Design of non-uniform hybrid analog to digital converter for speech coding

Abstract

Bu tezde, konuşma kodlama için, flaş ve integralleyici analog-sayısal dönüştürücü (ADC) kullanarak, doğrusal olmayan hibrid ADC mimarisi sunulmuştur. Doğrusal olmayan flaş ADC devresi, direnç değerleri değiştirilerek elde edilebilir. Diğer ADC devreleri ile karşılaştırıldığında daha hızlı ve basittir. Ancak, hassasiyet arttıkça çok sayıda karşılaştırıcı gerekmektedir. n-bit dönüştürme işlemi için 2^n - 1 karşılaştırıcı gerekmektedir. Güç tüketimini arttıran karşılaştırıcıların kullanılması ise toplam güç tüketimini artırmaktadır. Tüm bu karşılaştırıcıların büyüklüğü ve maliyeti 4-6 bit dönüştürücülerin çözünürlüğünü sınırlamaktadır. İntegralleyici ADC'de ana fikir analog girdi ile karşılaştırılacak olan üçgen dalga formunu üreten op-map çipi kullanılmasıdır. Başlıca avantajı, yüksek hassasiyetin mümkün olmasıdır, fakat dönüşüm işlemi yavaştır. Doğrusal olmayan flaş tabanlı ADC ve integralleyici ADC doğrusal olmayan bir hibrid analog dijital dönüşümü için kullanılabilir. Eğer ses sinyali olasılık dağılımı goz önüne alarak doğrusallığı kontrol edebilirse, konuşma kodlaması için kullanabiliriz.

This thesis proposes the architecture of non-linear hybrid analog to digital converter (ADC) for speech coding using flash and integrating ADC. Non-linear flash ADC can be acheived by varying the resistors values in the circuit. Flash ADC is very fast and simple as compared to many other types of ADCs. However, it requires a large number of comparators as the precision increases, thus it requires 2^n - 1 comparators for an n-bit conversion. It makes use of power hungry comparators which increase the overall power consumption. The size and cost of all those comparators limit the resolution of this converter to 4 - 6 bits.In the integrating ADC, the essential idea is that it uses op-amp integrator circuit to generate saw tooth waveform. This is then compared against analog input by a comparator. Its main advantage is that high precision is possible, but it is slow in conversion. Both non-linear flash based ADCs and integrating based ADCs can be used to get a non-linear hybrid analog to digital conversion. By controlling its nonlinearity, thereby considering speech probability distribution properties it can use for speech coding.