JP3010940B2 - デルタシグマ変調器 - Google Patents

デルタシグマ変調器

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JP3010940B2
JP3010940B2 JP4293070A JP29307092A JP3010940B2 JP 3010940 B2 JP3010940 B2 JP 3010940B2 JP 4293070 A JP4293070 A JP 4293070A JP 29307092 A JP29307092 A JP 29307092A JP 3010940 B2 JP3010940 B2 JP 3010940B2
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circuit
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delta
sigma modulator
frequency dividing
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尚人 及川
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、デルタシグマ変調器に
関し、特に方形波発生回路を有するデルタシグマ変調器
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のデルタシグマ変調器としては、図
4のブロック図に示すような回路がある(例えば、Ever
ard,J.D,“A Single Channel PCM Codec",IEEE Trans.C
ommunication,vol.COM27,no.2,pp283-295,1979)。図4
に示す従来のデルタシグマ変調器は、加算器1、積分回
路2、量子化器6、遅延回路7、D/A変換回路8及び
方形波発生回路9より構成されている。加算器1は、入
力端子から入力するアナログ信号を第1の入力とし、D
/A変換回路8の出力を第2の入力としてマイナス端よ
り入力し、方形波発生回路9の出力を第3の入力とし
て、第1の入力と第3の入力とを加算した値から第2の
入力を減算して(即ち、D/A変換回路8の出力を反転
した信号を加算して)、その結果を出力する。積分回路
2は、加算器1の出力を入力する。量子化器6は、積分
回路2の出力を入力する。遅延回路7は、量子化器6の
出力を入力する。D/A変換回路8は、遅延回路7の出
力を入力してD/A変換する。また遅延回路7の出力
は、出力端子へ送られ本従来のデルタシグマ変調器の出
力となる。
【0003】ところで、アナログ信号をA/D変換する
際に、入力信号が小さいときには、雑音が信号周波数の
整数倍の周波数である高調波に集中し、特定の入力レベ
ルにおける全高調波歪率を悪化させる。このような場合
は、入力信号にナイキスト周波数より低い周波数の信号
(以下ディザと記す)を混入することにより、見掛け上
の入力信号を大きくして、雑音スペクトルが信号帯域内
の特定の周波数に集中する現象を抑えることができる。
【0004】デルタシグマ変調器は、上述のように入力
信号にディザを混入させてA/D変換する回路である。
方形波発生回路9から出力された方形波のディザは、加
算器1において入力端子から入力した入力信号と加算さ
れ、更にデルタシグマ変調器の出力である遅延回路7の
出力を減算される。加算器1の出力は、積分回路2、量
子化器6及び遅延回路7を介して出力端子に出力されデ
ルタシグマ変調器の出力となる。
【0005】デルタシグマ変調器を経て入力信号に混入
したディザは、A/D変換後のデータにも含まれる。し
かし、デルタシグマ変調器の後段にサンプリング周波数
を下げるディジタルフィルタであるデシメーションフィ
ルタを備えたオーバーサンプリングA/D変換器の場合
には、ディザをサンプリング周期の“2のn乗”倍の周
期にし、かつ信号周波数よりも高い周波数の方形波にす
れば、上述のデシメーションフィルタによって簡単にそ
のディザを取り除くことができる。また、その方形波を
発生する方形波発生回路9も容易に製造することができ
る。
【0006】図5は、上述のデシメーションフィルタの
一例である1/32デシメーションフィルタの周波数特
性を示すグラフである。この図5に示すように1/32
デシメーションフィルタは、最終的なサンプリング周波
数(fs)の整数倍の周波数に伝達零点をもっている。
この伝達零点における周波数の方形波をデルタシグマ変
調器にディザとして入力すれば、デシメーションフィル
タによってそのディザを容易に取り除くことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のデルタシグマ変調器では、方形波発生回路9か
ら出力される方形波の周波数は一定である。そして、特
定の入力レベルにおける歪率悪化は、デルタシグマ変調
器における帰還ループ内のD/A変換回路8の精度に依
存し、D/A変換回路8の精度は、そのD/A変換回路
8の製造前には予測し難い。このため、上述した従来の
デルタシグマ変調器では、最適な周波数の方形波を入力
信号に加えることが不可能であり、特定の入力レベルに
おいて歪率の悪化を十分抑えることができないという問
題点がある。
【0008】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、方形波をディザとするデルタシグマ変調器
において、ディザとして最適な方形波を発生することが
でき、歪率の悪化を十分に抑えることができるデルタシ
グマ変調器を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係るデルタシグ
マ変調器は、外部からアナログ信号を入力する加算端子
である第1の入力端と減算端子である第2の入力端と加
算端子である第3の入力端とを有する加算器と、この加
算器の出力を入力する積分回路と、この積分回路の出力
を入力する量子化器と、この量子化器の出力を入力し出
力が本デルタシグマ変調器の出力となる遅延回路と、こ
の遅延回路の出力を入力しD/A変換して前記加算器に
おける第2の入力端に出力するD/A変換器と、方形波
を出力する方形波発生回路と、この方形波発生回路の出
力を分割して前記加算器における第3の入力端に出力す
る可変分周回路と、この可変分周回路における分周比を
制御する制御回路とを有し、前記制御回路は本デルタシ
グマ変調器からの出力信号の全高調波歪率及びSN比に
基づいて前記可変分周回路の分周比を制御することを特
徴とする。
【0010】
【作用】本発明に係るデルタシグマ変調器においては、
方形波発生回路を有するデルタシグマ変調器において、
方形波発生回路の出力である方形波は、可変分周回路に
おいて制御回路によって制御される分周比で分周され、
加算器に入力される。そして、本デルタシグマ変調器の
出力を例えばデシメーションフィルタを通して全高調波
歪率及びSN比等の特性について評価し、この評価に基
づいて前記制御回路を調整することで、最適な周波数の
ディザを本デルタシグマ変調器における加算器において
入力信号に加えることができる。従って、本発明に係る
デルタシグマ変調器は、出力信号における歪率の悪化を
十分に抑えることができる。
【0011】また、例えば、前記可変分周回路を前記加
算器との間に可変減衰器を設け、前記デシメーションフ
ィルタの出力に基づいて前記可変分周回路の出力信号
(即ち、ディザ)の振幅を制御することにより、ディザ
のより一層の最適化がなされ、歪率等の特性をより一層
向上させることができる。
【0012】
【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。
【0013】図1は、本発明の第1の実施例に係るデル
タシグマ変調器を示すブロック図である。なお図1にお
いて、図4に示す従来のデルタシグマ変調器と同一の構
成部には、同一符号を付して説明を省略する。
【0014】図1に示す本第1の実施例に係るデルタシ
グマ変調器において、図4に示す従来のデルタシグマ変
調器に対して異なる構成部分は、制御回路10及び可変
分周回路11が追加されている部分である。可変分周回
路11は、方形波発生回路9の後段に設けられ、その出
力が加算器1における第3の入力となる。制御回路10
の出力である制御信号は、可変分周回路11に入力され
る。
【0015】次に、上述の如く構成された本第1の実施
例に係るデルタシグマ変調器の動作について説明する。
可変分周回路11は、方形波発生回路9の出力を分周す
る。この可変分周回路11の分周比は、制御回路10の
出力である制御信号によって制御される。そして可変分
周回路11の出力は、ディザとして加算器1に入力され
て入力端子から入力したアナログの入力信号と加算さ
れ、更にD/A変換器8の出力分だけ減算される。加算
器1の出力は、図4に示す従来のデルタシグマ変調器と
同様に積分回路2、量子化器6及び遅延回路7を介して
出力端子に出力され本デルタシグマ変調器の出力とな
る。
【0016】本第1の実施例に係るデルタシグマ変調器
の出力を本デルタシグマ変調器の後段に設けたデシメー
ションフィルタを通して全高調波歪率及びSN比等の特
性について評価し、この評価に基づいて可変分周回路1
1における分周比を制御する制御回路10を調整するこ
とで、最適な周波数のディザを決定することができる。
そして、可変分周回路11の出力が最適な周波数のディ
ザになるように、可変分周回路11における分周比を制
御回路10は、記憶し、可変分周回路11を制御する。
【0017】これらにより、本第1の実施例に係るデル
タシグマ変調器は、ディザとして最適な方形波を入力信
号に加えることができ、出力信号における歪率の悪化を
十分に抑える等の良好な特性を得ることができる。
【0018】次に、本発明の第2の実施例に係るデルタ
シグマ変調器について説明する。図2は、本第2の実施
例に係るデルタシグマ変調器を示すブロック図である。
なお図2において、図1に示す第1の実施例に係るデル
タシグマ変調器と同一の構成部には、同一符号を付して
説明を省略する。
【0019】図2に示す本第2の実施例に係るデルタシ
グマ変調器において、図1に示す第1の実施例に係るデ
ルタシグマ変調器に対して異なる構成部分は、減衰器
3、第2の加算器4、第2の積分回路5、第2の制御回
路12及び第2の可変分周回路13が追加されている部
分である。減衰器3は、積分回路2の後段に設けられて
いる。第2の加算器4は、減衰器3の出力と第2の可変
分周回路13の出力とを加算してその結果を第2の積分
回路5に出力する。第2の積分回路5は、加算器4の出
力を積分して量子化器6に出力する。第2の制御回路1
2の出力である制御信号は、第2の可変分周回路13に
入力される。第2の可変分周回路13は、方形波発生回
路9から出力される方形波の信号を入力し、この信号を
第2の制御回路12の制御信号に応じた分周比で分周す
る。
【0020】本第2の実施例に係るデルタシグマ変調器
は、本発明を2次デルタシグマ変調器に応用した例であ
る。積分回路2及び第2の積分回路5の前段には、夫々
可変分周回路11及び第2の可変分周回路13が設けら
れ、更に可変分周回路11及び第2の可変分周回路13
は、夫々制御回路10及び第2の制御回路12によって
分周比が制御される。従って、加算器1において入力信
号に加算されるディザと、第2の加算器4において入力
信号に加算されるディザとは、夫々独立に制御回路10
及び第2の制御回路12によって最適化することができ
る。
【0021】これらにより、本第2の実施例に係るデル
タシグマ変調器は、ディザとして更に最適な方形波を入
力信号に加えることができ、更に良好な特性を得ること
ができる。
【0022】次に、本発明の第3の実施例に係るデルタ
シグマ変調器について説明する。図3は、本第3の実施
例に係るデルタシグマ変調器を示すブロック図である。
なお図3において、図1に示す第1の実施例に係るデル
タシグマ変調器と同一構成部には、同一符号を付して説
明を省略する。
【0023】図3に示す本第3の実施例に係るデルタシ
グマ変調器において、図1に示す第1の実施例に係るデ
ルタシグマ変調器に対して異なる構成部分は、制御回路
10に周波数制御端子及び電圧振幅制御端子が設けられ
ていることと、可変減衰回路12が追加されている部分
である。制御回路10は、本デルタシグマ変調器の後段
に設けられるデシメーションフィルタの出力に基づい
て、周波数制御端子及び電圧振幅制御端子から夫々周波
数制御信号及び電圧振幅制御信号を出力する。可変分周
回路11は、第1の実施例と同様に、制御回路10から
出力された制御信号(周波数制御信号)に基づいて方形
波発生回路9から出力された方形波の信号を分周する。
また、可変減衰回路12は、制御回路10から出力され
た電圧振幅制御信号に基づく減衰量で、可変分周回路1
1の出力信号の電圧振幅を減衰させる。
【0024】本実施例においては、可変分周回路11の
出力の振幅を可変減衰回路12で任意の電圧振幅に減衰
できるため、最適なディザの振幅を決定できる。即ち、
本実施例においては、出力端子から出力された信号をデ
シメーションフィルタを通して全高調波歪率及びSN比
等の特性を評価し、その結果に基づいてディザの周波数
及び振幅を調整する。そして、ディザの周波数及び振幅
が最適な状態になると、そのときの状態が制御回路10
に記憶される。これにより、本実施例に係るデルタシグ
マ変調器は、第1の実施例に比して、より一層良好な特
性を得ることができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るデルタ
シグマ変調器によれば、方形波発生回路の出力を分周す
る可変分周回路とこの可変分周回路における分周比を制
御する制御回路とを備えているので、本デルタシグマ変
調器の出力に基づいて外部から制御回路を制御すること
により、最適なディザを入力信号に加えることができ
る。従って、本発明に係るデルタシグマ変調器は、出力
信号における歪率の悪化を十分に抑えることができる等
の良好な特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るデルタシグマ変調
器を示すブロック図である。
【図2】本発明の第2の実施例に係るデルタシグマ変調
器を示すブロック図である。
【図3】本発明の第3の実施例に係るデルタシグマ変調
器を示すブロック図である。
【図4】従来のデルタシグマ変調器の一例を示すブロッ
ク図である。
【図5】デルタシグマ変調器の後段に付加されるデシメ
ーションフィルタの周波数特性の一例を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1;加算器 2;積分回路 6;量子化器 7;遅延回路 8;D/A変換回路 9;方形波発生回路 10;制御回路 11;可変分周回路 12;可変減衰回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部からアナログ信号を入力する加算端
    子である第1の入力端と減算端子である第2の入力端と
    加算端子である第3の入力端とを有する加算器と、この
    加算器の出力を入力する積分回路と、この積分回路の出
    力を入力する量子化器と、この量子化器の出力を入力し
    出力が本デルタシグマ変調器の出力となる遅延回路と、
    この遅延回路の出力を入力しD/A変換して前記加算器
    における第2の入力端に出力するD/A変換器と、方形
    波を出力する方形波発生回路と、この方形波発生回路の
    出力を分割して前記加算器における第3の入力端に出力
    する可変分周回路と、この可変分周回路における分周比
    を制御する制御回路とを有し、前記制御回路は本デルタ
    シグマ変調器からの出力信号の全高調波歪率及びSN比
    に基づいて前記可変分周回路の分周比を制御することを
    特徴とするデルタシグマ変調器。
  2. 【請求項2】 前記制御回路は更に電圧振幅制御信号を
    出力する機能を有し、前記可変分周回路と前記加算器の
    第3の入力端との間に、前記電圧振幅制御信号により
    記可変分周回路の出力信号を減衰させて振幅を制御する
    可変減衰回路が設けられていることを特徴とする請求項
    1に記載のデルタシグマ変調器。
JP4293070A 1992-03-30 1992-10-30 デルタシグマ変調器 Expired - Lifetime JP3010940B2 (ja)

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