JP3103908B2 - デジタル/アナログ変換回路 - Google Patents

デジタル/アナログ変換回路

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JP3103908B2
JP3103908B2 JP04044100A JP4410092A JP3103908B2 JP 3103908 B2 JP3103908 B2 JP 3103908B2 JP 04044100 A JP04044100 A JP 04044100A JP 4410092 A JP4410092 A JP 4410092A JP 3103908 B2 JP3103908 B2 JP 3103908B2
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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、1ビット方式のデジタ
ル/アナログ変換器と称されるデジタル/アナログ変換
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、デジタルオーディオ信号をアナロ
グオーディオ信号に変換するデジタル/アナログ変換回
路として、1ビット方式のデジタル/アナログ変換回路
が実用化されている。この1ビット方式のデジタル/ア
ナログ変換回路は、変換された出力として、数又は幅が
変化する1ビット系列のパルス信号が得られるもので、
このパルス信号の数又は幅が変化する出力を、ローパス
フィルタに供給して平均化することで、アナログオーデ
ィオ信号が得られる。この場合、デジタル/アナログ変
換回路が出力するパルス波形は、レベルがハイレベル又
はローレベルの2値の何れかであり、入力デジタルデー
タに応じてパルス波形の数が変化するものがパルス数変
調(PNM)と称され、パルス波形の幅が変化するもの
がパルス幅変調(PWM)と称される。このような方式
のデジタル/アナログ変換回路によると、変換時に発生
する歪みを最小限に抑えることができ、歪みのない良好
なアナログオーディオ信号に変換することができる。
【0003】この種の1ビット方式のデジタル/アナロ
グ変換回路の実際の構成について図3を参照して説明す
ると、図中1はコンパクトディスク(CD)から再生し
たデジタルオーディオデータなどが供給されるデジタル
オーディオデータ入力端子を示し、この入力端子1に得
られる所定ビット数(ここでは1サンプルを16ビット
とする)のデジタルオーディオデータを、デジタルフィ
ルタ2に供給する。このデジタルフィルタ2では、供給
されるデジタルオーディオデータのオーバサンプリング
を行い、サンプリング周波数を整数倍に高くする。そし
て、デジタルフィルタ2でオーバサンプリングされたデ
ジタルオーディオデータを、加算器3を介してノイズシ
ェーパ4に供給し、ノイズシェーパ4で1サンプル当た
りのビット数を圧縮する処理を行う。ここでは、ノイズ
シェーパ4で16ビットを4ビットに圧縮する処理が行
われ、ノイズシェーパ4でビット圧縮された4ビットデ
ータは、量子化ステップが0,±0.25,±0.5,
±0.75,±1.0の9値のデータとする。
【0004】ここで加算器3では、オーバサンプリング
されたデジタルオーディオデータに、端子5に得られる
一定の直流成分を加算させる処理が行われる。この直流
成分の加算処理は、ノイズシェーパ4でのビット圧縮処
理を安定して行うために行われるもので、小レベルの直
流成分が常時加算される。
【0005】そして、この直流オフセット成分が加算さ
れたデジタルオーディオデータを、ノイズシェーパ4で
ビット圧縮した後、パルス変換部6に供給し、1ビット
(2値)のパルスデータに変換する。この変換により、
パルス波形の数が変化するパルス数変調又はパルス波形
の幅が変化するパルス幅変調を行い、変換されたパルス
データを出力端子7に供給する。そして、この出力端子
7に得られるパルスデータを、ローパスフィルタ(図示
せず)で平均化し、アナログオーディオ信号とする。
【0006】なお、パルス変換部6での変換処理によ
り、入力データが0データである場合(即ち無音状態で
ある場合)に、デューティ50%のパルスが出力される
ようにしてある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一方、オーディオ機器
においては、出力されるオーディオ信号を強制的に無音
状態にするミュート動作が可能なものがある。ここで、
アナログオーディオ信号処理によりミュート動作を行う
場合には、単にレベルを0Vレベルに低下させるだけで
良い。これに対し、1ビット方式のデジタル/アナログ
変換回路を使用した機器でのデジタル信号処理によりミ
ュート動作を行う場合には、ノイズシェーパの出力を強
制的に0データにさせて、パルス変換部からデューティ
50%のパルスが出力されるように制御させていた。
【0008】ところで、このような強制的な制御でデュ
ーティ50%のパルスを出力させるように切換えると、
切換え時に出力されるオーディオ信号にクリック音など
のノイズが含まれてしまう不都合があった。この切換え
時のクリック音などのノイズは、ノイズシェーパでのビ
ット圧縮処理を安定して行うために加算された直流オフ
セット成分の影響によるもので、ノイズシェーパの出力
が強制的に0データに切換わると、直流オフセット成分
が切換え時を境にして瞬時に除去されたことになり、過
渡応答としてクリック音となってしまう。
【0009】本発明はかかる点に鑑み、ミュート動作時
にクリック音などのノイズが出力されない1ビット方式
のデジタル/アナログ変換回路を提供することを目的と
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図1に
示すように、デジタルオーディオデータをデジタルフィ
ルタ2によりオーバーサンプリングし、このオーバーサ
ンプリングされたデータをノイズシェーパ4によりビッ
ト圧縮し、このビット圧縮されたデータをパルス変換部
6で出力パルスの数又は幅が変化する1ビットデータに
変換するデジタル/アナログ変換回路であって、ノイズ
シェーパ4の前段で、所定レベルの直流オフセット成分
が重畳されて、この直流オフセット成分によりノイズシ
ェーパの動作を安定させるようにしたデジタル/アナロ
グ変換回路において、出力データをミュート状態にさせ
るとき、デジタルオーディオデータを所定レベルの直流
オフセット成分に相当するデータに置き換えるようにし
たものである。
【0011】また、この場合にパルス変換部6の前段
で、デジタルオーディオデータを、直流オフセット成分
に相当するデータに置き換えるようにしたものである。
【0012】
【作用】このようにしたことで、ミュート動作が行われ
るとき、直流オフセット成分に相当するデータが少なく
ともパルス変換部に供給され、ミュート状態でないとき
にパルス変換部に供給される0データとほぼ同様のデー
タが、ミュート時にパルス変換部に供給されるようにな
り、クリック音などのノイズのないスムーズなミュート
状態への切換わりが行われる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図1及び図2を
参照して説明する。この図1及び図2において、図3に
対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略
する。
【0014】本例においては、上述した1ビット方式の
デジタル/アナログ変換回路に適用したもので、図1に
示すように構成する。即ち、本例においてはノイズシェ
ーパ4が出力するビット圧縮された4ビットデータをマ
ルチプレクサ8の一方の入力部に供給する。そして、通
常時はこのマルチプレクサ8の一方の入力部に得られる
4ビットデータを出力し、パルス変換部6に供給する。
また、マルチプレクサ8の他方の入力部には、オフセッ
トデータ発生回路10が出力するオフセットデータを供
給する。また、図中10aはミュート制御信号入力端子
を示し、ミュート制御信号は、このデジタル/アナログ
変換回路が組み込まれたオーディオ装置の出力信号をミ
ュート状態にさせるとき、このオーディオ装置の中央制
御装置(図示せず)から出力される信号である。そし
て、端子10aに得られるミュート制御信号が、オフセ
ットデータ発生回路10に供給されるとき、このオフセ
ットデータ発生回路10でオフセットデータが作成さ
れ、マルチプレクサ8の他方の入力部に供給される。ま
た、端子10aに得られるミュート制御信号は、マルチ
プレクサ8にも供給され、このミュート制御信号がマル
チプレクサ8に供給されるとき、他方の入力部に得られ
るオフセットデータを出力してパルス変換部6に供給す
る。
【0015】ここで、オフセットデータ発生回路10が
出力するオフセットデータとしては、端子5に得られる
直流オフセット成分をデジタルデータ化したもので、加
算器3での加算による直流オフセット量を+2.5%と
すると、例えば図2に示す回路で作成される。即ち、図
2において、11はノイズシェーパ4が出力するデジタ
ルデータのサンプリングパルスと同じ周期のクロックパ
ルスの入力端子を示し、この入力端子11に得られるク
ロックパルスをカウンタ12に供給する。このカウンタ
12は例えば10進カウンタとし、この10進カウンタ
の4ビットのカウント出力A,B,C,Dを、4入力N
ORゲート13に供給する。但し、カウンタ12でのカ
ウント動作は、ミュート制御信号が供給されるときだけ
行う。
【0016】そして、4入力NORゲート13に供給さ
れる10進カウンタのカウント出力A,B,C,Dが全
てローレベル信号“0”であるとき、ハイレベル信号
“1”をNORゲート13から出力させる。このように
することで、端子1に供給されるデジタルデータの10
サンプルに1回だけ、ハイレベル信号“1”がNORゲ
ート13から出力されるようになる。そして、このNO
Rゲート13の出力パルスを、マルチプレクサ8の4ビ
ットの他方の入力部80 ,81 ,82 ,83 の内の最下
位ビットの入力部80 に供給する。他のビットの入力部
1 ,82 ,83には、常時ローレベル信号“0”を供
給する。
【0017】従って、ミュート制御信号が供給されてオ
フセットデータの作成が行われているときには、マルチ
プレクサ8の他方の入力部には、最下位ビットだけが1
0サンプルに1回だけハイレベル信号“1”となるオフ
セットデータが得られる。そして、マルチプレクサ8に
端子10aからのミュート制御信号が供給されるとき、
この10サンプルに1回だけハイレベル信号“1”とな
るオフセットデータを、マルチプレクサ8からパルス変
換部6に供給する。そして、パルス変換部6では、この
10サンプルに1回だけ最下位ビットがハイレベル信号
“1”となるオフセットデータが、1ビットのパルスデ
ータに変換されて、出力端子7にこのパルスデータが供
給される。
【0018】その他の部分は、図3に示した従来の1ビ
ット方式のデジタル/アナログ変換回路と同様に構成す
る。
【0019】次に、本例のデジタル/アナログ変換回路
のミュート時の動作を説明すると、ミュート制御信号が
供給されてミュート動作が行われるときには、入力端子
1に得られるデジタルオーディオデータの代わりに、オ
フセットデータ発生回路10が出力するオフセットデー
タがパルス変換部6に供給され、このオフセットデータ
が1ビットのパルスデータに変換されて出力される。従
って、ミュート動作時にパルス変換部6から出力される
パルスデータは、デューティ50%のパルスにはならな
いが、オフセットデータは10サンプルに1回だけ最下
位ビットがハイレベル信号“1”になるだけであり、ノ
イズシェーパ4が出力するデジタルデータのサンプリン
グ周波数は通常1MHz〜10MHz程度の非常に高い
周波数であるので、オフセットデータは100kHz〜
1MHz程度の交流成分を持つデータとなる。このオフ
セットデータが持つ100kHz〜1MHz程度の周波
数は、人間の可聴周波数帯域を大きく越える周波数であ
るので、例えパルス変換部6で1ビットのパルスデータ
への変換が行われて、出力端子7に得られるこのパルス
データをローパスフィルタで平均化しても、人間の可聴
周波数帯域よりも上の周波数成分を持つだけであると共
に、実際には後段の回路のアナログフィルタで減衰させ
られてしまい、完全な無音信号の場合と実質的に変化が
ない。
【0020】そして、本例の回路ではミュート動作時に
パルス変換部6に供給されるデータがオフセットデータ
に切換わったときにも、加算器3で加算される直流オフ
セット量に相当するデータが供給されるので、パルス変
換部6にはミュート動作の有無にかかわらず、実質的に
常時直流オフセット信号が供給されることになり、直流
オフセット信号の有無による過渡応答としてのクリック
音の発生が防止される。
【0021】なお、上述実施例において、直流オフセッ
ト量を+2.5%としたときに、上述した10サンプル
に1回だけ最下位ビットがハイレベル信号“1”になる
オフセットデータを作成するようにしたことについて説
明すると、本例のノイズシェーパ4でビット圧縮された
4ビットデータの最小量子化値は0.25(従来例の説
明参照)としたので、この最小量子化値の0.25を1
/10にすると0.025(即ち2.5%)となる。従
って、直流オフセット量の2.5%は、10サンプルに
1回だけ最下位ビットをハイレベル信号“1”にするこ
とで表現され、図2に示す構成のカウンタ12とNOR
ゲート13とで、直流オフセット量(2.5%)に相当
するオフセットデータが作成される。
【0022】なお、直流オフセット量やノイズシェーパ
の最小量子化値が上述実施例と異なる場合には、カウン
タ12のカウント数やゲート回路13の構成を変えるこ
とで対処できる。
【0023】また、上述実施例においては、ノイズシェ
ーパの出力をマルチプレクサでオフセットデータに切換
えるようにしたが、パルス変換部にオフセットデータが
供給されれば、デジタル/アナログ変換回路内のどの回
路の前段で、デジタルオーディオデータをオフセットデ
ータに切換えるようにしても良い。また、パルス変換部
自体で、このようなオフセットデータを生成させるよう
にして、パルス変換部内の処理で切換わるようにしても
良い。
【0024】
【発明の効果】本発明によると、ミュート動作が行われ
るとき、直流オフセット成分に相当するデータが少なく
ともパルス変換部に供給され、ミュート状態でないとき
にパルス変換部に供給される0データとほぼ同様のデー
タが、ミュート時にパルス変換部に供給されるようにな
り、クリック音などのノイズのないスムーズなミュート
状態への切換わりが行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】一実施例の要部を示す構成図である。
【図3】従来の1ビット方式のデジタル/アナログ変換
回路を示す構成図である。
【符号の説明】
1 デジタルオーディオデータ入力端子 2 デジタルフィルタ 3 加算器 4 ノイズシェーパ 5 直流オフセット信号入力端子 6 パルス変換部 7 出力端子 10 オフセットデータ発生回路 10a ミュート制御信号入力端子
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−101027(JP,A) 特開 平4−245717(JP,A) 特開 平4−302222(JP,A) 特開 昭63−191418(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 3/02 H03M 1/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力されたマルチビットから成るデジタ
    ルオーディオデータをオーバーサンプリングするデジタ
    ルフィルタと、 上記デジタルフィルタにてオーバーサンプリングされた
    デジタルオーディオデータに所定の直流成分を加算する
    加算手段と、 上記加算手段にて加算されたデジタルオーディオデータ
    と所定の直流成分に対してビット圧縮処理を施すノイズ
    シェーパと、 上記加算手段にて加算された直流成分と同一な直流オフ
    セットを発生する直流オフセット発生手段と、 上記直流オフセット発生手段にて発生した直流オフセッ
    トと上記ノイズシェーパの出力とを選択する選択手段
    と、 ミュート時に上記直流オフセット発生手段にて発生した
    直流オフセットを選択手段にて選択するように制御する
    制御手段と、 上記選択手段にて選択された出力を、1ビットデータに
    変換する変換手段とから成るデジタル/アナログ変換回
    路。
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JP4966181B2 (ja) * 2007-12-25 2012-07-04 株式会社東芝 通信装置
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