JP2002314425A - Delta-sigma modulating apparatus and method, and digital signal processing apparatus and method - Google Patents

Delta-sigma modulating apparatus and method, and digital signal processing apparatus and method

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JP2002314425A JP2001157947A JP2001157947A JP2002314425A JP 2002314425 A JP2002314425 A JP 2002314425A JP 2001157947 A JP2001157947 A JP 2001157947A JP 2001157947 A JP2001157947 A JP 2001157947A JP 2002314425 A JP2002314425 A JP 2002314425A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a delta-sigma modulating apparatus and method that suppresses distortion depending on the input signal and generates a 1-bit digital signal obtained by applying delta-sigma modulating only to a desired signal component. SOLUTION: An integrator 2 applies integration processing to a signal B on the basis of an input signal, that is the signal B obtained by adding a feedback input D being a negatively fed back 1-bit signal from a 1-bit quantizer 3, to the input signal A. The 1-bit quantizer 3 varies a threshold level Th at random with respect to n [time] within a range of ±Δq to quantize an output C of the integrator and outputs a 1-bit signal E.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アナログ入力信号
又は複数ビットのデジタル入力信号にデルタシグマ(Δ
Σ)変調処理を施して1ビットデジタル信号を生成する
デルタシグマ変調装置及び方法、並びにデジタル信号処
理装置及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analog input signal or a multi-bit digital input signal.
Ii) A delta-sigma modulation device and method for performing a modulation process to generate a 1-bit digital signal, and a digital signal processing device and method.

【0002】[0002]

【従来の技術】ΔΣ変調された高速1ビット・オーディ
オ信号は、従来のデジタルオーディオに使われてきたデ
ータのフォーマット(例えばサンプリング周波数44.
1kHz、データ語長16ビット)に比べて、非常に高
いサンプリング周波数と短いデータ語長(例えばサンプ
リング周波数が44.1kHzの64倍でデータ語長が
1ビット)といった形をしており、広い伝送可能周波数
帯域を特長にしている。また、ΔΣ変調により1ビット
信号であっても、64倍というオーバーサンプリング周
波数に対して低域であるオーディオ帯域において、高い
ダイナミックレンジをも確保できる。この特徴を生かし
て高音質のレコーダーやデータ伝送に応用することがで
きる。
2. Description of the Related Art A high-speed 1-bit audio signal modulated by .DELTA..SIGMA. Is a data format used in conventional digital audio (for example, a sampling frequency of 44.times.).
As compared with 1 kHz and a data word length of 16 bits, a very high sampling frequency and a short data word length (for example, the sampling frequency is 64 times the frequency of 44.1 kHz and the data word length is 1 bit), and the transmission is wide. It features a possible frequency band. Further, even with a 1-bit signal by ΔΣ modulation, a high dynamic range can be secured in an audio band that is low with respect to an oversampling frequency of 64 times. By utilizing this feature, it can be applied to high-quality sound recorders and data transmission.

【0003】ΔΣ変調装置自体はとりわけ新しい技術で
はなく、回路構成がIC化に適していて、また比較的簡
単にAD変換の精度を得ることができることで従来から
ADコンバータの内部などではよく用いられている回路
である。
[0003] The Δ 自 体 modulator itself is not a particularly new technology, and its circuit configuration is suitable for integration into an IC, and the accuracy of AD conversion can be obtained relatively easily. Circuit.

【0004】ΔΣ変調にされた信号は、簡単なアナログ
ローパスフィルターを通すことによって、アナログオー
ディオ信号に戻すことができる。
[0004] The ΔΣ modulated signal can be returned to an analog audio signal by passing through a simple analog low-pass filter.

【0005】また、一般的なこのΔΣ変調装置の構成
は、任意の数の積分器と一つの量子化器とその量子化器
出力のフィードバック系との組み合わせで構成されてお
り、非線形な量子化器が含まれるため、等価的な回路を
伝達関数などで評価する際には量子化器を近似的に置き
換えて解析するのが一般である。
A general configuration of this ΔΣ modulator comprises a combination of an arbitrary number of integrators, one quantizer, and a feedback system of the output of the quantizer. Since a quantizer is included, when an equivalent circuit is evaluated by a transfer function or the like, it is general to perform analysis by approximately replacing a quantizer.

【0006】図20にはΔΣ変調装置の第1の従来例を
示す。この第1の従来例は、一つの積分器7と、一つの
1ビット量子化器8とその量子化出力のフィードバック
系との組み合わせで構成されている。詳細には、入力信
号Gが正入力端子に供給され、後述する帰還出力が負入
力端子に供給される加算器6と、加算器6の加算出力に
積分処理を施す積分器7と、この積分器7の積分出力を
1サンプル周期毎に1ビットデジタル信号に量子化する
1ビット量子化器8とを備える。1ビット量子化器8の
量子化出力Hは、加算器6に負符号とされて帰還され、
入力信号Gに加算(結果的に減算)される。また、1ビ
ット量子化器8からは1ビットデジタル信号Hが量子化
出力として外部に導出される。積分器7は加算器7a
と、遅延器7bを備える。
FIG. 20 shows a first conventional example of a ΔΣ modulator. This first conventional example is composed of a combination of one integrator 7, one 1-bit quantizer 8, and a feedback system of its quantized output. More specifically, an adder 6 to which an input signal G is supplied to a positive input terminal and a feedback output to be described later is supplied to a negative input terminal, an integrator 7 for performing an integration process on the added output of the adder 6, A 1-bit quantizer 8 for quantizing the integrated output of the unit 7 into a 1-bit digital signal every sample period. The quantized output H of the 1-bit quantizer 8 is fed back as a negative sign to the adder 6,
It is added to (and consequently subtracted from) the input signal G. The 1-bit quantizer 8 outputs a 1-bit digital signal H to the outside as a quantized output. The integrator 7 is an adder 7a
And a delay unit 7b.

【0007】ここで、1ビット量子化器8は、図21に
示すように、時間に対して不変で常に0である閾値(ス
レッシュホールド)Thを参照して入力信号X(n)に
量子化処理を施して1ビット出力信号Y(n)を生成し
ている。すなわち、この1ビット量子化器8は、入力信
号X(n)に対して0を境に、0以上と0未満で2値の
レベルを判定し、量子化処理を施している。
Here, the 1-bit quantizer 8 quantizes the input signal X (n) with reference to a threshold value (threshold) Th which is invariant with respect to time and is always 0 as shown in FIG. Processing is performed to generate a 1-bit output signal Y (n). That is, the 1-bit quantizer 8 determines a binary level between 0 and less than 0 with respect to the input signal X (n) at 0, and performs a quantization process.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記図20
に示したΔΣ変調装置は、一つの積分器7と一つの図2
1に示したような非線形な1ビット量子化器8とその量
子化器出力のフィードバック系との組み合わせで構成さ
れるので、ある所望の周波数信号の高速1ビット・オー
ディオ信号を生成しようとすると、ΔΣ変調装置内部で
入力信号に依存した歪が発生してしまう。
However, FIG.
The ΔΣ modulator shown in FIG. 2 has one integrator 7 and one FIG.
1 is a combination of a non-linear 1-bit quantizer 8 and a feedback system of the output of the quantizer. Therefore, when an attempt is made to generate a high-speed 1-bit audio signal of a desired frequency signal, Distortion depending on the input signal occurs inside the ΔΣ modulator.

【0009】図22には、前記従来のΔΣ変調装置を含
む5次の局部帰還ループを持つΔΣ変調装置に周波数1
KHzの正弦波信号を入力したときに生成される1ビッ
ト・オーディオ信号(64fs)のスペクトラム分布
(FFT解析結果)を示す。周波数2,3,4,6KH
z付近では高調波ノイズが発生しているのが分かる。こ
の高調波ノイズが前記入力信号に依存した歪である。
FIG. 22 shows a Δ1 modulator having a fifth-order local feedback loop including the above-mentioned conventional ΔΣ modulator and having a frequency of 1;
4 shows a spectrum distribution (FFT analysis result) of a 1-bit audio signal (64 fs) generated when a KHz sine wave signal is input. Frequency 2,3,4,6KH
It can be seen that harmonic noise occurs near z. This harmonic noise is distortion depending on the input signal.

【0010】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
であり、入力信号に依存した歪を抑制し、所望の信号成
分だけをΔΣ変調した1ビットデジタル信号を生成する
デルタシグマ変調装置及び方法の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a delta-sigma modulation apparatus and method for suppressing a distortion depending on an input signal and generating a 1-bit digital signal in which only a desired signal component is ΔΣ-modulated. The purpose is to provide.

【0011】また、本発明は、前記実情に鑑みてなされ
たものであり、ランダムノイズに周波数特性を持たせる
ことによって音質を悪化させることなく、かつΔΣ変調
特有の入力信号に依存した歪みを抑制するデジタル信号
処理装置及びデジタル信号処理方法の提供を目的ととす
る。
Further, the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and suppresses distortion dependent on an input signal peculiar to ΔΣ modulation without deteriorating sound quality by giving frequency characteristics to random noise. It is an object of the present invention to provide a digital signal processing device and a digital signal processing method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係るデルタシグ
マ変調装置は、前記課題を解決するために、入力信号に
対してデルタシグマ変調処理を施して1ビットデジタル
信号を出力するデルタシグマ変調装置において、前記入
力信号と帰還信号である1ビットデジタル信号とを差分
する演算手段と、前記演算手段での差分信号を積分する
積分手段と、前記積分手段の積分出力に量子化処理を施
して1ビットデジタル信号を出力する量子化手段と、前
記量子化手段の量子化出力を前記帰還信号として前記演
算手段に帰還する帰還ループとを備え、前記量子化手段
における量子化処理にて参照する閾値レベルを時間軸に
対して相対的に可変に制御する。
According to the present invention, there is provided a delta-sigma modulation apparatus for performing a delta-sigma modulation process on an input signal and outputting a 1-bit digital signal. , An operation means for differentiating the input signal and a 1-bit digital signal as a feedback signal, an integration means for integrating the difference signal in the operation means, and a quantization processing for the integration output of the integration means for 1 A quantizing unit that outputs a bit digital signal; and a feedback loop that returns a quantized output of the quantizing unit to the arithmetic unit as the feedback signal, and a threshold level referred to in a quantization process in the quantizing unit. Is variably controlled relative to the time axis.

【0013】本発明に係るデルタシグマ変調方法は、前
記課題を解決するために、入力信号に対してデルタシグ
マ変調処理を施して1ビットデジタル信号を出力するデ
ルタシグマ変調方法において、前記入力信号と帰還信号
である1ビットデジタル信号とを差分する演算工程と、
前記演算工程での差分信号を積分する積分工程と、前記
積分工程の積分出力に量子化処理を施して1ビットデジ
タル信号を出力する量子化工程と、前記量子化手段の量
子化出力を前記帰還信号として前記演算工程に帰還する
帰還工程とを備え、前記量子化工程における量子化処理
にて参照する閾値レベルを時間軸に対して相対的に可変
に制御する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a delta-sigma modulation method for performing a delta-sigma modulation process on an input signal and outputting a 1-bit digital signal. An operation step of differentiating a 1-bit digital signal that is a feedback signal;
An integration step of integrating the difference signal in the calculation step; a quantization step of performing a quantization process on the integration output of the integration step to output a 1-bit digital signal; And a feedback step of returning to the operation step as a signal, wherein a threshold level referred to in the quantization processing in the quantization step is variably controlled with respect to a time axis.

【0014】本発明に係るデジタル信号処理装置は、前
記課題を解決するために、帰還信号と入力信号の差分を
演算する演算手段と、前記演算手段の出力信号を積分す
る積分手段と、ランダムノイズを発生するノイズ発生手
段と、前記ノイズ発生手段から出力されるランダムノイ
ズを前記積分手段の積分出力に加算する加算手段と、前
記加算手段からの加算出力を1ビット量子化する量子化
手段と、前記量子化手段から出力される1ビットディジ
タル信号を前記帰還信号として前記演算手段に帰還する
帰還ループ手段とを備えてなる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a digital signal processing apparatus, comprising: a calculating means for calculating a difference between a feedback signal and an input signal; an integrating means for integrating an output signal of the calculating means; Noise generating means for generating the noise, an adding means for adding random noise output from the noise generating means to an integrated output of the integrating means, a quantizing means for quantizing the added output from the adding means by 1 bit, And a feedback loop means for feeding back the 1-bit digital signal output from the quantization means as the feedback signal to the arithmetic means.

【0015】本発明に係るデジタル信号処理方法は、前
記課題を解決するために、帰還信号と入力信号の差分を
演算する演算工程と、前記演算工程の出力信号を積分す
る積分工程と、ランダムノイズを発生するノイズ発生工
程と、前記ノイズ発生工程から出力されるランダムノイ
ズを前記積分工程の積分出力に加算する加算工程と、前
記加算工程からの加算出力を1ビット量子化する量子化
工程と、前記量子化工程から出力される1ビットディジ
タル信号を前記帰還信号として前記演算工程に帰還する
帰還工程とを備えてなる。
In order to solve the above-mentioned problems, a digital signal processing method according to the present invention comprises: a calculating step of calculating a difference between a feedback signal and an input signal; an integrating step of integrating an output signal of the calculating step; A noise generating step of generating, an adding step of adding random noise output from the noise generating step to the integrated output of the integrating step, and a quantization step of quantizing the added output from the adding step by 1 bit. A feedback step of returning a 1-bit digital signal output from the quantization step to the arithmetic step as the feedback signal.

【0016】本発明に係るデジタル信号処理装置は、前
記課題を解決するために、帰還信号と入力信号の差分を
演算する演算手段と、前記演算手段での差分信号を積分
する積分手段と、ランダムノイズを発生するノイズ発生
手段と、前記ノイズ発生手段から出力されるノイズ信号
の高域成分を抽出するフィルター手段と、前記フィルタ
ー手段からの出力に対してゲイン調整を行うゲイン調整
手段と、前記ゲイン調整手段にてゲイン調整された高域
成分からなるノイズ信号と前記積分手段からの出力信号
とを加算する加算手段と、前記加算手段からの加算出力
を1ビット量子化する量子化手段と、前記量子化手段か
ら出力される1ビットデジタル信号を前記帰還信号とし
て帰還する帰還ループ手段とを備えてなる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a digital signal processing apparatus, comprising: a calculating means for calculating a difference between a feedback signal and an input signal; an integrating means for integrating a difference signal from the calculating means; Noise generating means for generating noise, filter means for extracting a high-frequency component of a noise signal output from the noise generating means, gain adjusting means for performing gain adjustment on an output from the filter means, and the gain An adding unit that adds a noise signal composed of a high-frequency component gain-adjusted by the adjusting unit and an output signal from the integrating unit; a quantizing unit that quantizes the added output from the adding unit by 1 bit; Feedback loop means for feeding back the 1-bit digital signal output from the quantization means as the feedback signal.

【0017】本発明に係るデジタル信号処理方法は、前
記課題を解決するために、帰還信号と入力信号の差分を
演算する演算工程と、前記演算工程での差分信号を積分
する積分工程と、ランダムノイズを発生するノイズ発生
工程と、前記ノイズ発生工程から出力されるノイズ信号
の高域成分を抽出するフィルタリング工程と、前記フィ
ルタリング工程からの出力に対してゲイン調整を行うゲ
イン調整工程と、前記ゲイン調整工程にてゲイン調整さ
れた高域成分からなるノイズ信号と前記積分工程からの
出力信号とを加算する加算工程と、前記加算工程からの
加算出力を1ビット量子化する量子化工程と、前記量子
化工程から出力される1ビットデジタル信号を前記帰還
信号として帰還する帰還工程とを備えてなる。
In order to solve the above-mentioned problems, a digital signal processing method according to the present invention comprises: a calculating step of calculating a difference between a feedback signal and an input signal; an integrating step of integrating a difference signal in the calculating step; A noise generating step of generating noise; a filtering step of extracting a high-frequency component of a noise signal output from the noise generating step; a gain adjusting step of performing gain adjustment on an output from the filtering step; An adding step of adding a noise signal composed of a high-frequency component whose gain has been adjusted in the adjusting step and an output signal from the integrating step; a quantization step of quantizing the added output from the adding step by 1 bit; And a feedback step of feeding back the 1-bit digital signal output from the quantization step as the feedback signal.

【0018】本発明に係るデジタル信号処理装置は、前
記課題を解決するために、帰還信号と入力信号の差分を
演算する演算手段と、前記演算手段での差分信号を積分
する積分手段と、ランダムな1ビットデジタル信号を発
生するノイズ発生手段と、前記ノイズ発生手段から出力
されるランダムな1ビットデジタル信号を位相変調する
位相変調手段と、前記位相変調手段からの出力に対して
ゲイン調整を行うゲイン調整手段と、前記ゲイン調整手
段にてゲイン調整された高域成分からなるノイズ信号と
前記積分手段からの出力信号を加算する加算手段と、前
記加算手段からの出力を1ビット量子化する量子化手段
と、前記量子化手段から出力される1ビットデジタル信
号を前記帰還信号として帰還する帰還ループ手段とを備
えてなる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a digital signal processing apparatus, comprising: an arithmetic unit for calculating a difference between a feedback signal and an input signal; an integrating unit for integrating a difference signal from the arithmetic unit; Noise generating means for generating a 1-bit digital signal, phase modulation means for phase-modulating a random 1-bit digital signal output from the noise generating means, and gain adjustment for the output from the phase modulation means. Gain adjusting means, adding means for adding a noise signal composed of a high-frequency component gain-adjusted by the gain adjusting means and an output signal from the integrating means, and a quantum for quantizing the output from the adding means by 1 bit. And a feedback loop means for feeding back the 1-bit digital signal output from the quantization means as the feedback signal.

【0019】本発明に係るデジタル信号処理方法は、前
記課題を解決するために、帰還信号と入力信号の差分を
演算する演算工程と、前記演算工程での差分信号を積分
する積分工程と、ランダムな1ビットデジタル信号を発
生するノイズ発生工程と、前記ノイズ発生工程から出力
されるランダムな1ビットデジタル信号を位相変調する
位相変調工程と、前記位相変調工程からの出力に対して
ゲイン調整を行うゲイン調整工程と、前記ゲイン調整工
程にてゲイン調整された高域成分からなるノイズ信号と
前記積分工程からの出力信号を加算する加算工程と、前
記加算工程からの出力を1ビット量子化する量子化工程
と、前記量子化工程から出力される1ビットデジタル信
号を前記帰還信号として帰還する帰還工程とを備えてな
る。
In order to solve the above-mentioned problems, a digital signal processing method according to the present invention comprises: a calculating step of calculating a difference between a feedback signal and an input signal; an integrating step of integrating a difference signal in the calculating step; A noise generating step of generating a proper 1-bit digital signal, a phase modulating step of phase-modulating a random 1-bit digital signal output from the noise generating step, and performing gain adjustment on an output from the phase modulating step. A gain adjustment step, an addition step of adding a noise signal composed of a high-frequency component gain-adjusted in the gain adjustment step and an output signal from the integration step, and a quantum for quantizing the output from the addition step by 1 bit. And a feedback step of feeding back the 1-bit digital signal output from the quantization step as the feedback signal.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施の
形態について図面を参照しながら説明する。先ず、本発
明の第1の実施の形態は、アナログオーディオ信号又は
複数ビットのデジタルオーディオ信号を入力信号とし、
この入力信号にデルタシグマ(ΔΣ)変調処理を施して
高速1ビット・オーディオ信号を生成するΔΣ変調装置
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, according to a first embodiment of the present invention, an analog audio signal or a multi-bit digital audio signal is used as an input signal.
This is a Δ 装置 modulator that performs a delta-sigma (ΔΣ) modulation process on this input signal to generate a high-speed 1-bit audio signal.

【0021】このΔΣ変調装置は、図1に示すように、
入力信号Aと、負のフィードバック信号D(1ビットデ
ジタル信号)とを加算する加算器1と、加算器1からの
差分信号Bを積分する積分器2と、積分器2の積分出力
Cに量子化処理を施して1ビットデジタル信号Eを出力
する1ビット量子化器3と、1ビット量子化器3の量子
化出力Eの符号を負にして前記フィードバック信号Dと
して加算器1に帰還するフィードバックループ4とを備
えている。
As shown in FIG. 1, the ΔΣ modulator has
An adder 1 for adding an input signal A and a negative feedback signal D (1-bit digital signal); an integrator 2 for integrating a difference signal B from the adder 1; 1-bit quantizer 3 that performs a digitizing process and outputs a 1-bit digital signal E, and a feedback that feeds back the adder 1 as the feedback signal D by making the sign of the quantized output E of the 1-bit quantizer 3 negative. And a loop 4.

【0022】ここで、積分器2は、積分出力Cを帰還入
力Fとして前記差分信号Bに加算する加算器2aと、加
算器2aの加算出力を遅延する遅延器2bとを備えてい
る。
Here, the integrator 2 includes an adder 2a for adding the integrated output C as a feedback input F to the difference signal B, and a delay unit 2b for delaying the added output of the adder 2a.

【0023】1ビット量子化器3は、量子化処理にて参
照する閾値レベルThを時間軸に対して可変とした量子
化器である。すなわち、1ビット量子化器3は、図2に
示すように、入力信号X(n)を量子化するときに参照
する閾値Thを時間軸に対して±Δqの範囲でランダム
に変化させている。
The 1-bit quantizer 3 is a quantizer that makes the threshold level Th referred to in the quantization process variable with respect to the time axis. That is, as shown in FIG. 2, the 1-bit quantizer 3 randomly changes the threshold Th referred to when quantizing the input signal X (n) within a range of ± Δq with respect to the time axis. .

【0024】次に、図1に示したΔΣ変調装置が入力信
号Aに対して施すΔΣ変調処理動作について説明する。
先ず、積分器2は、入力信号Aに基づいた差分信号B、
すなわち入力信号Aに、1ビット量子化器3からの1ビ
ット信号を負帰還した帰還入力Dを加算した差分信号B
に対して積分処理を施す。このとき積分器2は、内部の
加算器2aからの加算出力を遅延器2bで遅延してから
加算器2aに帰還させる。
Next, a description will be given of the ΔΣ modulation processing operation performed on the input signal A by the ΔΣ modulation apparatus shown in FIG.
First, the integrator 2 generates a difference signal B based on the input signal A,
That is, a difference signal B obtained by adding a feedback input D obtained by negatively feeding back the 1-bit signal from the 1-bit quantizer 3 to the input signal A.
Is subjected to integration processing. At this time, the integrator 2 delays the addition output from the internal adder 2a by the delay unit 2b, and then feeds it back to the adder 2a.

【0025】次に、1ビット量子化器3は、閾値レベル
Thをn[時間]に対してランダムにかつ±Δqの範囲で
可変し、積分出力Cを量子化して、1ビット信号Eを出
力する。この1ビット量子化器3からの1ビット信号E
は、外部に出力されると共に、フィードバックループ4
を介して負符号とされ(帰還入力D)、加算器1に戻さ
れる。加算器1は、前記帰還入力Dを入力信号Aに加算
し、差分信号Bを出力し、積分器2に供給する。
Next, the 1-bit quantizer 3 randomly varies the threshold level Th with respect to n [time] within a range of ± Δq, quantizes the integrated output C, and outputs a 1-bit signal E. I do. The 1-bit signal E from the 1-bit quantizer 3
Is output to the outside and the feedback loop 4
(Feedback input D), and is returned to the adder 1. The adder 1 adds the feedback input D to the input signal A, outputs a difference signal B, and supplies the difference signal B to the integrator 2.

【0026】このように、図1に示したΔΣ変調装置
は、1ビット量子化器3における量子化処理にて参照す
る閾値レベルThを時間軸に対してランダムに可変した
可変閾値レベルとしている。この可変閾値レベルは時間
軸に対し±Δqの範囲でランダムに選ばれている。
As described above, in the ΔΣ modulator shown in FIG. 1, the threshold level Th referred to in the quantization processing in the 1-bit quantizer 3 is a variable threshold level which is randomly varied with respect to the time axis. The variable threshold level is randomly selected within a range of ± Δq with respect to the time axis.

【0027】次に、1ビット量子化器3における前記可
変閾値レベルの最適値の算出方法について説明する。可
変閾値レベルを用いた1ビット量子化器3の振る舞い
は、従来の1ビット量子化器に入力される信号に可変閾
値レベルにあたる成分を加えることと等価となる。した
がって、歪を抑制できる効果は前記従来の1ビット量子
化器に入力される信号に対する相対的な可変量に依存し
ている。
Next, a method of calculating the optimum value of the variable threshold level in the 1-bit quantizer 3 will be described. The behavior of the one-bit quantizer 3 using the variable threshold level is equivalent to adding a component corresponding to the variable threshold level to a signal input to a conventional one-bit quantizer. Therefore, the effect of suppressing the distortion depends on the relative variable amount with respect to the signal input to the conventional 1-bit quantizer.

【0028】ここで、前記従来の1ビット量子化器に入
力される信号とは、後述する最終段積分器の出力信号で
あるので、最終段積分器の振幅に基づいて得られた相対
的な可変量が歪の抑制効果を左右する。
Here, the signal input to the conventional 1-bit quantizer is an output signal of a final-stage integrator, which will be described later, and therefore, a relative signal obtained based on the amplitude of the final-stage integrator. The variable amount affects the effect of suppressing distortion.

【0029】ΔΣ変調装置は、一般的に次数に応じた複
数の積分器を備えている。図3はN次のΔΣ変調装置の
一例の概略構成図である。初段積分器2から最終段積
分器2までN個の積分器を備えている。そして、最終
段積分器2の出力信号が1ビット量子化器3に供給さ
れている。
The ΔΣ modulator generally has a plurality of integrators according to the order. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an example of an N-order ΔΣ modulator. It includes an N number of integrators from the first-stage integrator 2 1 to the final-stage integrator 2 e. Then, the output signal of the final stage integrator 2 e is supplied to the 1-bit quantizer 3.

【0030】実際の最適な可変閾値レベルの算出は、最
終段の積分器2内で得られる振幅に基づいて行う。具
体的には、次の(1)式に示すように、最終段の積分器
内で生成される信号の振幅の最大値Dendにある
定数Sαを掛け算した値SαDendを最適な可変閾値
レベルΔqとする方法である。
The actual optimal variable threshold level calculation is performed based on the amplitude obtained by the integrator within 2 e of the last stage. Specifically, as shown in the following equation (1), a value SαD end obtained by multiplying the maximum value D end of the amplitude of the signal generated in the integrator 2 e of the final stage by a constant Sα is optimally changed. This is a method of setting the threshold level Δq.

【0031】 Δq=SαDend ・・・(1) この算出方法を用いれば、いかなるΔΣ変調の構成でも
一意に決まる定数を掛算した結果を最適な可変閾値レベ
ルとすることができる。
Δq = SαD end (1) By using this calculation method, a result obtained by multiplying a uniquely determined constant in any configuration of ΔΣ modulation can be set as an optimal variable threshold level.

【0032】このように、いかなるΔΣ変調装置に関し
ても、その内部で使用されている最終段の積分器内の信
号の振れ幅を基準に上記の算出法で最適な量を求め、そ
の適量なランダムノイズで閾値を可変させれば、安定し
た動作でかつS/Nを悪化させることなく、ΔΣ変調に
特有な入力信号に依存した歪を抑制することができる。
As described above, for any ΔΣ modulator, the optimum amount is obtained by the above-described calculation method based on the amplitude of the signal in the final stage integrator used therein, and the appropriate random amount is obtained. If the threshold value is varied by noise, it is possible to suppress distortion depending on an input signal peculiar to ΔΣ modulation with stable operation and without deteriorating S / N.

【0033】図4には、前記可変閾値レベルの算出方法
を用いてΔΣ変調装置を設計するためのフローチャート
を示す。先ず、ステップS1にて所望のΔΣ変調装置を
構成する。次に、ステップS2において、最終段積分器
内の信号の振れ幅を測定する。そして、ステップS3に
て前記(1)式を用いて可変閾値レベルΔqを算出す
る。この後、ステップS4にて可変閾値レベルΔqをセ
ットし、ステップS5にてΔΣ変調装置の使用変更処理
を継続するか否かを判定し継続するのであれば(YE
S)ステップS1からの処理を繰り返し、使用変更処理
を終わりにする(NO)であれば一連の処理を終了す
る。
FIG. 4 is a flowchart for designing a ΔΣ modulator using the above-described method for calculating the variable threshold level. First, in step S1, a desired ΔΣ modulator is configured. Next, in step S2, the amplitude of the signal in the final integrator is measured. Then, in step S3, the variable threshold level Δq is calculated using the above equation (1). Thereafter, the variable threshold level Δq is set in step S4, and it is determined in step S5 whether or not to continue the use change processing of the ΔΣ modulator.
S) The process from step S1 is repeated, and if the use change process ends (NO), a series of processes ends.

【0034】図4に示した設計フローによれば、いかな
るΔΣ変調設計においても、本発明の可変閾値レベルの
量子化を用いてフレキシブルにΔΣ変調を再構成でき、
上記の効果が望める。つまり、目的に応じてΔΣ変調装
置の構成を変更する場合でも、最終段の積分器内の信号
における振れ幅さえ知ることができれば、上記の効果が
期待できる。
According to the design flow shown in FIG. 4, in any ΔΣ modulation design, the ΔΣ modulation can be flexibly reconstructed by using the variable threshold level quantization of the present invention.
The above effects can be expected. In other words, even when the configuration of the ΔΣ modulator is changed according to the purpose, the above-described effect can be expected as long as the amplitude of the signal in the final stage integrator can be known.

【0035】前記可変閾値レベルΔqの算出方法を用い
ることにより、ランダムに可変させる閾値レベルの有効
範囲を例えば75%以内と決定することができる。75
%より前記閾値レベルが大きいと前記入力信号Aに依存
した歪を十分抑制できなくなる。
By using the method of calculating the variable threshold level Δq, the effective range of the threshold level to be randomly varied can be determined to be, for example, within 75%. 75
If the threshold level is higher than%, distortion depending on the input signal A cannot be sufficiently suppressed.

【0036】次に、図5には、図1に示したΔΣ変調装
置を含む、積分器を複数備えたΔΣ変調装置80の構成
を示す。この図5において前記図1のΔΣ変調装置を構
成した加算器1、積分器2及び1ビット量子化器3は、
加算器75と、積分器76及び1ビット量子化器78と
している。また、1ビット量子化器78からの負帰還経
路にはビット長変換器79を配している。
Next, FIG. 5 shows a configuration of a ΔΣ modulator 80 including a plurality of integrators, including the ΔΣ modulator shown in FIG. In FIG. 5, an adder 1, an integrator 2, and a 1-bit quantizer 3 constituting the ΔΣ modulator of FIG.
An adder 75, an integrator 76, and a 1-bit quantizer 78 are provided. Further, a bit length converter 79 is provided on a negative feedback path from the 1-bit quantizer 78.

【0037】この図5に示すΔΣ変調装置80は、5個
の積分器63,66,69,73及び76を備えた5次
のΔΣ変調装置である。また、この5次のΔΣ変調装置
は、5個目の積分器76の出力を減衰してから再量子化
して前の積分器73の入力に帰還する局部帰還ループ部
81を備える。局部帰還ループ部81は、局部帰還減衰
器77と、ノイズシェーパ82とを備える。
The ΔΣ modulator 80 shown in FIG. 5 is a fifth-order ΔΣ modulator provided with five integrators 63, 66, 69, 73 and 76. Further, the fifth-order Δ 装置 modulator includes a local feedback loop unit 81 that attenuates the output of the fifth integrator 76, requantizes the output, and feeds it back to the input of the previous integrator 73. The local feedback loop unit 81 includes a local feedback attenuator 77 and a noise shaper 82.

【0038】また、このΔΣ変調装置80は、前記5個
の積分器63,66,69,73及び76の前で、各積
分器に多ビットのデジタル信号を加算する加算器62,
65,68,72及び75と、前記5個の積分器の内の
1番目〜4番目の積分器63,66,69及び73の後
ろに接続される4個の減衰器64,67,71及び74
と、5番目の積分器76の後ろに接続される、前記1ビ
ット量子化器3と同様の1ビット量子化器78と、この
1ビット量子化器78からの1ビットデジタル信号のビ
ット長を多ビットに変換し、5個の積分器63,66,
69,73及び76の入力となるように加算器62,6
5,68,72及び75に供給するビット長変換器79
とを備える。
The .DELTA..SIGMA. Modulator 80 has an adder 62, which adds a multi-bit digital signal to each integrator before the five integrators 63, 66, 69, 73 and 76.
65, 68, 72 and 75, and four attenuators 64, 67, 71 and 4 connected after the first to fourth integrators 63, 66, 69 and 73 of the five integrators. 74
And a 1-bit quantizer 78 similar to the 1-bit quantizer 3 connected after the fifth integrator 76, and the bit length of the 1-bit digital signal from the 1-bit quantizer 78 It is converted to multi-bit, and five integrators 63, 66,
Adders 62, 6 so as to be input to 69, 73 and 76
Bit length converter 79 for supplying 5, 68, 72 and 75
And

【0039】1番目の積分器63は、入力端子61及び
加算器62を介して供給された入力信号を積分する。こ
のため、図1に示した加算器2aと同様の加算器からの
出力を、遅延器2bと同様の遅延器で遅延し、前記加算
器に戻す構成をとる。2番目〜5番目の積分器66,6
9,73及び76も同様である。
The first integrator 63 integrates the input signal supplied via the input terminal 61 and the adder 62. Therefore, the output from the adder similar to the adder 2a shown in FIG. 1 is delayed by the same delay unit as the delay unit 2b and returned to the adder. Second to fifth integrators 66, 6
9, 73 and 76 are similar.

【0040】5番目の積分器76からの積分出力は1ビ
ット量子化器78及び局部帰還ループ部81の局部帰還
減衰器77に供給される。
The integrated output from the fifth integrator 76 is supplied to the 1-bit quantizer 78 and the local feedback attenuator 77 of the local feedback loop unit 81.

【0041】1ビット量子化器78は、量子化処理にて
参照する閾値レベルThを前記(1)式に示したΔqと
する。すなわち、最終段となる5番目の積分器76内部
の信号の振幅Dendに基づいてΔqを算出している。
The 1-bit quantizer 78 sets the threshold level Th to be referred to in the quantization processing to Δq shown in the above equation (1). That is, Δq is calculated based on the amplitude D end of the signal inside the fifth integrator 76 at the final stage.

【0042】したがって、この1ビット量子化器78が
前記5番目の積分器76の積分出力に施した量子化処理
では、参照する閾値レベルを時間軸に対して適切にラン
ダムに可変とするので、入力信号に依存した歪を発生さ
せることがない。この1ビット出力信号は、出力端子8
3から導出されると共に、ビット長変換器79に供給さ
れる。
Therefore, in the quantization processing performed by the 1-bit quantizer 78 on the integration output of the fifth integrator 76, the reference threshold level is appropriately and randomly varied with respect to the time axis. No distortion depending on the input signal is generated. This 1-bit output signal is output to output terminal 8
3 and supplied to the bit length converter 79.

【0043】ビット長変換器79は、前記1ビット量子
化器78からの1ビット信号を多ビットのデジタル信号
に変換し、加算器62,65,68,72及び75に負
符号を付して帰還する。したがって、各加算器62,6
5,68,72及び75は、入力端子61及び前段の各
積分器63,66,69,73から減衰器64,67,
71,74を介して供給される信号からビット長変換器
78の出力信号を減算する。
The bit length converter 79 converts the one-bit signal from the one-bit quantizer 78 into a multi-bit digital signal, and assigns a minus sign to the adders 62, 65, 68, 72 and 75. Will return. Therefore, each adder 62, 6
5, 68, 72, and 75 are provided from the input terminal 61 and the integrators 63, 66, 69, 73 in the preceding stage to the attenuators 64, 67,
The output signal of the bit length converter 78 is subtracted from the signal supplied via 71 and 74.

【0044】減衰器64,67,71及び74は、係数
K1,K2,K3及びK4を用いて、積分器63,6
6,69及び73の各積分出力を減衰し、加算器65,
68,72及び75に供給する。
The attenuators 64, 67, 71 and 74 use the coefficients K1, K2, K3 and K4 to generate integrators 63, 6
6, 69 and 73 are attenuated, and the adders 65,
68, 72 and 75.

【0045】局部帰還ループ部81の局部帰還減衰器7
7は、5番目の積分器76からの積分出力を係数Kfを
用いて減衰し、ノイズシェーパ82に供給する。
The local feedback attenuator 7 of the local feedback loop unit 81
7 attenuates the integrated output from the fifth integrator 76 using the coefficient Kf and supplies it to the noise shaper 82.

【0046】ノイズシェーパ82は、図示しないが、加
算器と遅延器とマルチビット量子化器とを備えてなり、
局部帰還減衰器77からの減衰出力をデータ語長の切り
捨てを発生させることなく再量子化する。具体的には、
再量子化誤差を可聴帯域外へシフトする。
Although not shown, the noise shaper 82 includes an adder, a delay unit, and a multi-bit quantizer.
The attenuated output from local feedback attenuator 77 is requantized without causing data word length truncation. In particular,
Shift the requantization error out of the audible band.

【0047】したがって、このΔΣ変調装置80は、1
ビット量子化器78における量子化処理にて参照する閾
値レベルを時間軸に対して適切にランダムに可変とする
ので、入力信号に依存した歪を発生させることがなく、
さらに、局部帰還ループを備えるので、高音質の1ビッ
トオーディオ信号を出力することができる。
Therefore, this ΔΣ modulator 80
Since the threshold level referred to in the quantization process in the bit quantizer 78 is appropriately and randomly varied with respect to the time axis, no distortion depending on the input signal is generated.
Further, since a local feedback loop is provided, a 1-bit audio signal with high sound quality can be output.

【0048】図6には、前記図5に示した、5次の局部
帰還ループを持つΔΣ変調装置80に周波数1KHzの
正弦波信号を入力したときに生成される1ビット・オー
ディオ信号(64fs)のスペクトラム分布(FFT解
析結果)を示す。図22に示した従来のΔΣ変調装置を
含む5次の局部帰還ループを持つΔΣ変調装置における
スペクトラム分布に見られた、周波数2,3,4,6K
Hz付近での高調波ノイズが抑制されている。すなわ
ち、前記入力信号に依存した歪を抑制できているのが分
かる。
FIG. 6 shows a 1-bit audio signal (64 fs) generated when a 1 KHz sine wave signal is input to the ΔΣ modulator 80 having the fifth-order local feedback loop shown in FIG. 3 shows the spectrum distribution (FFT analysis result) of the sample. Frequency 2,3,4,6K observed in the spectrum distribution of the ΔΣ modulator having the fifth-order local feedback loop including the conventional ΔΣ modulator shown in FIG.
Harmonic noise around Hz is suppressed. That is, it can be seen that the distortion depending on the input signal can be suppressed.

【0049】以上に説明したように、第1の実施の形態
のΔΣ変調装置では、いかなるΔΣ変調設計に関して
も、可変閾値レベルの量子化を用いて設計する場合に、
最終段の積分器内における信号の振幅を知ることができ
れば、最適な可変閾値レベルが算出できる。よって、例
えばシュミレーションなどにより、最適な可変閾値レベ
ルで目的に応じてΔΣ変調をフレキシブルに再構成する
場合に関しても、ΔΣ変調特有の入力信号に依存した歪
の発生を抑制することが可能である。なお、最適な可変
閾値レベルとは、ΔΣ変調特有の入力信号に依存した歪
の発生を抑制すること以外に、ΔΣ変調自体の動作が安
定していることや特性としてS/Nが悪化しないことを
意味している。
As described above, in the ΔΣ modulation apparatus according to the first embodiment, when any ΔΣ modulation design is designed using quantization of a variable threshold level,
If the amplitude of the signal in the final stage integrator can be known, the optimum variable threshold level can be calculated. Therefore, even in the case where the ΔΣ modulation is flexibly reconfigured according to the purpose at an optimum variable threshold level by, for example, simulation, it is possible to suppress the occurrence of distortion depending on the input signal specific to the ΔΣ modulation. The optimum variable threshold level means that the operation of the ΔΣ modulation itself is stable and that the S / N does not deteriorate as a characteristic, in addition to suppressing the generation of distortion depending on the input signal specific to the ΔΣ modulation. Means

【0050】なお、第1の実施の形態では、最適な可変
閾値レベルの算出を、最終段の積分器2内で得られる
振幅に基づいて行ったが、他の方法において行ってもよ
い。例えば、最終段の積分器2内で得られる振幅を制
限するためのリミッタ値L ndを用いてもよい。ここ
でいうリミッタ値Lendは、このΔΣ変調装置への入
力信号として0dB以上のオーバーレベルが入ってきた
ときにその信号をクリップするためのものである。これ
により入力信号の上限を決めることができる。発振や、
系の不安定さを防ぐために使われる。
[0050] In the first embodiment, the calculation of the optimal variable threshold level has been performed based on the amplitude obtained by the integrator within 2 e of the final stage may be carried out in other ways. For example, the limiter value L e nd for limiting the amplitude obtained by the integrator within 2 e of the final stage may be used. The limiter value L end here is for clipping an overlevel of 0 dB or more as an input signal to the ΔΣ modulator. Thus, the upper limit of the input signal can be determined. Oscillation,
Used to prevent system instability.

【0051】ところで、前記図20に示したΔΣ変調装
置が図21に示した非線形な1ビット量子化器8を用い
ることにより発生していた入力信号に依存した歪に対し
ては、従来、以下に説明するようないくつかの対策が採
られてきた。いくつかの対策が採られてきたΔΣ変調装
置を第1〜第3の比較例として説明する。
By the way, the distortion caused by the input signal caused by the use of the non-linear 1-bit quantizer 8 shown in FIG. 21 by the ΔΣ modulator shown in FIG. Several measures have been taken as described in [Delta] [Sigma] modulators in which some measures have been taken will be described as first to third comparative examples.

【0052】先ず、第1の比較例は、図7に示すΔΣ変
調装置のように、入力信号Aと一緒にランダム信号発生
器14からディザ信号のようなランダムな信号rを加算
器6に供給していた。
First, in the first comparative example, a random signal r such as a dither signal is supplied to the adder 6 from the random signal generator 14 together with the input signal A as in the ΔΣ modulator shown in FIG. Was.

【0053】しかし、このように入力信号Aと一緒にラ
ンダム信号rを入力すると、積分器7及び1ビット量子
化器8を経て生成された1ビットオーディオ信号E’に
は、所望の信号成分の他に、歪を抑制するために加えら
れた成分(ランダム信号r)も含まれてしまう。
However, when the random signal r is input together with the input signal A, the 1-bit audio signal E ′ generated through the integrator 7 and the 1-bit quantizer 8 has a desired signal component. In addition, a component (random signal r) added to suppress distortion is also included.

【0054】この図7に示すΔΣ変調装置を含む5次の
局部帰還ループを持つΔΣ変調装置に周波数1KHzの
正弦波信号を入力したときに生成される1ビット・オー
ディオ信号(64fs)のスペクトラム分布(FFT解
析結果)を図8に示す。ランダムノイズを加えているの
で、前記図6に示した本実施の形態に基づくスペクトラ
ム分布に比較すると、20KHzまでのノイズフロアの
レベルが全体的にフラットでかつ20dB程上がってい
る。入力信号に加算器6で加えたランダムノイズでノイ
ズを隠している。
The spectrum distribution of a 1-bit audio signal (64 fs) generated when a sine wave signal having a frequency of 1 KHz is input to a ΔΣ modulator having a fifth-order local feedback loop including the ΔΣ modulator shown in FIG. (FFT analysis result) is shown in FIG. Since random noise is added, the level of the noise floor up to 20 KHz is generally flat and increased by about 20 dB as compared with the spectrum distribution according to the present embodiment shown in FIG. The noise is hidden by the random noise added to the input signal by the adder 6.

【0055】次に、第2の比較例は、図9に示すΔΣ変
調装置のように、入力信号Aと一緒に直流信号発生器1
8から適度な直流成分dを加算器6に供給していた。
Next, in a second comparative example, as in the ΔΣ modulator shown in FIG.
8 to supply an appropriate DC component d to the adder 6.

【0056】しかし、このように入力信号Aと一緒に直
流成分dを入力すると、積分器7及び1ビット量子化器
8を経て生成された1ビットオーディオ信号E`には、
所望の信号成分の他に、歪を抑制するために加えられた
成分(直流成分)も含まれてしまう。
However, when the DC component d is input together with the input signal A, the 1-bit audio signal E オ ー デ ィ オ generated through the integrator 7 and the 1-bit quantizer 8 includes:
In addition to the desired signal component, a component (DC component) added for suppressing distortion is also included.

【0057】この図9に示すΔΣ変調装置を含む5次の
局部帰還ループを持つΔΣ変調装置に周波数1KHzの
正弦波信号を入力したときに生成される1ビット・オー
ディオ信号(64fs)のスペクトラム分布(FFT解
析結果)を図10に示す。ランダムノイズを加えている
ので、前記図6に示した本実施の形態に基づくスペクト
ラム分布に比較すると、1KHz〜10KHzまでのノ
イズフロアのレベルがフラットである。入力信号に加算
器6で加えた直流成分で1KHz〜10KHzまでのノ
イズを隠している。
The spectrum distribution of a 1-bit audio signal (64 fs) generated when a sine wave signal having a frequency of 1 KHz is input to a ΔΣ modulator having a fifth-order local feedback loop including the ΔΣ modulator shown in FIG. (FFT analysis result) is shown in FIG. Since random noise is added, the level of the noise floor from 1 KHz to 10 KHz is flat as compared with the spectrum distribution according to the present embodiment shown in FIG. The DC component added to the input signal by the adder 6 hides noise from 1 KHz to 10 KHz.

【0058】次に、第3の比較例は、図11に示すΔΣ
変調装置のように、入力信号Aによる歪成分を求め、歪
キャンセラー22からその歪成分を加算器6に供給して
いた。
Next, in the third comparative example, ΔΣ shown in FIG.
As in the modulation device, a distortion component due to the input signal A is obtained, and the distortion component is supplied from the distortion canceller 22 to the adder 6.

【0059】しかし、この第3の比較例では、予め入力
信号AをΔΣ変調装置に通して出力された結果から歪み
を判断するため、事前に歪みを予測することが困難で、
かつその歪みキャンセラー22を使用することで理論的
にはそれ自信の影響による歪が発生してしまう虞があっ
た。
However, in the third comparative example, since the distortion is determined in advance from the result of passing the input signal A through the ΔΣ modulator, it is difficult to predict the distortion in advance.
In addition, the use of the distortion canceller 22 may theoretically cause distortion due to its own influence.

【0060】この第3の比較例に対して、図1に示した
本実施の形態のΔΣ変調装置は、事前に歪を抑制するこ
とができ、かつ入力信号と共に歪みを抑制するために加
える成分を必要としないので、所望の信号成分だけをΔ
Σ変調した高速1ビット信号の生成が可能となる。
In contrast to the third comparative example, the ΔΣ modulator according to the present embodiment shown in FIG. 1 can suppress distortion in advance and add components to suppress distortion together with the input signal. Is required, only the desired signal component is Δ
(4) A modulated high-speed 1-bit signal can be generated.

【0061】次に、本発明の第2の実施の形態について
説明する。この第2の実施の形態は、アナログオーディ
オ信号又は複数ビットのデジタルオーディオ信号を入力
信号とし、この入力信号に積分処理と量子化処理を施し
て高速1ビット・オーディオ信号を生成する、デジタル
信号処理装置の一種であるΔΣ変調装置である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, a digital signal processing is used in which an analog audio signal or a digital audio signal of a plurality of bits is used as an input signal, and the input signal is subjected to integration processing and quantization processing to generate a high-speed 1-bit audio signal. This is a ΔΣ modulation device which is a type of device.

【0062】この第2の実施の形態のΔΣ変調装置は、
図12に示すように、加算器1と、積分器2と、ランダ
ム信号発生器11と、加算器12と、1ビット量子化器
8とを備えてなる。また、このΔΣ変調装置は、1ビッ
ト量子化器8の量子化出力Eの符号を負にしてフィード
バック信号Dとして加算器1に帰還するフィードバック
ループ4を備えている。
The ΔΣ modulator of the second embodiment is
As shown in FIG. 12, an adder 1, an integrator 2, a random signal generator 11, an adder 12, and a 1-bit quantizer 8 are provided. Further, the Δ 装置 modulator includes a feedback loop 4 for making the sign of the quantized output E of the 1-bit quantizer 8 negative and feeding it back to the adder 1 as a feedback signal D.

【0063】この第2の実施の形態のΔΣ変調装置は、
積分器2と従来の一般的な1ビット量子化器8の間に加
算器12を挿入し、この加算器12にランダム信号発生
器11からランダムな信号を加える構成を特徴としてい
る。
The ΔΣ modulator according to the second embodiment has
It is characterized in that an adder 12 is inserted between the integrator 2 and a conventional general 1-bit quantizer 8, and a random signal from a random signal generator 11 is added to the adder 12.

【0064】次に、図12に示したΔΣ変調装置が入力
信号Aに対して施すΔΣ変調動作について説明する。先
ず、積分器2は、入力信号Aに基づいた差分信号B、す
なわち入力信号Aに、1ビット量子化器3からの1ビッ
ト信号を負帰還した帰還入力Dを加算した差分信号Bに
対して積分処理を施し、積分出力を加算器12に供給す
る。
Next, the ΔΣ modulation operation performed on the input signal A by the ΔΣ modulator shown in FIG. 12 will be described. First, the integrator 2 adds a difference signal B based on the input signal A, that is, a difference signal B obtained by adding a feedback input D obtained by negatively feeding back the 1-bit signal from the 1-bit quantizer 3 to the input signal A. The integration processing is performed, and the integration output is supplied to the adder 12.

【0065】加算器12には、ランダム信号発生器11
からランダムな信号r’も供給されており、前記積分出
力C’にランダム信号r’を加算する。加算器12の加
算出力I、すなわちランダム信号r’が加えられた積分
出力Iは従来と同様の1ビット量子化器8に供給され
る。
The adder 12 includes a random signal generator 11
Also supplies a random signal r 'to the integrated output C'. The added output I of the adder 12, that is, the integrated output I to which the random signal r 'is added is supplied to the 1-bit quantizer 8 as in the prior art.

【0066】1ビット量子化器8は、前記ランダム信号
r’が加えられた積分出力Iに対して量子化処理を施し
1ビットデジタル信号Eを出力する。
The 1-bit quantizer 8 performs a quantization process on the integrated output I to which the random signal r 'has been added, and outputs a 1-bit digital signal E.

【0067】この図12に示したΔΣ変調装置では、積
分出力C’を量子化する直前にその積分出力C’に対し
てランダムな信号r’を加えている。これにより、1ビ
ット量子化器8の閾値がランダムに変化することと同等
になる。
In the ΔΣ modulator shown in FIG. 12, a random signal r ′ is added to the integrated output C ′ immediately before quantizing the integrated output C ′. This is equivalent to randomly changing the threshold value of the 1-bit quantizer 8.

【0068】この第2の実施の形態のΔΣ変調装置を含
む5次の局部帰還ループを持つΔΣ変調装置に周波数1
KHzの正弦波信号を入力したときに生成される1ビッ
ト・オーディオ信号(64fs)のスペクトラム分布
(FFT解析結果)は前記図6に示した特性と同じであ
る。
A Δ1 modulator having a fifth-order local feedback loop including the ΔΣ modulator of the second embodiment has a frequency of 1
The spectrum distribution (FFT analysis result) of the 1-bit audio signal (64 fs) generated when a KHz sine wave signal is input is the same as the characteristic shown in FIG.

【0069】前記第1の比較例である、図7に示したΔ
Σ変調装置もランダム信号発生器14を用いているが、
ΔΣ変調装置への入力信号にランダム信号を加算するも
のであり、ΔΣ変調装置の内部の積分出力にランダム信
号を加算するという図12に示すΔΣ変調装置とは明ら
かに構成が異なる。また、図6と図8のスペクトラム分
布を比較してみると明らかなように、図12のΔΣ変調
装置のスペクトラム分布(図8)には、20KHzまで
のノイズフロアのレベルが全体的にフラットでかつ20
dB程上がっているという特徴は見られず、所望の信号
成分だけをΔΣ変調した高速1ビット信号の生成が可能
であることが分かる。
The first comparative example, ΔΔ shown in FIG.
ΣThe modulation device also uses the random signal generator 14,
The configuration is different from the ΔΣ modulation device shown in FIG. 12 in which a random signal is added to an input signal to the ΔΣ modulation device and a random signal is added to an integrated output inside the ΔΣ modulation device. As is apparent from a comparison between the spectrum distributions of FIGS. 6 and 8, the spectrum distribution of the ΔΣ modulator of FIG. 12 (FIG. 8) shows that the noise floor level up to 20 KHz is flat as a whole. And 20
There is no characteristic of increasing by about dB, and it is understood that a high-speed 1-bit signal in which only a desired signal component is ΔΣ-modulated can be generated.

【0070】したがって第2の実施の形態のΔΣ変調装
置でも、事前に歪を抑制することができ、かつ入力信号
と共に歪を抑制するために加える成分を必要としないの
で、所望の信号成分だけをΔΣ変調した高速1ビット信
号の生成が可能となる。さらに、既存のΔΣ変調装置を
基に量子化する直前にランダム信号発生器を加えるだけ
でよいことから簡単に構成することが可能である。
Therefore, even in the Δ 装置 modulator of the second embodiment, distortion can be suppressed in advance, and a component added to suppress distortion together with the input signal is not required. A high-speed 1-bit signal modulated by ΔΣ can be generated. Further, since it is only necessary to add a random signal generator immediately before quantization based on the existing ΔΣ modulator, it is possible to easily configure the apparatus.

【0071】次に、第2の実施の形態のΔΣ変調装置の
変形例について図13及び図14を用いて説明する。こ
の変形例のΔΣ変調装置は次数に応じた複数の積分器を
備えてなる。図13はN次のΔΣ変調装置の一例の概略
構成図である。初段積分器2 から最終段積分器2
でN個の積分器を備えている。そして、最終段積分器2
eの出力には、ゲイン調整器31でゲインが調整され
た、ランダム信号発生器11からのランダムノイズ信号
が加算器12により加算されている。図14には、ゲイ
ン調整器31でゲインが調整される、ランダムノイズ信
号Rの時間領域特性(a)と、周波数領域特性(b)
を示す。
Next, the ΔΣ modulator of the second embodiment
A modified example will be described with reference to FIGS. This
The ΔΣ modulation device of the modification of
Be prepared. FIG. 13 is an outline of an example of an N-order ΔΣ modulator.
It is a block diagram. First stage integrator 2 1To the final stage integrator 2eMa
And N integrators. And the final stage integrator 2
The gain of the output of e is adjusted by the gain adjuster 31.
The random noise signal from the random signal generator 11
Are added by the adder 12. FIG.
The random noise signal whose gain is adjusted by the
No.RnTime domain characteristics (a) and frequency domain characteristics (b)
Is shown.

【0072】このように図13に示したΔΣ変調装置の
変形例は、ゲイン調整器31を備え、ランダム信号発生
器11からのランダムノイズ信号のゲインを調整してか
ら、最終段積分器2の積分出力に加算している。
As described above, the modified example of the ΔΣ modulator shown in FIG. 13 includes the gain adjuster 31 and adjusts the gain of the random noise signal from the random signal generator 11 before the final stage integrator 2 e. Is added to the integral output of.

【0073】ゲイン調整器31は、以下の(2)式に示
すように、ランダムノイズ信号Rの絶対値が加算器1
2の直前の最終段積分器2内部の信号の振幅に基づい
た可変閾値Δq以下となるように、ランダムノイズ信号
に掛け算するゲインを調整する。
[0073] gain adjuster 31, as shown in the following equation (2), the random noise signal R absolute value of n is adder 1
As a variable threshold Δq less based on the amplitude of the 2 immediately before the final stage integrator 2 e internal signal, adjusts the gain to be multiplied to the random noise signal R n.

【0074】|R|≦Δq ・・・(2) このようにゲインが調整されたランダムノイズ信号R
を、加算器12により最終段積分器2の積分出力に加
算し、その加算出力信号を1ビット量子化器8により量
子化する。
| R n | ≦ Δq (2) The random noise signal R n whose gain has been adjusted in this manner
Is added to the integration output of the final stage integrator 2 e by the adder 12, and the added output signal is quantized by the 1-bit quantizer 8.

【0075】したがって、図13に示すΔΣ変調装置
は、最適な可変閾値レベルで量子化を可変することがで
きるので安定した動作で、かつS/Nを悪化させること
なく、ΔΣ変調装置に特有な入力信号に依存した歪を抑
制することができる。
Therefore, the .DELTA..SIGMA. Modulator shown in FIG. 13 can vary the quantization at the optimum variable threshold level, so that it operates stably and without deteriorating the S / N, and is unique to the .DELTA..SIGMA. Distortion depending on the input signal can be suppressed.

【0076】また、その適量の算出方法は、最終段の積
分器内における信号の振幅に基づいているので、いかな
るΔΣ変調装置に関しても、その内部で使用されている
最終段の積分器内の信号の振れ幅を基準に上記の算出法
で最適な量を求め、その適量なランダムノイズで閾値を
可変させれば、安定した動作でかつS/Nを悪化させる
ことなく、ΔΣ変調に特有な入力信号に依存した歪を抑
制することができる。
Further, since the method of calculating the appropriate amount is based on the amplitude of the signal in the final stage integrator, the signal in the final stage integrator used inside any ΔΣ modulator is used. If the optimum amount is obtained by the above-described calculation method based on the fluctuation width of the signal and the threshold value is varied with the appropriate amount of random noise, an input specific to ΔΣ modulation can be performed stably without deteriorating the S / N ratio. Signal-dependent distortion can be suppressed.

【0077】次に、本発明の第3の実施の形態について
説明する。この第3の実施の形態も、アナログオーディ
オ信号又は複数ビットのデジタルオーディオ信号を入力
信号とし、この入力信号に積分処理と量子化処理を施し
て高速1ビット・オーディオ信号を生成する、デジタル
信号処理装置の一種であるΔΣ変調装置である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, an analog audio signal or a multi-bit digital audio signal is used as an input signal, and the input signal is subjected to integration processing and quantization processing to generate a high-speed 1-bit audio signal. This is a ΔΣ modulation device which is a type of device.

【0078】この第3の実施の形態のΔΣ変調装置も次
数に応じた複数の積分器を備えてなる。図15はN次の
ΔΣ変調装置の一例の概略構成図である。初段積分器2
から最終段積分器2までN個の積分器を備えてい
る。そして、最終段積分器2の出力には、ゲイン調整
器34でゲインが調整されたランダムノイズ信号Dth_h
fが加算器12により加算されている。
The ΔΣ modulator of the third embodiment also includes a plurality of integrators according to the order. FIG. 15 is a schematic configuration diagram of an example of an N-order ΔΣ modulator. First stage integrator 2
It includes an N number of integrators from 1 to the last stage integrator 2 e. The output of the final-stage integrator 2 e is provided with the random noise signal Dth_h whose gain has been adjusted by the gain adjuster 34.
f has been added by the adder 12.

【0079】図16には、HPFフィルタ33にて高域
成分が抽出されたランダムノイズ信号Dth_hfの時間領
域特性(a)と、周波数領域特性(b)を示す。
FIG. 16 shows a time domain characteristic (a) and a frequency domain characteristic (b) of the random noise signal Dth_hf from which the high frequency component has been extracted by the HPF filter 33.

【0080】ゲイン調整器34は、HPFフィルタ33
にて高域成分が抽出されたランダムノイズ信号Dth_hf
のゲインを調整する。HPFフィルタ33は、マルチレ
ベルディザ発生器32により発生されたランダムノイズ
Dthの高域成分を抽出する。
The gain adjuster 34 includes an HPF filter 33
Random noise signal Dth_hf from which high-frequency components are extracted
Adjust the gain of. The HPF filter 33 extracts a high-frequency component of the random noise Dth generated by the multi-level dither generator 32.

【0081】すなわち、この図15に示すΔΣ変調装置
は、マルチレベルディザ発生器32により発生されたラ
ンダムノイズDthの高域成分となるランダムノイズ信号
Dth_hfのゲインをゲイン調整器34にて調整してい
る。そして、ゲイン調整されたランダムノイズ信号Dth
_hfを最終段積分器2の積分出力に加算器12により
加算している。
That is, in the ΔΣ modulator shown in FIG. 15, the gain of the random noise signal Dth_hf, which is a high frequency component of the random noise Dth generated by the multilevel dither generator 32, is adjusted by the gain adjuster 34. I have. Then, the gain-adjusted random noise signal Dth
_hf is added to the integration output of the final-stage integrator 2 e by the adder 12.

【0082】このように図15に示したΔΣ変調装置
は、ゲイン調整器34を備え、HPFフィルタ33にて
高域成分が抽出されたランダムノイズ信号Dth_hfのゲ
インを調整してから、最終段積分器2の積分出力に加
算している。
As described above, the ΔΣ modulator shown in FIG. 15 is provided with the gain adjuster 34, adjusts the gain of the random noise signal Dth_hf from which the high frequency component is extracted by the HPF filter 33, and then integrates the final stage. It is added to the integrated output of the vessel 2 e.

【0083】ゲイン調整器34は、以下の(3)式に示
すように、ランダムノイズ信号Dth_hfの絶対値が加算
器12の直前の最終段積分器2内部の信号の振幅に基
づいた可変閾値Δq以下となるように、ランダムノイズ
信号Dth_hfに掛け算するゲインを調整する。
As shown in the following equation (3), the gain adjuster 34 adjusts the absolute value of the random noise signal Dth_hf based on the amplitude of the signal inside the last-stage integrator 2 e immediately before the adder 12. The gain by which the random noise signal Dth_hf is multiplied is adjusted so as to be equal to or less than Δq.

【0084】|Dth_hf|≦Δq ・・・
(3) このようにゲインが調整されたランダムノイズ信号Dth
_hfを、加算器12により最終段積分器2の積分出力
に加算し、その加算出力信号を1ビット量子化器8によ
り量子化する。1ビット量子化器8によって得られた1
ビット出力信号Y(n)はフィードバックループ4を介して
積分器2に供給されると共に、外部に導出される。
| Dth_hf | ≦ Δq ...
(3) The random noise signal Dth whose gain has been adjusted in this way
_hf is added to the integration output of the final stage integrator 2 e by the adder 12, and the added output signal is quantized by the 1-bit quantizer 8. 1 obtained by the 1-bit quantizer 8
The bit output signal Y (n) is supplied to the integrator 2 via the feedback loop 4 and is led out.

【0085】量子化の直前に加算される最適な量のラン
ダムノイズにおける周波数特性に着目すると、ΔΣ変調
特有な入力信号に依存した歪を抑制する効果は、いかに
時間に対して高速でランダムに量子化閾値レベルを可変
させるかに依存しているので、高域成分の可変量子化閾
値レベルさえ用いれば、歪を抑制する効果は期待でき
る。
Focusing on the frequency characteristics of the optimum amount of random noise added immediately before quantization, the effect of suppressing distortion dependent on an input signal peculiar to ΔΣ modulation is how fast and random the time is. Since it depends on whether the quantization threshold level is varied, the effect of suppressing distortion can be expected by using only the variable quantization threshold level of the high frequency component.

【0086】つまり、通常の1ビット量子化器の直前に
適量なランダムノイズを加算する場合に、高域成分のラ
ンダムノイズのみで歪を抑制することが可能となる。こ
れは、音質面で悪影響がある低域成分(高速1ビットオ
ーディオストリームでは可聴帯域成分に当たる。)のラ
ンダムノイズを必要としないためである。
That is, when an appropriate amount of random noise is added immediately before a normal 1-bit quantizer, distortion can be suppressed only by random noise of a high-frequency component. This is because random noise of a low-frequency component (corresponding to an audible band component in a high-speed 1-bit audio stream) that has an adverse effect on sound quality is not required.

【0087】よって、図15に示したΔΣ変調装置は、
周波数特性を持った可変量子化閾値レベルを用いること
により、音質的に全く悪化させることなくΔΣ変調特有
な入力信号に依存した歪を抑制することを実現してい
る。
Therefore, the ΔΣ modulator shown in FIG.
By using a variable quantization threshold level having frequency characteristics, it is possible to suppress distortion depending on an input signal peculiar to ΔΣ modulation without deteriorating sound quality at all.

【0088】次に、本発明の第4の実施の形態について
説明する。この第4の実施の形態も、アナログオーディ
オ信号又は複数ビットのデジタルオーディオ信号を入力
信号とし、この入力信号に積分処理と量子化処理を施し
て高速1ビット・オーディオ信号を生成する、デジタル
信号処理装置の一種であるΔΣ変調装置である。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The fourth embodiment also employs an analog audio signal or a digital audio signal of a plurality of bits as an input signal, and performs an integration process and a quantization process on the input signal to generate a high-speed 1-bit audio signal. This is a ΔΣ modulation device which is a type of device.

【0089】この第4の実施の形態のΔΣ変調装置も次
数に応じた複数の積分器を備えてなる。図17はN次の
ΔΣ変調装置の一例の概略構成図である。初段積分器2
から最終段積分器2までN個の積分器を備えてい
る。そして、最終段積分器2の出力には、ゲイン調整
器38でゲインが調整されたランダムノイズ信号Dth_p
mが加算器12により加算されている。
The ΔΣ modulator of the fourth embodiment also includes a plurality of integrators according to the order. FIG. 17 is a schematic configuration diagram of an example of an N-order ΔΣ modulator. First stage integrator 2
It includes an N number of integrators from 1 to the last stage integrator 2 e. The output of the final-stage integrator 2 e is provided with the random noise signal Dth_p, the gain of which has been adjusted by the gain adjuster 38.
m is added by the adder 12.

【0090】ゲイン調整器38は、位相変調器37
て高域成分が抽出されたランダムノイズ信号Dth_pm
(i)のゲインを調整する。
[0090] gain adjuster 38, a random noise signal Dth_pm the high-frequency component in the phase modulator 37 i is extracted
Adjust the gain of (i) .

【0091】位相変調器37は、1ビットディザ発生
器36により発生されたサンプリング周波数が例えばコ
ンパクトディスクで使われている標本化周波数44.1
KHz(=Fs)の32倍の32Fsの1ビットディザ信
号に多重位相変調を施すカスケード接続された位相変調
器37・・・37を構成している。位相変調器37
は、1ビットディザ発生器36からの1ビットディザ
信号に位相変調処理を施す。多重位相変調とは、所望の
周波数特性を得るために位相変調を数回行うことであ
る。
[0091] The phase modulator 37 i is 1 bit dither generator 36 sampling frequency 44.1 the sampling frequency is for example being used in a compact disk which is produced by
The cascaded phase modulators 37 1 to 37 i for performing multiplex phase modulation on a 1-bit dither signal of 32 Fs which is 32 times KHz (= Fs) are configured. Phase modulator 37
1 performs a phase modulation process on the 1-bit dither signal from the 1-bit dither generator 36. Multiple phase modulation refers to performing phase modulation several times to obtain a desired frequency characteristic.

【0092】位相変調器37の具体例の詳細な構成を
図18に示す。位相変調器37は、Dフリップフロッ
プよりなるDラッチ43と、切り換えスイッチ44より
なる。Dラッチ43は、クロック入力端子42から供給
される上記1ビットディザ信号入力時の伝送レートに等
しいクロックCKにより上記1ビットディザ信号の正相
出力及び逆相出力を出力する。切り換えスイッチ45
は、上記正相出力及び逆相出力を上記クロックCKに応
じて交互に出力して位相変調信号を生成する。
[0092] The detailed configuration of a specific example of the phase modulator 37 1 shown in FIG. 18. Phase modulator 37 1, and D latch 43 consisting of D flip-flop, consisting of the changeover switch 44. The D latch 43 outputs a normal-phase output and a negative-phase output of the 1-bit dither signal in response to a clock CK supplied from the clock input terminal 42 and equal to the transmission rate when the 1-bit dither signal is input. Switch 45
Generates the phase modulation signal by alternately outputting the positive-phase output and the negative-phase output according to the clock CK.

【0093】上記クロックCKは、例えばコンパクトデ
ィスクで使われている標本化周波数44.1KHz(=
Fs)の64倍のクロック(以後、64Fsクロックと記
す。)である。すなわち、ΣΔ変調器でΣΔ変調されて
出力された1ビットディザ信号の伝送レートをFsの3
2倍とすると、この32Fsのデータレートで位相変調
部37に入力された1ビットオーディオ信号は、64F
sクロックCKにより例えば立ち上がりエッジでDラッ
チ43によりラッチされる。
The clock CK is, for example, a sampling frequency of 44.1 KHz (=
Fs) (64 Fs clock). That is, the transmission rate of the 1-bit dither signal output after being ΣΔ modulated by the ΣΔ modulator is set to 3 of Fs.
If it is doubled, the 1-bit audio signal input to the phase modulation unit 37 at the data rate of 32 Fs is 64 Fs.
For example, the signal is latched by the D latch 43 at the rising edge by the s clock CK.

【0094】Dラッチ43は、正端子Qから正相出力を
切り換えスイッチ44の被選択端子aに、また反転端子
Qバー(Q*と記す。)から逆相出力を切り換えスイッ
チ44の被選択端子bに供給する。
The D-latch 43 switches the positive-phase output from the positive terminal Q to the selected terminal a of the switch 44 and switches the negative-phase output from the inverting terminal Q bar (denoted as Q *). b.

【0095】切り換えスイッチ44は、64Fsクロッ
クCKが“1”の時にDラッチ43の逆相出力を、また
64Fsクロックが“0”の時に正相出力を交互に配置
して位相変調信号を生成するように、可動切り換え片c
を被選択端子a又は被選択端子bに切り換える。
The changeover switch 44 alternately arranges the inverted output of the D-latch 43 when the 64Fs clock CK is "1" and the inverted output when the 64Fs clock is "0" to generate a phase modulation signal. As shown in FIG.
Is switched to the selected terminal a or the selected terminal b.

【0096】位相変調とは、データが“1”の時は上向
きに、“0”の時は下向きに極性反転を行う変調方式
で、変調後のデータレートを変調前の2倍とすると、
“1”の時は01に、“0”の時は10にデータ変換さ
れることになる。
The phase modulation is a modulation method in which the polarity is inverted when the data is "1" and downward when the data is "0". If the data rate after the modulation is twice that before the modulation,
The data is converted to 01 for "1" and to 10 for "0".

【0097】よって、切り換えスイッチ44にて切り換
えられて出力される位相変調信号Dth_pm(1)は、6
4Fsの1ビットディザ信号となる。この64Fsの1ビ
ットディザ信号は次の段の位相変調器37に供給され
る前に32Fsで1ビットとされている。
Therefore, the phase modulation signal Dth_pm (1) switched and output by the changeover switch 44 is 6
It becomes a 1-bit dither signal of 4Fs. 1-bit dither signal of the 64Fs is a 1 bit 32Fs before being supplied to the phase modulator 37 2 of the next stage.

【0098】このような位相変調処理を繰り返して多重
位相変調を行うことにより、最終的に位相変調器37
から出力される位相変調信号Dth_pm(i)は可聴域の
ノイズ成分が十分落とされた、高域成分のみとなる。
By repeatedly performing such phase modulation processing and performing multiple phase modulation, finally, the phase modulator 37 i
The phase modulation signal Dth_pm (i) output from the multiplexing section is composed of only high-frequency components in which noise components in the audible range have been sufficiently reduced.

【0099】また、位相変調器37の他の具体例の詳
細な構成を図19に示す。この他の具体例は、Dラッチ
53と、シフトレジスタ54よりなる。Dラッチ53は
図18に示したDラッチ43と同様であるので説明を省
略する。
[0099] Also, showing the detailed structure of another embodiment of a phase modulator 37 1 in FIG. 19. Another specific example includes a D latch 53 and a shift register 54. The D latch 53 is the same as the D latch 43 shown in FIG.

【0100】シフトレジスタ54は、32Fsクロック
CKで入力されるデータのロード及びシフトを制御し、
64FsクロックCKで位相変調した1ビットディザ信
号を出力端子56から外部に送出している。
The shift register 54 controls loading and shifting of data input at the 32Fs clock CK,
The 1-bit dither signal phase-modulated by the 64 Fs clock CK is transmitted from the output terminal 56 to the outside.

【0101】このシフトレジスタ54は、同期ロードで
あるので32FsクロックCKが“1”の時、64Fsク
ロックCKの立ち上がりエッジで、Dラッチ53の正相
出力及び逆相出力を入力端子H及び入力端子Gからロー
ドし、32FsクロックCKが“0”の時、64Fsクロ
ックCKの立ち上がりエッジで上記正相出力及び逆相出
力をシフトする。こうして64Fsで1ビットのディザ
信号が生成される。
Since the shift register 54 is a synchronous load, when the 32Fs clock CK is "1", the positive-phase output and the negative-phase output of the D latch 53 are supplied to the input terminal H and the input terminal at the rising edge of the 64Fs clock CK. When the data is loaded from G and the 32Fs clock CK is "0", the positive-phase output and the negative-phase output are shifted at the rising edge of the 64Fs clock CK. Thus, a 1-bit dither signal is generated at 64 Fs.

【0102】このように、図17に示したΔΣ変調装置
では、1ビットディザ信号を用いるので、1ビット信号
のまま可聴域成分を減衰できる。前記第3の実施の形態
で用いたようなHPFフィルタを不要としながらも、可
聴域成分を減衰できる。さらに、1ビットディザ信号に
対して、位相変調器37・・・37を用いた多重位
相変調が可能であり、より可聴域成分を減衰することが
可能となった。
As described above, since the 1-bit dither signal is used in the ΔΣ modulator shown in FIG. 17, the audible range component can be attenuated without changing the 1-bit signal. The audible range component can be attenuated while eliminating the need for the HPF filter used in the third embodiment. Further, multiplex phase modulation using the phase modulators 37 1 ... 37 i can be performed on the 1-bit dither signal, and the audible range component can be further attenuated.

【0103】つまり、位相変調を多重に数回行うことに
より1ビット信号のまま、完全に可聴域成分を持たない
周波数特性であるランダムノイズを生成することが可能
となる。さらに、ハードウェアなどで構成する際に、図
15のようにHPFフィルタを用いる場合は、可聴域成
分を充分に減衰できるフィルタを設計するのに規模が大
きくなるが、図17のように多重位相変調を用いて構成
すると、容易にかつ小規模で構成できるという利点があ
る。
That is, by performing the phase modulation several times in a multiplex manner, it is possible to generate random noise having frequency characteristics completely free of audible range components, while maintaining a 1-bit signal. Further, when using an HPF filter as shown in FIG. 15 when configuring with hardware or the like, the scale becomes large to design a filter capable of sufficiently attenuating the audible range component, but as shown in FIG. The configuration using the modulation has an advantage that the configuration can be easily performed on a small scale.

【0104】このように、前記第3の実施の形態となる
ΔΣ変調装置や第4の実施の形態となるΔΣ変調装置
は、可変閾値レベルの量子化において、周波数特性を持
たせることによって音質を悪化させることなく、かつΔ
Σ変調特有の入力信号に依存した歪みを抑制する効果を
実現している。
As described above, the ΔΣ modulator according to the third embodiment and the ΔΣ modulator according to the fourth embodiment have a sound quality by providing a frequency characteristic in the quantization of the variable threshold level. Without deterioration and Δ
ΣThe effect of suppressing distortion dependent on the input signal unique to modulation is realized.

【0105】また、高速1ビットオーディオストリーム
のままでディザなどのランダムノイズに周波数特性を持
たせる第4の実施の形態のΔΣ変調装置では、多重位相
変調を使用することにより容易に、かつ小規模で実現す
ることができ、フィルタを使用する場合と比較してハー
ドウェア設計などに関して非常に有利である。
Further, the Δ 装置 modulator of the fourth embodiment in which random noise such as dither has frequency characteristics while maintaining a high-speed 1-bit audio stream can be easily and small-scaled by using multiple phase modulation. This is very advantageous for hardware design and the like as compared with the case where a filter is used.

【0106】また、第3及び第4の実施の形態でも、最
適な可変閾値レベルの算出を、最終段の積分器2内で
得られる振幅に基づいて行ったが、前記リミッタ値L
endを用いてもよい。
[0106] Also in the third and fourth embodiments, the calculation of the optimal variable threshold level has been performed based on the amplitude obtained by the integrator within 2 e of the last stage, the limiter value L
end may be used.

【0107】[0107]

【発明の効果】本発明に係るデルタシグマ変調装置は、
量子化手段にて行われる量子化処理にて参照する閾値レ
ベルを時間軸に対して相対的に可変するので、入力信号
に依存した歪を抑制し、所望の信号成分だけをΔΣ変調
した1ビットデジタル信号を生成することができる。
The delta-sigma modulator according to the present invention has the following features.
Since the threshold level referred to in the quantization processing performed by the quantization means is relatively varied with respect to the time axis, distortion depending on the input signal is suppressed, and only a desired signal component is ΔΣ-modulated by 1 bit. A digital signal can be generated.

【0108】本発明に係るデルタシグマ変調方法は、量
子化工程における量子化処理にて参照する閾値レベルを
時間軸に対して相対的に可変するので、入力信号に依存
した歪を抑制し、所望の信号成分だけをΔΣ変調した1
ビットデジタル信号を生成することができる。
In the delta-sigma modulation method according to the present invention, the threshold level referred to in the quantization process in the quantization step is relatively varied with respect to the time axis. Σ modulated only the signal components of
A bit digital signal can be generated.

【0109】本発明に係るデジタル信号処理装置及びデ
ジタル信号処理方法は、ランダムノイズに周波数特性を
持たせることによって音質を悪化させることなく、かつ
ΔΣ変調特有の入力信号に依存した歪みを抑制する。
The digital signal processing device and the digital signal processing method according to the present invention suppress the distortion depending on the input signal peculiar to the ΔΣ modulation without deteriorating the sound quality by giving frequency characteristics to random noise.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る実施の形態となる、ΔΣ変調装置
の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a ΔΣ modulation device according to an embodiment of the present invention.

【図2】前記ΔΣ変調装置で用いる1ビット量子化器を
説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a 1-bit quantizer used in the ΔΣ modulator.

【図3】N次のΔΣ変調装置の一例の概略構成図であ
る。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an example of an N-order ΔΣ modulation device.

【図4】可変閾値レベルの算出方法を用いてΔΣ変調装
置を設計するためのフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart for designing a ΔΣ modulator using a method for calculating a variable threshold level.

【図5】積分器を複数備えたΔΣ変調装置の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a ΔΣ modulation device including a plurality of integrators.

【図6】前記図5に示した、5次の局部帰還ループを持
つΔΣ変調装置に周波数1KHzの正弦波信号を入力し
たときに生成される1ビット・オーディオ信号(64F
s)のスペクトラム分布図である。
FIG. 6 shows a 1-bit audio signal (64F) generated when a sine wave signal having a frequency of 1 KHz is input to the ΔΣ modulator having a fifth-order local feedback loop shown in FIG.
It is a spectrum distribution figure of s).

【図7】第1の比較例となるΔΣ変調装置の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a ΔΣ modulation device according to a first comparative example.

【図8】前記第1の比較例のΔΣ変調装置を含む5次の
局部帰還ループを持つΔΣ変調装置に周波数1KHzの
正弦波信号を入力したときに生成される1ビット・オー
ディオ信号(64Fs)のスペクトラム分布図である。
FIG. 8 shows a 1-bit audio signal (64 Fs) generated when a sine wave signal having a frequency of 1 KHz is input to a ΔΣ modulator having a fifth-order local feedback loop including the ΔΣ modulator of the first comparative example. 3 is a spectrum distribution diagram of FIG.

【図9】第2の比較例となるΔΣ変調装置の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a ΔΣ modulator according to a second comparative example.

【図10】前記第2の比較例のΔΣ変調装置を含む5次
の局部帰還ループを持つΔΣ変調装置に周波数1KHz
の正弦波信号を入力したときに生成される1ビット・オ
ーディオ信号(64Fs)のスペクトラム分布図であ
る。
FIG. 10 shows a ΔΣ modulator having a fifth-order local feedback loop including the ΔΣ modulator of the second comparative example, with a frequency of 1 kHz.
FIG. 4 is a spectrum distribution diagram of a 1-bit audio signal (64 Fs) generated when a sine wave signal of FIG.

【図11】第3の比較例となるΔΣ変調装置の構成を示
すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a ΔΣ modulation device according to a third comparative example.

【図12】本発明の第2の実施の形態となる、ΔΣ変調
装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a ΔΣ modulation device according to a second embodiment of the present invention.

【図13】前記第2の実施の形態の変形例となる、N次
のΔΣ変調装置の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an N-order ΔΣ modulation device, which is a modification of the second embodiment.

【図14】前記図13に示したN次のΔΣ変調装置を構
成するランダム信号発生器からのランダムノイズ信号R
の時間領域特性(a)と、周波数領域特性(b)を示
す図である。
FIG. 14 shows a random noise signal R from a random signal generator constituting the N-order ΔΣ modulator shown in FIG. 13;
FIG. 6 is a diagram showing n time domain characteristics (a) and frequency domain characteristics (b).

【図15】本発明の第3の実施の形態となる、N次のΔ
Σ変調装置の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 15 shows an Nth-order Δ according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a modulation device.

【図16】前記図15に示したN次のΔΣ変調装置を構
成するHPFフィルタにて高域成分が抽出されたランダ
ムノイズ信号Dth_hfの時間領域特性(a)と、周
波数領域特性(b)を示す図である。
16 is a time-domain characteristic (a) and a frequency-domain characteristic (b) of a random noise signal Dth_hf from which a high-frequency component is extracted by an HPF filter included in the N-order ΔΣ modulator illustrated in FIG. FIG.

【図17】本発明の第4の実施の形態となる、N次のΔ
Σ変調装置の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 17 shows an Nth-order Δ according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a modulation device.

【図18】前記図17に示したN次のΔΣ変調装置を構
成する位相変調器の具体例の構成を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a specific example of a phase modulator included in the N-order Δ 装置 modulator shown in FIG. 17;

【図19】前記図17に示したN次のΔΣ変調装置を構
成する位相変調器の他の具体例の構成を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of another specific example of the phase modulator included in the N-order ΔΣ modulator shown in FIG. 17;

【図20】従来のΔΣ変調装置の構成を示すブロック図
である。
FIG. 20 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional ΔΣ modulation device.

【図21】前記図20に示したΔΣ変調装置に用いられ
る1ビット量子化器を説明するための図である。
FIG. 21 is a diagram for explaining a 1-bit quantizer used in the ΔΣ modulator shown in FIG. 20;

【図22】前記図20に示したΔΣ変調装置を含む5次
の局部帰還ループを持つΔΣ変調装置に周波数1KHz
の正弦波信号を入力したときに生成される1ビット・オ
ーディオ信号(64Fs)のスペクトラム分布図であ
る。
FIG. 22 shows a ΔΣ modulator having a fifth-order local feedback loop including the ΔΣ modulator shown in FIG.
FIG. 4 is a spectrum distribution diagram of a 1-bit audio signal (64 Fs) generated when a sine wave signal of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加算器、2 積分器、3 1ビット量子化器、78
1ビット量子化器、80 ΔΣ変調装置、81 局部
帰還ループ部
1 adder, 2 integrator, 31 bit quantizer, 78
1-bit quantizer, 80 ΔΣ modulator, 81 local feedback loop

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 雅義 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 5J064 AA01 BA03 BB02 BB12 BB14 BC08 BC10 BC11 BC16 BC22 BD02 BD03  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masayoshi Noguchi 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation F-term (reference) 5J064 AA01 BA03 BB02 BB12 BB14 BC08 BC10 BC11 BC16 BC22 BD02 BD03

Claims (34)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力信号に対してデルタシグマ変調処理
を施して1ビットデジタル信号を出力するデルタシグマ
変調装置において、 前記入力信号と帰還信号である1ビットデジタル信号と
を差分する演算手段と、 前記演算手段での差分信号を積分する積分手段と、 前記積分手段の積分出力に量子化処理を施して1ビット
デジタル信号を出力する量子化手段と、 前記量子化手段の量子化出力を前記帰還信号として前記
演算手段に帰還する帰還ループとを備え、 前記量子化手段における量子化処理にて参照する閾値レ
ベルを時間軸に対して相対的に可変に制御することを特
徴とするデルタシグマ変調装置。
1. A delta-sigma modulation device for performing a delta-sigma modulation process on an input signal and outputting a 1-bit digital signal, comprising: an arithmetic unit for differentiating the input signal and a 1-bit digital signal that is a feedback signal; Integrating means for integrating the difference signal in the calculating means; quantizing means for performing a quantization process on the integrated output of the integrating means to output a 1-bit digital signal; feedback of the quantized output of the quantizing means to the feedback A delta-sigma modulation device, comprising: a feedback loop that feeds back to the arithmetic unit as a signal, wherein a threshold level referred to in a quantization process in the quantization unit is variably controlled with respect to a time axis. .
【請求項2】 前記量子化手段は前記量子化処理にて参
照する閾値レベルを時間軸に対して可変することを特徴
とする請求項1記載のデルタシグマ変調装置。
2. The delta-sigma modulation apparatus according to claim 1, wherein said quantization means changes a threshold level referred to in said quantization processing with respect to a time axis.
【請求項3】 前記量子化手段の直前に接続される積分
手段の振幅に基づいて、前記閾値レベルの可変範囲を決
定することを特徴とする請求項1記載のデルタシグマ変
調装置。
3. The delta-sigma modulation device according to claim 1, wherein the variable range of the threshold level is determined based on the amplitude of an integration means connected immediately before the quantization means.
【請求項4】 前記積分手段は複数段のカスケード接続
された積分器から構成され、前記量子化手段は直前に接
続される積分器の積分出力のみに量子化処理を施して1
ビットデジタル信号を出力することを特徴とする請求項
1記載のデルタシグマ変調装置。
4. The integrator comprises a plurality of stages of cascade-connected integrators, and the quantizer performs a quantization process only on the integrated output of the integrator connected immediately before, and performs one step.
2. The delta-sigma modulator according to claim 1, wherein the delta-sigma modulator outputs a bit digital signal.
【請求項5】 前記量子化手段は前記量子化処理にて参
照する閾値レベルを時間軸に対して可変することを特徴
とする請求項4記載のデルタシグマ変調装置。
5. The delta-sigma modulation apparatus according to claim 4, wherein said quantization means changes a threshold level referred to in said quantization processing with respect to a time axis.
【請求項6】 前記積分手段は複数段のカスケード接続
された積分器から構成され、前記量子化手段の直前に接
続される積分器の振幅に基づいて、前記閾値レベルの可
変範囲を決定することを特徴とする請求項1記載のデル
タシグマ変調装置。
6. The integrator includes a plurality of stages of cascade-connected integrators, and determines a variable range of the threshold level based on an amplitude of an integrator connected immediately before the quantizer. The delta-sigma modulator according to claim 1, wherein:
【請求項7】 入力信号に対してデルタシグマ変調処理
を施して1ビットデジタル信号を出力するデルタシグマ
変調方法において、 前記入力信号と帰還信号である1ビットデジタル信号と
を差分する演算工程と、 前記演算工程での差分信号を積分する積分工程と、 前記積分工程の積分出力に量子化処理を施して1ビット
デジタル信号を出力する量子化工程と、 前記量子化工程による量子化出力を前記帰還信号として
前記演算工程に帰還する帰還工程とを備え、 前記量子化工程における量子化処理にて参照する閾値レ
ベルを時間軸に対して相対的に可変に制御することを特
徴とするデルタシグマ変調方法。
7. A delta-sigma modulation method for performing a delta-sigma modulation process on an input signal to output a 1-bit digital signal, comprising: An integration step of integrating the difference signal in the calculation step; a quantization step of performing a quantization process on the integration output of the integration step to output a 1-bit digital signal; A feedback step of returning to the operation step as a signal, wherein a threshold level referred to in the quantization processing in the quantization step is variably controlled with respect to a time axis. .
【請求項8】 前記量子化工程は前記量子化処理にて参
照する閾値レベルを時間軸に対して可変することを特徴
とする請求項7記載のデルタシグマ変調方法。
8. The delta-sigma modulation method according to claim 7, wherein said quantization step varies a threshold level referred to in said quantization processing with respect to a time axis.
【請求項9】 前記量子化工程の直前に行われる積分工
程の振幅に基づいて、前記閾値レベルの可変範囲を決定
することを特徴とする請求項7記載のデルタシグマ変調
方法。
9. The delta-sigma modulation method according to claim 7, wherein the variable range of the threshold level is determined based on the amplitude of an integration step performed immediately before the quantization step.
【請求項10】 前記積分工程は複数回の積分をカスケ
ード処理する工程であり、前記量子化工程は直前に行わ
れた積分の出力のみに量子化処理を施して1ビットデジ
タル信号を出力することを特徴とする請求項7記載のデ
ルタシグマ変調方法。
10. The integration step is a step of cascading a plurality of integrations, and the quantization step is to perform a quantization process only on the output of the integration performed immediately before to output a 1-bit digital signal. The delta-sigma modulation method according to claim 7, wherein:
【請求項11】 前記量子化工程は前記量子化処理にて
参照する閾値レベルを時間軸に対して可変することを特
徴とする請求項10記載のデルタシグマ変調方法。
11. The delta-sigma modulation method according to claim 10, wherein said quantization step varies a threshold level referred to in said quantization processing with respect to a time axis.
【請求項12】 前記積分工程は複数回の積分をカスケ
ード処理する工程であり、前記量子化工程は直前に行わ
れた積分で得られる振幅に基づいて、前記閾値レベルの
可変範囲を決定することを特徴とする請求項7記載のデ
ルタシグマ変調方法。
12. The integration step is a step of cascading a plurality of integrations, and the quantization step is to determine a variable range of the threshold level based on an amplitude obtained by an integration performed immediately before. The delta-sigma modulation method according to claim 7, wherein:
【請求項13】 帰還信号と入力信号の差分を演算する
演算手段と、 前記演算手段の出力信号を積分する積分手段と、 ランダムノイズを発生するノイズ発生手段と、 前記ノイズ発生手段から出力されるランダムノイズを前
記積分手段の積分出力に加算する加算手段と、 前記加算手段からの加算出力を1ビット量子化する量子
化手段と、 前記量子化手段から出力される1ビットディジタル信号
を前記帰還信号として前記演算手段に帰還する帰還ルー
プ手段とを備えてなることを特徴とするデジタル信号処
理装置。
13. An arithmetic unit for calculating a difference between a feedback signal and an input signal, an integrating unit for integrating an output signal of the arithmetic unit, a noise generating unit for generating random noise, and an output from the noise generating unit. Addition means for adding random noise to the integration output of the integration means; quantization means for quantizing the addition output from the addition means by 1 bit; and 1-bit digital signal output from the quantization means to the feedback signal. And a feedback loop means for feeding back to the arithmetic means.
【請求項14】 前記加算手段の直前に接続される積分
手段の振幅に基づいて、前記ノイズ発生手段により発生
されたランダムノイズのゲインを調整するゲイン調整手
段を備え、前記加算手段には前記ゲイン調整手段にてゲ
インが調整されたランダムノイズが供給されることを特
徴とする請求項13記載のデジタル信号処理装置。
14. A gain adjusting means for adjusting a gain of random noise generated by said noise generating means on the basis of an amplitude of an integrating means connected immediately before said adding means, wherein said adding means includes: 14. The digital signal processing device according to claim 13, wherein random noise whose gain has been adjusted by the adjusting means is supplied.
【請求項15】 前記ゲイン調整手段は、前記加算手段
の直前に接続される積分手段の振幅に基づいて前記ラン
ダムノイズのゲインを調整するための閾値を決定するこ
とを特徴とする請求項14記載のデジタル信号処理装
置。
15. The gain adjustment unit according to claim 14, wherein a threshold value for adjusting the gain of the random noise is determined based on an amplitude of an integration unit connected immediately before the addition unit. Digital signal processing equipment.
【請求項16】 前記積分手段は複数段のカスケード接
続された積分器から構成されることを特徴とする請求項
13記載のデジタル信号処理装置。
16. The digital signal processing apparatus according to claim 13, wherein said integrating means comprises a plurality of stages of cascaded integrators.
【請求項17】 前記ゲイン調整手段は、前記加算手段
の直前に接続される積分器の振幅に基づいて、前記ノイ
ズ発生手段により発生されたランダムノイズのゲインを
調整することを特徴とする請求項16記載のデジタル信
号処理装置。
17. The apparatus according to claim 17, wherein said gain adjusting means adjusts a gain of the random noise generated by said noise generating means based on an amplitude of an integrator connected immediately before said adding means. 17. The digital signal processing device according to item 16.
【請求項18】 帰還信号と入力信号の差分を演算する
演算工程と、 前記演算工程の出力信号を積分する積分工程と、 ランダムノイズを発生するノイズ発生工程と、 前記ノイズ発生工程から出力されるランダムノイズを前
記積分工程の積分出力に加算する加算工程と、 前記加算工程からの加算出力を1ビット量子化する量子
化工程と、 前記量子化工程から出力される1ビットディジタル信号
を前記帰還信号として前記演算工程に帰還する帰還工程
とを備えてなることを特徴とするデジタル信号処理方
法。
18. A calculation step for calculating a difference between a feedback signal and an input signal, an integration step for integrating an output signal of the calculation step, a noise generation step for generating random noise, and an output from the noise generation step. An addition step of adding random noise to the integration output of the integration step; a quantization step of quantizing the addition output from the addition step by 1 bit; and a 1-bit digital signal output from the quantization step to the feedback signal. A feedback step of returning to the operation step.
【請求項19】 前記加算工程の直前に行われる積分工
程での振幅に基づいて、前記ノイズ発生工程により発生
されたランダムノイズのゲインを調整するゲイン調整工
程を備え、前記加算工程には前記ゲイン調整工程にてゲ
インが調整されたランダムノイズが供給されることを特
徴とする請求項18記載のデジタル信号処理方法。
19. A gain adjusting step for adjusting a gain of random noise generated in the noise generating step based on an amplitude in an integrating step performed immediately before the adding step, wherein the adding step includes the step of: 19. The digital signal processing method according to claim 18, wherein random noise whose gain is adjusted in the adjusting step is supplied.
【請求項20】 前記ゲイン調整工程は、前記加算工程
の直前に行われる積分工程の振幅に基づいて前記ランダ
ムノイズのゲインを調整するための閾値を決定すること
を特徴とする請求項19記載のデジタル信号処理方法。
20. The gain adjustment step according to claim 19, wherein a threshold value for adjusting the gain of the random noise is determined based on an amplitude of an integration step performed immediately before the addition step. Digital signal processing method.
【請求項21】 帰還信号と入力信号の差分を演算する
演算手段と、 前記演算手段での差分信号を積分する積分手段と、 ランダムノイズを発生するノイズ発生手段と、 前記ノイズ発生手段から出力されるノイズ信号の高域成
分を抽出するフィルター手段と、 前記フィルター手段からの出力に対してゲイン調整を行
うゲイン調整手段と、 前記ゲイン調整手段にてゲイン調整された高域成分から
なるノイズ信号と前記積分手段からの出力信号とを加算
する加算手段と、 前記加算手段からの加算出力を1ビット量子化する量子
化手段と、 前記量子化手段から出力される1ビットデジタル信号を
前記帰還信号として帰還する帰還ループ手段とを備えて
なることを特徴とするデジタル信号処理装置。
21. A calculating means for calculating a difference between the feedback signal and the input signal; an integrating means for integrating the difference signal in the calculating means; a noise generating means for generating random noise; Filter means for extracting a high-frequency component of the noise signal, gain adjustment means for performing gain adjustment on the output from the filter means, and a noise signal comprising the high-frequency component gain-adjusted by the gain adjustment means. Adding means for adding the output signal from the integrating means; quantizing means for quantizing the added output from the adding means by 1 bit; 1-bit digital signal output from the quantizing means as the feedback signal. A digital signal processing device comprising: feedback loop means for feeding back.
【請求項22】 前記積分手段での積分値に基づいて前
記ゲイン調整手段での閾値を決定することを特徴とする
請求項21記載のデジタル信号処理装置。
22. The digital signal processing device according to claim 21, wherein a threshold value of said gain adjusting means is determined based on an integrated value of said integrating means.
【請求項23】 帰還信号と入力信号の差分を演算する
演算工程と、 前記演算工程での差分信号を積分する積分工程と、 ランダムノイズを発生するノイズ発生工程と、 前記ノイズ発生工程から出力されるノイズ信号の高域成
分を抽出するフィルタリング工程と、 前記フィルタリング工程からの出力に対してゲイン調整
を行うゲイン調整工程と、 前記ゲイン調整工程にてゲイン調整された高域成分から
なるノイズ信号と前記積分工程からの出力信号とを加算
する加算工程と、 前記加算工程からの加算出力を1ビット量子化する量子
化工程と、 前記量子化工程から出力される1ビットデジタル信号を
前記帰還信号として帰還する帰還工程とを備えてなるこ
とを特徴とするデジタル信号処理方法。
23. An operation step of calculating a difference between a feedback signal and an input signal, an integration step of integrating the difference signal in the operation step, a noise generation step of generating random noise, and an output from the noise generation step. A filtering step of extracting a high-frequency component of the noise signal, a gain adjustment step of performing gain adjustment on an output from the filtering step, and a noise signal including the high-frequency component gain-adjusted in the gain adjustment step. An addition step of adding the output signal from the integration step; a quantization step of quantizing the added output from the addition step by 1 bit; and a 1-bit digital signal output from the quantization step as the feedback signal. A digital signal processing method comprising: a feedback step of returning.
【請求項24】 前記積分工程で得られた積分値に基づ
いて前記ゲイン調整工程での閾値を決定することを特徴
とする請求項23記載のデジタル信号処理方法。
24. The digital signal processing method according to claim 23, wherein a threshold value in said gain adjusting step is determined based on an integral value obtained in said integrating step.
【請求項25】 帰還信号と入力信号の差分を演算する
演算手段と、 前記演算手段での差分信号を積分する積分手段と、 ランダムな1ビットデジタル信号を発生するノイズ発生
手段と、 前記ノイズ発生手段から出力されるランダムな1ビット
デジタル信号を位相変調する位相変調手段と、 前記位相変調手段からの出力に対してゲイン調整を行う
ゲイン調整手段と、 前記ゲイン調整手段にてゲイン調整された高域成分から
なるノイズ信号と前記積分手段からの出力信号を加算す
る加算手段と、 前記加算手段からの出力を1ビット量子化する量子化手
段と、 前記量子化手段から出力される1ビットデジタル信号を
前記帰還信号として帰還する帰還ループ手段とを備えて
なることを特徴とするデジタル信号処理装置。
25. A calculating means for calculating a difference between the feedback signal and the input signal; an integrating means for integrating the difference signal in the calculating means; a noise generating means for generating a random 1-bit digital signal; Phase modulation means for phase-modulating a random 1-bit digital signal output from the means, gain adjustment means for performing gain adjustment on the output from the phase modulation means, Adding means for adding a noise signal comprising a frequency component and an output signal from the integrating means; quantizing means for quantizing the output from the adding means by 1 bit; and a 1-bit digital signal outputted from the quantizing means. And a feedback loop means for feeding back a feedback signal as the feedback signal.
【請求項26】 前記積分手段での積分値に基づいて前
記ゲイン調整手段での閾値を決定することを特徴とする
請求項25記載のデジタル信号処理装置。
26. The digital signal processing device according to claim 25, wherein a threshold value in said gain adjusting means is determined based on an integrated value in said integrating means.
【請求項27】 前記位相変調手段は、複数段のカスケ
ード接続された位相変調器から構成されることを特徴と
する請求項25記載のデジタル信号処理装置。
27. The digital signal processing apparatus according to claim 25, wherein said phase modulation means comprises a plurality of cascaded phase modulators.
【請求項28】 前記位相変調手段は、入力されるラン
ダムな1ビットデジタル信号を第1のクロックに基づい
て正相出力及び逆相出力として出力し、前記正相出力及
び逆相出力に対して前記第1のクロックの倍のクロック
を有する第2のクロックに基づいて交互に出力すること
を特徴とする請求項25記載のデジタル信号処理装置。
28. The phase modulating means outputs an input random 1-bit digital signal as a positive-phase output and a negative-phase output based on a first clock. 26. The digital signal processing device according to claim 25, wherein output is performed alternately based on a second clock having a clock twice as large as the first clock.
【請求項29】 前記位相変調手段は、入力されるラン
ダムな1ビットデジタル信号を第1のクロックに基づい
て正相出力及び逆相出力として出力し、前記正相出力及
び逆相出力に対して前記第1のクロックの倍のクロック
を有する第2のクロックに基づいて交互に出力すること
を特徴とする請求項27記載のデジタル信号処理装置。
29. The phase modulating means outputs an input random 1-bit digital signal as a positive-phase output and a negative-phase output based on a first clock, and 28. The digital signal processing device according to claim 27, wherein the digital signal is output alternately based on a second clock having a clock twice as large as the first clock.
【請求項30】 帰還信号と入力信号の差分を演算する
演算工程と、 前記演算工程での差分信号を積分する積分工程と、 ランダムな1ビットデジタル信号を発生するノイズ発生
工程と、 前記ノイズ発生工程から出力されるランダムな1ビット
デジタル信号を位相変調する位相変調工程と、 前記位相変調工程からの出力に対してゲイン調整を行う
ゲイン調整工程と、 前記ゲイン調整工程にてゲイン調整された高域成分から
なるノイズ信号と前記積分工程からの出力信号を加算す
る加算工程と、 前記加算工程からの出力を1ビット量子化する量子化工
程と、 前記量子化工程から出力される1ビットデジタル信号を
前記帰還信号として帰還する帰還工程とを備えてなるこ
とを特徴とするデジタル信号処理方法。
30. An operation step of calculating a difference between a feedback signal and an input signal; an integration step of integrating the difference signal in the operation step; a noise generation step of generating a random 1-bit digital signal; A phase modulation step of performing phase modulation on a random 1-bit digital signal output from the step; a gain adjustment step of performing gain adjustment on an output from the phase modulation step; An addition step of adding a noise signal composed of a frequency component and an output signal from the integration step; a quantization step of quantizing the output from the addition step by 1 bit; and a 1-bit digital signal output from the quantization step And a feedback step of feeding back the feedback signal as the feedback signal.
【請求項31】 前記積分工程での積分値に基づいて前
記ゲイン調整工程での閾値を決定することを特徴とする
請求項30記載のデジタル信号処理方法。
31. The digital signal processing method according to claim 30, wherein a threshold value in said gain adjustment step is determined based on an integrated value in said integration step.
【請求項32】 前記位相変調工程は、位相変調処理を
複数回行うことをことを特徴とする請求項30記載のデ
ジタル信号処理方法。
32. The digital signal processing method according to claim 30, wherein in the phase modulation step, a phase modulation process is performed a plurality of times.
【請求項33】 前記位相変調工程は、入力されるラン
ダムな1ビットデジタル信号を第1のクロックに基づい
て正相出力及び逆相出力として出力し、前記正相出力及
び逆相出力に対して前記第1のクロックの倍のクロック
を有する第2のクロックに基づいて交互に出力すること
を特徴とする請求項30記載のデジタル信号処理方法。
33. The phase modulating step comprising: outputting a random 1-bit digital signal as a positive-phase output and a negative-phase output based on a first clock; 31. The digital signal processing method according to claim 30, wherein output is performed alternately based on a second clock having a clock twice as large as the first clock.
【請求項34】 前記位相変調工程は、入力されるラン
ダムな1ビットデジタル信号を第1のクロックに基づい
て正相出力及び逆相出力として出力し、前記正相出力及
び逆相出力に対して前記第1のクロックの倍のクロック
を有する第2のクロックに基づいて交互に出力する位相
変調処理を複数回行うことを特徴とする請求項32記載
のデジタル信号処理方法。
34. The phase modulating step includes: outputting a random 1-bit digital signal input as a positive-phase output and a negative-phase output based on a first clock; 33. The digital signal processing method according to claim 32, wherein a phase modulation process of alternately outputting a plurality of times based on a second clock having a clock twice the first clock is performed a plurality of times.
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