的，假定所測(cè)量的寬帶、未加權(quán)的dac噪聲基底將是最低的可用的dac信號(hào)電平)。此外，放大器(620)和(621)提供具有-106dbu的剩余單位增益音頻頻譜寬帶未加權(quán)噪聲基底(685a)和(686a)的+32dbu的最大模擬輸出電平(685)和(686)，放大器(623)提供具有-98dbu的殘余+24db增益音頻頻譜寬帶未加權(quán)噪聲基底(688a)的+32dbu的最大模擬輸出電平(688)。低于-106dbu的任何模擬電平(615)和(616)無(wú)法由放大器裝置(620)和(621)有效地解決，而低于大約-98dbu的任何模擬電平(618)無(wú)法由放大器裝置(623)有效地解決，因?yàn)檫@些電平低于放大器(620)、(621)和(623)相應(yīng)的剩余寬帶未加權(quán)噪聲基底。

如圖6a和圖6b所示，dsp(602)將32位pcm輸入(661)分為低階通道dac輸入信號(hào)(3605)、中間階通道dac輸入信號(hào)(606)和高階通道dac輸入信號(hào)(608)。源(601)輸入位(661)1至17由dsp(602)映射到到低階通道dac(610)的輸入(605)的位6至22，源(601)輸入位(661)18至24由dsp(602)映射到到中間階通道dac(611)的輸入(606)的位18至24，而源(601)輸入位(661)25至32被映射到到高階通道dac(613)的輸入(608)的輸入位17至24。

映射過(guò)程要求dsp(602)在高階通道信號(hào)(608)、中間階通道信號(hào)(606)和低階通道信號(hào)(605)上執(zhí)行數(shù)字式電平移動(dòng)。通過(guò)dsp(602)將到低階通道dac(610)的輸入(605)數(shù)字式地電平移動(dòng)了+54db，使得-160dbu的等效輸入電平(661)被映射到在低階通道dac輸入(334)處的-106dbu的電平，即，到低階通道dac(610)的輸入(605)的最低位被映射到恰好在dac(610)的噪聲基底(615a)之上。類似地，到中間階通道dac(611)的輸入(606)被數(shù)字式地電平移動(dòng)了+24db，使得-16dbu的、到dsp(602)的輸入電平(661)被映射到在到中間階通道dac(611)的輸入端(606)處的+8dbu的dac信號(hào)電平。到高階通道dac(613)的輸入(608)被數(shù)字式地電平移動(dòng)了-24db，使得+32dbu的到dsp(602)的輸入電平(661)被映射到在到高階通道dac(613)的輸入(608)處的+8dbu的dac信號(hào)電平。低階通道dac(610)接收從-160dbu到-58dbu的、表示在到dsp(602)的輸入(661)處的信號(hào)電平的17位信號(hào)(605)，即具有102db動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)(605)。包括到中間階通道dac(611)的輸入(606)的7位信號(hào)表示在到dsp(602)的輸入(661)處的從-58dbu到-16dbu(即42db的動(dòng)態(tài)范圍)的信號(hào)電平。包括到高階通道dac(613)的輸入(608)的8位信號(hào)表示在到dsp(602)的輸入(661)處的從-16dbu到+32dbu(即48db的動(dòng)態(tài)范圍)的信號(hào)電平。

如圖6b所示，低階通道dac(610)位22的輸出(615)表現(xiàn)出-4dbu的最大電平和-112dbu的寬帶未加權(quán)噪聲基底(615a)。也如圖6b所示，中間階通道dac(611)位24的輸出(616)表現(xiàn)出+8dbu的最大電平和-112dbu的寬帶未加權(quán)噪聲本底(616a)。也如圖6b所示，高階通道dac(613)位24的輸出(618)表現(xiàn)出+8dbu的最大電平和-112dbu的寬帶未加權(quán)噪聲本底(618a)。

圖6d示出了dsp(602)以最大位數(shù)m'＝rm＝24和h'＝rh＝24將信號(hào)(606)和(608)分別傳送到中間階通道dac(611)和高階通道dac(613)的位映射的替代實(shí)施例(相對(duì)于圖6b)。圖6d是一個(gè)特例，其示出了一般性的事實(shí)，即多至dac(610)、(611)和(613)的最大輸入容量(在當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例中為24位)的任何數(shù)目的位可以從dsp(602)傳遞到低階通道dac(610)、中間階通道dac(611)和高階通道dac(613)。從dspout(602)的位1的底部到middacin(606)的位1的底部的第一根虛線以及從dspout(602)的位24的頂部到middacin(606)的位24的頂部的第二根虛線(其中第一根虛線平行于第二根虛線)表示dspout(602)的底部m'＝rm＝24位被傳送到中間階通道dac(611)。類似地，從dspout(602)的位9的底部到highdacin(608)的位1的底部的第三根虛線以及從dspout(602)的位32的頂部到highdacin(608)的位24的頂部的第四根虛線(其中第三根虛線平行于第四根虛線)表示dspout(602)的頂部h'＝rh＝24位被傳送到高階通道dac(613)。

如圖6b中從表示低階通道dac輸出信號(hào)(615)的棒的頂部到表示低階通道放大器輸出信號(hào)(685)的棒的頂部的水平虛線所示，低階通道放大器(620)被配置為提供單位增益，并因此產(chǎn)生具有與輸入(615)的最大電平(dbu)相等的最大電平(dbu)的輸出信號(hào)(685)。如前所述，單位增益放大器(620)具有-106dbu的寬帶未加權(quán)自噪聲(685a)。從圖6b中也可以看出，中間階通道放大器輸出(686)被配置為提供單位增益，并因此產(chǎn)生具有等于輸入(616)的最大電平(dbu)的輸出信號(hào)(686)。如前所述，單位增益放大器(621)具有-106dbu的寬帶未加權(quán)自噪聲。如圖6b中從代表高階通道dac輸出信號(hào)(618)的棒的頂部到代表高階通道放大器輸出信號(hào)(688)的棒的頂部的虛線所示，高階通道放大器(623)被配置為提供+24db的增益，因此產(chǎn)生具有比輸入(618)高24db的幅度的輸出信號(hào)(688)。如前所述，配置為有+24db增益的高階通道放大器(623)展示出-98dbu的寬帶未加權(quán)自噪聲(688a)。因此，如圖6b所示，高階通道放大器(623)將具有+8dbu的最大電平的輸入信號(hào)(618)放大了24db，以在高階通道放大器(623)的輸出(688)出產(chǎn)生+32dbu的最大電平，而-89dbu的放大器的噪聲基底是輸出信號(hào)(688)的噪聲基底(688a)。

高階通道放大器(623)的輸出(688)通過(guò)串聯(lián)切換元件(681)饋入高階通道無(wú)源電阻元件rf3(633)(在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，串聯(lián)切換元件(681)在圖6a未示出，它可以在電阻元件30(633)之后，使得切換元件(681)在(633)和(643)之間連接)。串聯(lián)切換元件(681)由dsp(31602)提供的控制信號(hào)(682)控制。中間階通道放大器(621)的輸出(686)被直接饋入中間階通道無(wú)源電阻元件re2(631)。低階通道放大器(620)的輸出(685)被直接饋入低階通道無(wú)源電阻元件re1(630)。電阻元件可以執(zhí)行許多功能，包括信號(hào)衰減、噪聲管理、阻抗管理和頻率濾波。在圖6a的示例中，高階通道電阻元件(633)提供低串聯(lián)電阻，在(643)處提供足夠低的輸出阻抗，以在節(jié)點(diǎn)(651)處對(duì)信號(hào)(643)、(641)和(640)適當(dāng)求和并提供dac(613)可能需要的頻率濾波。也是在圖6a的例中，中間階通道電阻元件(631)提供低串聯(lián)電阻，在(641)處提供足夠低的輸出阻抗，以在節(jié)點(diǎn)(651)處對(duì)信號(hào)(643)、(641)和(640)適當(dāng)求和，并提供dac(611)可能需要的頻率濾波。也是在圖6a的例中，低階通道電阻元件(630)提供低串聯(lián)電阻，在(640)處提供足夠低的輸出阻抗，以在節(jié)點(diǎn)(651)處對(duì)信號(hào)(643)、(641)和(640)適當(dāng)求和，并提供dac(610)可能需要的頻率濾波。

如圖6a所示，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，高階通道電阻元件re3(633)是沒(méi)有串聯(lián)衰減的200歐姆電阻器。在圖6b中，該非衰減信號(hào)通道表示為從高階通道放大器輸出(688)的棒的頂部開(kāi)始在高階通道電阻元件re3輸出(643)的棒的頂部結(jié)束的虛線水平線。如圖6a和圖6b所示，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，中間階通道電阻元件re2(631)表現(xiàn)出200歐姆串聯(lián)電阻，并提供-24db的串聯(lián)衰減。該串聯(lián)衰減在圖6b中表示為從中階通道放大器輸出(686)的棒的頂部開(kāi)始到中階通道電阻元件re2輸出(641)的棒的頂部結(jié)束的虛線向下傾斜的對(duì)角線。如圖6a和圖6b所示，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，低階通道電阻元件re1(630)表現(xiàn)出200歐姆串聯(lián)電阻并提供-54db的串聯(lián)衰減。該串聯(lián)衰減在圖6b中表示為從低階通道放大器輸出(685)的棒的頂部開(kāi)始到低階通道電阻元件re1輸出(640)的棒的頂部結(jié)束的虛線向下傾斜的對(duì)角線。因此，從我們?cè)缦鹊碾娮锜嵩肼暦治龊蛷膱D6b可以看出，在電阻元件re2(641)和re1(640)之后的信號(hào)(640)、(641)和(650)的噪聲電平(640a)、(641a)、(650a)和(650b)都至少為-130dbu。

求和節(jié)點(diǎn)(651)是分別來(lái)自電阻元件(630)、(631)和(633)的輸出信號(hào)(640)、(641)和(643)的簡(jiǎn)單物理電連接。通過(guò)在(685)、(686)和(688)處具有足夠高的源電流(通常每個(gè)通道不小于約10ma)和電阻元件(630)、(631)和(633)的足夠低的串聯(lián)電阻(對(duì)于我們的優(yōu)選實(shí)施例，我們給出了每個(gè)串行通道是200歐姆)，在求和節(jié)點(diǎn)(651)處的高階通道輸出、中階通道輸出和低階通道輸出(640)、(641)和(643)的無(wú)源求和將適合與典型的現(xiàn)實(shí)世界外部設(shè)備(660)接口，這意味著當(dāng)與典型的外部設(shè)備(660)耦合時(shí)，在(650)處的求和信號(hào)將保持高電平、高電流、高帶寬、低噪聲和低失真。

當(dāng)數(shù)字輸入信號(hào)電平(661)低于25位時(shí)，通過(guò)控制線(682)使得在dsp(602)的控制下的高階通道切換元件(681)保持打開(kāi)(如圖6a所示)。當(dāng)該開(kāi)關(guān)(681)打開(kāi)時(shí)，其在到高階通道電阻元件re3(633)的輸入處產(chǎn)生開(kāi)路，從而導(dǎo)致來(lái)自電阻元件re3(633)的、到達(dá)求和節(jié)點(diǎn)(651)的熱噪聲為零。當(dāng)高階通道切換元件(681)斷開(kāi)時(shí)，輸入到求和節(jié)點(diǎn)(651)的唯一噪聲是由低階通道電阻元件re1(630)和re2(631)產(chǎn)生的熱噪聲和由諸如低階通道dac(610)、低階通道放大器(620)、中間階通道dac(611)和中間階通道放大器(621)之類的現(xiàn)有電路元件產(chǎn)生的殘留噪聲?？紤]到由低電平dac(610)和放大器(620)的組合產(chǎn)生的總的寬帶噪聲大約為-106dbu(685a)，并且假定由低階通道電阻元件re1(630)產(chǎn)生的衰減為-54db，則來(lái)自低電平dac(610)和放大器(620)的噪聲被re1(630)衰減到-160dbu，相對(duì)于由低階通道電阻元件re1(630)產(chǎn)生的-130dbu(640a)的熱噪聲可以忽略。假定由中間階通道dac(611)和中間階通道放大器(621)的組合產(chǎn)生的相加的寬帶噪聲大致為-106dbu(686a)，假定由中間階通道電阻元件re2(631)產(chǎn)生的衰減為-24db，來(lái)自中間階通道dac(611)、中間階通道放大器(621)和中間階通道電阻元件re2(631)的所有寬帶噪聲的總和大致為-130dbu(641a)。當(dāng)?shù)碗A通道輸出(640)和中間階通道輸出(641)在求和節(jié)點(diǎn)(651)合并時(shí)，低階通道電阻元件re1(630)的200歐姆串聯(lián)電阻與中間階通道電阻元件re2(631)的200歐姆電阻串聯(lián)，產(chǎn)生100歐姆的總串聯(lián)電阻，這可以進(jìn)一步降低在求和節(jié)點(diǎn)(651)處測(cè)量的總熱噪聲(650b)。

高階通道放大器(623)產(chǎn)生+24db的增益，并且在+24db增益時(shí)的高階通道放大器(623)的自噪聲(688a)為-98dbu。高階通道電阻元件re3(633)是非衰減的無(wú)源階通道，其表現(xiàn)為200歐姆串聯(lián)電阻。當(dāng)中間階通道輸出信號(hào)(641)上升到/接近某一電平(根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例為-16dbu)時(shí)，dsp(602)發(fā)送控制信號(hào)(682)，該控制信號(hào)(682)使得高階通道串聯(lián)切換元件(681)閉合(即，切換到與圖6a所示的位置相反的位置)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該開(kāi)關(guān)閉合發(fā)生在dsp(602)開(kāi)始向高階通道dac(613)發(fā)送高階通道節(jié)目信號(hào)(608)之前。

高階通道放大器(623)產(chǎn)生+24db的增益(這很顯然，在圖6b中，相對(duì)于dac輸出信號(hào)(618)，放大器輸出信號(hào)(688)的高度增加了24db)，并且具有-98dbu的未加權(quán)寬帶自噪聲(688a)。高階通道放大器(23)之后是具有200歐姆的總串聯(lián)電阻和-130dbu的未加權(quán)寬帶自噪聲的電阻元件rf3(633)。由于電阻元件rf3(633)的自噪聲遠(yuǎn)小于由高階通道放大器(623)和高階通道dac(613)產(chǎn)生的噪聲，所以，在電阻元件re3(633)的輸出(643)處的總的寬帶未加權(quán)音頻通道噪聲(643a)大致為-98dbu。因?yàn)楫?dāng)求和節(jié)點(diǎn)(651)處的中間階通道節(jié)目電平(641)為-16dbu或接近-16dbu時(shí)，高階通道放大器(623)輸出信號(hào)(688)被高階通道切換元件(681)切換到帶有求和節(jié)點(diǎn)(651)的電連接，所以，當(dāng)高階通道(643)被切換到帶有輸出求和節(jié)點(diǎn)(651)的電連接時(shí)，在中間階通道節(jié)目電平(641)和高階通道噪聲電平(650c)之間存在大約80db的電平差(-98dbu和-16dbu之間的電平差)。這個(gè)大約為80db的信號(hào)噪聲差異為通過(guò)閉合開(kāi)關(guān)(681)而增加的-98dbu寬帶未加權(quán)高階通道噪聲電平提供了非常高的程度的心理聲學(xué)掩蔽，從而使得由高階通道元件(613)、(623)、(681)和(633)產(chǎn)生的總噪聲(650c)在心理聲學(xué)上是通常不可檢測(cè)的。(還應(yīng)當(dāng)注意，由于固有的困難，通常不嘗試從有源音頻節(jié)目提取噪聲測(cè)量。通常在沒(méi)有信號(hào)的情況下進(jìn)行寬帶噪聲測(cè)量。)

當(dāng)高階通道切換元件(681)斷開(kāi)(在圖6a中示出的(681)的狀態(tài))時(shí)，到求和節(jié)點(diǎn)(651)的總串聯(lián)電阻為100歐姆，即并聯(lián)的低階通道和中間階通道電阻元件re1(630)和re2(631)的總串聯(lián)電阻。當(dāng)高階通道切換元件(681)閉合(即，處于與圖6a所示的狀態(tài)相反的狀態(tài))時(shí)，低階通道電阻元件re1(630)、中間階通道電阻元件re2(631)和高階通道電阻元件re3(633)在輸出節(jié)點(diǎn)(651)產(chǎn)生66.67歐姆的總串聯(lián)電阻，即并聯(lián)連接時(shí)re1(630)、re2(631)和re3(633)的總電阻。在高階通道切換元件(681)閉合時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，dsp(602)根據(jù)需要調(diào)整其高階通道數(shù)輸出電平(605)、(606)和(608)，以補(bǔ)償由總電路電阻的變化產(chǎn)生的輸出信號(hào)(650)的任何電平偏移。如在別處所描述的那樣，dsp(602)根據(jù)通過(guò)adc(670)、(672)、(674)和(675)接收的先前的測(cè)量來(lái)計(jì)算所需的補(bǔ)償量。

根據(jù)本發(fā)明，高階通道切換元件(681)應(yīng)理解為代表用于從求和節(jié)點(diǎn)(651)中以消除或顯著降低由高階通道元件(613)、(623)和(633)產(chǎn)生的自噪聲的方式去除高階通道輸出信號(hào)(643)的、在dsp(602)控制下的任何方法或技術(shù)。

在差分信號(hào)通道中，高階通道切換元件(681)可以是兩個(gè)分立的切換元件，每個(gè)差分信號(hào)的一個(gè)操作具有一個(gè)切換元件。(根據(jù)替代實(shí)施例，多于一個(gè)的dac通道可以采用用于從求和節(jié)點(diǎn)去除通道噪聲的串聯(lián)切換元件。)根據(jù)替代實(shí)施例，高階通道放大器(623)可以采用可選擇的關(guān)閉、靜音或禁用(等)功能，其中放大器(623)的設(shè)計(jì)特征本身允許對(duì)來(lái)自放大器(623)的輸出(643)信號(hào)和噪聲進(jìn)行選擇性的(即，由dsp(602)控制的)去除。在優(yōu)選實(shí)施例中，由于其快速的切換速度、在電和物理上的安靜的操作以及從輸出求和節(jié)點(diǎn)(651)完全去除高階通道噪聲產(chǎn)生裝置(613)、(623)和(633)，將簧片繼電器用于切換元件(681)。

如圖6a所示，當(dāng)分別通過(guò)相關(guān)的串聯(lián)通道切換元件(677)、(676)、(673)和(671)切換到監(jiān)視中時(shí)，在求和節(jié)點(diǎn)(651)、高階通道放大器(688)、中間階通道放大器(686)和低階通道放大器(685)的輸出處的信號(hào)電平分別由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)(674)、(675)、(672)和(670)監(jiān)視。每個(gè)adc器件(674)、(675)、(672)和(670)向dsp(602)報(bào)告其模擬輸入電平。

在圖8的流程圖中給出了用于dsp校準(zhǔn)的adc監(jiān)視的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，dsp(602)使用adc電平報(bào)告以通過(guò)校準(zhǔn)輸出信號(hào)(688)、(686)、(685)和(650)的電平來(lái)適應(yīng)電路變化。如果改變外部設(shè)備(660)，特別是如果(660)的目的地(輸入)阻抗改變，則在下面描述的并示于圖8中的校準(zhǔn)例程應(yīng)重復(fù)進(jìn)行，以確定新的校準(zhǔn)因子。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，adc20(674)、(675)、(672)和(670)的內(nèi)部阻抗足夠大，將它們(674)、(675)、(672)和(670)通過(guò)切換元件(677)、(676)、(673)和(671)切換到電路中使得它們(674)、(675)、(672)和(670)正在測(cè)量的信號(hào)的幅度偏移最小。根據(jù)本發(fā)明，adc(674)、(675)、(672)和(670)的內(nèi)部阻抗優(yōu)選為是adc(674)、(675)、(672)和(670)正在監(jiān)視的電路點(diǎn)的阻抗的至少十倍，更優(yōu)選為至少二十倍，更優(yōu)選為至少四十倍。

此外，根據(jù)本發(fā)明，adc(674)、(675)、(672)和(670)用于將測(cè)量的幅度與預(yù)期的幅度進(jìn)行比較。特別地，dsp(602)可以閉合高電平監(jiān)視開(kāi)關(guān)和低電平監(jiān)視開(kāi)關(guān)(326)和(331)，從而將adc(674)、(675)、(672)和/或670連接到高電平放大器、中間電平放大器、低電平放大器(623)、(621)和(620)的輸出(688)、(686)、(685)以及求和的輸出節(jié)點(diǎn)(651)。由(674)、(675)、(672)和/或(670)提供的測(cè)量幅度值與dsp(602)存儲(chǔ)器中的期望值之間的差異被dsp(602)使用，以校準(zhǔn)/校正因子。校準(zhǔn)測(cè)量通常是在通電后還沒(méi)有輸入節(jié)目時(shí)立即進(jìn)行，但也可以在沒(méi)有輸入節(jié)目(661)的任何足夠長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。當(dāng)不使用時(shí)，切換元件(677)、(676)、(673)和(671)用于將adc輸入從其各自的電路通道中完全去除，從而完全消除任何潛在的有害電氣問(wèn)題。

如圖6a所示，本發(fā)明的電路(600)不限于單個(gè)數(shù)字信號(hào)源(601)，即，電路(600)可用于多個(gè)先前預(yù)處理的多階通道信號(hào)的d-a轉(zhuǎn)換(即，例如由美國(guó)專利us20140328501的例子所給出的那樣，為了改善動(dòng)態(tài)范圍而已被預(yù)處理(分割)成兩個(gè)或更多個(gè)離散通道的任何連續(xù)信號(hào))。為了清楚起見(jiàn)，附加的數(shù)字信號(hào)輸入源(690)、(691)…(699)在這里以多輸入并行拓?fù)浔硎?，但是這樣的多階通道源也可以被配置在單個(gè)輸入串聯(lián)拓?fù)浠蚧旌洗?lián)-并聯(lián)拓?fù)渲?，或?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、傳輸和/或輸入的任何其它合適的方法或拓?fù)渲小?/p>

現(xiàn)在將描述利用本發(fā)明的新穎結(jié)構(gòu)的電平控制方法，其中dac裝置(620)、(621)和(623)的模擬輸出(685)、(686)和(688)的電平通過(guò)動(dòng)態(tài)改變dsp多通道位移動(dòng)映射特性來(lái)移動(dòng)。

如上參照?qǐng)D6a所述的那樣，dsp(602)將數(shù)字信號(hào)(661)映射到多個(gè)dac裝置(610)、(20611)和(613)中。該映射以在輸出(650)處相對(duì)于輸入(661)實(shí)現(xiàn)固定(不可調(diào)整)的模擬電平范圍的方式完成。然而，根據(jù)該替代實(shí)施例，模擬輸出(650)的電平可以通過(guò)調(diào)節(jié)輸入位(661)的映射位置改變成更高或更低，如圖6a所示，這是通過(guò)經(jīng)由信號(hào)通道(656)連接到dsp(602)的電平調(diào)整控制(655)進(jìn)行的。電平調(diào)節(jié)控制(655)可以是對(duì)向dsp(602)提供信號(hào)(656)的dsp的任何方式的輸入控制或控制裝置，其中dsp(602)指示dsp(602)執(zhí)行相應(yīng)的電平調(diào)整。這種電平控制(655)或控制裝置(655)的一些示例包括但不限于灰度編碼的旋轉(zhuǎn)編碼器控制、正交旋轉(zhuǎn)編碼器控制、通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行的上下控制或任何其它的對(duì)于數(shù)控制領(lǐng)域的技術(shù)人員而言已知的裝置。

如圖6b所示，32位的數(shù)字輸入信號(hào)(661)對(duì)應(yīng)于導(dǎo)致-130dbu至+32dbu的可用輸出(650)電平范圍的、-160dbu至+32dbu的模擬電平范圍。低于-130dbu的交叉影線表示由于噪音而導(dǎo)致范圍不可用。相比之下，圖9示出了相對(duì)于數(shù)字輸入信號(hào)(661)而言將輸出(650')的最大電平降低了-6db的示例。(相對(duì)于圖6b的電平的變化水平用加了撇號(hào)的附圖標(biāo)記表示)。為了清楚描述起見(jiàn)，在圖6b中所示的噪聲電平未在圖9中示出，因?yàn)樗鼈兊奶匦砸言趫D6b中充分描述了)。通過(guò)dsp(602)在到dac(610)、(611)和(613)的每一個(gè)輸入(605')、(606')和(608')處向下電平移動(dòng)1位來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出范圍的-6db減小。更具體地說(shuō)，如圖9所示，為了實(shí)現(xiàn)在輸出(650')處的、相對(duì)于在圖6b中實(shí)現(xiàn)的輸出電平(650)的-6db的電平降低，源(601)輸入位(661)1至17由dsp(602)映射到到低階通道dac(610)的輸入(605')的輸入位5至21，源(601)輸入位(661)18至24由dsp(602)映射到到中間階通道dac(611)的輸入(606')的輸入位17至23，源(601)輸入位(661)25至32由dsp(602')映射到到高階通道dac(613)的輸入(608')的輸入位16到23。

因此，如圖9所示，為了獲得相對(duì)于在圖6b中實(shí)現(xiàn)的輸出電平(650)的-6db輸出(650')電平降低，dsp(602)執(zhí)行數(shù)字電平移動(dòng)，使得通過(guò)dsp(602)將到低階通道dac(610)的輸入(605')向上移位了4位，使得對(duì)應(yīng)于32位dsp(602)中的-160dbu模擬電平的輸入信號(hào)(661)的位1被映射到在對(duì)應(yīng)于24位低階通道dac輸出(615')的-112dbu電平的低階通道dac(610)的位5。到中間階通道dac(611)的輸入(606')由dsp(602')向下移位了1位，使得對(duì)應(yīng)于32位dsp(602)中的-58dbu的模擬電平的輸入信號(hào)(661)的位18被映射到對(duì)應(yīng)于在24位中間階通道dac(611)的輸出(616')處的-40dbu的模擬電平的中間階通道dac(611)的位17。高階通道dac(613)的輸入(608')由dsp(602')向下移位了9位，使得對(duì)應(yīng)于32位dsp(602)中的+32dbu模擬電平的輸入信號(hào)(661)的位32被映射到對(duì)應(yīng)于在高階通道dac(613)的輸出(618')處的+2dbu的模擬電平的高階通道dac(613)的位23。

因此，當(dāng)?shù)碗A通道位(605')、中間階通道位(606')和高階通道位(608')以上述說(shuō)明的和在圖9中示出的方式移位時(shí)，dac輸出(615')、(616')和(618')的模擬電平相對(duì)于上面參考圖6b說(shuō)明的dac輸出電平(615)、(616)和(618)低了-6db。此外，當(dāng)?shù)碗A通道位(605')、中間階通道位(606')和高階通道位(608')都以上述方式移位時(shí)，如圖9所示，放大器(620)、(621)和(623)的輸出電平(685')、(686')和(688')分別比在上文參照?qǐng)D6b說(shuō)明的放大器輸出電平(685)、(686)和(688)低6db。此外，當(dāng)?shù)碗A通道位(605')、中間階通道位(606')和高階通道位(608')以上述方式移位時(shí)，如圖9所示，電阻元件(630)、(631)和(633)的輸出電平(640')、(641')和(643')比在上文參照?qǐng)D6b說(shuō)明的電阻元件輸出電平(640)、(641)和(643)低6db。因此，在圖9中所示的低階通道輸出信號(hào)、中間階通道輸出信號(hào)和高階通道輸出信號(hào)(640')、(641')和(643')在所有的時(shí)間都比在圖6b中所示的低階通道輸出信號(hào)、中間階通道輸出信號(hào)和高階通道輸出信號(hào)(640)、(641)和(643)低-6db。圖9描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)現(xiàn)了在輸出(650')處的相對(duì)于上面參考圖6b說(shuō)明的輸出電平(650)的-6db的電平移動(dòng)的實(shí)施例。因此，可以通過(guò)由dsp(602)實(shí)現(xiàn)的適當(dāng)?shù)臄?shù)字電平移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)在模擬輸出(650)處的電平向下移動(dòng)。類似地，也可以通過(guò)由dsp(602)實(shí)現(xiàn)的適當(dāng)?shù)臄?shù)字電平移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)在模擬輸出(650)處的向上的相對(duì)電平移動(dòng)。

為了清楚起見(jiàn)，上述電平移動(dòng)通過(guò)整數(shù)階的位移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致電平偏移增加了6db。但是，更一般地，通過(guò)對(duì)非最高有效位進(jìn)行位值操作，可以以小于6db的步階來(lái)實(shí)現(xiàn)由dsp實(shí)施的電平移動(dòng)調(diào)整。如上所述，電平移動(dòng)映射不限于數(shù)字寄存器內(nèi)的整數(shù)寬度或位對(duì)齊移動(dòng)，而是可以由乘法系數(shù)產(chǎn)生，其中乘法系數(shù)可以是在數(shù)字信號(hào)處理的操作范圍內(nèi)的任何值。要將電平變化在心理聲學(xué)上視為線性(即非階梯式)，就需要音頻電平變化的每一次的增量不得大于0.1db，即增量等于或小于電平移動(dòng)中的“可注意到的差異”(見(jiàn)《introductiontothephysicsandpsychophysicsofmusic》，juanroederer，springerverlag，1978年，第81頁(yè)，將其通過(guò)引用并入本文)。

根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例，不是由dsp(602)實(shí)現(xiàn)電平控制，而是存在與每個(gè)dac相關(guān)聯(lián)的、用于電平控制的裝置。每個(gè)電平控制可以作為模擬電位器、可調(diào)電阻器或數(shù)字控制的模擬調(diào)平裝置或dsp(602)中的數(shù)字增益函數(shù)或dac裝置(610)、(611)和(613)它們自己中的增益控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)理解，本發(fā)明的系統(tǒng)也可以應(yīng)用于三個(gè)以上的通道。例如，圖6c示出了將k＝32位輸入信號(hào)分為從dspin的位1到10獲取的l＝10位低階通道信號(hào)、的示例性劃分，從dspin的位11到15獲取的m1＝5位的第一中間階通道信號(hào)、從dspin的位16到21獲取的m2＝6位的第二中間階通道信號(hào)、從dspin的位22至25獲取的m3＝4位的第三中間階通道信號(hào)以及從dspin的位26至32獲取的h＝7位高階通道信號(hào)。dsp數(shù)字式地將電平將l＝10位低階通道信號(hào)向上移動(dòng)了5位，以提供lowdacin。應(yīng)注意，rl＝24低階通道dac的位16至24未被使用。如mid1dacin的位1到19的虛線框所示，dsp將m1＝5位第一中間階通道信號(hào)向上移動(dòng)了9位。如mid2dacin的位1至18的虛線框所示，dsp將m2＝6位第二中間階通道信號(hào)向上移動(dòng)了3位。如mid3dacin的位1至20的虛線框所示，dsp將m3＝4位的第三中間階通道信號(hào)向下移動(dòng)了1位。如highdacin的位1至17和位25至32的虛線框所示，dsp將h＝7位高階通道信號(hào)向下移動(dòng)了hs＝8位。在本示例中，lowdacin、mid1dacin、mid2dacin、mid3dacin、mid4dacin和highdacin的輸入范圍為rl＝rm1＝rm2＝rm3＝rh＝24位。

如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例，不是如圖1a、1b、2a、2b和3a所示使dsp(410)將要輸入的數(shù)字信號(hào)分成位通道(111)和(112)或(203)、(204)和(205)或(333)和(334)，數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)(410)可以具有分別接收表示原始數(shù)字信號(hào)(401)的一部分的數(shù)字信號(hào)(402)、(403)和(404)的多個(gè)數(shù)字輸入(412)、(413)和(414)。盡管圖中示出了32位數(shù)字輸入信號(hào)(401)，但應(yīng)當(dāng)注意，輸入信號(hào)(401)可以由任何數(shù)目的位組成。原始輸入信號(hào)(401)被分成三個(gè)較小的部分輸入信號(hào)(402)、(403)和(404)，每一個(gè)饋入單獨(dú)的dsp(410)輸入(412)、(413)和(414)。部分信號(hào)(402)、(403)和(404)可以在通道之間具有一些數(shù)據(jù)重疊，如圖4所示，其中位11-12(420)由低階通道信號(hào)和中間階通道信號(hào)(402)和(403)共享，位22-23(421)由中間階通道信號(hào)和高階通道信號(hào)(403)共享，和(404)?；蛘?，部分通道信號(hào)(402)、(403)和(404)可以是連續(xù)的，沒(méi)有位重疊。根據(jù)另一替代實(shí)施例，任何數(shù)目的部分階通道源可被封裝成單個(gè)串行數(shù)據(jù)流或任何其它方式的數(shù)字傳輸或輸入。在一個(gè)替代實(shí)施例中，處理將如圖3a所示，其中dsp(在本例中是(401)而不是(302))然后將多階通道輸入數(shù)據(jù)(402)、(403)和(404)列入饋入高電平dac(303)和低電平dac(304)的兩個(gè)輸出階通道。本發(fā)明提供任意多個(gè)多階通道輸入信號(hào)，以在每一通道饋入任何數(shù)目的多階通道dac、分成任意數(shù)目的位或子位系數(shù)乘法器。

在圖5所示的另一替代實(shí)施例(500)中，使用兩個(gè)音頻麥克風(fēng)(510)和(511)。兩個(gè)麥克風(fēng)(510)和(511)接觸寬動(dòng)態(tài)范圍聲源(501)。麥克風(fēng)(510)針對(duì)具有相對(duì)較低的聲壓電平(spl)的聲信號(hào)的性能進(jìn)行了優(yōu)化。麥克風(fēng)(511)針對(duì)具有相對(duì)較高的spl聲信號(hào)的性能進(jìn)行了優(yōu)化。每個(gè)麥克風(fēng)(510)和(511)分別饋入調(diào)節(jié)放大器(520)和(521)，每一個(gè)調(diào)理放大器(520)和(521)提供適當(dāng)?shù)脑鲆妗⑤斎牒洼敵鲎杩挂约霸邴溈孙L(fēng)終端領(lǐng)域的技術(shù)人員熟悉的其它優(yōu)選的性能特性，例如根據(jù)www.thatcorp.com/datashts/aes129_designing_mic_preamps.pdf中描述的方式和方法，將其通過(guò)引用并入本文。然后，將被適當(dāng)調(diào)理的、來(lái)自調(diào)理放大器(521)和(520)的高階通道輸出和低階通道輸出(526)和(525)分別饋入模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)(531)和(530)。然后，將每個(gè)adc(536)和(535)的輸出饋入合適的dsp(540)的輸入。圖5的系統(tǒng)(500)可以被應(yīng)用于圖3a的系統(tǒng)(300)，在這種情況下，adc(531)和(530)的輸出(536)和(535)將是數(shù)字信號(hào)源(301)和(340)，數(shù)字輸出(551)和(550)將分別是高階通道dac(303)和低階通道dac(304)的輸入(333)和(334)。

當(dāng)然，圖4和圖5僅示出了本發(fā)明的多種可能應(yīng)用中的兩個(gè)示例(400)和(500)，用于向多個(gè)dac饋入表示單個(gè)節(jié)目的多個(gè)數(shù)字信號(hào)(與將單個(gè)原始信號(hào)饋入dsp相反，其中該dsp然后饋入多個(gè)多階通道dac)。例如可以使用任何數(shù)目的麥克風(fēng)或任何其它的多個(gè)多階通道節(jié)目信號(hào)。

根據(jù)式(1.1)和(1.2)，如圖10中的(曲線)(1015)所示，熱噪聲vn隨著電路源電阻rs上升。因此，電阻元件(307)和(308)和(630)、(631)和(633)的電阻一定不能太大，否則信噪比將會(huì)受到影響。如圖10所示，當(dāng)源極電阻rs增加時(shí)，輸出端的電壓降vd(1011)和(1012)增加，其中電壓降vd的量也取決于外部設(shè)備(309)和(660)的負(fù)載rl。因此，電阻元件(307)、(308)、(630)、(631)和(633)具有提供低的系統(tǒng)信噪比和電壓降的低電平電阻是有利的。因此，根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)電阻元件的優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)是具有在10歐姆和1000歐姆之間的電阻，更優(yōu)選為具有在30歐姆和300歐姆之間的電阻。

因此，可以看出，在這里提出的改進(jìn)與前文所述的本發(fā)明的目的是一致的。雖然上述說(shuō)明包含許多特定性，但這些不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，而是作為其優(yōu)選實(shí)施例的示例。許多其它變化是在本發(fā)明的范圍內(nèi)的。例如：本發(fā)明不限于32位輸入信號(hào)-可以使用具有任何位長(zhǎng)度信號(hào)的輸入信號(hào)；在通道之間的位分配可以包括或可以不包括其重疊位或非數(shù)數(shù)的位電平(即，小于一個(gè)完整位)；中間階通道電路和高階通道電路的切入切出可以是很快或包括淡入淡出或抖動(dòng)；數(shù)字信號(hào)處理器可以是具有足夠的速度、帶寬、輸入/輸出能力和可編程特征以執(zhí)行必要處理的數(shù)字處理器(例如fpga等)的任何方式；盡管教導(dǎo)的是使用200歐姆的電阻元件，但是本發(fā)明可以被設(shè)計(jì)成使用適當(dāng)?shù)那疫m合于低噪聲、高性能無(wú)源求和的任何電阻；電阻元件可以產(chǎn)生在上述教導(dǎo)的特定值之外的衰減值(或非衰減值)，當(dāng)被合適地設(shè)計(jì)為與電路的其它參數(shù)相適應(yīng)時(shí)，本發(fā)明可以在寬范圍的衰減值上成功地發(fā)揮作用；本發(fā)明不限于2階通道和3階通道拓?fù)?，根?jù)本發(fā)明，可以采用任何數(shù)目的通道；高階通道(或更高階通道)串聯(lián)切換元件可以是用于從帶有求和節(jié)點(diǎn)的電路連接去除高階通道輸出信號(hào)的任何裝置，以消除或顯著減少由高階通道部件產(chǎn)生的自噪聲-可能的裝置包括但不限于：(1)通過(guò)電源、內(nèi)部關(guān)斷或禁止引腳或其它方法選擇性性地切斷通道放大器；(2)通過(guò)適當(dāng)?shù)慕拥赝ǖ离娮枋垢唠A通道接地；(3)使用低噪聲cmos或fet或相關(guān)有源切換器件(盡管應(yīng)注意fet和cmos器件可能具有固有的、比上面教導(dǎo)的更高的自噪音)；定時(shí)進(jìn)行高階通道切換的方法可能涉及數(shù)字控制的信號(hào)延遲和預(yù)估技術(shù)；雖然這里描述了通道切換閾值電平的具體示例，但是本發(fā)明不限于這些特定的切換電平，可以采用其它切換閾值電平和/或其它切換定時(shí)動(dòng)力學(xué)(例如，即使輸出信號(hào)電平可能下降到閾值點(diǎn)之下，開(kāi)關(guān)也可以在一段時(shí)間內(nèi)保持閉合，其中開(kāi)關(guān)在上面描述為在該閾值點(diǎn)從打開(kāi)狀態(tài)改變?yōu)殚]合狀態(tài))；盡管本文描述了特定的模數(shù)轉(zhuǎn)換器校準(zhǔn)過(guò)程，但是本發(fā)明不限于這種校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，并且可以遵循可針對(duì)各種設(shè)計(jì)變化進(jìn)行優(yōu)化的其它校準(zhǔn)過(guò)程；如果需要，可以使用數(shù)控(即，dsp控制的)電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償目標(biāo)；可以從切換元件向上來(lái)實(shí)現(xiàn)高階通道電阻元件，以改善噪聲和/或開(kāi)關(guān)性能；盡管根據(jù)離散項(xiàng)目(例如放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電阻元件和切換元件等)對(duì)電路做了圖示和描述，但是多個(gè)離散元件可以集成到單個(gè)集成電路或其它的集成系統(tǒng)或模塊化系統(tǒng)；盡管本文描述了具有特定特性(例如，具有+32dbu的最大輸出和-106dbu的單位增益噪聲基底)的放大器，但本發(fā)明不限于具有這些特性的放大器，而是可以采用任何類型的低噪聲、單端的或差分式的音響專用放大器；高階通道切換元件可以位于電阻元件和輸出節(jié)點(diǎn)之間；雖然本文描述了具有特定特性的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)(例如，24位輸入，-112dbu噪聲，120db的可用動(dòng)態(tài)范圍等)，但本發(fā)明不限于具有這些特性的dac，可以使用任何類型的音響專用dac；盡管在這里為了解釋清楚起見(jiàn)而使用了單極的或無(wú)符號(hào)的dac拓?fù)?，但本發(fā)明并不限于單極的或無(wú)符號(hào)樣式的dac，可以采用dac的任何拓?fù)?，包括但不限于帶符?hào)的、雙極或補(bǔ)碼dac拓?fù)?；盡管在這里描述了具有-6db的示例性系統(tǒng)電平移動(dòng)，但本發(fā)明不限于任何特定的系統(tǒng)電平移動(dòng)值，即可以利用在dsp的可編程范圍內(nèi)的任何電平移動(dòng)值；雖然為了清楚說(shuō)明起見(jiàn)，以整數(shù)位(對(duì)應(yīng)于6db模擬域電平移動(dòng))示出和描述了電平移動(dòng)和/或映射示例，但本發(fā)明可以利用對(duì)應(yīng)于非整數(shù)位的電平移動(dòng)，并且這種電平移動(dòng)可以通過(guò)與任何方便的或相關(guān)的系數(shù)相乘或通過(guò)對(duì)指數(shù)寄存器值的計(jì)算和/或編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。一個(gè)或多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以是在使用相關(guān)聯(lián)的繼電器的通路之間切換，使得例如單個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以在多個(gè)通道中使用；雖然是通過(guò)離散功能元件(例如dsp、dac、放大器、電阻元件等)說(shuō)明了優(yōu)選實(shí)施例，但功能元件可以集成到共有設(shè)備中，例如放大器功能可以集成到dac器件中，以使得dac器件可以具有具有足夠低的輸出阻抗、足夠高的輸出電流、足夠高的輸出增益能力、足夠強(qiáng)的頻率濾波特性等的輸出，即集成dac器件執(zhí)行可能是相反而在外部放大器設(shè)備的域中的功能；或者，例如，dac器件可以集成到dsp器件中，或者具有適當(dāng)?shù)妮敵鲭娮韬?或衰減特性等的電阻元件可以被集成到集成dac和dsp器件等；雖然某些說(shuō)明和權(quán)利要求使用了諸如“向上”或“向下”等方向式語(yǔ)言來(lái)說(shuō)明數(shù)字電平移動(dòng)或電平映射或位映射，但使用這種語(yǔ)言是為了說(shuō)明清楚，可能或可能不代表在數(shù)量上的向上或向下的“方向”；以及其它情形。因此，旨在本發(fā)明的保護(hù)范圍不是由所示的實(shí)施例所確定的實(shí)施例或激發(fā)所示實(shí)施例的物理分析來(lái)確定，而是由所附權(quán)利要求書(shū)及其合法等效物確定。