混合数字/模拟处理电路

本发明涉及一种电路。

现在大部分电路都是数字的。模拟电路通常被认为难以建立，而且 不如数字电路稳定。在可以利用模拟电路或其等效数字电路提供同一种 功能的情况下，总是使用数字电路。尽管如此，还是存在模拟电路是优 选的应用。例如，在某些应用中，模拟放大器是优选的。

执行模拟功能的电路通常缺乏灵活性。

本发明的一个目的是提供一种克服或减轻上述缺点的电路。

数字半导体技术已经稳定发展了很多年，导致更小的晶体管尺寸和 每个芯片上增加的晶体管个数。由数字处理器所提供计算能力的提高速 度每18个月就会增加一倍，这种现象称为摩尔定律。

对于增强的处理能力还有持续的要求。但是在很多应用，尤其是便 携式设备中，功率消耗是重要的限制因素。在数字处理器中，功率消耗 是晶体管门电路个数乘每秒切换循环次数的函数。随着晶体管个数和切 换循环次数的增加，处理器的功率消耗成为一个重要问题。电池使用寿 命和处理能力越来越不兼容，其结果是许多便携式设备的处理能力和/或 电池使用寿命受到了严重限制。

在单个大规模数字集成电路中，存在与提供大量晶体管相关的根本 性能限制。这些限制是由于有功和无功元件(包括片内连接)日益减小 的尺寸造成的。随接近性能限制引起的问题包括产生相当多的热量。由 高功率处理芯片产生的热量已经使散热成为一个重要问题。已经设想散 热问题将对处理能力和性能的进一步提高造成根本的限制。其它与大规 模数字集成电路相关的问题包括寄生电容和串扰。

本发明的一个目的是提供一种克服或基本上减轻至少一种上述缺点 的电路。

根据本发明，提供了一种电路，包括数字处理器、模拟处理装置、 将来自数字处理器的数字值输出转换成由模拟处理装置处理的模拟值的 数模转换器、及将结果模拟值转换成输入到数字处理器的数字值的模数 转换器，其中模拟处理装置包括一个或多个模拟处理器，而且该电路在 数字处理器的控制下可动态重新配置，从而模拟处理装置根据第一功能 处理模拟值，重新配置以后，模拟处理装置根据第二功能处理模拟值。

本发明是有利的，因为它提供灵活性，允许利用模拟处理装置根据 要求使用不同功能。

优选地，一旦对模拟处理装置进行重新配置以便根据第二功能处理 模拟值，数字处理器就可操作来调整模拟处理装置的工作参数。这是有 利的，因为它确保模拟处理装置正确地应用第二功能。

模拟处理装置可以包括多个布置成根据不同功能处理模拟值的模拟 处理器，第一模拟处理器布置成根据第一功能处理模拟值，而第二模拟 处理器布置成根据第二功能处理模拟值，数字处理器可操作来选择模拟 处理器。

一种给定的模拟处理器可以配置成根据第一功能处理模拟值并具有 可调工作参数，从而通过调节工作参数，该同一模拟处理器可以重新配 置以便根据第二功能处理模拟值，数字处理器可操作来选择工作参数。

优选地，该电路是数字信号处理系统，而第一和第二功能是计算功 能。术语计算功能的意思是可以由传统微处理器数字执行的功能。本发 明这种优选的特性克服了与传统数字处理相关的缺点。特别地，模拟处 理可用于实现利用数字处理非常昂贵的功能，从而提供功率消耗的根本 降低。这提供了两个好处，即更长的电池使用寿命和降低的热量产生。

优选地，数字处理器是微处理器。术语微处理器的意思是能够运行 指令集的处理器。术语微处理器的意思并不是指处理器包括传统微处理 器的所有功能性。例如，微处理器可以是微处理器内核。

可选地，数字处理器可以通过专用逻辑构造。

优选地，该电路还包括布置成选择数字处理器所需模拟处理器的模 拟信号分解器，该模拟信号分解器连接在数模转换器和模拟处理器间。

优选地，模拟信号分解器包括来自模拟处理器的输入。

优选地，数字处理器可操作选择多于一个模拟处理器的组合来提供 组合功能。

优选地，该电路还包括布置成选择该模拟处理器组合的开关。

优选地，该开关是交叉点开关。

优选地，至少一个模拟处理器包括多个处理通道，而且该电路还包 括布置成为提供具有要求精度或速度的功能而选择所需个数通道的开 关。

优选地，该开关是交叉点开关。

优选地，该电路还包括连接在模拟处理装置和模数转换器之间的模 拟信号复用器。

优选地，为该模拟信号复用器提供传送到模拟处理器的输出。

优选地，为该模拟信号复用器提供来自模拟处理器的输入。

优选地，该电路还包括布置成提供偏流的偏流发生装置，该偏流确 定一个或多个模拟处理器的工作参数。

优选地，该电路还包括连接到偏流发生装置的偏流锁存器，该偏流 锁存器布置成保持一个数字值，该数字值确定由偏流发生装置提供的偏 流。

优选地，由偏流锁存器保持的数字值是由数字处理器提供的。

数字处理器可以布置成通过个别调节工作参数、将测试信号施加到 一个或多个模拟处理器、监视该一个或多个模拟处理器的输出及重复该 过程直到确定该一个或多个模拟处理器的工作令人满意，来调整一个或 多个模拟处理器的工作参数。

可选地，为了获得关于一个或多个模拟处理器工作的统计信息然后 从中选择最佳的工作参数集，数字处理器可以布置成通过重复调节组合 的一个或多个模拟处理器的多个工作参数并监视该一个或多个模拟处理 器对测试信号的响应来调整一个或多个模拟处理器的工作参数。

测试信号可以由数字处理器数字合成，或者由外部模拟装置提供。

优选地，该电路还包括数字处理器、数模转换器及模数转换器与之 相连的总线。

模数转换器可以使用神经形态信号处理。

由模拟处理器提供的处理可以包括一种或多种需要多个模拟运算的 功能。

优选地，该多个模拟运算是并行执行的。

优选地，该多个模拟运算的结果是通过单个输出连接从模拟处理装 置输出到模数转换器的。

优选地，模拟处理装置包括偏置工作在弱反转区的晶体管。

优选地，模拟处理装置是利用晶体管、电阻器、电容器和电感线圈 构造的。

由一个模拟处理器提供的处理可以包括线性算法。

可选地，由一个模拟处理器提供的处理可以包括非线性算法。

由一个模拟处理器提供的处理可以包括傅立叶处理、Viterbi解码、 隐马尔可夫处理、IMDC变换、Turbo解码、对数域处理、独立分量分析 或向量量化中的任意一种。模拟处理器还可以提供其它处理。

优选地，该电路是集成电路。

优选地，数字处理器是集成电路上提供的多个数字处理器之一。

优选地，当模拟处理装置配置成根据第一功能处理模拟值时，数字 处理器可操作调整模拟处理装置的工作参数。

现在仅通过举例并参考附图描述本发明一种具体实施方案，其中：

图1是根据本发明电路的示意图；

图2是图1电路和相关数字处理器的示意图；

图3是图1和2所示电路中单个模拟处理装置的示意图；

图4是根据本发明布置的几个模拟处理装置的示意图；及

图5是图1所示模拟信号分解器的示意图。

所示本发明实施方案包括布置成调用模拟子程序的集成数字信号处 理系统。图1所示集成电路包括模拟子程序块1及嵌入式精简指令集计 算机(RISC)微处理器2。微处理器2连接到处理器I/O和控制总线3。 同时连接到总线3的还有数模转换器4(DAC)和模数转换器5(ADC)。 DAC具有连接到模拟信号分解器6的输出，该模拟信号分解器6又连接到 模拟子程序块1。模拟子程序块1的输出连接到模拟信号复用器7。信号 复用器7的输出连接到ADC 5。

用于操作的控制信号通过总线3从微处理器2传送到DAC 4、ADC 5、 模拟信号分解器6和模拟信号复用器7。

在使用中，处理器以传统方式执行数字程序。参考图2，微处理器2 通过调用不同的数字信号处理器8来以传统方式执行程序。模拟子程序 块1配置成完成利用数字处理器执行时非常昂贵的操作，例如傅立叶变 换。当系统应用需要执行傅立叶变换时，数字值通过DAC 4传送到执行 傅立叶变换的模拟子程序块1。模拟输出值传送到ADC 5，而转换后的数 字值传送到微处理器2。模拟块用来执行傅立叶变换的事实对微处理器用 户(如编程人员)是不可见的。

再参考图1，如果输入值最初是由微处理器以数字形式存储的，则它 们传送到总线3，然后由DAC 4转换成模拟表示并传送到模拟信号分解 器6。但是，如果输入值最初是模拟形式的，则它们从外部输入37传送 到模拟信号分解器6。信号分解器6分离模拟值并将它们传送到执行傅立 叶变换的模拟子程序块1(这将在下面进行更详细的描述)。

从模拟子程序块输出的模拟值传送到模拟信号复用器7。如果要求输 出值是数字形式的，则模拟信号复用器7将输出值传送到ADC 5。ADC 5 将模拟输出值转换成通过总线3传送到微处理器2的数字输出值。如果 要求输出值是模拟形式的，则模拟信号复用器7直接将输出值传送到外 部输出38。

外部输入37包括直接传送到模拟信号复用器7的分支37a。这可以 在例如信号最初在数字域中进行处理、随后又在模拟域中进行处理(信 号传送到微处理器2进行数字处理，随后又传送到模拟子程序块1)时使 用。可选地，分支37a可以在期望比较模拟子程序块1信号输出与模拟 子程序块1信号输入时使用。

如果傅立叶变换的输入和输出都是数字的，则从微处理器2的观点 看，由模拟子程序块1执行的傅立叶变换实际上是一个子程序，其中数 字值发送到该子程序并从该子程序接收数字值。

用于执行傅立叶变换的模拟子程序块1是一个8通道滤波器组，为 每个滤波器都提供功率电平检测器。该滤波器和功率电平检测器的组合 提供了简单的傅立叶处理器。傅立叶处理器将进入的信号过滤到子频带 范围内并确定包含在这些频带每一个中的平均功率，即基本上执行频谱 分析。所示实例有8个子频带，其中一个4阶滤波器选择各个子频带。

图3示意性地示出了该滤波器组的一个通道。每个通道都包括级联 的两个2阶带通部分10、11，从而实现每个通道的4阶带通特性。每个 2阶部分10、11都具有可独立调节的中心频率、带宽和增益。中心频率、 带宽和增益的值对于每个部分10、11是由偏流电路12、13控制的。每 个偏流电路12、13都包括多个根据偏流锁存器14、15中设置的数字值 集选择的可开关电流源。该数字值是数字字，字的长度(即位数)依赖 于所需的调整分辨率。例如，适当粗调只需要3或4位，而微调所需的 值可能有8位字。每个偏流锁存器14、15的大小等于调整相应部分10、 11所需位数的总和。偏流锁存器中的每个字值组是由微处理器2控制 的。微处理器2可以同时改变锁存器中所有的字值，或者如果只有一个 特定参数要调整则调节单个字值。

应当理解偏流电路12、13不必包括电流源，但是可以例如包括电容 器组或其它元件。

通道内的两个2阶滤波器10、11额定值是完全相同的。滤波器10、 11的中心频率设置成与所有其它通道滤波器的不同。对于音频处理应 用，滤波器设置成每个通道覆盖大约300Hz-10kHz范围内一个独立的子 频带。各通道确切的频率范围、中心频率和调整范围依赖于要使用该电 路的应用。

功率电平检测器16确定包括在滤波器级联10、11特定频带中的平 均功率。功率电平检测器的工作类似于用于在例如无线接收器应用中提 供自动增益控制的接收信号强度指示器(RSSI)功能。一般地，输入信 号X通过平方电路(产生X2)，然后该平方输出利用低通滤波器“求平 均”。低通滤波器的参数是由偏置电路17和偏置锁存器18控制的。如 果低通滤波器的带宽太高，则不期望的高频分量也将出现在功率电平检 测器16的输出中。如果低通滤波器的带宽非常低，则功率电平检测器对 输入功率中变化的响应时间也非常慢。最佳带宽随电路的应用而变，是 相应地进行选择的。偏置电路17和偏置锁存器18以与前述偏流电路12、 13和偏置锁存器14、15相同的方式工作。

除了图3所示的傅立叶处理器或作为它的一种可选方案，以下功能 可以由模拟子程序块来执行：Viterbi解码器、隐马尔可夫、IMDC变换、 Turbo解码器、对数域滤波器、独立分量分析或向量量化等。这些是数字 计算密集和大能耗功能的模拟实现。一种实例在图4中示出，其中有3 个模拟子程序块20通过总线3连接到微处理器2。与模拟子程序块20 的连接是由图1所示模拟信号分解器控制的。

模拟信号分解器6基本上是一个将模拟输入信号连接到一个或多个 模拟子程序块的开关网络(可以使用任何其它合适的开关装置)。模拟 信号分解器6在图5中示意性地示出。电子开关31-36由微处理器(图5 未示出)控制。为模拟信号分解器6提供两个输入。第一输入4a传输来 自DAC(图5未示出)的信号。第二输入37是连接到模拟信号分解器6 的外部输入。由外部输入37传输的信号可以来自外部测试针，或来自如 片外传感器的外部输入，或来自片内传感器，或者也可以是芯片上其它 某个地方模拟电路的输出。

参考图5，如果关闭开关31，则来自外部模拟输入37的输入信号馈 送到模拟子程序块F(X)。如果关闭开关35，则来自微处理器的数字信号 通过DAC 4并馈送到模拟子程序块G(X)。模拟子程序块可以根据任何合 适的功能处理模拟值，例如模拟子程序块F(X)可以是滤波器，而模拟子 程序块G(X)可以是傅立叶处理器。在有些情况下，模拟子程序块F(X)、 G(X)可以执行具有不同特性的相似功能。例如，F(X)可以是具有6阶 Butterworth响应的滤波器，而G(X)可以是具有8阶Cauer响应的滤波 器。有可能配置一特定的模拟子程序块执行第一滤波器功能，然后通过 调节该子程序块的工作参数重新配置同一模拟子程序块来执行第二滤波 器功能。

模拟信号复用器7执行与模拟信号分解器6相反的操作。当模拟信 号分解器6将两个输入通道4a、37中的一个路由到一个或多个模拟子程 序块的输入时，模拟信号复用器将一个模拟子程序块输出路由到两个输 出通道中的一个。参考图1，第一输出通道5a将信号传输到ADC，而第 二输出通道38将信号传输到外部模拟元件。此外，复用器是简单的开关 网络，其开关配置由RISC处理器控制。工作期间，情况有可能是来自模 拟处理部分的输出信号没有传送到RISC处理器，而是输出到了片外(例 如，输出到了片外变频器)或馈送到了片内另一元件(如集成变频器)。 在这种情况下，适当模拟子程序的输出将由模拟信号复用器路由到外部 输出通道38。

图4所示由模拟子程序块20提供的功能是可重新配置的。可以使各 模拟子程序块之间的互连能够修改由模拟子程序块组合提供的高级功 能。为了达到这个目的，各模拟子程序块之间的输入-输出连接是由称为 交叉点开关的开关网络(未示出)构成的。交叉点开关由微处理器2控 制。应当理解，可以使用任何合适类型的开关。

可重新配置功能的有效性在以下实例中进行了说明：在本发明的一 种可能应用中，为了驱动图形均衡显示，需要傅立叶变换子程序块1来 处理音频信号。在另一种可能应用中，傅立叶变换块1是一个简单语音 识别系统的前端。在该第二种应用实例中，微处理器2配置交叉点开关， 从而来自傅立叶变换块的输出连接到另一包括隐马尔可夫模型子程序以 实现简单语音识别系统的模拟子程序块。

由单个模拟子程序块提供的功能可以重新配置。例如，参考图1，模 拟子程序块利用4阶带通滤波器在一组通道中提供傅立叶变换，实现为 两个2阶带通部分的级联连接。在某种特定的应用中，也许在模拟子程 序块的每个通道中有一个2阶带通滤波器就足够了。在这种情况下，微 处理器2配置交叉点开关，从而每个通道中的一个2阶部分断开并断电。 这样做可以降低功率消耗。

调整图1所示模拟子程序块1的通道以确保通道能正确工作。通道 的调整由微处理器2控制并遵循预编程的软件算法。微处理器2顺序调 整每个通道，每次一个电路块，同时调节一个或多个调整参数。微处理 器2最初设置偏置锁存器中的位模式来给出额定偏置值。然后施加模拟 输入，微处理器2配置模拟信号分解器6从而将模拟输入路由到被调整 的模拟子程序块(一般各模拟子程序块是单独调整的)。如果微处理器2 自己生成测试信号，例如数字合成信号，则DAC 4的输出将路由到进行 测试的模拟子程序块的输入。但是在有些情况下，用于调整的输入信号 可以通过输入测试针来自外部源，如扫描频率源。在这种情况下，模拟 信号分解器6将设置成外部输入信号路由到进行测试的子程序的输入。 在这种情况下，DAC 4的输出将不会连接到任何模拟子程序的输入。

模拟信号复用器7由微处理器2配置，以确保来自进行测试的子程 序或子程序通道的输出信号通过ADC 5路由到微处理器2。由于输入激 励和输出响应是已知的，因此微处理器2可以确定进行测试的子程序或 子程序通道的响应。将该响应同存储的模板进行比较，如果测量响应偏 离存储的模板，则调节偏置锁存器14、15位模式并重复该过程。根据测 量响应与所需响应相差多少，对存储在偏置锁存器14、15中位模式的调 节执行粗调和微调步骤。当测量出响应在要求的公差内时，微处理器2 运行到要调整的下一子程序或子程序通道。

调整过程在开启时执行，然后按适当的时间间隔执行。调整可以在 不工作时执行。当不需要调整时，微处理器2可以断电，或者如果需要， 也可用于运行常规程序。类似地，当不使用时，ADC、DAC和模拟元件也 可以断电。以这种方式使元件断电降低了功率消耗。

第二种执行子程序块1调整的方式是利用统计调整。在统计调整中， 多个子程序的偏流值改变，然后测量和记录电路响应。该过程重复很多 次。根据所获得的测量响应，利用统计算法将电路快速调整到设计空间 的“中心”。

用于统计调整的偏置值预编程到微处理器2存储器中，并根据模拟 子程序块1的功能和由构成模拟子程序块1的方式引起的过程变化进行 选择。

与常规调整相比，统计调整是有利的，因为它更易于使模拟子程序 块1到达模拟子程序块1设计区域的中心。如果使用常规调整，电路可 以调整，直到它通过所有要求的规范，但事实上它可能刚好在设计区域 的边缘。这意味着如果例如温度有一点变化，模拟子程序块1的性能就 将漂移到设计区域的外面。如果将模拟子程序块1调整到设计区域的中 心，例如通过统计调整，则工作参数中的一点变化不会使模拟子程序块1 移动到设计区域的外面。

统计调整在Quality and Reliability Engineering International Vol.14，pp.177-186，1998由Z.Malik、H、Su、J.Nelder 所著的Informative Expefimental Design for Electronic Circuits’ 中进行了描述；此外还在Reading，1998由R.Spence和R.S.Soin、 Addison-Wesley所著的Tolerance Design of Electronic Circuits 中进行了描述。这些参考都提到了在构造之前利用统计方法优化设计。 统计调整通常不是现有技术所使用的，因为认为现有技术没有足够的连 接使模拟元件和调整处理器之间进行有效通信。本发明允许使用统计调 整方法，因为它在微处理器2和模拟子程序块(它们都是单个集成电路 的一部分)之间提供了大量连接。由于不涉及片外通信，因此模拟子程 序块和微处理器2之间通过总线3的通信非常快，从而允许快速执行统 计调整。

微处理器2是利用传统的用户可配置RISC体系结构实现的。由一种 紧凑软件算法给出该体系结构的功能性。该软件算法包括用于一个或多 个模拟子程序块的维护代码，及用于DAC、ADC、模拟信号分解器和复用 器的控制代码。周期性地调用维护代码以重新校准可能漂移出其最佳值 的模拟子程序块的参数。控制代码控制模拟元件(子程序、ADC等)的寻 址和模拟/数字计算同步的重要任务。

该软件算法嵌在芯片上，充当其它应用程序的核心。该算法使得芯 片编程人员不需要知道他们的代码是以数字还是模拟形式实现的。这是 该电路，尤其是模拟子程序的应用，的一个重要特性。

微处理器包括必要的存储器、总线仲裁、地址解码器和其它操作微 处理器子系统所需的外围电路。

具有带一个2阶滤波器的16-通道滤波器的傅立叶处理器可以代替 图1和3中所示的傅立叶处理器来使用。这种类型的处理器先前已经作 为耳蜗植入(于01年5月5日提交的英国专利No.0111267.1，“Cochlear Implant”)的一部分实现了。

可以由模拟子程序块执行的功能实例在下面更加详细地考虑：

隐马尔可夫模型状态解码：隐马尔可夫模型(HMM)是用于表示基于 信号统计属性，即利用随机方法，的信号属性特性的模型。HMM广泛用于 语音识别系统。HMM语音识别系统包括一个概率状态机和跟踪该机器对于 给定的输入语音波形状态转移的方法。HMM解码的一种模拟实现在IEEE Journal of Solid-State Circuits，Vol.32，No.8，1997年8月， pp.1200-1209由J.Lazzaro、J.Wawrzynek和R.P.Lippman所著的“A Micropower Analogue Circuit Implementation of Hidden Markov Model State Decoding”中进行了描述。

Viterbi解码：Viterbi解码器实现卷积代码的误差校正Viterbi 算法，广泛用于现代数字通信系统。关于模拟Viterbi解码器的参考包 括：

IEEE Trans.on Circuits and Systems-II，Vol.45，No.12，1998 年12月，pp.1527-1537由M.H.Shakiba、D.A.Johns和K.W.Martiv 所著的“BiCMOS Circuits for Analogue Viterbi Decoders”。

IEEE Communications Magazine，1999年4月，pp.99-101由H-A Loeliger、F.Tarkoy、F.Lustenberger和M.Helfenstein所著的 “Decoding in Analogue VLSI”。

42rd Midwest Symposium on Circuits and Systems，2000， Vol.1，2000年，pp.2-5由K.He、G.Cauwenberghs所著的“Performance of Analogue Viterbi Decoding”。

独立分量分析：独立分量分析器(ICA)是一种基于由Herault和 Jutten提出的H-J网络的用于独立源分离的自适应网络体系结构。ICA 的一种模拟实现在IEEE Trans.on Circuits and Systems-II，Vol.42， No.2，1995年2月，pp.65-77由M.Cohen和A.Andreou所著的 “Analogue CMOS Integration and Experimentation with an Autoadaptive Independent Component Analyzer”中进行了描述。

向量量化：对于图象、语音等的模式识别和数据压缩应用，向量量 化(VQ)是一种用于对模拟数据进行高效数字编码的常用技术。一种模 拟实现在IEEE Journal of Solid-State Circuits，Vol.32，No.8， 1997年8月，pp.1278-1283由G.Cauwenberghs和V.Pedroni所著的 “A Low-Power CMOS Analogue Vector Quant izer”中进行了描述。

DAC 4和ADC 5可以利用多种不同方法来实现。一种实现集成DAC 的流行方式是利用电流导引体系结构(例如IEEE Journal of Solid- State Circuits，Vol.SC-21，No.6，1986年12月，pp.983-988由T.Miki 等所著的“An 80-MHz 8-bit CMOS D/A Converter”)。

根据系统需求，ADC可以很多种方式来实现。如果要求非常高的精度 (位数)，则δ-Δ转换器将是一种有用的方法。如果不要求高精度，但 要求最小化功率消耗和芯片面积，则可以使用逐次近似转换ADC或类似 的ADC。

一种最近提出的模数转换方法利用通过两个积分和激励 (integrate-and-fire)刺波神经元的神经形态信号处理，(Proc.IEEE Int.Symp.on Circuits and Systems(ISCAS)2000，2000年3月28-31 日，Geneva、Switzerland，Vol.IV，pp.397-400由R.Sarpeshkar、 R.Herrera和H.Yang所著的“A Current-Mode Spike-Based Overrange-Subrange Analog-to-Digital Converter”)。这种类型 的转换器适合于小型低功率应用，而且还可用于实现本发明所使用的ADC 5。将数据编码为“刺波”，由此刺波间隔是模拟的，而刺波个数本身是 离散的。因此，刺波很自然地适于混合计算，即模拟与数字的混合计算。 这种“基于刺波”的方法也称为脉冲-频率调制(PFM)(见例如IEEE Journal of Solid-State Circuits，Vol.30，No.5，1995年6月， pp.660-669由A.Mortara、E.Vittoz和P.Vernier所著的“A Communication Scheme for Analogue VLSI Perceptive Systems”)。 显示PFM信号是模拟子系统之间和模拟与数字子系统之间一种非常有效 的通信方式，特别是如果模拟子系统有大量的并行输出。因此，本发明 可以有利地使用PFM编码方案用于模拟子程序块之间及到外部元件的数 据发送。

用于实现该功能性的模拟元件可以是偏置到弱反转区的晶体管。该 晶体管可以是CMOS晶体管。可选地或附加地，也可以使用双极晶体管或 强反相CMOS晶体管。

当模拟子程序块以超低功率CMOS技术实现时，由该电路提供的功率 节约是相当大的，在有些情况下可能比模拟子程序块1所提供功能(或 由其它模拟子程序块实现的其它功能)的可用数字信号处理实现好很多 倍。

尽管所示实施方案包括RISC微处理器，但是应当理解CISC微处理 器也可以使用。可选地，也可以使用一些其它形式的微处理器。术语微 处理器的意思是能够运行指令集的处理器。术语微处理器的意思并不是 指处理器包括传统微处理器的所有功能性。例如，微处理器可以是微处 理器内核。在单个芯片上可以提供几个微处理器。

该电路可以用于处理采样数据信号。

模拟子程序块可以利用光学元件来实现。例如，傅立叶变换子程序 块可以利用已知的光源装置和位于适当焦平面中的解码器来实现。