Low-Power, Wide Dynamic Range Companding Analog Signal Processors
低功耗、宽动态范围压扩模拟信号处理器
基本信息
- 批准号:9902781
- 负责人:
- 金额:$ 38.46万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:1999
- 资助国家:美国
- 起止时间:1999-09-01 至 2003-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
LOW-POWER, WIDE DYNAMIC RANGE COMPANDING ANALOG SIGNAL PROCESSORSY. Tsividis, Columbia UniversityABSTRACTThe context of this work is fully integrated systems involving a computer plus an analog signal processor. The latter is often a necessary part of the interface to the physical world in such fields as telecommunications, computers, multimedia, automotive systems, medical instrumentation, and robotics. When the overall requirements are stringent, attempts to implement the required analog signal processor using conventional circuits can result in very large power consumption and chip size, making the entire system impractical. This can be traced to fundamental limitations of linear circuits. To bypass such limitations, this research deals with input-output linear signal processors which are permitted to be internally nonlinear. This allows the internal signals to have, for a large input signal range, a magnitude well above that of noise and interference, while at the same time remaining safely below overload levels. The result is adequate signal integrity over the entire range, without requiring large power consumption and chip size. This approach extends the use of companding (compressing/expanding) techniques, commonly employed in signal transmission and recording, to signal processing.The first phase of this research was a study of the signal and noise properties of externally linear, internally nonlinear signal processors, as well as of signal-noise interactions. Based on the results of this phase, a study of appropriate architectures and appropriate choice of internal nonlinearities is being undertaken, with low power dissipation and practicality of implementation in mind. For these architectures and nonlinearities, appropriate circuit design techniques are being developed. Both syllabic and instantaneous companding are being considered, along with combinations thereof. The final phase of the project will be a demonstration of the results obtained using test chips, meant to satisfy a relevant set of stringent specifications. Since the processors are internally nonlinear, special attention will be given to extensive measurements for their characterization, particularly of input-output linearity, noise, signal-noise interaction, and dynamic range.
低功耗、宽动态范围补偿模拟信号放大器。Tsividis,哥伦比亚大学摘要这项工作的背景是完全集成的系统,包括一台计算机加上一个模拟信号处理器。后者通常是电信、计算机、多媒体、汽车系统、医疗仪器和机器人等领域与物理世界接口的必要组成部分。当整体要求严格时,使用常规电路实现所需的模拟信号处理器的尝试可能导致非常大的功耗和芯片尺寸,使得整个系统不切实际。这可以追溯到线性电路的基本限制。为了绕过这些限制,本研究涉及输入输出线性信号处理器,允许内部非线性。这使得内部信号在大输入信号范围内具有远高于噪声和干扰的幅度,同时安全地保持在过载水平以下。结果是在整个范围内具有足够的信号完整性,而不需要大的功耗和芯片尺寸。这种方法扩展了使用压扩(压缩/扩展)技术,通常采用在信号传输和记录,信号processing.The第一阶段的研究是外部线性,内部非线性信号处理器的信号和噪声特性,以及信号噪声的相互作用。根据这一阶段的结果,正在研究适当的架构和适当的内部非线性选择,考虑到低功耗和实施的实用性。对于这些架构和非线性,正在开发适当的电路设计技术。音节压扩和瞬时压扩都在考虑之中,沿着考虑其组合。该项目的最后阶段将展示使用测试芯片获得的结果,以满足相关的严格规范。由于处理器内部是非线性的,因此将特别注意对其特性进行广泛的测量,特别是输入输出线性度,噪声,信号噪声相互作用和动态范围。
项目成果
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