JP2680858B2 - レベル検出回路 - Google Patents
レベル検出回路Info
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- JP2680858B2 JP2680858B2 JP26672888A JP26672888A JP2680858B2 JP 2680858 B2 JP2680858 B2 JP 2680858B2 JP 26672888 A JP26672888 A JP 26672888A JP 26672888 A JP26672888 A JP 26672888A JP 2680858 B2 JP2680858 B2 JP 2680858B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アナログ信号の振幅レベルを検出してデジ
タル信号処理に利用するレベル検出回路に関する。
タル信号処理に利用するレベル検出回路に関する。
本発明は、デジタル化されたアナログ信号のレベルを
検出する手段において、 閾値と比較するレベル相当の直流分を生成するフィル
タの入出力部に符号反転回路を設けることにより、 従来例に比し回路規模をわずかに増大することで小さ
い入力レベルでも検出することができるようにしたもの
である。
検出する手段において、 閾値と比較するレベル相当の直流分を生成するフィル
タの入出力部に符号反転回路を設けることにより、 従来例に比し回路規模をわずかに増大することで小さ
い入力レベルでも検出することができるようにしたもの
である。
従来のレベル検出回路の構成を第３図に示す。このレ
ベル検出回路は、デジタル回路であって、アナログ信号
をアナログ／デジタル変換、すなわちサンプリングおよ
び量子化操作を行ったデジタル信号を入力として処理を
行うが、振幅レベルをわかり易く表現するため、以下で
は量子化操作を省略して説明する。
ベル検出回路は、デジタル回路であって、アナログ信号
をアナログ／デジタル変換、すなわちサンプリングおよ
び量子化操作を行ったデジタル信号を入力として処理を
行うが、振幅レベルをわかり易く表現するため、以下で
は量子化操作を省略して説明する。
一般に入力信号の振幅レベルを検出するレベル検出器
は、入力信号の直流成分のみを取り出すことにより実現
されるが、この直流成分を取り出す方法には、入力信号
を全波整流してから低域通過フィルタを通して直流成分
を得る方法と、入力信号を自乗してから低域通過フィル
タを通して直流成分を得る方法とがある。通常は全波整
流回路を用いる方法が構成が簡単になるため、全波整流
を行って低域通過フィルタを通す方法が用いられる。
は、入力信号の直流成分のみを取り出すことにより実現
されるが、この直流成分を取り出す方法には、入力信号
を全波整流してから低域通過フィルタを通して直流成分
を得る方法と、入力信号を自乗してから低域通過フィル
タを通して直流成分を得る方法とがある。通常は全波整
流回路を用いる方法が構成が簡単になるため、全波整流
を行って低域通過フィルタを通す方法が用いられる。
図外のサンプリング回路においてサンプリング周波数
fsでサンプリングされデジタル信号に変換された入力信
号ｘ（nT） A :振幅値 fs:サンプリング周波数 f :入力周波数 n :サンプル数 T :サンプリング周期（＝1/fs） 全波整流器12で全波整流すると、そのスペクトラム
は、 になる。これを低域通過フィルタ13に通すと式の高調
波成分が抑圧され、直流成分のみが取り出され、その結
果と閾値とを比較して入力信号のレベル検出を行う。こ
のとき、閾値と入力信号の振幅レベルに比例する直流成
分とを比較した判定比較結果（閾値より大か小かの）が
レベル検出出力として出力される。
fsでサンプリングされデジタル信号に変換された入力信
号ｘ（nT） A :振幅値 fs:サンプリング周波数 f :入力周波数 n :サンプル数 T :サンプリング周期（＝1/fs） 全波整流器12で全波整流すると、そのスペクトラム
は、 になる。これを低域通過フィルタ13に通すと式の高調
波成分が抑圧され、直流成分のみが取り出され、その結
果と閾値とを比較して入力信号のレベル検出を行う。こ
のとき、閾値と入力信号の振幅レベルに比例する直流成
分とを比較した判定比較結果（閾値より大か小かの）が
レベル検出出力として出力される。
このような従来のレベル検出回路では、直流成分のみ
を取り出す低域通過フィルタのカットオフ周波数はサン
プリング周波数fsに比べて小さくなる。デジタルフィル
タ等のデジタル信号処理では、信号と係数との乗算およ
び加算が繰り返されて処理が行われる。この場合、通
常、乗算結果は信号と同じビット長（演算語長）で切り
捨てられる。したがって、演算語長が短いと、通常行っ
ている乗算結果を切り捨てた場合に負側に直流オフセッ
トが発生し、入力信号のレベルが小さいときに、その直
流成分が低域通過フィルタ内部で発生した直流オフセッ
トの分だけ小さくなって検出不可能になり、SN比が悪化
する。高いSN比を得るためには、（１） 演算語長を長
くする、（２） 乗算結果を丸める（四捨五入）、
（３） オフセットキャンセラを追加する、などを行わ
なえればならないので、全体の回路規模が大きくなる欠
点があった。
を取り出す低域通過フィルタのカットオフ周波数はサン
プリング周波数fsに比べて小さくなる。デジタルフィル
タ等のデジタル信号処理では、信号と係数との乗算およ
び加算が繰り返されて処理が行われる。この場合、通
常、乗算結果は信号と同じビット長（演算語長）で切り
捨てられる。したがって、演算語長が短いと、通常行っ
ている乗算結果を切り捨てた場合に負側に直流オフセッ
トが発生し、入力信号のレベルが小さいときに、その直
流成分が低域通過フィルタ内部で発生した直流オフセッ
トの分だけ小さくなって検出不可能になり、SN比が悪化
する。高いSN比を得るためには、（１） 演算語長を長
くする、（２） 乗算結果を丸める（四捨五入）、
（３） オフセットキャンセラを追加する、などを行わ
なえればならないので、全体の回路規模が大きくなる欠
点があった。
本発明はこのような欠点を除くもので、回路規模の増
大を抑制して高いSN比を得られるレベル検出回路を提供
することを目的とする。
大を抑制して高いSN比を得られるレベル検出回路を提供
することを目的とする。
本発明は、全波整流器と低域通過フィルタとの間の経
路および低域通過フィルタと比較器との間の経路のそれ
ぞれに挿入された符号反転回路を備えたことを特徴とす
る。
路および低域通過フィルタと比較器との間の経路のそれ
ぞれに挿入された符号反転回路を備えたことを特徴とす
る。
デジタル信号の処理をこのデジタル信号に相当のアナ
ログ信号の処理過程で説明する。
ログ信号の処理過程で説明する。
全波整流した信号をいったん符号反転し負の値にした
後に低域通過負フィルタを経由して負の直流成分と負の
オフセット分とが加算された信号を得る。この信号の符
号を反転して正の値に戻し、直流オフセット分を加えた
閾値と比較してレベル検出を行う。これにより、低いレ
ベルの入力信号のレベル検出が行える。
後に低域通過負フィルタを経由して負の直流成分と負の
オフセット分とが加算された信号を得る。この信号の符
号を反転して正の値に戻し、直流オフセット分を加えた
閾値と比較してレベル検出を行う。これにより、低いレ
ベルの入力信号のレベル検出が行える。
すなわち、尖鋭な波形が下向きであるより上向きであ
る方が高調波成分が大きいので同一特性の低域フィルタ
で除去できる高周波のエネルギ成分が大きくなる。
る方が高調波成分が大きいので同一特性の低域フィルタ
で除去できる高周波のエネルギ成分が大きくなる。
以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
この実施例は、第１図に示すように、到来したデジタ
ル信号に基づきこのデジタル信号に相当のアナログ信号
を全波整流したアナログ信号に相当のデジタル信号を生
成するデジタル回路の全波整流器２と、この全波整流器
２の出力信号に基づきこのデジタル信号に相当のアナロ
グ信号から抽出した直流成分に相当のデジタル信号を生
成するデジタルフィルタで構成された低域通過フィルタ
４と、この低域通過フィルタ４の出力信号に基づきこの
デジタル信号に相当のアナログ直流成分と閾値との比較
値に相当のアナログ信号を生成する比較器６と、全波整
流器２と低域通過フィルタ４との間の経路および低域通
過フィルタ４と比較器６との間の経路のそれぞれに挿入
され、この経路を通過するデジタル信号に基づきこのデ
ジタル信号に相当のアナログ信号の符号を反転したアナ
ログ信号に相当のデジタル信号を生成する符号反転回路
３および５とを備える。
ル信号に基づきこのデジタル信号に相当のアナログ信号
を全波整流したアナログ信号に相当のデジタル信号を生
成するデジタル回路の全波整流器２と、この全波整流器
２の出力信号に基づきこのデジタル信号に相当のアナロ
グ信号から抽出した直流成分に相当のデジタル信号を生
成するデジタルフィルタで構成された低域通過フィルタ
４と、この低域通過フィルタ４の出力信号に基づきこの
デジタル信号に相当のアナログ直流成分と閾値との比較
値に相当のアナログ信号を生成する比較器６と、全波整
流器２と低域通過フィルタ４との間の経路および低域通
過フィルタ４と比較器６との間の経路のそれぞれに挿入
され、この経路を通過するデジタル信号に基づきこのデ
ジタル信号に相当のアナログ信号の符号を反転したアナ
ログ信号に相当のデジタル信号を生成する符号反転回路
３および５とを備える。
次に、この実施例の動作を第１図に基づき説明する。
全波整流器２で全波整流した信号を符号反転回路３でい
ったん符号反転して負の値にした後に低域通過フィルタ
４に入力する。ここで、低域通過フィルタ４での演算は
短い演算語長で通常のように乗算結果は切り捨てを行っ
ている。低域通過フィルタの出力には負の直流成分と負
のオフセット分が加算されて現れ、符号反転回路５でさ
らに符号反転を行い正の値に戻す。直流オフセット分を
加えた値を閾値としてレベル検出を行う。これにより、
入力信号のレベルが小さいときでもレベル検出が行え
る。
全波整流器２で全波整流した信号を符号反転回路３でい
ったん符号反転して負の値にした後に低域通過フィルタ
４に入力する。ここで、低域通過フィルタ４での演算は
短い演算語長で通常のように乗算結果は切り捨てを行っ
ている。低域通過フィルタの出力には負の直流成分と負
のオフセット分が加算されて現れ、符号反転回路５でさ
らに符号反転を行い正の値に戻す。直流オフセット分を
加えた値を閾値としてレベル検出を行う。これにより、
入力信号のレベルが小さいときでもレベル検出が行え
る。
次に、第５図に構成を示し表に各部の係数値を示す低
域通過フィルタを用いた場合の直流オフセット量をこの
実施例と従来例とで対比する。
域通過フィルタを用いた場合の直流オフセット量をこの
実施例と従来例とで対比する。
乗算器22で発生した雑音N1が出力に現れるときの伝達
関数は、 であり、同様に乗算器23〜25で発生した雑音N2〜N4の伝
達関数は、 である。直流における雑音量は〜式でｚ＝１とおく
ことにより得られ、 になる。したがって、通域通過フィルタ４の内部で発生
した雑音が出力に現れる総量TNは、 になる。ここで、一般的に乗算器の出力結果を切り捨て
した場合の雑音の平均値ｍは、 ただし、Δ：量子化ステップ と表されるので、演算語長を16ビット（符号１ビット）
とすると、直流における雑音量TNDCは、 TNDC＝233.3×（−2-15/2） ＝−3.56E−３ … になる。
関数は、 であり、同様に乗算器23〜25で発生した雑音N2〜N4の伝
達関数は、 である。直流における雑音量は〜式でｚ＝１とおく
ことにより得られ、 になる。したがって、通域通過フィルタ４の内部で発生
した雑音が出力に現れる総量TNは、 になる。ここで、一般的に乗算器の出力結果を切り捨て
した場合の雑音の平均値ｍは、 ただし、Δ：量子化ステップ と表されるので、演算語長を16ビット（符号１ビット）
とすると、直流における雑音量TNDCは、 TNDC＝233.3×（−2-15/2） ＝−3.56E−３ … になる。
次に、入力信号として周波数ｆ＝2100Hz、レベル−40
dBmO（223）（正の最大値を32120、3.17dBmOとする）を
第１図に示すレベル検出回路に入力したときの低域通過
フィルタ４の出力シミュレーション結果を第６図に示
す。また、同じ信号を第２図に示す従来のレベル検出回
路に入力したときの同シミュレーション結果を第７図に
示す。ここで、低域通過フィルタ部で発生する直流オフ
セット量を式より換算すると、 TNDC＝−3.56E−３×32120 ＝−114.3 …′ になる。第７図では、入力信号の直流成分が直流オフセ
ットの影響により小さくなって検出不可能になっている
が、低域通過フィルタ４の入出力部で符号反転を行う
と、入力信号の直流成分に直流オフセットが加えられた
形になり、閾値にも直流オフセット量を加えて補正する
と、十分に検出可能になる。
dBmO（223）（正の最大値を32120、3.17dBmOとする）を
第１図に示すレベル検出回路に入力したときの低域通過
フィルタ４の出力シミュレーション結果を第６図に示
す。また、同じ信号を第２図に示す従来のレベル検出回
路に入力したときの同シミュレーション結果を第７図に
示す。ここで、低域通過フィルタ部で発生する直流オフ
セット量を式より換算すると、 TNDC＝−3.56E−３×32120 ＝−114.3 …′ になる。第７図では、入力信号の直流成分が直流オフセ
ットの影響により小さくなって検出不可能になっている
が、低域通過フィルタ４の入出力部で符号反転を行う
と、入力信号の直流成分に直流オフセットが加えられた
形になり、閾値にも直流オフセット量を加えて補正する
と、十分に検出可能になる。
本発明は、以上説明したように、全波整流後の信号の
直流成分のみを取り出す低域通過フィルタの入出力部で
符号反転を行うことにより、乗算器出力結果を切り捨て
にし、しかも短い演算語長で実現しても直流オフセット
の影響を受けずにSN比の悪化を防止することができ、全
体の回路規模を縮小できる効果がある。
直流成分のみを取り出す低域通過フィルタの入出力部で
符号反転を行うことにより、乗算器出力結果を切り捨て
にし、しかも短い演算語長で実現しても直流オフセット
の影響を受けずにSN比の悪化を防止することができ、全
体の回路規模を縮小できる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明実施例の構成を示すブロック構成図。 第２図は第１図の各部のアナログ表現された波形図。 第３図は従来例の構成を示すブロック構成図。 第４図は第３図の各部のアナログ表現された波形図。 第５図は低域通過フィルタの構成を示す回路図。 第６図は第５図の低域通過フィルタを用いて本発明によ
る符号反転を行った場合のシミュレーション結果。 第７図は符号反転を行わない場合のシミュレーション結
果。 １、11……デジタル信号入力端子、２、12……全波整流
器、３、５……符号反転回路、４、13……低域通過フィ
ルタ、６、14……比較器、７、15……閾値発生手段、
８、16……検出結果出力端子、21……信号入力端子、22
〜25……デジタル乗算器、26〜28……デジタル加算器、
29、30……遅延器、31……信号出力端子。
る符号反転を行った場合のシミュレーション結果。 第７図は符号反転を行わない場合のシミュレーション結
果。 １、11……デジタル信号入力端子、２、12……全波整流
器、３、５……符号反転回路、４、13……低域通過フィ
ルタ、６、14……比較器、７、15……閾値発生手段、
８、16……検出結果出力端子、21……信号入力端子、22
〜25……デジタル乗算器、26〜28……デジタル加算器、
29、30……遅延器、31……信号出力端子。
Claims (1)
- 【請求項１】アナログ入力信号がアナログ／デジタル変
換によってデジタル信号に変換された信号を全波整流す
る全波整流器と、 この全波整流器の出力デジタル信号が通過するデジタル
低域通過フィルタと、 このフィルタの出力と閾値とを比較してその比較結果を
出力する比較器と を備えたレベル検出回路において、 上記全波整流器と上記低域通過フィルタとの間の経路お
よび上記低域通過フィルタと上記比較器との間の経路の
それぞれに挿入された符号反転回路 を備えたことを特徴とするレベル検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26672888A JP2680858B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | レベル検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26672888A JP2680858B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | レベル検出回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02113629A JPH02113629A (ja) | 1990-04-25 |
| JP2680858B2 true JP2680858B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=17434860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26672888A Expired - Lifetime JP2680858B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | レベル検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2680858B2 (ja) |
-
1988
- 1988-10-21 JP JP26672888A patent/JP2680858B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02113629A (ja) | 1990-04-25 |
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