JP3111410B2 - A/d変換装置 - Google Patents

A/d変換装置

Info

Publication number
JP3111410B2
JP3111410B2 JP05090073A JP9007393A JP3111410B2 JP 3111410 B2 JP3111410 B2 JP 3111410B2 JP 05090073 A JP05090073 A JP 05090073A JP 9007393 A JP9007393 A JP 9007393A JP 3111410 B2 JP3111410 B2 JP 3111410B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
analog
signal
digital
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP05090073A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06303136A (ja
Inventor
洋寿 小高
修作 島田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP05090073A priority Critical patent/JP3111410B2/ja
Publication of JPH06303136A publication Critical patent/JPH06303136A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3111410B2 publication Critical patent/JP3111410B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はA/D変換装置の高分解
能化の改善に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のA/D変換装置において、高分解
能化を図る技術の一貫として、図7に示すものがあっ
た。図において1は加算器、2は信号の接続切断を行う
スイッチ、3はアナログの入力信号をアナログ/デジタ
ル変換するA/Dコンバータ(以下ADCと呼ぶ)、4
はデジタルフィルタ部で、ADC3からの出力をローパ
スフィルタを通過させるか否かを制御信号に基づいて切
り換えるものである。ローパスフィルタは、ADC3に
よる量子化ノイズを遮断すべく設けられたものである。
また31はディザー信号源である。従って、ディザー信
号源31の信号が加算されるとき連動してデジタルフィ
ルタ部4ではローパスフィルタにADC3からの出力を
通過させる。このような構成においては、入力信号にデ
ィザー信号を重畳したものをA/D変換し、その後デジ
タルフィルタを通過させることにより得られ出力を用い
ることでA/D変換装置の高分解能化を図っていた。し
かし、この方法ではADC3の出力信号に含まれる量子
化ノイズは白色ノイズとなるため、分解能を上げるには
効率的でない。というのも、量子化ノイズの周波数とそ
のパワースペクトル密度の関係を示す図8(イ)(ロ)
からも理解されるように、ノイズシェイピング(量子化
雑音がデジタルフィルタによって遮断される領域にシフ
トしていることをいう)された場合のパワースペクトル
と比較すると、ホワイトノイズが信号に加算された場合
はローパスフィルタの通過帯域である低周波領域ではS
N比がよくないからである。なお、(イ)(ロ)両図に
おいて横軸は周波数(f)を表し、縦軸はパワースペク
トル密度(sp)を表す。またfsはナイキスト周波数であ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このため、A/D変換
器に単なるディザー信号を重畳しただけでは、A/D変
換装置の高分解能化は効率よく行えないという問題があ
る。本発明はこの課題を解決し、A/D変換器にその量
子化ノイズをノイズシェイピングした雑音を加えること
でA/D変換装置の高分解能化を効率よく行うことを目
的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力信号若し
くは入力信号にシェイピングノイズを重畳した信号をア
ナログ/デジタル変換するアナログ/デジタル変換器
と、このアナログ/デジタル変換器により得るデジタル
信号をそのまま出力するかあるいはローパスフィルタを
通過させて出力するか否かを選択するデジタルフィルタ
部と、前記アナログ/デジタル変換器からの出力を再び
アナログ値に変換するデジタル/アナログ変換器と、こ
のデジタル/アナログ変換器からの出力を遅延させる遅
延素子と、この遅延素子からの出力と入力信号との電圧
値を比較し、その差分を信号として出力する引算器と、
この引算器からの出力を積分する積分器と、この積分器
からの信号を入力信号に重畳するか否かを選択する手段
とを設けたことを特徴とするA/D変換装置である。
【0005】
【作用】A/D変換装置において、A/D変換器に、そ
の量子化雑音を利用したノイズシェイピングされた雑音
を、A/D変換器に入力する信号に重畳するから、量子
化雑音を高周波領域にシフトさせ、A/D変換装置の高
分解能化を効率よく行うことを実現できる。
【0006】
【実施例】図1に本発明の基本的構成図を示す。図にお
いて、図7と同様のものは同符号を付ける。2はスイッ
チで、積分器14からの信号をアナログ入力信号に重畳
するか否かを選択する。3はアナログ/デジタル変換器
(以下、ADCと呼ぶ)で、入力信号若しくは入力信号
にシェイピングノイズを重畳した信号をアナログ/デジ
タル変換する。4はデジタルフィルタ部で、図7で説明
した如くADC3によりアナログ/デジタル変換された
デジタル信号をそのまま出力するかあるいはローパスフ
ィルタを通過させて出力するか否かを選択して出力す
る。11はデジタル/アナログ変換器(以下DACと呼
ぶ)で、ADC3からの出力を再びアナログ値に変換す
る。12は遅延素子で、DAC11からの出力を遅延さ
せる。13は引算器でアナログ入力信号と遅延素子12
からの出力を比較する。14は積分器で引算器13から
の出力を積分する。
【0007】このような構成における動作を説明する。
図1の構成は、デジタル的に表現すると図3のように書
き直せる。すなわち、DAC11の出力の1サンプル前
の出力と入力信号の差分を積算して行くものと同等にな
る。なお、引算器13は上述のとうり入力信号と1次遅
れのDAC11の出力を比較し、差分の信号を出力する
ものであるから減算としても書き表されるので(実際の
設計上では、差動アンプを用いる)、図3には減算器と
して表現する。ここで入力をUとし、ADC3の出力を
Xとし、ADC3による雑音をQとすると以下のような
伝達関数の式に書き表せる。 X = (2−Z-1)*U + (1−Z-1)*Q … (2−Z-1)*Uの部分は信号成分を表し、(1−Z-1)*
Qは雑音成分を表している。なお、Z-1は1サンプル分
の遅延をZ変換して表したものである。従って、雑音は
周波数に関連するZに依存するからノイズシェイピング
されていることになる
【0008】上記に示す式をさらに詳しく説明する。
この式は、ADC3の入力は、加算器1の出力と同等
であることに着目して式をたて、さらにそれを変形して
得られたものである。ADC3の入力は図3内の(d)
に該当し、[X−Q]である。また、加算器1の出力は
引算器13の出力(a)と、積分器14における1次遅
れのデータ(b)と、入力(c)をしたものである。
(a)は[U−XZ-1]、(b)は[(X−Q−U)Z
-1]、(c)は[U]と書き表わされる。
【0009】以上を鑑み方程式をたてると [X−Q]=[U−XZ-1]+[(X−Q−U)Z-1]+[U] となり、左辺のQを右辺に移項して、 X=U−XZ-1+(X−Q−U)Z-1+U−Q という、ADC3の出力が得られる。これを求めたもの
が式である。
【0010】更に、式および図4,図5を用いて、加
算器1によって加算されている雑音がノイズシェイピン
グされたものであることを説明する。なお、これらのア
ナログ入力信号においては、ADCの上限および下限の
値以内の信号値が入力されるものとする。
【0011】最初にΔ方式アナログ/デジタル変換器お
よびΔΣ方式アナログ/デジタル変換器について説明す
る。
【0012】Δ方式アナログ/デジタル変換器について
は図4にその構成を示す。この時も上述と同様に、入力
をUとし、ADC3の出力をXとし、ADC3による雑
音をQとする。このとき [X−Q]=[U−(XZ-1/(1−Z-1))] … と表すことが出来る。X/(1−Z-1)は、積分器による
項である。従って、ADC3の出力を解析するために、
入力をUと雑音Qとによる伝達関数でADC3の出力X
を表す。式の両辺に(1−Z-1)を掛け、Xを移項する
ことにより、以下の式が得られる。 X=[(1−Z-1)*U+(1−Z-1)*Q] … この式の両辺を積分し実際のADC3のデジタル出力
を考えると[U+Q]で表されることとなるので、AD
C3のデジタル出力における雑音は、通常の量子化雑音
と同様のホワイトノイズとなる。
【0013】ΔΣ方式アナログ/デジタル変換について
は図5にその構成を示す。この構成と等価の構成のブロ
ック図を書くと、図6のようになる。従って [X−Q]=[(U−XZ-1/(1−Z-1))] … と表すことが出来る。
【0014】この式を展開し、入力をUと雑音Qとに
よる伝達関数でADC3の出力Xを表す。まず、 (1−Z-1)*X − (1−Z-1)*Q= U−XZ-1 と展開し、移項すると、 X = U + (1−Z-1)*Q … の式として与えられることとなる。式から理解される
ように、ADC3の出力Xは入力Uに雑音(1−Z-1)*
Qを加算したものとなる。(1−Z-1)*Qの周波数特性
は、従来例の説明で用いた図8の図である。従って式
における雑音成分はノイズシェイピングされていること
が理解される。
【0015】なお、このような構成とすることで、通常
のいわゆるΔAD変換器と比較し、以下の利点がある。
【0016】すなわちこのようにADC3の出力をフィ
ードバックさせた信号をアナログ入力信号に重畳する構
成になることで、フィードバックされた信号の電圧値を
制限することが可能になる。これは、請求項2に示す構
成である。これは図2に示されている。請求項2では、
出力制限手段とあるが、出力制限手段はいわゆるリミッ
タで構成するか若しくは、図2に示すようにリミッタ2
1およびその出力を2値化する手段すなわち2値化手段
22にて構成されることも可能である。
【0017】このリミッタの意義を説明する。通常、図
6で表される様なΔΣ方式でのアナログ/デジタル変換
器における問題点に、データが発散してしまうというこ
とがある。図9により具体的に説明する。図9において
(イ)はアナログ入力信号で、(ロ)はアナログ入力信
号に加算するためのシェイピングノイズ、(ハ)はAD
Cに入力される信号である。アナログ入力信号(イ)
は、期間t1にはADCの入力値の限界の値(Vd)を超
えた値となる。なお、シェイピングノイズ(ロ)は、A
DCの出力に該当するのアナログ値とアナログ入力信号
との差分である。この図において、理解し易くするため
に、他の信号よりも大きい比率で記載されている。アナ
ログ/デジタル変換器の入力電圧の範囲の上限または下
限の値をこえて入力されてた場合には、その後のアナロ
グ/デジタル変換器の出力は期間t1に帰還による影響
の期間を足した期間に渡って、無意味なものとなる。
【0018】本発明の構成によれば、ADC3からの出
力を再びデジタル/アナログ変換器したものと、入力信
号そのものの差分の積分値をディザー信号としている。
従って、そもそも、出力制限手段を設ける以前の(図1
の)ディザー信号の大きさは高々数LSB程度の大きさ
となる。従って、このディザー信号を出力制限手段で制
限してもなんら問題はない。なおこの出力制限手段は、
ADC3に入力される信号の値によって制限を行うか否
かの選択も可能である。
【0019】
【発明の効果】本発明により、ノイズシェイピングされ
たディザー信号を重畳でき、かつ、基準電圧の上限また
は下限の値が入力されてもアナログ/デジタル変換によ
る出力に与える影響の少ないA/D変換装置が実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本的構成図である。
【図2】本発明の第2の基本的構成図である。
【図3】本発明の説明図である。
【図4】本発明の説明図である。
【図5】本発明の説明図である。
【図6】本発明の説明図である。
【図7】従来例の説明図である。
【図8】従来例の構成図である。
【図9】従来例の説明図である。
【符号の説明】
1 加算器 2 スイッチ 3 A/D変換器 4 デジタルフィルタ部 11 D/A変換器 12 遅延素子 13 引算器 14 積分器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 1/00 - 1/88 H03M 3/00 - 11/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号若しくは入力信号にシェイピング
    ノイズを重畳した信号をアナログ/デジタル変換するア
    ナログ/デジタル変換器と、 このアナログ/デジタル変換器により得るデジタル信号
    をそのまま出力するかあるいはローパスフィルタを通過
    させて出力するか否かを選択するデジタルフィルタ部
    と、 前記アナログ/デジタル変換器からの出力を再びアナロ
    グ値に変換するデジタル/アナログ変換器と、 このデジタル/アナログ変換器からの出力を遅延させる
    遅延素子と、 この遅延素子からの出力と入力信号との電圧値を比較
    し、その差分を信号として出力する引算器と、 この引算器からの出力を積分する積分器と、 この積分器からの信号を入力信号に重畳するか否かを選
    択する手段とを設けたことを特徴とするA/D変換装
    置。
  2. 【請求項2】入力信号若しくは入力信号にシェイピング
    ノイズを重畳した信号をアナログ/デジタル変換するア
    ナログ/デジタル変換器と、 このアナログ/デジタル変換器により得るデジタル信号
    をそのまま出力するかあるいはローパスフィルタを通過
    させて出力するか否かを選択するデジタルフィルタ部
    と、 前記アナログ/デジタル変換器からの出力を再びアナロ
    グ値に変換するデジタル/アナログ変換器と、 このデジタル/アナログ変換器からの出力を遅延させる
    遅延素子と、 この遅延素子からの出力と入力信号ととの電圧値を比較
    し、その差分を信号として出力する引算器と、 この引算器からの出力を積分する積分器と、 この積分器からの信号の電圧値の大きさを制限するため
    の出力制限手段と、 この出力制限手段からの信号を入力信号に重畳するか否
    かを選択する手段とを設けたことを特徴とするA/D変
    換装置。
JP05090073A 1993-04-16 1993-04-16 A/d変換装置 Expired - Fee Related JP3111410B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05090073A JP3111410B2 (ja) 1993-04-16 1993-04-16 A/d変換装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05090073A JP3111410B2 (ja) 1993-04-16 1993-04-16 A/d変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06303136A JPH06303136A (ja) 1994-10-28
JP3111410B2 true JP3111410B2 (ja) 2000-11-20

Family

ID=13988358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP05090073A Expired - Fee Related JP3111410B2 (ja) 1993-04-16 1993-04-16 A/d変換装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3111410B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06303136A (ja) 1994-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7557744B2 (en) PWM driver and class D amplifier using same
JPH04320111A (ja) シグマ・デルタ変調器
US7453382B2 (en) Method and apparatus for A/D conversion
EP0821491B1 (en) Signal processing apparatus and method for sound field processing of sigma-delta modulated digital signal
US7071860B2 (en) System and method for noise cancellation in a signal processing circuit
US5030952A (en) Sigma-delta type analog to digital converter with trimmed output and feedback
JP3290314B2 (ja) 3つのシグマ−デルタ変調器をカスケード接続する方法、およびシグマ−デルタ変調器システム
US6256395B1 (en) Hearing aid output clipping apparatus
US20140062747A1 (en) System and method for a high resolution digital input class d amplifier with feedback
US5940019A (en) Delta-sigma A/D converter
JP3111410B2 (ja) A/d変換装置
JP3303585B2 (ja) 分散フィードバック式δς変調器
JPH073953B2 (ja) コード変換器
JPH04129334A (ja) ディジタル・シグマデルタ変調器
JPH0376318A (ja) ディジタル/アナログ変換器またはアナログ/ディジタル変換器におけるデルタシグマ変調回路
JP3812774B2 (ja) 1ビット信号処理装置
JP3232865B2 (ja) デジタル/アナログ信号変換装置
JP3438018B2 (ja) A/d変換装置及びd/a変換装置
JP3428412B2 (ja) デルタシグマa/dコンバータ
KR0182034B1 (ko) 시그마-델타 변조를 이용한 고차 잡음 정형 변조기
JP3127477B2 (ja) ノイズシェーピング回路
JP3799146B2 (ja) 1ビット信号処理装置
JP3350801B2 (ja) オーバーサンプリング型d/a変換装置
JP3358728B2 (ja) Δς変調器
JP2546678B2 (ja) ディザ処理回路

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080922

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees