JP3325472B2 - デジタルアッテネータ - Google Patents

デジタルアッテネータ

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JP3325472B2
JP3325472B2 JP28593496A JP28593496A JP3325472B2 JP 3325472 B2 JP3325472 B2 JP 3325472B2 JP 28593496 A JP28593496 A JP 28593496A JP 28593496 A JP28593496 A JP 28593496A JP 3325472 B2 JP3325472 B2 JP 3325472B2
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武彦 中村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はデジタルアッテネー
タに関する。
【0002】
【従来の技術】図9は、従来のデジタルアッテネータの
一例を示すブロック図である。図9において、1はデジ
タル オーディオ インターフェース(以下DAIとい
う)デコーダ、2は8fsオーバー サンプリング デジ
タル フィルタ、3′はデジタルシグナルプロセッサ
(DSP)等で構成され、ノイズシェーピング機能及び
アッテネータ機能を有するデジタルアッテネータ、4は
デジタル/アナログ(D/A)コンバータ、5はローパ
スフィルタ、6はラインアンプである。
【0003】上記の構成において、DAIデコーダ1に
24ビットのデジタル入力信号を供給し、デジタル入力
信号のフォーマットを後段の処理に適合するデジタル信
号フォーマットに変換し、8fs(fsはサンプリング
周波数)オーバー サンプリング デジタル フィルタを
介してデジタルアッテネータ3′に入力する。デジタル
アッテネータ3′は入力されたデジタル信号を所望のア
ッテネート量になるように演算し、アッテネートされた
デジタル出力はD/Aコンバータ4でアナログ信号に変
換し、ローパスフィルタ5、ラインアンプ6を介してア
ナログ出力を提供する。
【0004】従来、デジタルアッテネータ3′でデジタ
ル入力信号をアッテネートする場合、デジタル入力信号
とアッテネート量との積だけの演算では、アッテネート
量を増やすにつれて6dB毎に1ビットずつデータが失
われてしまう。ここで、入力信号として、例えば2kH
z, ー30dBの正弦波(24ビットデジタル信号)信
号をDAIデコーダ1に入力し、デジタルアッテネータ
3′において、アッテネート量との積だけの演算でアッ
テネート量を変化させ、ラインアンプ6より得られるア
ナログ出力信号の基本波周波数2kHzに対する高調波
成分をみると、図10乃至図12に示すようになる。図
10はー20dBアッテネート時、図11はー40dB
アッテネート時、図12はー60dBアッテネート時の
周波数スペクトラムである。図10乃至図12を比較す
ると、基本波(2kHz)はアッテネートされているの
に対し、その高調波成分のレベルはあまり大きく変化し
ていないことがわかる。
【0005】次に、デジタル入力信号をアッテネートす
る時、データが失われるのを防ぐために、デジタルアッ
テネータ3′においてノイズシェーピングをかける。通
常、デジタルアッテネータでノイズシェーピングをかけ
る時、後段のD/Aコンバータ4の処理可能ビット数に
入りきらない下位ビットをノイズシェーピングに使用す
る。図9では、例えば、24ビットデジタル入力に対し
て20ビットのD/Aコンバータ4を使用し、24ビッ
トデジタル入力の21ビット以降をノイズシェーピング
に使用している。そして、前述と同様にラインアンプ6
より得られるアナログ出力信号の基本波周波数2kHz
に対する高調波成分をみると、図13乃至図15に示す
ようになる。図13はー20dBアッテネート時、図1
4はー40dBアッテネート時、図15はー60dBア
ッテネート時の周波数スペクトラムである。図13乃至
図15を、ノイズシェーピングをかけていない図10乃
至図12と比較してみると、高調波成分は出ているもの
の、整数次の高調波のみになっている。しかし、高調波
成分のレベルはノイズシェーピングの有無では余り変化
しないことがわかる。
【0006】このように、デジタル入力信号をデジタル
アッテネータ3でアッテネートしても、入力基本波の信
号レベルにかかわらず高調波成分があまり変化せず、ノ
イズシェーピングをかけても高調波成分のレベルはあま
り減衰せず、したがって、THDとS/N(信号対雑音
比)が悪化するという問題があった。
【0007】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、良好
な高調波成分の改善量とS/Nを得ることができるデジ
タルアッテネータを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係るデジタルア
ッテネータは、デジタル入力信号にノイズシェーピング
等を使用してデジタル演算を行なってアッテネートされ
たデジタル信号を出力するデジタルアッテネータであっ
て、アッテネート量に応じてデジタル出力信号のビット
数を可変制御する制御手段を備えたものである。
【0009】また、本発明に係るデジタルアッテネータ
は、制御手段が、アッテネート量に応じて、後段に接続
されるデジタル/アナログ変換手段の処理可能なビット
数より少ない数の上位ビットからなるデジタル出力信号
を供給するように制御するものである。
【0010】また、本発明に係るデジタルアッテネータ
は、ノイズシェーピングがデジタル出力信号の残りの下
位ビットを用いて行われるものである。
【0011】また、本発明に係るデジタルアッテネータ
は、制御手段が 所定のアッテネート量に対してデジタ
ル出力信号のビット数を最良のS/N及び歪み率となる
ように可変するものである。
【0012】
【作用】デジタルアッテネータは、アッテネータ機能と
ノイズシェーピング機能と出力ビット数制御機能とを有
し、アッテネート量の変化に対応して出力ビット数を変
化させる。それにより、アッテネート量に対応した最良
の高調波成分の改善量とS/Nを得ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るデジタルアッ
テネータの実施例を図面に基づいて説明する。図1は、
本発明に係るデジタルアッテネータの一実施例を示すブ
ロック図である。図1では、図9に示した各構成要素と
同じ構成要素には同じ符号を付している。図1におい
て、デジタルアッテネータ3は、図9のデジタルアッテ
ネータと同様に、DSP等からなり、ノイズシェーピン
グ機能及びアッテネータ機能を有しているが、さらに、
出力ビット数制御機能が追加された構成となっている。
【0014】そこで、D/Aコンバータ4として例えば
20ビットの処理能力を有するものを用い、デジタルア
ッテネータ3からのデジタル出力として、本来のD/A
コンバータの処理能力以下のビット数をD/Aコンバー
タ4に送り、残りの下位ビットをデジタルアッテネータ
3におけるノイズシェーピングに使用してアッテネータ
をかけ、図9の場合と同一条件のデジタル入力(24ビ
ット、基本波2kHz、ー30dB)に対してラインア
ンプ6より得られるアナログ出力信号の基本波周波数2
kHzに対する高調波成分をみると、図2乃至図4に示
すようになる。図2はー20dBアッテネート時、図3
はー40dBアッテネート時、図4はー60dBアッテ
ネート時の周波数スペクトラムである。
【0015】ここで、デジタルアッテネータ3におい
て、入力されるデジタル信号にノイズシェーピングをか
けかつ所定のアッテネート量の演算を行なったデジタル
出力をD/Aコンバータ4へ送る際、その出力ビット数
をアッテネート量に対して制御する。例えば、図2では
デジタルアッテネータ3のデジタル出力の上位11ビッ
トをD/Aコンバータ4に送ってD/A変換、同様に図
3では上位14ビットをD/A変換、図4では上位17
ビットをD/A変換している。図2乃至図4をみると、
D/Aコンバータ4に入りきらない下位ビットでノイズ
シェーピングをかけた場合に比べて高調波成分が改善さ
れているのがわかる。
【0016】次に、デジタルアッテネータ3において、
アッテネート量を例えばー40dBに固定し、D/Aコ
ンバータ4へ送るデジタル出力のビット数を変化させて
みる。図5はデジタルアッテネータ3のデジタル出力の
上位8ビットをD/Aコンバータ4に送ってD/A変換
したときの周波数スペクトラム、同様に、図6は上位1
4ビットをD/A変換、図7は上位20ビットをD/A
変換した時の周波数スペクトラムである。図5乃至図7
を比較してみると、D/A変換するビット数を減らすと
ノイズフロアが上がり、D/A変換するビット数を増や
すと高調波成分の改善量が減るのがわかる。
【0017】つまり、アッテネート量に対してD/Aコ
ンバータ4へ送るビット数が少ない場合はノイズフロア
が上がって、最適な状態に比べると、S/Nが悪くな
り、アッテネート量に対してD/Aコンバータ4へ送る
ビット数が多い場合は、高調波成分の改善量が減り、最
適な状態に比べると歪みが悪くなる。よって、アッテネ
ート量に対して高調波成分がノイズフロア付近まで改善
されるように、D/Aコンバータ4へ送るデジタルアッ
テネータ3のデジタル出力のビット数を減らすことで、
最良の高調波成分の改善量とS/Nを得ることができ
る。
【0018】
【実施例】次に、図8は、本発明によるデジタルアッテ
ネータを含むデジタルアンプの構成例を示すブロック図
である。図8において、11は光入力部、12はDAI
デコーダ、13はトーンコントロール用DSP、14は
デジタルフィルタ、15L(15R)はボリューム、バ
ランス及びアッテネートコントロール用DSP、16L
(16R)は光カップラ、17L(17R)はD/Aコ
ンバータ、18L(18R)は4次ローパスフィルタ、
19L(19R)はアナログ出力端子である。ここで、
各構成要素の参照数字に付随している記号L及びRは、
それぞれステレオのLチャンネル及びRチャンネルを意
味し、以下の説明では代表的にLチャンネルで説明す
る。
【0019】図8において、DAIデコーダ12は図1
のDAIデコーダ1に相当する。以下同様に、デジタル
フィルタ14は図1の8fsオーバー サンプリング デ
ジタル フィルタ2に相当し、ボリュームコントロール
用DSP15Lは図1のデジタルアッテネータ3に相当
し、D/Aコンバータ17Lは図1のD/Aコンバータ
4に相当し、4次ローパスフィルタ18Lは図1のロー
パスフィルタ5及びラインアンプ6に相当する。
【0020】上記の構成において、光入力部11に、例
えばCD(コンパクトディスク)プレーヤからサンプリ
ング周波数44. 1kHzの再生デジタル光信号が入力
されると、DAIデコーダ12はフォーマット変換す
る。DAIデコーダ12のデジタル出力は、DSP1
3、デジタルフィルタ14を介してDSP15Lに入力
され、ここで、ノイズシェーピング、アッテネート及び
出力ビット数の制御が行なわれる。DSP15Lのデジ
タル出力は、光カップラ16Lを介してD/Aコンバー
タ17Lでアナログ信号に変換され、4次ローパスフィ
ルタ18Lを経由してアナログ出力端子19Lに提供さ
れる。DSP15Lによるアッテネート時、図1に関し
て説明したと同様に、アッテネート量に対応してその出
力ビット数が変化するように制御されるので、アナログ
出力端子19Lに得られるアナログ信号は、アッテネー
ト量に応じて最良の高調波成分の改善量とS/Nを有す
るものとなる。
【0021】
【発明の効果】本発明に係るデジタルアッテネータによ
れば、アッテネート量の変化に応じて最良の高調波成分
の改善量とS/Nを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るデジタルアッテネータの一実施例
を示すブロック図である。
【図2】図1のブロック図の動作を説明する周波数スペ
クトラムである。
【図3】図1のブロック図の動作を説明する周波数スペ
クトラムである。
【図4】図1のブロック図の動作を説明する周波数スペ
クトラムである。
【図5】図1のブロック図の動作を説明する周波数スペ
クトラムである。
【図6】図1のブロック図の動作を説明する周波数スペ
クトラムである。
【図7】図1のブロック図の動作を説明する周波数スペ
クトラムである。
【図8】本発明によるデジタルアッテネータを含むデジ
タルアンプの構成例を示すブロック図である。
【図9】従来のデジタルアッテネータの一例を示すブロ
ック図である。
【図10】図9のブロック図の動作を説明する周波数ス
ペクトラムである。
【図11】図9のブロック図の動作を説明する周波数ス
ペクトラムである。
【図12】図9のブロック図の動作を説明する周波数ス
ペクトラムである。
【図13】図9のブロック図の動作を説明する周波数ス
ペクトラムである。
【図14】図9のブロック図の動作を説明する周波数ス
ペクトラムである。
【図15】図9のブロック図の動作を説明する周波数ス
ペクトラムである。
【符号の説明】
1 デジタル オーディオ インターフェース デコーダ 2 8fsオーバー サンプリング デジタル フィルタ 3 デジタルアッテネータ 4 D/Aコンバータ 5 ローパスフィルタ 6 ラインアンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 17/00 611 H03H 17/00 601 H03G 3/02 H03M 1/00 - 11/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 デジタル入力信号にノイズシェーピング
    等を使用してデジタル演算を行なってアッテネートされ
    たデジタル信号を出力するデジタルアッテネータであっ
    て、アッテネート量に応じてデジタル出力信号のビット
    数を可変制御する制御手段を備えたことを特徴とするデ
    ジタルアッテネータ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のデジタルアッテネータに
    おいて、制御手段は、アッテネート量に応じて、後段に
    接続されるデジタル/アナログ変換手段の処理可能なビ
    ット数より少ない数の上位ビットからなるデジタル出力
    信号を供給するように制御するデジタルアッテネータ。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のデジタルアッテネータに
    おいて、ノイズシェーピングはデジタル出力信号の残り
    の下位ビットを用いて行われるデジタルアッテネータ。
  4. 【請求項4】 請求項2記載のデジタルアッテネータに
    おいて、制御手段は、所定のアッテネート量に対してデ
    ジタル出力信号のビット数を最良のS/N及び歪み率と
    なるように可変するデジタルアッテネータ。
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