JP2874875B2 - Analog signal delay circuit - Google Patents

Analog signal delay circuit

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JP2874875B2 JP19068488A JP19068488A JP2874875B2 JP 2874875 B2 JP2874875 B2 JP 2874875B2 JP 19068488 A JP19068488 A JP 19068488A JP 19068488 A JP19068488 A JP 19068488A JP 2874875 B2 JP2874875 B2 JP 2874875B2
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馨 高須賀
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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、アナログ信号遅延回路に関するものであ
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analog signal delay circuit.

[従来の技術] 従来のアナログ信号遅延回路としては、アナログ信号
を、BBD(バケットブリゲート形素子)などを用いた電
荷転送素子に書き込み、書き込みよりT時間遅れたタイ
ミングで読み出した出力によりT時間遅延したアナログ
信号を取り出す方式をとっている。
[Prior Art] As a conventional analog signal delay circuit, an analog signal is written to a charge transfer element using a BBD (bucket brigade type element) or the like, and the output is read at a timing delayed by T time from the write, so that the T time is obtained. The system takes out the delayed analog signal.

[発明が解決しようとする課題] この場合周波数特性やS/N比の点に問題があり、加え
て、回路をMOS−LSI化することも困難で、しかも高価で
ある。
[Problems to be Solved by the Invention] In this case, there are problems in frequency characteristics and S / N ratio, and in addition, it is difficult and expensive to implement a circuit as a MOS-LSI.

そこで、本発明の目的は、アナログ入力信号のダイナ
ミックレンジを大きくとることができ、ノイズの影響を
受けにくく、MOS−LSI化に好適でしかも安価なアナログ
遅延回路を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an analog delay circuit which can increase the dynamic range of an analog input signal, is less affected by noise, is suitable for MOS-LSI, and is inexpensive.

[課題を解決するための手段] このような目的を達成するために、本発明は、アナロ
グ信号を、アナログ信号の周波数の数十倍以上の周波数
fsでサンプリングして1ビットのディジタル信号を形成
するΔΣ型ADコンバータ手段と、ΔΣ型ADコンバータ手
段により形成され出力される一連の1ビットのディジタ
ル信号について、周波数fsと同じ周波数でメモリに書き
込み、一時保持し、読み出しを行なうメモリ制御手段
と、読み出された一連の1ビットのディジタル信号の2
値化を行なう2値化手段と、2値化手段からの出力の高
周波成分を除去し、1ビットのディジタル信号のメモリ
制御手段における書き込みと読み出しの時間差分だけ遅
延したアナログ信号を取り出すフィルタ手段とを具えた
ことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve such an object, the present invention provides an analog signal having a frequency of several tens of times or more the frequency of the analog signal.
Δ サ ン プ リ ン グ -type AD converter means sampling at fs to form a 1-bit digital signal, and a series of 1-bit digital signals formed and output by the ΔΣ-type AD converter means are written to a memory at the same frequency as the frequency fs, A memory control means for temporarily holding and reading, and a two-bit digital signal of a series of one-bit digital signals read out.
Binarizing means for performing binarization, and filter means for removing a high-frequency component of an output from the binarizing means and extracting an analog signal delayed by a time difference between writing and reading in a memory control means for a 1-bit digital signal. It is characterized by having.

[作用] 本発明によれば、ΔΣ型ADコンバータを用いることに
よって、ノイズの影響を受けにくく、回路全体をMOS LS
I化するのにも好適である。
[Operation] According to the present invention, by using a ΔΣ AD converter, the circuit is less susceptible to noise and the entire circuit is MOS LS
It is also suitable for I.

[実施例] 以下に、図面を参照して太発明の実施例を詳細に説明
する。
[Example] Hereinafter, an example of a thick invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の一実施例を第1図に示し、その各部の信号波
形の一例を第2図(A)〜(D)に示す。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (A) to 2 (D) show examples of signal waveforms at respective portions thereof.

第1図において、10はΔΣ型ADコンバータであり、た
とえば第2図(A)に示すようなアナログ入力信号
(A)を受けて、第2図(B)に示すように、アナログ
入力信号(A)の振幅に比例したデューテイ・レシオの
パルス信号(B)を得る。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a ΔΣ AD converter which receives an analog input signal (A) as shown in FIG. 2 (A) and receives an analog input signal (A) as shown in FIG. 2 (B). A pulse signal (B) having a duty ratio proportional to the amplitude of (A) is obtained.

ΔΣ型ADコンバータ10自体は公知の構成であり、ここ
で、11および12は演算増幅器、13および14は加算器、15
および16は各演算増幅器11および12の帰還用コンデン
サ、17はコンパレータ、18はD型フリップフロップ、19
は1ビットDAコンバータである。
The ΔΣ AD converter 10 itself has a known configuration, where 11 and 12 are operational amplifiers, 13 and 14 are adders, 15
And 16 are feedback capacitors for the operational amplifiers 11 and 12, 17 is a comparator, 18 is a D-type flip-flop, 19
Is a 1-bit DA converter.

加算器13には入力アナログ信号(A)とDAコンバータ
19からの出力とを供給し、その加算出力を演算増幅器11
の負側入力端子に供給する。加算器14には演算増幅器11
の出力とDAコンバータ19からの出力とを供給し、その加
算出力を演算増幅器12の負側入力端子に供給する。演算
増幅器11および12の各正側入力端子をアナログ大地電位
に接続する。コンパレータ17では、演算増幅器12からの
出力をアナログ大地電位と比較し、その出力がアナログ
大地電位より大きいときに“1",その他のときに“0"を
出力する。フリップフロップ18のデータ入力端子にはコ
ンパレータ17からの2値出力“0"または“1"を供給し、
同じくクロック入力端子には入力アナログ信号(A)の
周波数の数十倍以上の周波数をもつクロックパルスfsを
供給し、そのクロックパルスの立上りでコンパレータ17
からのデータ“0"または“1"を取り込む。フリップフロ
ップ18の出力を1ビットDAコンバータ19に供給し、ここ
で、“1"に対しては例えば−1V,“0"に対しては例えば
+1Vというように所定の電圧を発生させて、そのアナロ
グ出力を加算器13,14を介して、演算増幅器11,12にそれ
ぞれ差分としてフイードバックする。それにより、新た
に入来するアナログ信号に対して、その直前のディジタ
ルデータに対応するアナログ量だけ差をとってから、積
分を行う。
The adder 13 has an input analog signal (A) and a DA converter
19 and the output from the operational amplifier 11
To the negative input terminal of The adder 14 has an operational amplifier 11
And the output from the DA converter 19 are supplied, and the added output is supplied to the negative input terminal of the operational amplifier 12. The positive input terminals of the operational amplifiers 11 and 12 are connected to the analog ground potential. The comparator 17 compares the output from the operational amplifier 12 with the analog ground potential, and outputs “1” when the output is larger than the analog ground potential, and outputs “0” at other times. The binary input “0” or “1” from the comparator 17 is supplied to the data input terminal of the flip-flop 18,
Similarly, a clock pulse fs having a frequency of several tens of times or more the frequency of the input analog signal (A) is supplied to the clock input terminal, and a comparator 17 is provided at the rising edge of the clock pulse.
The data “0” or “1” from the The output of the flip-flop 18 is supplied to a 1-bit DA converter 19, where a predetermined voltage such as -1V for "1" and + 1V for "0" is generated. The analog output is fed back to the operational amplifiers 11 and 12 via adders 13 and 14 as differences, respectively. Thus, a new incoming analog signal is differentiated by an analog amount corresponding to the immediately preceding digital data, and then integrated.

このようにして、第1入力アナログ信号(A)は、ク
ロックパルスfsで高速サンプリングされて、第2図
(B)に示すように、1ビットのディジタル出力(B)
に変換されて取り出される。
In this manner, the first input analog signal (A) is sampled at high speed by the clock pulse fs, and as shown in FIG. 2 (B), the 1-bit digital output (B)
It is converted and taken out.

このディジタル信号(B)はアナログ信号(A)の振
幅に比例したデューティ・レシオのパルス列となる。た
だし、フリップフロップ18がクロックパルスfsで動作す
るので、かかるディジタル出力のパルス幅は1/fs(秒)
の整数倍の値をとるのみであって、ディジタル的に離散
的な量となる。すなわち、第2図(A)に示すように、
アナログ信号(A)の振幅および極性に応じてデューテ
ィ・レシオは変化し、正方向の入力のときに比べて、負
方向の入力のときの方がデューテイ・レシオは低い。ま
た、振幅が零、すなわち無信号のときに、デューティ・
レシオは50%である。
This digital signal (B) becomes a pulse train with a duty ratio proportional to the amplitude of the analog signal (A). However, since the flip-flop 18 operates with the clock pulse fs, the pulse width of such digital output is 1 / fs (second)
It takes only a value that is an integral multiple of, and is a digitally discrete quantity. That is, as shown in FIG.
The duty ratio changes according to the amplitude and polarity of the analog signal (A), and the duty ratio is lower when the input is in the negative direction than when the input is in the positive direction. When the amplitude is zero, that is, when there is no signal, the duty
The ratio is 50%.

以上のように、入力アナログ信号をΔΣ型ADコンバー
タ10により1ビットディジタル信号に変換して得られた
ディジタル出力を、本発明では、コントロールロジック
回路40の制御の下で、ΔΣ型ADコンバータ10のサンプリ
ング周波数fsと同じ周波数でアドレスを変化させて、メ
モリ41に書き込み、一時保持したうえで、書き込みより
T時間遅れたタイミングで読み出しを行う(第2図
(B)および第2図(C)参照)。メモリ41は通常のRA
M、FIFO(ファーストインファーストアウト)レジスタ
またはシフトレジスタで構成することができる。
As described above, the digital output obtained by converting the input analog signal into a 1-bit digital signal by the ΔΣ AD converter 10 is used in the present invention to control the ΔΣ AD converter 10 under the control of the control logic circuit 40. The address is changed at the same frequency as the sampling frequency fs, the data is written to the memory 41, temporarily stored, and then read at a timing delayed by T time from the write (see FIGS. 2B and 2C). ). Memory 41 is a normal RA
It can be composed of M, FIFO (first in first out) register or shift register.

遅延時間Tは、RAMを使用した場合にはメモリアドレ
スを0からN−1までを順次読み出しを行い、その後書
き込みを行うよう循環させた場合、T=N/fsとなり、N
を変化させることにより任意の遅延時間を得ることがで
きる。
When the RAM is used, the memory address is sequentially read from 0 to N−1, and when the memory is circulated so as to perform writing, the delay time T becomes T = N / fs.
Can be changed to obtain an arbitrary delay time.

FIFOレジスタまたはシフトレジスタを使用した場合に
は、それらの深さとサンプリング周波数fsにより、遅延
時間が決定される。
When a FIFO register or a shift register is used, the delay time is determined by their depth and the sampling frequency fs.

コントロールロジック回路40の制御の下にT時間遅れ
たタイミングで読み出されるディジタル出力は、2値化
回路20を通して2値化したのち、ローパスフィルタ30を
通過させ高周波成分を除去することにより第2図(D)
に示すように最初の入力アナログ信号を再生することが
できる。
The digital output read out at the timing delayed by the time T under the control of the control logic circuit 40 is binarized through the binarization circuit 20, and then passed through the low-pass filter 30 to remove high-frequency components (FIG. 2). D)
The first input analog signal can be reproduced as shown in FIG.

このローパスフィルタ30を、CRによるバッシブフィル
タまたはCRと演算増幅器を用いたアクティブフィルタで
構成することもできる。
The low-pass filter 30 may be configured as a passive filter using CR or an active filter using CR and an operational amplifier.

さらに、本発明の特徴として、このローパスフィルタ
を、折り返し防止フィルタを挿入することなく、直接ス
イッチト・キャパシタ・フィルタで構成することができ
る。
Further, as a feature of the present invention, this low-pass filter can be directly constituted by a switched capacitor filter without inserting an anti-aliasing filter.

スイッチト・キャパシタ・フィルタは、そのサンプリ
ングクロックfCLKにより入力データをサンプリングして
処理するので、(fCLKの整数倍)±(フィルタの通過帯
域)の周波数帯域の信号はそのまま通過帯域に折り返さ
れる。そこで、従来の電荷転送素子を使用した方式では
その出力パルスの幅が任意であることから、その周波数
スペクトルは全帯域に広がる可能性があり、その全帯域
の成分が折り返されるので、その折り返しを防止するた
めのローパスフィルタをスイッチト・キャパシタ・フィ
ルタの前段に挿入して、通過帯域より高域側を遮断す
る。これに対して、本発明では、ADコンバータ10のサン
プリングクロックの周波数fsとスイッチト・キャパシタ
・フィルタのサンプリングクロックfCLKとを等しく定
め、かつその周波数を通過帯域に対して十分に高く定め
る。ADコンバータ10の出力(B)の周波数スペクトル
は、周波数fs,すなわちfCLKの整数倍付近においてエネ
ルギーをもたないので、本発明では、折り返しフィルタ
を前置する必要がない。
It switched capacitor filter, so that processing by sampling the input data by the sampling clock f CLK, folded back (integral multiples of f CLK) as pass band signal in the frequency band of ± (the passband of the filter) . Therefore, in the method using the conventional charge transfer device, the width of the output pulse is arbitrary, and the frequency spectrum may spread over the entire band, and the components of the entire band are folded. A low-pass filter for prevention is inserted before the switched-capacitor filter to cut off the higher band than the pass band. In contrast, in the present invention, set equal to the sampling clock f CLK frequency fs and the switched capacitor filter of the sampling clock of the AD converter 10, and define sufficiently high the frequency for the passband. Frequency spectrum of the output (B) of the AD converter 10, because no frequency fs, i.e. energy in integer multiples vicinity of f CLK, the present invention, there is no need to pre-folded filter.

[発明の効果] 以上から明らかなように、本発明はΔΣ型ADコンバー
タを用いることによって、従来の電荷転送素子を使用し
た方式とは異なり、ノイズの影響を受けにくく、回路全
体をMOS LSI化するのにも好適で、しかも安価である。
[Effects of the Invention] As is clear from the above, the present invention uses a ΔΣ type AD converter, unlike the conventional method using a charge transfer element, is less susceptible to noise, and makes the entire circuit a MOS LSI. It is also suitable to be used, and is inexpensive.

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

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、 第2図はその動作説明用の各部信号波形図である。 10……ΔΣ型ADコンバータ、11,12……演算増幅器、13,
14……加算器、15,16……コンデンサ、17……コンパレ
ータ、18……D型フリップフロップ、19……DAコンバー
タ、20……2値化回路、30……ローパスフィルタ、40…
…コントロールロジック回路、41……メモリ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a signal waveform diagram of each part for explaining the operation. 10 …… ΔΣ type AD converter, 11,12 …… Operational amplifier, 13,
14 Adder, 15, 16 Capacitor, 17 Comparator, 18 D-type flip-flop, 19 DA converter, 20 Binarization circuit, 30 Low-pass filter, 40
... control logic circuit, 41 ... memory.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】アナログ信号を、当該アナログ信号の周波
数の数十倍以上の周波数fsでサンプリングして1ビット
のディジタル信号を形成するΔΣ型ADコンバータ手段
と、 前記ΔΣ型ADコンバータ手段により形成され出力される
一連の前記1ビットのディジタル信号について、前記周
波数fsと同じ周波数でメモリに書き込み、一時保持し、
読み出しを行なうメモリ制御手段と、 前記読み出された一連の前記1ビットのディジタル信号
の2値化を行なう2値化手段と、 前記2値化手段からの出力の高周波成分を除去し、前記
1ビットのディジタル信号の前記メモリ制御手段におけ
る書き込みと読み出しの時間差分だけ遅延した前記アナ
ログ信号を取り出すフィルタ手段と を具えたことを特徴とするアナログ信号遅延回路。
1. An A / D converter means for sampling an analog signal at a frequency fs of several tens times or more of the frequency of the analog signal to form a 1-bit digital signal; The series of 1-bit digital signals to be output are written to a memory at the same frequency as the frequency fs, temporarily stored,
A memory control unit for performing reading; a binarizing unit for performing binarization of the series of the read 1-bit digital signals; removing a high-frequency component of an output from the binarizing unit; An analog signal delay circuit, comprising: a filter means for extracting the analog signal delayed by a time difference between writing and reading of a digital signal of bits in the memory control means.
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