JP2000022544A - D/a変換装置 - Google Patents
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Abstract
イズシェーピング回路内にデータ信号のオーバーフロー
が発生しても、出力のアナログ信号に波形の歪みがない
ようなD/A変換装置を得る。 【解決手段】 ノイズシェーピング回路内において、所
定のビットをオーバーフローする場合には、遅延器をリ
セットするオーバーフロー検出器を設けた。
Description
アナログ信号に変換するD/A変換装置に関し、特にデ
ィジタル信号を1ビットのパルスに変換後、さらにアナ
ログ信号に変換する1ビット方式のD/A変換装置に関
するものである。
ナログ信号に変換するための装置として1ビット方式の
D/A変換装置が提案されている。これは例えば「ディ
ジタルオーディオのすべて」(井上千岳著、電波新聞
社)に記載されているように、従来のマルチビット方式
のD/A変換装置に存在していた、ゼロクロス歪みや信
号変換の直線性の劣化を改善したものである。
置の構成および基本動作を図8により簡単に説明する。
図8において、1はディジタル信号入力端子、2aおよ
び2bは加算器、、3aおよび3bおよび3cは遅延
器、4は量子化器、5は重み付け部、6はローパスフィ
ルタ、7はアナログ信号出力端子であり、8の回路部分
においてノイズシェーピング回路を構成する。このノイ
ズシェーピング回路部8には種々の構成のものが従来よ
り提案されているが、ここでは遅延器3a、3bおよび
加算器2a、2bを二段構成にした二次のノイズシェー
ピング回路部8について説明する。
ル信号がディジタル信号入力端子1に入力される。次
に、このディジタル信号は加算器2aおよび2bを通っ
て量子化器4において±1のパルスに変換される。この
パルスはローパスフィルタ6によりアナログ信号に変換
された後、アナログ信号出力端子7に送られるととも
に、重み付け部5に送られ、重み付け部5において重み
付け係数を掛けられた後、遅延器3cに送られ、遅延器
3cより遅延されたディジタル信号は、加算器2a、2
bそれぞれに戻され、加算器2a、2bにおいて次のデ
ィジタル信号に加算される。また加算器2aを通過した
ディジタル信号は、分岐点Xにおいて分岐され、遅延器
3aに送られ遅延された後、加算器2aに戻され加算器
2aにおいて次のディジタル信号に加算される。また加
算器2bを通過したディジタル信号は、分岐点Yにおい
て分岐され、遅延器3bに送られ遅延された後、加算器
2bに戻され加算器2bにおいて次のディジタル信号に
加算される。
A変換装置は、従来のマルチビット方式のD/A変換装
置に比べて比較的簡単な構成で、高精度のD/A変換装
置を構成することができる。これは、すなわちノイズシ
ェーピング回路部8のノイズの分布を分散させる効果に
よるものである。
イズシェーピング回路部8は、1ビットD/A変換装置
に非常に重要な役目を果たしているが、問題点も有して
いた。すなわち、図8における遅延器3a、3bにおい
て、電源投入直後やノイズの混入等により遅延器内に保
持されている値が大きな値となっていた場合、加算器と
遅延器がループを構成しているため、ノイズシェーピン
グ回路内にオーバーフローが発生することがあった。さ
らにこのオーバーフローが発生することにより、出力さ
れるアナログ信号の波形に歪みが生じることがあった。
決するために成されたものであって、その構成は、D/
A変換装置のノイズシェーピング回路において、ディジ
タル信号入力端子より入力されたディジタル信号と、加
算器により加算後さらに第一の遅延器により遅延された
ディジタル信号と、加算器により加算後さらに量子化器
により量子化され、さらに第二の遅延器により遅延され
たディジタル信号と、を加算する加算器、および加算器
により加算後のディジタル信号が、所定のビットをオー
バーフローする場合には、第一の遅延器をリセットする
オーバーフロー検出器を備えたものである。
グ回路において、加算器および第一の遅延器を複数備
え、所定のビットをオーバーフローする場合には、複数
の第一の遅延器をリセットするオーバーフロー検出器を
備えたものである。
グ回路において、加算器および第一の遅延器を複数備
え、所定のビットをオーバーフローする場合には、複数
の第一の遅延器をリセットするオーバーフロー検出器を
複数備えたものである。
施の形態1を図1により説明する。図1において、1は
ディジタル信号入力端子、2aおよび2bは加算器、、
3aおよび3bおよび3cは遅延器、4は量子化器、5
は重み付け部、6はローパスフィルタ、7はアナログ信
号出力端子、8aはノイズシェーピング回路部、9はオ
ーバーフロー検出器で、従来の構成を示す図8と比較し
て、オーバーフロー検出器9が設けられている点が異な
っている。
図1において、まず複数ビットのディジタル信号がディ
ジタル信号入力端子1に入力される。次に、このディジ
タル信号は加算器2aおよび2bおよびオーバーフロー
検出器9を通って量子化器4において±1のパルスに変
換される。このパルスはローパスフィルタ6によりアナ
ログ信号に変換された後、アナログ信号出力端子7に送
られるとともに、重み付け部5に送られ、重み付け部5
において重み付け係数を掛けられた後、遅延器3cに送
られ、遅延器3cより遅延されたディジタル信号は、加
算器2a、2bそれぞれに戻され、加算器2a、2bに
おいて次のディジタル信号に加算される。また加算器2
aを通過したディジタル信号は、分岐点Xにおいて分岐
され、遅延器3aに送られ遅延された後、加算器2aに
戻され加算器2aにおいて次のディジタル信号に加算さ
れる。またオーバーフロー検出器9を通過したディジタ
ル信号は、分岐点Yにおいて分岐され、遅延器3bに送
られ遅延された後、加算器2bに戻され加算器2bにお
いて次のディジタル信号に加算される。
器2bから出力された信号に対し、あらかじめ設定され
たビット数をオーバーフローしない場合には、そのまま
信号を通過させ、オーバーフローする場合には、遅延器
3aおよび遅延器3bに対しリセット信号を出し、遅延
器3aおよび遅延器3b内のデータをクリアするという
動作を行うものである。
成例を示す。図2に示すオーバーフロー検出器9は、1
8ビットまでの信号はそのまま通過させ、18ビットを
オーバーフローした信号に対しては、18ビット目と1
9ビット目の信号との排他的論理和をとり、遅延器3a
および3bに対してリセット信号を出す構成の例であ
る。このように構成した場合は、オーバーフローのみで
なくアンダーフローについても同様に遅延器3aおよび
3bに対してリセット信号を出すことができる。
り、例えば電源投入直後やノイズの混入等により、遅延
器3aおよび遅延器3b内に保持されている値が大きな
値となった場合においても、ノイズシェーピング回路部
8a内のオーバーフローの発生を防ぐことができる。さ
らに出力されるアナログ信号の波形に、オーバーフロー
による歪みが生じることを防ぐことができる。次に図
3、図4により、さらに詳細に具体的数値を用いて、本
発明のD/A変換装置の動作を説明する。
である図8に示す1ビット方式のD/A変換装置におい
て、データのオーバーフローが発生する状態を具体的数
値を用いて説明した図である。
218、遅延器3bは+220-1〜−220で構成され、また
入力データは+32767〜−32767とする。また
重み付け係数を65534とする。今仮に遅延器3aに
262143、また遅延器3bに1048575という
データが初期値として入っており、また図3の入力デー
タの欄にあるような信号が各クロック時に入力されたと
すると、各クロック時における遅延器3a、分岐点X、
遅延器3b、分岐点Y、量子化器4の出力、遅延器3c
のデータ値はそれぞれ図3に示すようになる。
子1にデータ32767が入力されると、加算器2aに
おいて遅延器3aに入っているデータ262143が加
算され、また遅延器3cからのデータ65534が減算
され、加算器2aの出力すなわち分岐点Xは22937
6となる。同様に加算器2bにおいて遅延器3bに入っ
ているデータ1048575が加算され、また遅延器3
cからのデータ65534が減算され、加算器2aの出
力すなわち分岐点Yは1212417となり、量子化器
4は+1を出力する。
には先ほどの分岐点Xの値229376が入力され、ま
た遅延器3bには先ほどの分岐点Yの値1212417
が入力され、また遅延器3cには量子化器4の出力であ
る+1に重み付け係数65534が掛けられた値655
34が入力され、以下第2クロックの入力データ324
34に対して第1クロックの時と同様に上記演算が繰り
返される。
ックまで演算した結果を示す。ここで、太字で表わして
いる部分、すなわち遅延器3aにおける第13〜15ク
ロック目、および遅延器3bにおける第2〜10クロッ
ク目においては、本来遅延器3aおよび3bにおいて設
定した+218-1〜−218、+220-1〜−220をオーバー
フロー(負値の場合はアンダーフロー)している。このよ
うなオーバーフローまたはアンダーフローが発生する
と、入力されたディジタル信号は、正しくアナログ信号
に変換されず、本来の波形から歪んだ波形となる。
て、図1に示す1ビット方式のD/A変換装置におい
て、データのオーバーフローまたはアンダーフローが抑
制される状態を具体的数値を用いて説明した図である。
較して、オーバーフロー検出器9の動作により遅延器3
aおよび3bの初期値が0である他は、まったく同じ条
件で演算したものを示している。ここで図4を見れば、
オーバーフロー(またはアンダーフロー)は発生してお
らず、従って、本願のオーバーフロー検出器9の効果が
顕著であることが容易に理解できる。
信号を1クロックから複数クロック遅延させることがで
きれば、どのような構成でもよいが、代表的なものとし
てフリップフロップにより1クロック遅延させる構成の
遅延器の例を図5に示す。
明は、従来生じていた、データ信号のオーバーフローま
たはアンダーフローによる出力アナログ信号の歪みのな
い、高精度のA/D変換装置を提供するものである。
の形態を示す。図6において、図1と異なる所は、オー
バーフロー検出器9が図1においては加算器2bの後に
設置されていたが、図6においては、加算器2aと加算
器2bの間に設置されている点である。
いても、実施の形態1で説明したのと同様に、ノイズシ
ェーピング回路8b内のディジタル信号のオーバーフロ
ーまたはアンダーフローによる出力アナログ信号の歪み
のない、高精度のA/D変換装置を得ることができる。
の形態を示す。図7において図1と異なる所は、ノイズ
シェーピング回路部8cにおいて、オーバーフロー検出
器を二個設け、さらにオーバーフロー検出器9aおよび
9bの出力を入力とする二入力OR回路を二個設け、そ
れぞれオーバーフロー検出器9aおよび9bの出力によ
り、遅延器3aおよび3bをリセットできるように接続
されている構成にある。
いては、オーバーフローまたはアンダーフローが加算器
2aにより加算された後で発生しても、また加算器2b
により加算された後で発生しても、いずれに場合におい
ても、ただちに遅延器3aおよび3bをリセットするこ
とができ、さらに高精度のD/A変換装置を得ることが
できる。
ズシェーピング回路において、ディジタル信号入力端子
より入力されたディジタル信号と、加算器により加算後
さらに第一の遅延器により遅延されたディジタル信号
と、加算器により加算後さらに量子化器により量子化さ
れ、さらに第二の遅延器により遅延されたディジタル信
号と、を加算する加算器、および加算器により加算後の
ディジタル信号が、所定のビットをオーバーフローする
場合には、第一の遅延器をリセットするオーバーフロー
検出器を備えたことにより、ノイズシェーピング回路内
にオーバーフローが発生するのを防ぐことができ、従っ
て、出力されるアナログ信号の波形に歪みが生じること
を防ぐことができる。
の遅延器を複数備えたD/A変換装置のノイズシェーピ
ング回路において、、所定のビットをオーバーフローす
る場合には、複数の第一の遅延器をリセットする単一の
オーバーフロー検出器を備えたことにより、ノイズシェ
ーピング回路内にオーバーフローが発生するのを防ぐこ
とができ、従って、出力されるアナログ信号の波形に歪
みが生じることを防ぐことができる。
の遅延器を複数備えたD/A変換装置のノイズシェーピ
ング回路において、、所定のビットをオーバーフローす
る場合には、複数の第一の遅延器をリセットする複数の
オーバーフロー検出器を備えたことにより、ノイズシェ
ーピング回路内にオーバーフローが発生するのを防ぐこ
とができ、従って、出力されるアナログ信号の波形に歪
みが生じることを防ぐことができる。
を示すブロック図である。
る。
である。
の演算結果を示した図である。
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
る。
算器、3a 遅延器、3b 遅延器、3c 遅延器、4
量子化器、5 重み付け部、6 ローパスフィルタ、
7 アナログ信号出力端子、8a ノイズシェーピング
回路、9 オーバーフロー検出器
Claims (3)
- 【請求項1】 ディジタル信号入力端子、ノイズシェー
ピング回路、ローパスフィルタ、アナログ信号出力端
子、により構成されるD/A変換装置において、 前記ノイズシェーピング回路は、前記ディジタル信号入
力端子より入力されたディジタル信号と、加算器により
加算後さらに第一の遅延器により遅延された前記ディジ
タル信号と、前記加算器により加算後さらに量子化器に
より量子化され、さらに第二の遅延器により遅延された
前記ディジタル信号と、を加算する前記加算器、および
前記加算器により加算後の前記ディジタル信号が、所定
のビットをオーバーフローする場合には前記第一の遅延
器をリセットするオーバーフロー検出器を備えたことを
特徴とするD/A変換装置。 - 【請求項2】 前記ノイズシェーピング回路において、
前記加算器および前記第一の遅延器を複数備え、所定の
ビットをオーバーフローする場合には前記複数の第一の
遅延器をリセットする前記オーバーフロー検出器を備え
たことを特徴とする請求項1記載のD/A変換装置。 - 【請求項3】 前記ノイズシェーピング回路において、
前記加算器および前記第一の遅延器を複数備え、所定の
ビットをオーバーフローする場合には前記複数の第一の
遅延器をリセットする前記オーバーフロー検出器を複数
備えたことを特徴とする請求項1記載のD/A変換装
置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10186160A JP2000022544A (ja) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | D/a変換装置 |
US09/201,831 US6252530B1 (en) | 1998-07-01 | 1998-12-01 | D/A converter having mechanism for preventing analog signal distortion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10186160A JP2000022544A (ja) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | D/a変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000022544A true JP2000022544A (ja) | 2000-01-21 |
Family
ID=16183444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10186160A Pending JP2000022544A (ja) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | D/a変換装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
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JP (1) | JP2000022544A (ja) |
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-
1998
- 1998-07-01 JP JP10186160A patent/JP2000022544A/ja active Pending
- 1998-12-01 US US09/201,831 patent/US6252530B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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---|---|
US6252530B1 (en) | 2001-06-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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