JP2003124814A - Digital-to-analog converting circuit - Google Patents

Digital-to-analog converting circuit

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JP2003124814A
JP2003124814A JP2001319362A JP2001319362A JP2003124814A JP 2003124814 A JP2003124814 A JP 2003124814A JP 2001319362 A JP2001319362 A JP 2001319362A JP 2001319362 A JP2001319362 A JP 2001319362A JP 2003124814 A JP2003124814 A JP 2003124814A
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signal
circuit
sampling
digital
bit
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Sueko Yamada
季子 山田
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Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To actualize a high-accuracy digital-to-analog converting circuit which is adaptive to an input signal of different sampling frequency. SOLUTION: A sampling rate converting circuit (SRC) 110 converts the sampling frequency of an input signal Sin to 48 kHz or 96 kHz and a digital signal S2 generated through specific signal processing by a DSP 120 is outputted to a 1-bit DAC 130 to generate a 1-bit signal S3, which is outputted to a PDM circuit (pulse density modulator) 140. The PDM circuit can set the gain of a low-pass filter connected to a trailing stage to a fixed value not dependent on the sampling rate of the input signal by controlling the waveform rate of a pulse-density modulated signal S4 to a constant rate by setting specific data in a specific cycle of a clock signal CLK with respect to the 1-bit data inputted from the 1-bit DAC according to the sampling frequency of the input signal Sin , so that the high-precision signal processing can be actualized while the filter constitution is made simple.

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、複数のサンプリン
グ周波数に対応できるディジタル/アナログ変換回路に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital / analog conversion circuit that can handle a plurality of sampling frequencies.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、1ビットDAC(ディジタル/ア
ナログ変換回路)で使用する変調クロック信号として、
サンプリング周波数fs の512倍、または768倍な
ど2の巾乗倍またはその整数倍の周波数のクロック信号
を使用している。また、変調クロック信号のジッタが大
きいと特性が劣化するため、クロック信号を生成するた
めにPLL回路を使用せず、安定した発振周波数でクロ
ック信号を生成可能な水晶発振器を用いることが望まし
い。そのため、1ビットDACで扱うことのできるサン
プリング周波数fs は固定されており、様々なサンプリ
ング周波数のデータを扱う用途には適していない。
2. Description of the Related Art Usually, as a modulated clock signal used in a 1-bit DAC (digital / analog conversion circuit),
A clock signal having a frequency that is a multiple of 2 or an integral multiple thereof such as 512 times or 768 times the sampling frequency f s is used. Further, if the jitter of the modulated clock signal is large, the characteristics are deteriorated. Therefore, it is desirable to use a crystal oscillator capable of generating a clock signal at a stable oscillation frequency without using a PLL circuit for generating the clock signal. Therefore, the sampling frequency f s that can be handled by the 1-bit DAC is fixed, and is not suitable for use in handling data of various sampling frequencies.

【0003】複数のサンプリング周波数fs に対応する
には、サンプリングレートコンバータ(Sampling Rate
Converter:SRC)で補間または間引き処理を行い、異
なるサンプリング周波数で取得したデータを固定のサン
プリング周波数fs に変換することが必要である。例え
ば、1ビットDACのサンプリング周波数fs を48k
Hzに固定した場合、サンプリング周波数fs =32k
Hz、またはfs =44.1kHzのデータをfs =4
8kHzのデータに変換してから、1ビットDACでア
ナログ信号に変換する。
To support a plurality of sampling frequencies f s , a sampling rate converter (Sampling Rate)
Converter: SRC) is required to perform interpolation or thinning processing to convert the data acquired at different sampling frequencies into a fixed sampling frequency f s . For example, if the sampling frequency f s of the 1-bit DAC is 48k
When fixed to Hz, sampling frequency f s = 32k
Hz or f s = 44.1 kHz data is f s = 4
After being converted into 8 kHz data, it is converted into an analog signal with a 1-bit DAC.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のディジタル/アナログ変換回路において、サンプリ
ング周波数の高い高品質のオーディオデータも低いサン
プリング周波数にダウンサンプリングして処理すること
になり、もとのデータが持つ高品質の性質がなくなると
いう無駄が生じてしまう。例えば、96kHzのサンプ
リング周波数を持つデータが48kHzにダウンサンプ
リングしてしまい、96kHzのサンプリング周波数を
持つデータの特性を無駄にすることになる。一方、サン
プリング周波数を96kHzに合わせて1ビットDAC
のサンプリング周波数を設定すると、通常低いサンプリ
ング周波数のデータを処理する場合、処理ステップの関
係でやはり無駄が生じてしまう。
By the way, in the above-mentioned conventional digital / analog conversion circuit, even high-quality audio data having a high sampling frequency is downsampled to a low sampling frequency and processed. There is a waste of losing the high quality properties of. For example, data having a sampling frequency of 96 kHz is down-sampled to 48 kHz, and the characteristics of the data having a sampling frequency of 96 kHz are wasted. On the other hand, a 1-bit DAC with a sampling frequency of 96 kHz
When the sampling frequency of 1 is set, when processing data of a low sampling frequency, waste is still caused due to processing steps.

【0005】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、異なるサンプリング周波数に対
応でき、ジッタが少なく高精度のディジタル/アナログ
変換回路を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a highly accurate digital / analog conversion circuit which can cope with different sampling frequencies and which has little jitter.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のディジタル/アナログ変換回路は、ディジ
タル信号をアナログ信号に変換するディジタル/アナロ
グ変換回路であって、上記ディジタル信号のサンプリン
グレートに応じて、当該ディジタル信号のサンプリング
周波数を第1または第2のサンプリングレートのうち、
何れか一つに変換するサンプリングレート変換手段と、
上記サンプリングレートが変換した後のディジタル信号
を所定の倍率でオーバーサンプリングし、1ビットデー
タに変換する1ビットDACと、上記オーバーサンプリ
ングの周波数の整数倍の発振周波数を持つクロック信号
を生成する発振手段と、上記変換後のサンプリングレー
トに応じて、上記オーバーサンプリングした1ビットデ
ータに対して、波形率を一定に保持するよう上記クロッ
ク信号の所定の周期分においてサンプリングデータを所
定の値に保持するパルス変調回路と、上記パルス変調回
路によって変調された信号に対して所定の低周波成分を
取り出す定利得フィルタとを有する。
In order to achieve the above object, a digital / analog conversion circuit of the present invention is a digital / analog conversion circuit for converting a digital signal into an analog signal, and has a sampling rate of the digital signal. Accordingly, the sampling frequency of the digital signal is set to the one of the first and second sampling rates.
Sampling rate conversion means for converting to any one,
A 1-bit DAC for over-sampling the digital signal after conversion of the sampling rate at a predetermined magnification and converting it into 1-bit data, and an oscillating means for generating a clock signal having an oscillation frequency that is an integral multiple of the over-sampling frequency. And a pulse for holding the sampling data at a predetermined value in a predetermined cycle of the clock signal so as to keep the waveform ratio constant with respect to the oversampled 1-bit data according to the sampling rate after the conversion. It has a modulation circuit and a constant gain filter for extracting a predetermined low frequency component from the signal modulated by the pulse modulation circuit.

【0007】また、本発明では、好適には、上記第1の
サンプリングレートは、48kHzであり、上記第2の
サンプリングレートは96kHzである。
Further, in the present invention, it is preferable that the first sampling rate is 48 kHz and the second sampling rate is 96 kHz.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係るディジタル/
アナログ変換回路の一実施形態を示す回路図である。図
示のように、本実施形態のディジタル/アナログ変換回
路は、サンプリングレートコンバータ110、DSP1
20、1ビットDAC130、PDM(Pulse Density
Modulator )回路140、ローパスフィルタ(LPF)
150、及び水晶発振器160によって構成されてい
る。
1 is a block diagram of a digital / digital converter according to the present invention.
It is a circuit diagram which shows one Embodiment of an analog conversion circuit. As shown in the figure, the digital / analog conversion circuit of the present embodiment includes a sampling rate converter 110 and a DSP 1.
20, 1-bit DAC130, PDM (Pulse Density
Modulator) circuit 140, low-pass filter (LPF)
150 and a crystal oscillator 160.

【0009】以下、本実施形態のディジタル/アナログ
変換回路の各構成部分についてそれぞれの構成及び機能
を説明する。
The configuration and function of each component of the digital / analog conversion circuit of this embodiment will be described below.

【0010】サンプリングレートコンバータ110は、
入力信号Sinを所定のサンプリング周波数のデータに変
換する。ここで、入力信号Sinを例えば、PCMオーデ
ィオデータとする。入力信号Sinのサンプリング周波数
は、それぞれのオーディオ信号の規格によって定めら
れ、例えば、32kHz、44.1kHz、48kHz
及び96kHzの何れかである。このように、サンプリ
ング周波数の異なる入力信号Sinを処理するために、後
段の処理回路はすべて複数のサンプリング周波数に対応
するには回路構成が複雑になり、回路規模の増加及びコ
スト増を招く。
The sampling rate converter 110 is
The input signal S in is converted into data having a predetermined sampling frequency. Here, the input signal S in is, for example, PCM audio data. The sampling frequency of the input signal S in is determined by the standard of each audio signal, and is, for example, 32 kHz, 44.1 kHz, 48 kHz.
And 96 kHz. As described above, in order to process the input signals S in having different sampling frequencies, the processing circuits of the subsequent stages are complicated in circuit configuration to cope with a plurality of sampling frequencies, resulting in an increase in circuit scale and an increase in cost.

【0011】このため、本実施形態のディジタル/アナ
ログ変換回路において、サンプリングレートコンバータ
110を用いて、異なるサンプリング周波数を補間、ま
たは間引き処理などによって、サンプリング周波数を4
8kHzまたは96kHzの何れかに変換する。
Therefore, in the digital / analog conversion circuit of the present embodiment, the sampling rate converter 110 is used to interpolate different sampling frequencies or reduce the sampling frequency to 4
Convert to either 8 kHz or 96 kHz.

【0012】なお、入力信号Sinのサンプリング周波数
s が48kHzまたは96kHzの場合、入力信号と
ディジタル/アナログ変換回路のマスタクロック信号、
例えば、水晶発振器の発振信号に同期しないデータな
ら、マスタクロック信号と同期させるため、サンプリン
グレートコンバータ110によって、タイミングの変換
を行う必要がある。サンプリングレートコンバータ11
0によって出力される変換後のデータはサンプリング周
波数が48kHz、または96kHzのPCMデータと
なり、この変換後のデータはDSP120に入力され
る。また、サンプリングレートコンバータ110は、出
力データのビットレートを示すフラグ信号Sf を生成し
てPDM回路140に出力する。
When the sampling frequency f s of the input signal S in is 48 kHz or 96 kHz, the input signal and the master clock signal of the digital / analog conversion circuit,
For example, if the data is not synchronized with the oscillation signal of the crystal oscillator, it is necessary to convert the timing by the sampling rate converter 110 in order to synchronize the data with the master clock signal. Sampling rate converter 11
The converted data output by 0 becomes PCM data having a sampling frequency of 48 kHz or 96 kHz, and the converted data is input to the DSP 120. The sampling rate converter 110 also generates a flag signal S f indicating the bit rate of the output data and outputs it to the PDM circuit 140.

【0013】DSP120は、入力されるデータに対し
て必要な処理を行い、処理結果をやはりPCMデータと
して1ビットDAC130に出力する。なお、DSP1
20における処理は必須ではなく、入力信号Sinの規
格、信号品質の状況などに応じてこの処理が要しない場
合、サンプリングレートコンバータ110の出力データ
を直接1ビットDAC130に出力することも可能であ
る。1ビットDAC130は、入力されるPCMデータ
をアナログ信号に変換し、変換結果をPDM回路140
に出力する。
The DSP 120 performs necessary processing on the input data and outputs the processing result to the 1-bit DAC 130 as PCM data. In addition, DSP1
The processing in 20 is not essential, and when this processing is not necessary depending on the standard of the input signal S in , the state of signal quality, etc., the output data of the sampling rate converter 110 can be directly output to the 1-bit DAC 130. . The 1-bit DAC 130 converts the input PCM data into an analog signal, and the conversion result is the PDM circuit 140.
Output to.

【0014】PDM回路140は、水晶発振器160に
よって生成したクロック信号CLKに応じて、入力信号
をPDM変調(パルス密度変調)し、変調信号をローパ
スフィルタ150に出力する。
The PDM circuit 140 performs PDM modulation (pulse density modulation) on the input signal in accordance with the clock signal CLK generated by the crystal oscillator 160, and outputs the modulated signal to the low pass filter 150.

【0015】ローパスフィルタ150は、PDM回路4
0から入力されるPDM変調信号に対して、その高調波
成分を減衰させ、所定の低周波数帯域の信号Sout を出
力する。なお、ローパスフィルタ150の出力信号S
out は、サンプリングレートコンバータ110入力され
るディジタル信号Sinに対するディジタル/アナログ変
換の結果である。
The low pass filter 150 includes the PDM circuit 4
With respect to the PDM modulation signal input from 0, its harmonic component is attenuated and a signal S out in a predetermined low frequency band is output. The output signal S of the low pass filter 150
out is the result of digital / analog conversion of the digital signal S in input to the sampling rate converter 110.

【0016】以下、図面を参照しつつ、本実施形態のデ
ィジタル/アナログ変換回路の構成部分である1ビット
DAC130及びPDM回路140の構成についてそれ
ぞれ説明する。図2は、1ビットDAC130の一構成
例を示す回路図である。図示のように、ここで、一例と
して1ビットDAC130は、3次のΔΣ(デルタシグ
マ)変調器によって構成されているとする。
The configurations of the 1-bit DAC 130 and the PDM circuit 140, which are the components of the digital / analog conversion circuit of this embodiment, will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the 1-bit DAC 130. As illustrated, here, as an example, the 1-bit DAC 130 is assumed to be configured by a third-order ΔΣ (delta sigma) modulator.

【0017】図2に示すように、1ビットDAC130
は、三つの積分器10,20,30、量子化器40、乗
算器101,103,104,105,107,10
8、及び減算器102,106によって構成されてい
る。積分器10,20と30は、それぞれ加算器と遅延
器によって構成されている。例えば積分器10は、加算
器11と遅延器12とによって構成されている。遅延器
12は、入力信号に対して1サンプル周期分の遅延を与
える。加算器11は、入力信号と遅延器の出力信号との
和を求めて、加算結果を遅延器12に出力する。量子化
器40は、入力信号に対して量子化を行い、ディジタル
信号を出力する。
As shown in FIG. 2, a 1-bit DAC 130 is provided.
Are three integrators 10, 20, 30, a quantizer 40, and multipliers 101, 103, 104, 105, 107, 10
8 and subtractors 102 and 106. Each of the integrators 10, 20 and 30 is composed of an adder and a delay device. For example, the integrator 10 includes an adder 11 and a delay device 12. The delay device 12 gives a delay of one sample period to the input signal. The adder 11 calculates the sum of the input signal and the output signal of the delay device, and outputs the addition result to the delay device 12. The quantizer 40 quantizes the input signal and outputs a digital signal.

【0018】図2に示すように、入力信号X(図1にお
ける入力信号S2)が乗算器101によって定数aと乗
算した結果が減算器102に入力される。減算器102
によって、乗算器101の出力信号乗算器103、10
8の出力信号との減算結果が求められ、減算結果が積分
器10に出力される。積分器10によって得られた積分
結果が乗算器104を介して積分器20に入力される。
積分器20の積分結果が乗算器105を介して減算器1
06に入力される。また、積分器20の出力信号が乗算
器108にも出力される。減算器106において、乗算
器105の出力信号と乗算器107の出力信号との減算
処理が行われ、減算結果が積分器30に入力される。積
分器30は入力信号を積分し、積分結果を量子化器40
に出力される。
As shown in FIG. 2, the result obtained by multiplying the input signal X (input signal S2 in FIG. 1) by the constant a by the multiplier 101 is input to the subtractor 102. Subtractor 102
Output signal multipliers 103, 10 of the multiplier 101
The subtraction result with the output signal of 8 is obtained, and the subtraction result is output to the integrator 10. The integration result obtained by the integrator 10 is input to the integrator 20 via the multiplier 104.
The integration result of the integrator 20 is passed through the multiplier 105 to the subtractor 1
It is input to 06. The output signal of the integrator 20 is also output to the multiplier 108. The subtractor 106 performs a subtraction process on the output signal of the multiplier 105 and the output signal of the multiplier 107, and the subtraction result is input to the integrator 30. The integrator 30 integrates the input signal and outputs the integration result to the quantizer 40.
Is output to.

【0019】量子化器40は、入力信号を量子化し、デ
ルタシグマ変調信号Y(図1における出力信号S3)を
出力する。なお、量子化器40の出力信号Yに量子化雑
音Qが含まれる。図示のように、量子化器40の出力信
号は、それぞれ乗算器103と乗算器107に出力され
る。
The quantizer 40 quantizes the input signal and outputs a delta-sigma modulated signal Y (output signal S3 in FIG. 1). The output signal Y of the quantizer 40 contains the quantization noise Q. As illustrated, the output signal of the quantizer 40 is output to the multiplier 103 and the multiplier 107, respectively.

【0020】上述したように構成された1ビットDAC
130によって、入力されるディジタル信号Xがデルタ
シグマ変調信号Yに変換される。デルタシグマ変調信号
Yは、後段のPDM回路140に入力される。なお、図
2に示す1ビットDAC130の構成例は、3次のΔΣ
変調器によって構成されているが、本発明の1ビットD
ACは、このような構成例に限らず、例えば、1次また
は2次のΔΣ変調器によって構成することもできる。
1-bit DAC constructed as described above
The input digital signal X is converted into a delta-sigma modulated signal Y by 130. The delta-sigma modulated signal Y is input to the PDM circuit 140 at the subsequent stage. The configuration example of the 1-bit DAC 130 shown in FIG.
1-bit D of the present invention, which is composed of a modulator
The AC is not limited to such a configuration example, and may be configured by, for example, a primary or secondary ΔΣ modulator.

【0021】次に、図3はPDM回路140の一構成例
を示している。図示のように、PDM回路140は、カ
ウンタ142、基本波形合成回路144及びPDM波形
合成回路146によって構成されている。
Next, FIG. 3 shows an example of the configuration of the PDM circuit 140. As illustrated, the PDM circuit 140 includes a counter 142, a basic waveform synthesizing circuit 144, and a PDM waveform synthesizing circuit 146.

【0022】カウンタ142は、水晶発振器160によ
って生成されるクロック信号CLKを受けて、これに応
じてカウントを行う。カウンタ142は、例えば、nビ
ットの2進カウンタによって構成され、クロック信号C
LKをカウントすることにより、nビットのカウントデ
ータSC を生成して、基本波形合成回路144に出力す
る。
The counter 142 receives the clock signal CLK generated by the crystal oscillator 160 and counts accordingly. The counter 142 is composed of, for example, an n-bit binary counter and has a clock signal C.
By counting LK, n-bit count data S C is generated and output to the basic waveform synthesis circuit 144.

【0023】基本波形合成回路144は、カウンタ14
2から供給されるnビットのカウントデータSC 及びサ
ンプリングビットレート変換回路110から出力される
ビットレートを示すフラグ信号Sf に応じて、PDM信
号の基本波形SA を生成する。PDM波形合成回路14
6は、基本波形SA 及び1ビットDACの出力信号S3
に応じて、PDM変調信号S4を合成する。
The basic waveform synthesis circuit 144 includes a counter 14
The basic waveform S A of the PDM signal is generated according to the n-bit count data S C supplied from 2 and the flag signal S f indicating the bit rate output from the sampling bit rate conversion circuit 110. PDM waveform synthesis circuit 14
6 is the basic waveform S A and the output signal S3 of the 1-bit DAC
The PDM modulated signal S4 is synthesized in accordance with

【0024】このように構成されたPDM回路140に
おいて、1ビットDAC130から出力されるデルタシ
グマ変調信号S3及びそのビットレートに応じて、PD
M変調信号S4が生成される。例えば、サンプリングレ
ートが48kHzのとき、ビットレートフラグ信号S f
がレベル1に保持され、サンプリングレートが96kH
zのとき、ビットレートフラグ信号Sf が上記レベル1
と異なるレベル2に保持される。このため、PDM回路
140はビットレートフラグ信号Sf のレベルによって
サンプリングレートを知り、これに応じてPDM波形の
合成を制御する。
In the PDM circuit 140 configured as above,
The 1-bit DAC 130 outputs the delta
Depending on the bear modulation signal S3 and its bit rate, the PD
The M modulation signal S4 is generated. For example, sampling
When the bit rate is 48 kHz, the bit rate flag signal S f 
Is held at level 1 and sampling rate is 96kHz
When z, the bit rate flag signal Sf Is above level 1
Held at level 2 different from. Therefore, the PDM circuit
140 is a bit rate flag signal Sf Depending on the level of
Know the sampling rate, and adjust the PDM waveform accordingly.
Control synthesis.

【0025】以下、信号の波形図を参照しつつ、1ビッ
トDAC130及びPDM回路140などの動作を説明
する。図4は、本実施形態のディジタル/アナログ変換
回路の動作時の信号波形を示す波形図である。以下、こ
の波形図を参照しつつ、本実施形態のディジタル/アナ
ログ変換回路の動作を説明する。図4(a)は、水晶発
振器160によって生成される変調クロック信号CLK
のタイミングを示している。ここで、入力信号Sinのサ
ンプリング周波数fs を、例えば、48kHzとする。
水晶発振器160によって入力信号Sinのサンプリング
周波数fs の512倍のクロック信号、即ち、24.5
76MHzの変調クロック信号CLKが生成され、PD
M回路140に供給される。
The operations of the 1-bit DAC 130, the PDM circuit 140, etc. will be described below with reference to the signal waveform diagrams. FIG. 4 is a waveform diagram showing signal waveforms during operation of the digital / analog conversion circuit of this embodiment. The operation of the digital / analog conversion circuit of this embodiment will be described below with reference to this waveform diagram. FIG. 4A shows a modulated clock signal CLK generated by the crystal oscillator 160.
Shows the timing of. Here, the sampling frequency f s of the input signal S in is set to, for example, 48 kHz.
The crystal oscillator 160 provides a clock signal that is 512 times the sampling frequency f s of the input signal S in , that is, 24.5.
The 76 MHz modulated clock signal CLK is generated, and PD
It is supplied to the M circuit 140.

【0026】図4(b)は、サンプリング周波数fs
48kHzのとき、64fs のサンプリング周波数でオ
ーバーサンプリングした1ビットデータの波形を示して
いる。図示のように、クロック信号CLKの周波数がサ
ンプリング周波数の512倍となるように生成されてい
るので、64fs のサンプリング周波数でオーバーサン
プリングした1ビットデータの周期T1 はクロック信号
CLKの8周期分に相当する。
FIG. 4B shows a waveform of 1-bit data oversampled at a sampling frequency of 64 fs when the sampling frequency f s is 48 kHz. As shown in the figure, since the frequency of the clock signal CLK is generated to be 512 times the sampling frequency, the period T 1 of 1-bit data oversampled at the sampling frequency of 64 fs is 8 periods of the clock signal CLK. Equivalent to.

【0027】64fs のサンプリング周波数でオーバー
サンプリングした1ビットデータが図1に示す1ビット
DAC130によって生成され、PDM回路140に出
力される。PDM回路140において、図3に示すよう
に、PDM波形合成回路146によって、1ビットデー
タのサンプリングレートに応じてPDM波形の合成が行
われる。図4(b)に示すように、例えば、1ビットデ
ータが「1」の場合、オーバーサンプリングした1ビッ
トデータがクロック信号CLKの8周期にわたってデー
タ「1」(例えば、ハイレベル)に保持される。これに
対して、図4(c)に示すように、PDM波形合成回路
146は、PDM変調信号S4におけるクロック信号C
LKの8周期のうち、6周期分においてデータ「1」を
保持し、残りの2周期分をデータ「0」に置き換える。
なお、1ビットデータが「0」の場合、クロック信号C
LKの8周期分がすべて「0」となり、PDM波形合成
回路146は、出力データS4をそのまま「0」に保持
する。
1-bit data oversampled at a sampling frequency of 64 fs is generated by the 1-bit DAC 130 shown in FIG. 1 and output to the PDM circuit 140. In the PDM circuit 140, as shown in FIG. 3, the PDM waveform synthesis circuit 146 synthesizes PDM waveforms according to the sampling rate of 1-bit data. As shown in FIG. 4B, for example, when the 1-bit data is “1”, the over-sampled 1-bit data is held at the data “1” (for example, high level) for 8 cycles of the clock signal CLK. . On the other hand, as shown in FIG. 4C, the PDM waveform synthesizing circuit 146 controls the clock signal C in the PDM modulation signal S4.
Data "1" is held in 6 cycles out of 8 cycles of LK, and the remaining 2 cycles are replaced with data "0".
When the 1-bit data is "0", the clock signal C
All eight cycles of LK become "0", and the PDM waveform synthesis circuit 146 holds the output data S4 at "0" as it is.

【0028】ここで、1ビットDAC130から出力さ
れる1ビットデータの全区間のうち、データの有効区間
が占める割合を波形率と定義すると、上述したように、
PDM回路140におけるパルス密度変調の結果、サン
プリング周波数が48kHzのとき、1ビットDAC1
30から出力される1ビットデータの全区間、即ちクロ
ック信号の8周期のうち、データの有効区間が占める割
合が6周期となり、波形率が6/8=3/4となる。即
ち、1ビットDAC130から出力されるデルタシグマ
変調信号がデータ「1」に対応するとき、PDM信号波
形の1周期のうち、3/4の区間がハイレベル、1/4
区間がローレベルのパルス信号に変換され、波形率は3
/4で、一定となる。
Here, when the ratio of the valid section of the data to the total section of the 1-bit data output from the 1-bit DAC 130 is defined as the waveform rate, as described above,
As a result of the pulse density modulation in the PDM circuit 140, when the sampling frequency is 48 kHz, 1-bit DAC1
In the entire section of 1-bit data output from 30, that is, in the 8 cycles of the clock signal, the ratio of the valid section of the data is 6 cycles, and the waveform ratio is 6/8 = 3/4. That is, when the delta-sigma modulated signal output from the 1-bit DAC 130 corresponds to the data "1", 3/4 of the period of the PDM signal waveform is high level, ¼
The section is converted to a low-level pulse signal and the waveform ratio is 3
It becomes constant at / 4.

【0029】次に、サンプリング周波数が96kHzの
場合について説明する。図4(d)は、サンプリング周
波数fs が96kHzのとき、オーバーサンプリングし
た1ビットデータの波形を示している。図示のように、
サンプリングf s が96kHzのとき、64fs でオー
バーサンプリングした1ビットデータの周期T2 は、ク
ロック信号CLKの4周期分に相当する。
Next, the sampling frequency is 96 kHz.
The case will be described. Figure 4 (d) shows the sampling frequency.
Wave number fs Is 96 kHz, oversampling
The waveform of 1-bit data is shown. As shown,
Sampling f s Is 96kHz, 64fs And oh
Cycle T of 1-bit data sampled by bar sampling2 Is
This corresponds to four cycles of the lock signal CLK.

【0030】このとき、PDM波形合成回路146によ
って、1ビットデータのサンプリングレートに応じてP
DM変調信号の波形の合成が行われる。図4(e)に示
すように、例えば、1ビットデータが「1」の場合、オ
ーバーサンプリングした1ビットデータがクロック信号
CLKの4周期にわたってデータ「1」に保持される。
これに対して、PDM波形合成回路146は、出力デー
タS4におけるクロック信号CLKの4周期のうち、3
周期分においてデータ「1」を保持し、残りの1周期を
データ「0」に置き換える。なお、1ビットデータ
「0」の場合、クロック信号CLKの4周期分がすべて
「0」となり、PDM波形合成回路146は、出力デー
タS4をそのまま「0」に保持する。
At this time, the PDM waveform synthesizing circuit 146 sets P according to the sampling rate of 1-bit data.
The waveform of the DM modulation signal is synthesized. As shown in FIG. 4E, for example, when the 1-bit data is “1”, the oversampled 1-bit data is held in the data “1” for four cycles of the clock signal CLK.
On the other hand, the PDM waveform synthesizing circuit 146 selects 3 out of 4 cycles of the clock signal CLK in the output data S4.
The data "1" is held for the period and the remaining one period is replaced with the data "0". In the case of 1-bit data "0", all four cycles of the clock signal CLK become "0", and the PDM waveform synthesis circuit 146 holds the output data S4 as it is as "0".

【0031】即ち、PDM回路140におけるパルス密
度変調の結果、サンプリング周波数が96kHzのと
き、1ビットDAC130から出力される1ビットデー
タのうち、データ「1」の波形がクロック信号CLKの
4周期分のうち、3周期分がハイレベルに、残り1周期
分がローレベルとなるように、出力されるパルス信号の
波形率が変えられる。このため、1ビットDAC130
の出力信号のうち、パルスの1周期の間連続してハイレ
ベルに保持されるデータ「1」に対応するパルスが、1
周期のうち3/4の区間にハイレベル、1/4区間にロ
ーレベルのパルス信号に変換され、波形率は3/4で、
一定となる。
That is, as a result of the pulse density modulation in the PDM circuit 140, when the sampling frequency is 96 kHz, the waveform of data "1" in the 1-bit data output from the 1-bit DAC 130 corresponds to four cycles of the clock signal CLK. Of these, the waveform ratio of the output pulse signal is changed so that three cycles are at a high level and the remaining one cycle is at a low level. Therefore, the 1-bit DAC 130
Of the output signal of 1 is the pulse corresponding to the data “1” which is continuously held at the high level for one cycle of the pulse.
It is converted into a high level pulse signal in the 3/4 section of the cycle and a low level pulse signal in the 1/4 section, and the waveform ratio is 3/4,
It will be constant.

【0032】上述したように、本実施形態のディジタル
/アナログ変換回路において、PDM回路140は入力
される1ビットデータのサンプリングレートに応じて、
出力するPDM変調信号における波形のうち、データの
全区間に占める有効なデータの割合、即ち波形率を一定
となるようにパルス密度変調が行われる。例えば、サン
プリングレートが48kHzのとき、1ビットデータ
「1」に対応するクロック信号CLKの8周期分のう
ち、6周期分を「1」(ハイレベル)に保持し、2周期
分を「0」に保持する。一方、サンプリングレートが9
6kHzのとき、1ビットデータ「1」に対応するクロ
ック信号CLKの4周期分のうち、3周期分を「1」に
保持し、残り1周期分を「0」に保持する。
As described above, in the digital / analog conversion circuit of this embodiment, the PDM circuit 140 is responsive to the sampling rate of the input 1-bit data.
The pulse density modulation is performed so that the ratio of the effective data in the entire data section of the waveform of the output PDM modulated signal, that is, the waveform rate is constant. For example, when the sampling rate is 48 kHz, of the 8 cycles of the clock signal CLK corresponding to 1-bit data "1", 6 cycles are held at "1" (high level) and 2 cycles are "0". Hold on. On the other hand, the sampling rate is 9
At 6 kHz, of the four cycles of the clock signal CLK corresponding to 1-bit data "1", three cycles are held at "1" and the remaining one cycle is held at "0".

【0033】これによって、サンプリング周波数48k
Hzまたは96kHzの何れの場合においても、PDM
回路140の出力信号S4、即ち、図3に示すPDM波
形合成回路146の出力信号の波形率が等しく保持され
るので、PDM回路140の出力側に設けられているロ
ーパスフィルタ150の利得特性を変えることなく、異
なるサンプリング周波数48kHzまたは96kHzに
対応することができ、アナログフィルタによって構成さ
れたローパスフィルタ150の構成を簡略化することが
でき、サンプリング周波数の切り替えによるフィルタの
特性の制御を不要となり、異なるサンプリング周波数に
対応できる高精度のアナログフィルタを構築することが
できる。
As a result, the sampling frequency is 48k.
PDM at either Hz or 96 kHz
Since the waveform ratio of the output signal S4 of the circuit 140, that is, the output signal of the PDM waveform synthesis circuit 146 shown in FIG. 3 is held equal, the gain characteristic of the low-pass filter 150 provided on the output side of the PDM circuit 140 is changed. Different sampling frequencies of 48 kHz or 96 kHz can be accommodated, the configuration of the low-pass filter 150 composed of analog filters can be simplified, control of filter characteristics by switching of sampling frequencies becomes unnecessary, and It is possible to construct a high-precision analog filter that can handle the sampling frequency.

【0034】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、サンプリング周波数に依存せずにPDM回路の出力
信号の波形率を常に一定に保持することによって、PD
M回路から出力されるPDM変調信号の低周波成分を抽
出するために設けられるアナログローパスフィルタの利
得特性を一定に保持することができ、ローパスフィルタ
の構成を簡略化しながらその特性を改善でき、高精度な
信号処理を実現できる。
As described above, according to the present embodiment, the PD ratio of the output signal of the PDM circuit is always kept constant without depending on the sampling frequency.
The gain characteristic of the analog low pass filter provided for extracting the low frequency component of the PDM modulated signal output from the M circuit can be held constant, and the characteristic can be improved while simplifying the configuration of the low pass filter. Accurate signal processing can be realized.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のディジタ
ル/アナログ変換回路によれば、サンプリング周波数に
依存せずにPDM回路の出力信号の波形率を一定の保持
することによって、PDM変調信号用ローパスフィルタ
の利得特性を一定に保持することができ、フィルタの構
成を簡略化しながらその特性を改善することができる。
また、本発明によれば、PLL回路の代わりに高精度の
水晶発振器を用いてPDM変調用クロック信号を提供す
ることができ、PLL回路によって生成されるクロック
信号のジッタの影響を抑制でき、かつ水晶発振器の周波
数を上げずに済むことができるので、回路構成を簡略化
しながら、高精度なディジタル/アナログ変換を容易に
実現できる利点がある。
As described above, according to the digital / analog conversion circuit of the present invention, the waveform ratio of the output signal of the PDM circuit is kept constant without depending on the sampling frequency. The gain characteristic of the low-pass filter can be held constant, and the characteristic can be improved while simplifying the configuration of the filter.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a PDM modulation clock signal by using a high-precision crystal oscillator instead of the PLL circuit, suppress the influence of jitter of the clock signal generated by the PLL circuit, and Since it is not necessary to increase the frequency of the crystal oscillator, there is an advantage that a highly accurate digital / analog conversion can be easily realized while simplifying the circuit configuration.

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

【図1】本発明に係るディジタル/アナログ変換回路の
一実施形態を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a digital / analog conversion circuit according to the present invention.

【図2】本実施形態の1ビットDACを構成するΔΣ変
調器の一例を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a ΔΣ modulator that constitutes the 1-bit DAC of the present embodiment.

【図3】本実施形態の1ビットDACを構成するPDM
回路の一例を示す回路図である。
FIG. 3 is a PDM forming the 1-bit DAC of the present embodiment.
It is a circuit diagram showing an example of a circuit.

【図4】本実施形態のディジタル/アナログ変換回路の
動作を示す波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram showing the operation of the digital / analog conversion circuit of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

110…サンプリングレートコンバータ(SRC)、1
20…DSP、130…1ビットDAC、140…PD
M回路、142…カウンタ、144…基本波形合成回
路、146…PDM波形合成回路、150…ローパスフ
ィルタ(LPF)。
110 ... Sampling rate converter (SRC), 1
20 ... DSP, 130 ... 1-bit DAC, 140 ... PD
M circuit, 142 ... Counter, 144 ... Basic waveform synthesis circuit, 146 ... PDM waveform synthesis circuit, 150 ... Low pass filter (LPF).

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ディジタル信号をアナログ信号に変換する
ディジタル/アナログ変換回路であって、 上記ディジタル信号のサンプリングレートに応じて、当
該ディジタル信号のサンプリング周波数を第1または第
2のサンプリングレートのうち、何れか一つに変換する
サンプリングレート変換手段と、 上記サンプリングレートが変換した後のディジタル信号
を所定の倍率でオーバーサンプリングし、1ビットデー
タに変換する1ビットディジタル−アナログ変換手段
と、 上記オーバーサンプリング周波数の整数倍の発振周波数
を持つクロック信号を生成する発振手段と、 上記変換後のサンプリングレートに応じて、上記オーバ
ーサンプリングした1ビットデータに対して、波形率を
一定に保持するよう上記クロック信号の所定の周期分に
おいてサンプリングデータを所定の値に保持するパルス
変調回路と、 上記パルス変調回路によって変調された信号に対して所
定の低周波成分を取り出すための定利得フィルタとを有
するディジタル/アナログ変換回路。
1. A digital / analog conversion circuit for converting a digital signal into an analog signal, wherein a sampling frequency of the digital signal is selected from among a first sampling rate and a second sampling rate according to the sampling rate of the digital signal. Sampling rate conversion means for converting any one of them, 1-bit digital-analog conversion means for over-sampling the digital signal after conversion of the sampling rate by a predetermined magnification, and converting it to 1-bit data, and the over-sampling Oscillation means for generating a clock signal having an oscillation frequency that is an integral multiple of the frequency, and the clock signal for holding the waveform ratio constant for the oversampled 1-bit data according to the sampling rate after the conversion. For a predetermined period of A digital / analog conversion circuit having a pulse modulation circuit for holding sampling data at a predetermined value by a constant gain filter and a constant gain filter for extracting a predetermined low frequency component from the signal modulated by the pulse modulation circuit.
【請求項2】上記第1のサンプリングレートは、48k
Hzであり、上記第2のサンプリングレートは96kH
zである請求項1記載のディジタル/アナログ変換回
路。
2. The first sampling rate is 48k
Hz and the second sampling rate is 96 kHz
The digital / analog conversion circuit according to claim 1, wherein z is z.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008187375A (en) * 2007-01-29 2008-08-14 Rohm Co Ltd Analog/digital converter, and electronic apparatus employing it
CN102035515B (en) * 2007-06-15 2013-01-16 浙江华立通信集团有限公司 Pulse density modulator for time division-synchronization code division multiple access (TD-SCDMA) and 4G terminal

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