JP3407851B2 - Delta-sigma D / A converter with PWM circuit / weighting circuit combination - Google Patents

Delta-sigma D / A converter with PWM circuit / weighting circuit combination

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JP3407851B2
JP3407851B2 JP13445297A JP13445297A JP3407851B2 JP 3407851 B2 JP3407851 B2 JP 3407851B2 JP 13445297 A JP13445297 A JP 13445297A JP 13445297 A JP13445297 A JP 13445297A JP 3407851 B2 JP3407851 B2 JP 3407851B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、デルタシグマ型変
調回路から得られた多ビットの変調デジタル信号をアナ
ログ信号に変換するD/A変換装置に係り、特に加重回
路とPWM回路を併用して電圧又は電流のレベル方向と
時間軸方向の重み付けを行ったD/A変換装置に関する
ものである。 【0002】 【従来の技術】加重回路型のD/A変換装置は、2のn
乗の重み付けされたデジタル信号をアナログ信号に変換
する場合に、デジタル信号の各ビットの重みに対応した
電圧源もしくは電流源を用意し、それらの電圧源もしく
は電流源の信号をデジタル入力信号により制御し、所望
のアナログ信号を得るものである。 【0003】図4はこの加重回路型のD/A変換器の概
略構成を示す図であって、デジタル入力信号端子51に
入力したデジタル信号によって、スイッチ制御回路52
が制御されて、抵抗群53のスイッチ5311〜531
nがオン/オフ制御され、抵抗素子5321〜532n
に対して電圧Vrefbが印加される。この抵抗素子532
1〜532nは、R〜2 n-1×Rの抵抗値をもつよう設
定されている。この抵抗素子5321〜532nに流れ
る電流によって発生する電圧は演算増幅器541と帰還
抵抗542からなる加算器54によって加算されて、ア
ナログ信号出力端子55に出力される。 【0004】ところが、この加重回路型のD/A変換回
路は、デジタル信号のビット数に応じた重み付けを行う
回路(図4では抵抗群53)に高精度なアナログ回路が
要求されるという問題がある。図4に示したD/A変換
回路の場合、抵抗比精度は8ビットで0.2%、10ビ
ットで0.05%、12ビットで0.0125%が要求
され、しかも、その抵抗値の範囲も8ビットの場合、最
小抵抗値と最大抵抗値の差が128倍、10ビットでは
512倍、12ビットでは2048倍となり、高い比精
度と広い抵抗値範囲が必要となる。 【0005】これに対して、近年、通信用、デジタル・
オーディオ用のD/A変換装置として用いられているデ
ルタシグマ変調型のD/A変換装置がある。このデルタ
シグマ変調型のD/A変換装置の特徴は、極めて高いオ
ーバーサンプリングを行い、デジタルデータを時間の情
報に変換して、1ビットのD/A変換(基準電圧を時間
情報でオン/オフする。)を行うことにより、パルス幅
に変換し、その後にアナログフィルタでデータを平均化
するところにある。 【0006】1ビットの変調デジタル信号のアナログ変
換装置は極めて容易に実現することができ、しかも1ビ
ットであるが故に、比精度などの問題となる要因は原理
的に存在しない。 【0007】図5にこのデルタ−ジグマ変調型D/A変
換装置の構成を示した。デジタル入力端子61に入力し
たデジタル信号は、インターポーレーションフィルタ6
2によってオーバーサンプリングされてサンプリング周
波数が上げられてから、デルタシグマ変調回路63に加
えられる。このデルタシグマ変調回路63は、2重積分
型のものであり、加算器631、632、加算積分器6
33、634、再量子化器635、1タイミング遅延器
636、負帰還ループを形成する符号反転器637、6
38からなるものである。再量子化器635は、異なっ
た基準電圧が設定された複数の比較器6351〜635
nからなる。このデルタシグマ変調回路63の出力はP
WM回路64に加えられてパルス幅変調され、そのPW
M出力はアナログフィルタ回路65によりフィルタリン
グされて、アナログ出力信号として出力端子66に現れ
る。PWM回路64においては、再量子化器635の多
ビット出力のLSB〜MSBの全部が0のときは、中央
の1クロック幅分のパルス(1の幅)が立ち、LSBの
みが1で他が0のときは中央の3クロック幅分のパルス
(LSBと1とLSBの合計幅)が立ち、・・・・、L
SB〜MSBの全部が1のときは最大のクロック数幅分
のパルス(両側のMSBを含むパルス幅)が立つ。 【0008】ここで、デルタシグマ変調回路63の入力
信号をXとすると、そのデルタシグマ変調回路63の出
力はYは、 Y=X+(1−Z-12 ・Q で表される。ここで、Qは再量子化器635で再量子化
した場合に発生する量子化雑音である。(1−Z-1)は
微分を示し、図5の構成例では、2次の微分がかかるこ
とを示している。微分の周波数特性は直流で−∞、高周
波になるほど高い利得をもつ。 【0009】したがって、図6にノイズシェーピングを
説明したように、信号成分Xはそのままで、雑音である
Qは高域にシフトするようになる。この信号をPWM回
路64でパルス幅変調して後、アナログローパスフィル
65で高域側の雑音成分を除去し、所望のアナログ信号
を得ることができる。 【0010】なお、以上の他に、デルタシグマ変調型の
D/A変換装置についての動作原理と特徴は「トランジ
スタ技術SPESIAL NO.16 特集A−D/D
−A変換回路技術のすべて」(QC出版)の24頁〜2
5頁で知ることができる。 【0011】デルタシグマ変調回路で用いる再量子化器
の量子化分解能をn、オーバーサンプリング率(信号帯
域の2倍の周波数とサンプリング周波数との比)をm、
微分の次数をkとすると、デルタシグマ変調型のD/A
変換装置で実現されるS/Nは、 S/N(dB)=(6k+3)log2m−(8k−4)+
20log10 (n−1) である。いま、k=2、n=2とした場合、8ビット
(49.92dB)、10ビット(61.96dB)、
12ビット(74dB)の精度を得ようとした場合のオ
ーバーサンプリング率は、それぞれ18倍、31倍、5
3倍と大きな値となる。 【0012】したがって、一般的には、再量子化分解能
を多値としてオーバーサンプリング率の増加を抑えるこ
とが行われる。また、再量子化分解能を多値にすること
により、デルタシグマ変調回路のループに発振が生じる
のを防止している。 【0013】 【発明が解決しようとする課題】再量子化器が1ビット
の場合、そのD/A変換装置は最も簡単で、量子化器の
出力が「H」(高レベル電圧)のときは信号を送り、
「L」(低レベル電圧)のときは信号を送らないように
すれば良い。しかし、再量子化器が多ビット出力の場合
は、図7に示すように、その出力量子化レベルに応じて
パルス幅を変化させるPWMが必要となる。 【0014】この図7では、量子化器の出力が3ビット
(8階調)の場合を示しているが、パルス信号の両端を
「L」レベルに戻す操作が必須である。これは、いずれ
の出力波形であっても、立上り、立下りのエッジを含ま
せるためである。この操作をしないと、立上り、立下り
の波形の不一致で出力に歪みが生じ、S/Nが劣化す
る。したがって、1つのデータを出力するためにクロッ
クが16周期分必要で、PWMを用いて出力信号を得る
場合、オーバーサンプリング周波数の16倍のクロック
が必要となる。もちろん、量子化器の分解能を上げる場
合は、より高速なクロックが必要となる。 【0015】そこで、高速なクロックを必要とせず、且
つ回路規模の比較的小さいD/A変換装置として、スイ
ッチドキャパシタ(SC)積分器を用いる構成がある。
このSC積分器は、その精度が容量比精度で決るため、
比較的容易に高精度のD/A変換装置を構成することが
できる。 【0016】しかし、このSC積分器の容量へチャー
ジ、ポンプするためのタイミングクロックには、互いに
重なり合わない複雑なクロック制御が必要であり、高速
動作を実現するには高精度なタイミングクロック発生回
路が必要となるという問題がある。 【0017】本発明の目的は、デルタシグマ変調型のD
/A変換装置において、デルタシグマ変調した多ビット
の変調デジタル信号をアナログ信号に変換する装置とし
て、PWM回路/加重回路併用式のD/A変換を行い、
動作に必要なクロックの速度を緩和し、また複雑な多相
クロックを用いないで高精度なD/A変換を行い得るよ
うにすることである。 【0018】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、デルタシグマ型変調回路からの多ビットの
変調デジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換
装置であって、重み付け変換回路と、PWM回路と、加
重回路とから構成し、前記重み付け変換回路において前
記変調デジタル信号を複数の信号に分解し、前記PWM
回路において該複数の信号に対応し且つ立上り立下りを
もつ複数のPWM信号を発生させ、前記多重回路におい
て該各PWM信号のパルス幅部分に対して異なる電圧又
は電流振幅を与えるようにしたものである。 【0019】 【発明の実施の形態】 [第1の実施の形態]加重回路によるD/A変換は、図
4で説明したように、入力信号に応じて重み付けされた
電圧源(又は電流源)を選択し、加算して所望の信号を
得る方式であるが、nビットの入力信号に対し、n個の
電圧源(又は電流源)が必要となる。この加重回路は、
電圧(又は電流)軸方向への重み付けを行うものであ
る。 【0020】一方、PWM回路は、データの重みを時間
軸方向に展開し、単位量の電圧(又は電流)を重みに応
じた時間分だけ出力するもので、nビットの入力信号に
対してnビット分の時間分解能が要求される。 【0021】第1の実施の形態は、電圧軸方向への重み
付けである加重回路と、時間軸方向への重み付け回路で
あるPWM回路を併用し、電圧軸と時間軸の両方向への
重み付けを行い、互いの欠点を補い合うようにしたD/
A変換装置である。 【0022】図1は本発明の第1の実施の形態のD/A
変換装置の構成を示すブロック図である。デルタシグマ
変調回路から入力端子11に入力した変調デジタル信号
Xは、まず重み付け変換回路12において重み付けの変
換処理が行われる。なお、図1では、入力デジタル信号
は、簡単のため0、1、・・・・、6の7レベルに重み
付けされた場合としている。 【0023】前記重み付け変換回路12は、例えば変換
テーブルから構成でき、入力デジタル信号が0(=00
0000)ときは、スイッチ制御信号S1としてスイッ
チS11=OFF、S12=OFF、S13=ONの信
号を出力すると共に、スイッチ制御信号S2としてスイ
ッチS21=OFF、S22=OFF、S23=ONの
信号を出力する。入力デジタル信号が1、2、3、・
・、6のときはテーブルにある通りである。 【0024】13はPWM回路であって、前記したスイ
ッチ制御信号S1により制御されるスイッチS11〜S
13によってパルス幅(TW1=+1、0、−1)を選
択する第1のPWM部131と、スイッチ制御信号S2
により制御されるスイッチS21〜S23によってパル
ス幅(TW2=+1、0、−1)を選択する第2のPW
M部132とからなる。このように、図1では、0から
6までの重みを実現するために、時間軸方向への重みを
TW1、TW2に分解し、それをさらに各々「0、+
1、−1」の3状態に分解している。 【0025】14は加重回路であって、VW1つまり重
み「1」の第1の電圧発生部141と、VW2つまり重
み「2」の第2の電圧発生部142からなる。第1の電
圧発生部141は、前記した第1のPWM部131の出
力信号が「H」のときは電圧Vsig を選択して出力し、
「L」のときは電圧Vref を選択して出力するスイッチ
1411と加算用の抵抗1412を有する。また、第2
の電圧発生部141は、前記した第2のPWM部132
の出力信号が「H」のときは電圧2Vsig (Vsig の2
倍の電圧)を選択して出力し、「L」のときは電圧Vre
f を選択して出力するスイッチ1421と加算用の抵抗
1422を有する。このように、前記したTW1を受け
るVW1に「1」の重み、TW2を受けるVW2に
「2」の重みを付けている。 【0026】15は基準電圧Vrefaが設定された演算増
幅器151と帰還抵抗152からなる電圧加算器であっ
て、前記した加重回路14の第1の電圧発生部141の
出力電圧と第2の電圧発生部142の出力電圧を加算し
て出力端子16に送り出すものである。 【0027】以上のように、上記した重み付けTW1、
TW2、VW1、VW2の組合せによって、重みは、−
3/−2/−1/0/+1/+2/+3の7通りとな
る。すなわち、入力端子11に入力される変調デジタル
信号は次のように変換され、出力端子16から出力す
る。 0 → S13、S23選択 → 出力 −3 1 → S12、S23選択 → 出力 −2 2 → S13、S22選択 → 出力 −1 3 → S12、S22選択 → 出力 0 4 → S11、S22選択 → 出力 +1 5 → S12、S21選択 → 出力 +2 6 → S11、S21選択 → 出力 +3 【0028】以上のように第1の実施の形態の構成は、
デルタシグマ変調回路から入力端子11に入力するデジ
タル信号Xを時間軸方向への重み(TW)と、電圧軸方
向への重み(VW)に分解して、その各々で重み付けを
行うものである。つまり、重み付け変換回路12は入力
デジタル信号Xを「20×a」、「21×a」、・・・・
・、「2n×a」(但し、aは任意数)に変換し、PW
M回路13はaの時間軸方向への重み付けを行い、加重
回路4は2nの電圧の重み付けを行うものである。 【0029】このように、本実施の形態の装置を用いる
ことより、必要となる加重回路の加重段数を小数化で
き、素子や定電圧源/定電流源の相対精度が確保し易く
なる。また、トリミング等で精度を補償する場合でも、
トリミング箇所が少なくて済むため、従来構成よりも容
易に実現することができる。また、PWM方式と比較し
ても、PWMを実現するために必要なクロック動作速度
を低速化できる。 【0030】[第2の実施の形態]図2はデジタル信号
入力端子17にインターポーレーションフィルタ回路1
8を接続し、その後段にデルタシグマ変調回路19を接
続して、その出力を図1に示した重み付け変換回路12
に接続したものである。なお、この図2は図1よりもよ
り一般化している。 【0031】ここでは、デジタル入力端子17に入力し
たデジタル信号が、インターポーレーションフィルタ回
路18によりオーバーサンプリングされ、そのオーバー
サンプリング信号がデルタシグマ変調回路19によりデ
ルタシグマ変調され、そのデルタシグマ変調信号が重み
付け変換回路12によって時間方向の重みaと電圧重み
b(2n で示される値)の組合せ信号に変換され、PW
M回路13により時間方向の重みaに応じたパルス幅信
号に変換され、そのパルス幅信号によって加重回路14
において電圧重みbに対応する電圧値をもつ電圧が発生
し、その電圧が電圧加算回路15によって加算される。 【0032】[第3の実施の形態]図3は図2に示した
実施の形態の加重回路14を電流型の加重回路14’に
置換すると共に、同様に電圧加算回路15を電流加算回
路15’に置換したものである。 【0033】ここでは、デジタル入力端子17に入力し
たデジタル信号が、インターポーレーションフィルタ回
路18によりオーバーサンプリングされ、そのオーバー
サンプリング信号がデルタシグマ変調回路19によりデ
ルタシグマ変調され、そのデルタシグマ変調信号が重み
付け変換回路12によって時間方向の重みaと電圧重み
kの組合せ信号に変換され、PWM回路13により時間
方向の重みaに応じたパルス幅信号に変換され、そのパ
ルス幅信号によって加重回路14’において電流重みb
に対応する電流値をもつ電流が発生し、その電流が電流
加算回路15’によって加算される。 【0034】 【発明の効果】以上から本発明によれば、デルタシグマ
変調回路からの多ビットの変調デジタル信号をアナログ
信号に変換する際に問題となるPWMのためのクロック
周波数を低くすることができ、且つ複雑な多相のクロッ
クも必要とせず、高精度なD/A変換回路を実現するこ
とができるという利点がある。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a D / A converter for converting a multi-bit modulated digital signal obtained from a delta-sigma type modulation circuit into an analog signal. In particular, the present invention relates to a D / A converter in which a weighting circuit and a PWM circuit are used in combination to perform weighting in a voltage or current level direction and a time axis direction. 2. Description of the Related Art A D / A converter of a weighted circuit type has a 2 n
When converting a digital signal weighted to the power to an analog signal, prepare a voltage source or current source corresponding to the weight of each bit of the digital signal, and control those voltage source or current source signals with digital input signals Then, a desired analog signal is obtained. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the D / A converter of the weighted circuit type. A digital signal input to a digital input signal terminal 51 causes a switch control circuit 52 to operate.
Are controlled, and the switches 5311 to 531 of the resistor group 53 are controlled.
n is on / off controlled, and the resistance elements 5321 to 532n
Is applied with a voltage Vrefb. This resistance element 532
1 to 532n are set to have a resistance value of R to 2 n-1 × R. Voltages generated by currents flowing through the resistance elements 5321 to 532n are added by an adder 54 including an operational amplifier 541 and a feedback resistor 542, and output to an analog signal output terminal 55. However, the D / A conversion circuit of the weighting circuit type has a problem that a highly accurate analog circuit is required for a circuit (the resistor group 53 in FIG. 4) for performing weighting according to the number of bits of a digital signal. is there. In the case of the D / A conversion circuit shown in FIG. 4, the resistance ratio accuracy is required to be 0.2% for 8 bits, 0.05% for 10 bits, and 0.0125% for 12 bits. When the range is 8 bits, the difference between the minimum resistance value and the maximum resistance value is 128 times, that is, 512 times for 10 bits, and 2048 times for 12 bits, which requires a high specific accuracy and a wide resistance value range. On the other hand, in recent years, digital
There is a delta-sigma modulation type D / A converter used as a D / A converter for audio. The feature of this delta sigma modulation type D / A converter is that extremely high oversampling is performed, digital data is converted into time information, and 1-bit D / A conversion (reference voltage is turned on / off by time information). ) To convert the data into a pulse width, and then average the data with an analog filter. [0006] An analog converter for a 1-bit modulated digital signal can be realized very easily, and since it is a 1-bit signal, there is no problem in principle such as relative accuracy. FIG. 5 shows the configuration of the delta-sigma modulation type D / A converter. The digital signal input to the digital input terminal 61 is input to the interpolation filter 6.
After being oversampled by 2 to increase the sampling frequency, it is applied to the delta-sigma modulation circuit 63. The delta-sigma modulation circuit 63 is of a double integration type, and includes adders 631, 632,
33, 634, requantizer 635, 1 timing delay 636, sign inverters 637, 6 forming a negative feedback loop
38. The requantizer 635 includes a plurality of comparators 6351 to 635 to which different reference voltages are set.
n. The output of the delta-sigma modulation circuit 63 is P
The pulse width modulation is applied to the WM circuit 64 and the PW
The M output is filtered by an analog filter circuit 65 and appears at an output terminal 66 as an analog output signal. In the PWM circuit 64, when all the LSB to MSB of the multi-bit output of the requantizer 635 are 0, a pulse (width of 1) corresponding to one central clock width rises, and only the LSB is 1 and the others are 1. When it is 0, a pulse corresponding to the central three clock widths (the total width of LSB, 1 and LSB) rises,.
When all of SB to MSB are 1, pulses corresponding to the maximum clock width (pulse width including the MSBs on both sides) stand. Here, assuming that the input signal of the delta-sigma modulation circuit 63 is X, the output of the delta-sigma modulation circuit 63 is represented by Y = X + (1−Z −1 ) 2 · Q. Here, Q is quantization noise generated when requantization is performed by the requantizer 635. (1−Z −1 ) indicates differentiation, and the configuration example in FIG. 5 indicates that second order differentiation is applied. The frequency characteristic of the derivative is -∞ at DC, and the higher the frequency, the higher the gain. Therefore, as described in FIG. 6 for noise shaping, the signal component X remains unchanged and the noise Q shifts to a higher frequency. After this signal is subjected to pulse width modulation by the PWM circuit 64, a high-frequency noise component is removed by the analog low-pass filter 65, and a desired analog signal can be obtained. [0010] In addition to the above, the operation principle and characteristics of the delta-sigma modulation type D / A converter are described in "Transistor Technology Special No. 16 Special Edition A / D / D".
-A conversion circuit technology "(QC Publishing), pp. 24-2
You can find out on page 5. [0011] The quantization resolution of the requantizer used in the delta-sigma modulation circuit is n, the oversampling rate (the ratio of the frequency twice as high as the signal band to the sampling frequency) is m,
Assuming that the order of the derivative is k, the delta-sigma modulation type D / A
The S / N realized by the converter is: S / N (dB) = (6k + 3) log 2 m− (8k−4) +
20 log 10 (n-1). When k = 2 and n = 2, 8 bits (49.92 dB), 10 bits (61.96 dB),
The oversampling rates when trying to obtain 12-bit (74 dB) precision are 18 times, 31 times, and 5 times, respectively.
The value is three times as large. Therefore, generally, an increase in the oversampling rate is suppressed by setting the requantization resolution to multiple values. Also, by making the requantization resolution multi-valued, it is possible to prevent oscillation from occurring in the loop of the delta-sigma modulation circuit. When the requantizer has one bit, the D / A converter is the simplest. When the output of the quantizer is "H" (high level voltage), Send a signal,
At the time of "L" (low-level voltage), no signal should be sent. However, when the requantizer has a multi-bit output, a PWM that changes the pulse width according to the output quantization level is required as shown in FIG. FIG. 7 shows a case where the output of the quantizer is 3 bits (8 gradations), but an operation of returning both ends of the pulse signal to the “L” level is essential. This is because any of the output waveforms includes rising and falling edges. If this operation is not performed, the output will be distorted due to the mismatch between the rising and falling waveforms, and the S / N will be degraded. Therefore, 16 clocks are required to output one data, and when an output signal is obtained using PWM, a clock 16 times the oversampling frequency is required. Of course, when increasing the resolution of the quantizer, a higher-speed clock is required. Therefore, there is a configuration using a switched capacitor (SC) integrator as a D / A converter that does not require a high-speed clock and has a relatively small circuit scale.
Since the accuracy of this SC integrator is determined by the capacitance ratio accuracy,
A highly accurate D / A converter can be configured relatively easily. However, the timing clock for charging and pumping the capacity of the SC integrator requires complicated clock control that does not overlap each other, and a high-precision timing clock generation circuit is required to realize high-speed operation. Is necessary. An object of the present invention is to provide a delta-sigma modulation type D
In the / A conversion device, as a device for converting a multi-bit modulated digital signal subjected to delta sigma modulation into an analog signal, a D / A conversion of a PWM circuit / weighting circuit combination type is performed.
It is an object of the present invention to alleviate the clock speed required for the operation and to perform highly accurate D / A conversion without using a complicated multi-phase clock. According to the present invention, there is provided a D / A converter for converting a multi-bit modulated digital signal from a delta-sigma type modulation circuit into an analog signal. , A weight conversion circuit, a PWM circuit, and a weight circuit. The weight conversion circuit decomposes the modulated digital signal into a plurality of signals.
The circuit corresponds to the plurality of signals and rises and falls.
To generate a plurality of PWM signals having, in which so as to obtain given the different voltage or current amplitude the pulse width portion of each of the PWM signal in the multiplex circuit. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] In a D / A conversion by a weighting circuit, a voltage source (or current source) weighted according to an input signal as described with reference to FIG. Are selected and added to obtain a desired signal. However, n voltage sources (or current sources) are required for an n-bit input signal. This weighting circuit
Weighting is performed in the voltage (or current) axis direction. On the other hand, the PWM circuit develops data weights in the time axis direction and outputs a unit amount of voltage (or current) for a time corresponding to the weights. Time resolution of bits is required. In the first embodiment, a weighting circuit for weighting in the voltage axis direction and a PWM circuit for weighting in the time axis direction are used together to perform weighting in both the voltage axis and the time axis. , D /
A conversion device. FIG. 1 shows a D / A according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a conversion device. The modulation digital signal X input from the delta-sigma modulation circuit to the input terminal 11 is first subjected to weight conversion processing in the weight conversion circuit 12. In FIG. 1, for the sake of simplicity, the input digital signal is assumed to be weighted to seven levels of 0, 1,... The weighting conversion circuit 12 can be composed of, for example, a conversion table, and the input digital signal is 0 (= 00).
0000), a signal of switches S11 = OFF, S12 = OFF, S13 = ON is output as a switch control signal S1, and a signal of switches S21 = OFF, S22 = OFF, S23 = ON is output as a switch control signal S2. I do. If the input digital signal is 1, 2, 3,
・ When the number is 6, it is as shown in the table. Reference numeral 13 denotes a PWM circuit, which includes switches S11 to S11 controlled by the switch control signal S1.
13, a first PWM unit 131 for selecting a pulse width (TW1 = + 1, 0, -1), and a switch control signal S2.
PW selecting pulse width (TW2 = + 1, 0, -1) by switches S21 to S23 controlled by
M section 132. Thus, in FIG. 1, in order to realize weights from 0 to 6, the weights in the time axis direction are decomposed into TW1 and TW2, which are further divided into “0, +”, respectively.
1, -1 ". A weighting circuit 14 is composed of VW1, ie, a first voltage generator 141 having a weight of “1”, and VW2, ie, a second voltage generator 142 having a weight of “2”. The first voltage generation section 141 selects and outputs the voltage Vsig when the output signal of the first PWM section 131 is “H”,
When it is "L", it has a switch 1411 for selecting and outputting the voltage Vref and a resistor 1412 for addition. Also, the second
Of the second PWM unit 132
Is "H", the voltage 2Vsig (Vsig 2
Voltage), and when "L", the voltage Vre
It has a switch 1421 for selecting and outputting f and a resistor 1422 for addition. As described above, the VW1 receiving TW1 is weighted with “1”, and the VW2 receiving TW2 is weighted with “2”. Reference numeral 15 denotes a voltage adder comprising an operational amplifier 151 to which a reference voltage Vrefa is set and a feedback resistor 152. The voltage adder 15 includes an output voltage of the first voltage generator 141 of the weighting circuit 14 and a second voltage generator. The output voltage of the section 142 is added and sent to the output terminal 16. As described above, the weighting TW1,
Depending on the combination of TW2, VW1, and VW2, the weight is-
3 / -2 / -1 / 0 / + 1 / + 2 / + 3. That is, the modulated digital signal input to the input terminal 11 is converted as follows and output from the output terminal 16. 0 → Select S13, S23 → Output −31 → Select S12, S23 → Output −22 → Select S13, S22 → Output −13 → Select S12, S22 → Output 04 → Select S11, S22 → Output +15 → S12, S21 selection → output + 26 → S11, S21 selection → output + 3 As described above, the configuration of the first embodiment is as follows.
The digital signal X input from the delta-sigma modulation circuit to the input terminal 11 is decomposed into a weight in the time axis direction (TW) and a weight in the voltage axis direction (VW), and weighting is performed for each of them. That is, the weighting conversion circuit 12 converts the input digital signal X into “2 0 × a”, “2 1 × a”,.
・ Convert to “2 n × a” (where a is an arbitrary number)
The M circuit 13 weights a in the time axis direction, and the weighting circuit 14 weights 2 n voltages. As described above, by using the apparatus according to the present embodiment, the number of necessary weighting stages of the weighting circuit can be reduced, and the relative accuracy of the elements and the constant voltage source / constant current source can be easily secured. Also, even if the accuracy is compensated for by trimming or the like,
Since the number of trimming portions is small, it can be realized more easily than the conventional configuration. Further, the clock operation speed required for realizing PWM can be reduced as compared with the PWM method. [Second Embodiment] FIG. 2 shows an interpolation filter circuit 1 connected to a digital signal input terminal 17.
8 is connected, and a delta-sigma modulation circuit 19 is connected to the subsequent stage, and the output is connected to the weight conversion circuit 12 shown in FIG.
Connected to. FIG. 2 is more generalized than FIG. Here, the digital signal input to the digital input terminal 17 is oversampled by the interpolation filter circuit 18, the oversampled signal is delta-sigma modulated by the delta-sigma modulation circuit 19, and the delta-sigma modulated signal is The weighting conversion circuit 12 converts the signal into a combination signal of the weight a in the time direction and the voltage weight b (a value indicated by 2 n ),
The signal is converted by the M circuit 13 into a pulse width signal corresponding to the weight a in the time direction, and the weighting circuit 14
, A voltage having a voltage value corresponding to the voltage weight b is generated, and the voltage is added by the voltage adding circuit 15. [Third Embodiment] FIG. 3 replaces the weighting circuit 14 of the embodiment shown in FIG. 2 with a current-type weighting circuit 14 'and similarly replaces the voltage adding circuit 15 with the current adding circuit 15. '. Here, the digital signal input to the digital input terminal 17 is oversampled by the interpolation filter circuit 18, the oversampled signal is delta-sigma modulated by the delta-sigma modulation circuit 19, and the delta-sigma modulated signal is The weighting conversion circuit 12 converts the signal into a combination signal of the weight a in the time direction and the voltage weight k, and the PWM circuit 13 converts the signal into a pulse width signal corresponding to the weight a in the time direction. Current weight b
Is generated, and the current is added by the current adding circuit 15 '. As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the clock frequency for PWM, which is a problem when converting a multi-bit modulated digital signal from a delta-sigma modulation circuit into an analog signal. There is an advantage that a highly accurate D / A conversion circuit can be realized without requiring a complicated multi-phase clock.

【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の第1の実施の形態のPWM回路/加
重回路併用式のデルタシグマ型D/A変換装置の構成の
要部のブロック図である。 【図2】 第2の実施の形態のPWM回路/加重回路併
用式のデルタシグマ型D/A変換装置の構成の全体のブ
ロック図である。 【図3】 第3の実施の形態のPWM回路/加重回路併
用式のデルタシグマ型D/A変換装置の構成の全体のブ
ロック図である。 【図4】 一般的な加重回路型のD/A変換装置の構成
の回路図である。 【図5】 一般的なデルタシグマ変調型のD/A変換装
置の構成のブロック図である。 【図6】 デルタシグマ変調型のノイズシェーピングの
説明図である。 【図7】 3ビットのPWM回路の出力波形を示す図で
ある。 【符号の説明】 11:変調デジタル信号入力端子、12:重み付け変換
回路、13:PWM回路、14:加重回路、15:電圧
加算回路、16:出力端子、17:デジタル信号入力端
子、18:インターポーレーションフィルタ、19:デ
ルタシグマ変調回路。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a main part of a configuration of a delta-sigma type D / A converter using a PWM circuit / weighting circuit in combination according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an overall block diagram of a configuration of a delta-sigma D / A converter using a PWM circuit / weighting circuit in combination according to a second embodiment; FIG. 3 is an overall block diagram of a configuration of a delta-sigma type D / A converter using a PWM circuit / weighting circuit in combination according to a third embodiment; FIG. 4 is a circuit diagram of a configuration of a general weighted circuit type D / A converter. FIG. 5 is a block diagram of a configuration of a general delta-sigma modulation type D / A converter. FIG. 6 is an explanatory diagram of delta-sigma modulation type noise shaping. FIG. 7 is a diagram illustrating an output waveform of a 3-bit PWM circuit. [Description of Signs] 11: Modulated digital signal input terminal, 12: Weight conversion circuit, 13: PWM circuit, 14: Weighting circuit, 15: Voltage addition circuit, 16: Output terminal, 17: Digital signal input terminal, 18: Inter Poration filter, 19: delta-sigma modulation circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 3/02 H03K 7/08 H03M 1/66 H03M 7/32 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H03M 3/02 H03K 7/08 H03M 1/66 H03M 7/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】デルタシグマ型変調回路からの多ビットの
変調デジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換
装置であって、 重み付け変換回路と、PWM回路と、加重回路とから構
成し、 前記重み付け変換回路において前記変調デジタル信号を
複数の信号に分解し、前記PWM回路において該複数の
信号に対応し且つ立上り立下りをもつ複数のPWM信号
を発生させ、前記多重回路において該各PWM信号のパ
ルス幅部分に対して異なる電圧又は電流振幅を与える
とを特徴とするPWM回路/加重回路併用式デルタシグ
マ型A/D変換装置。
(1) A D / A converter for converting a multi-bit modulated digital signal from a delta-sigma type modulation circuit into an analog signal, comprising: a weighting conversion circuit; and a PWM circuit. And a weighting circuit, wherein the weighted conversion circuit decomposes the modulated digital signal into a plurality of signals, and the PWM circuit generates a plurality of PWM signals corresponding to the plurality of signals and having rising and falling edges. , pa respective PWM signal in the multiplexing circuit
PWM circuit / weighting circuit combined type delta-sigma A / D converter, wherein the a given el this <br/> different voltage or current amplitude with respect to pulse width portion.
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