JP3949560B2 - 高速オーバーサンプリング変調回路 - Google Patents

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    • H03M7/304Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. having a first order loop filter in the feedforward path the modulator having a higher order loop filter in the feedforward path, e.g. with distributed feedforward inputs with distributed feedback, i.e. with feedback paths from the quantiser output to more than one filter stage

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル・アナログ変換(D/A変換)及びアナログ・デジタル変換(A/D変換)に使用されるオーバーサンプリング変調回路、特に、デルタ変調器、シグマデルタ変調器、多段ノイズ整形(MASH)変調器における量子化誤差を抑圧するために使用されるオーバーサンプリング変調回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
アナログ信号をデジタル信号に変換し符号化する場合、ナイキストの定理より、信号周波数帯域の2倍以上の周波数でサンプリングすれば、原信号の情報を損なわないで伝達、復元できる。信号周波数帯域をfa、サンプリング周波数をfb、ビット数(分解能)をn(fa,fb,nは正の整数)とすると、S/Nの最大値S/N_MAXは、次式で与えられる。
【0003】
S/N_MAX=(3/2)*22n*(fa/2fb)
上式からわかるように、ビット数nを1ビット上げるとS/Nは、6dB改善され、サンプリング周波数fbを2倍にするとS/Nは、3dB改善される。よって、精度を上げる(量子化雑音を少なくする)ためには、ビット数を増やすか、あるいは、サンプリング周波数を上げることが考えられる。
【0004】
また、シグマデルタ変調器を使うことにより、量子化雑音を高周波側に大きく、低周波側に小さくすることが可能である。その結果、信号周波数帯域付近において、量子化雑音が低くなれば、高精度の信号を復元できる。
【0005】
図1は、従来の一次のシグマデルタ変調器の一例を示す。
【0006】
図1に示したシグマデルタ変調器は、加算器21、減算器22、量子化器23、遅延素子24、遅延素子25、デコーダ回路26から構成される。
【0007】
加算器21は、10ビットの入力信号201と10ビットの帰還信号204を加算する。減算器22は、加算器21から出力される11ビットの出力信号202から10ビットの帰還信号206を減算する。量子化器23は、減算器22の出力信号203に対し量子化処理を行って、10ビットの量子化信号205を出力する。この量子化信号205は、デコーダ回路26に入力されて復号化され、3ビットの復号化信号207を出力する。減算器22からの出力信号203は、遅延素子24に入力され、1クロック分の遅延が加えられ、10ビットの帰還信号204として加算器21に出力される。また、量子化器23からの量子化信号205は、遅延素子25に入力され、1クロック分の遅延が加えられ、10ビットの帰還信号206として減算器22に出力される。
【0008】
図2は、量子化幅を128とした場合の従来の量子化器の一例を示す。
【0009】
図2に示した量子化器は、マグニチュードコンパレータ30、31、32と、ANDゲート33、34と、セレクタ素子35、36、37、38と、ORゲート39とから構成される。
【0010】
各マグニチュードコンパレータは、入力をA、Bとし、出力をG、Lとすると、A<Bの時、Lが1、Gが0を出力し、A≧Bの時、Lが0、Gが1を出力する回路である。
【0011】
入力信号300は、図1のシグマデルタ変調器における10ビットの信号203に対応する。マグニチュードコンパレータ30、31、32の各入力Aには、この入力信号300が接続されている。量子化幅が10進数の128の場合、マグニチュードコンパレータ30の入力Bとセレクタ36に供給される入力信号310には、10進数の128が、マグニチュードコンパレータ32の入力Bとセレクタ37に供給される入力信号311には、10進数の256が、マグニチュードコンパレータ33の入力Bとセレクタ38に供給される入力信号312には、10進数の384が、セレクタ35の入力信号313には、10進数の0が、それぞれ接続されている。
【0012】
マグニチュードコンパレータ30の出力Lは、信号301を介してセレクタ素子35の1つの入力に接続されている。マグニチュードコンパレータ30の出力Gとマグニチュードコンパレータ31の出力Lは、信号302と信号303を介してANDゲート33の2つの入力に接続されている。マグニチュードコンパレータ31の出力Gとマグニチュードコンパレータ32の出力Lは、信号304と信号305を介してANDゲート34の2つの入力に接続されている。マグニチュードコンパレータ32の出力Gは、信号306を介してセレクタ素子38の1つの入力に接続されている。
【0013】
ANDゲート33の出力は信号307を介してセレクタ素子36の1つの入力に接続されている。ANDゲート34の出力は信号308を介してセレクタ素子37の1つの入力に接続されている。セレクタ素子35、36、37、38の出力は全て、ORゲート39の入力に接続されている。したがって、ORゲート39は、入力信号300に応じてセレクタ素子35、36、37、38から出力される出力信号に基づいて、量子化信号309を出力する。
【0014】
図2の量子化器においては、入力信号300が128未満の場合、信号301のみが1を出力し、信号306、信号307及び信号308が全て0を出力する。また、入力信号300が128以上256未満の場合、信号302と信号303が1を出力し、信号307が1を出力し、信号301、信号306及び信号308が全て0を出力する。また、入力信号300が256以上384未満の場合、信号304と信号305が1を出力し、出力信号308が1を出力し、信号301、信号306及び信号307が全て0を出力する。また、入力信号300が384以上の場合、信号306のみが1を出力し、信号301、信号306及び信号307が全て0を出力する。
【0015】
上記した従来例のシグマデルタ変調器の場合、加算演算と減算演算、すなわち、図1の入力信号201から出力信号205までの演算を少なくとも1クロックの時間までに完了しなければならない。
【0016】
なお、本発明に関連する従来の技術として、特開平6−13906号公報には、高いS/N比を実現するオーバーサンプリング形D/A変換器に使用するためのシグマデルタ変調器が示されている。
【0017】
【特許文献1】
特開平6−13906号公報
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
従来のオーバーサンプリング変調器において演算精度を向上させるためには、オーバーサンプリング変調器の演算ビット数の増加や、信号処理の高速化が考えられる。しかし、従来のオーバーサンプリング変調器の場合、規定の時間内に演算を完了するという条件を満足させながら、演算ビット数を増やしたり、信号処理を高速化することは困難である。
【0019】
また、同じ演算回路を複数個用意して並行演算させることが考えられるが、その場合、回路規模が大きくなり、チップ面積が増大するため、コストが増大すると共に、消費電力も増大するという問題がある。
【0020】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、量子化レベルを2のk乗(kは正の整数)に設定することにより量子化器の回路を簡略化し、それにより演算回路のビット数を削減でき、回路規模を増大させることなく、多ビットの信号処理及び高速演算処理が実現できる高速オーバーサンプル変調回路を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1に記載した発明は、複数のビットで構成される入力信号と第1の遅延信号を加算する加算手段と、前記加算手段からの出力信号のうち上位側の所定数のビットからなる第1の信号から第2の遅延信号を減算する減算手段と、前記減算手段からの出力信号を上位側のビットとして含む第2の信号を遅延して、前記第1の遅延信号を前記加算手段に出力する第1の遅延手段と、前記第2の信号を入力として量子化処理を行い、所定のビット数の量子化信号を出力する量子化手段と、前記量子化手段から出力される前記量子化信号を遅延して、前記第2の遅延信号を前記減算手段に出力する第2の遅延手段とを備えるオーバーサンプリング変調回路であって、前記量子化手段が、前記減算手段の出力信号を上位ビットとし、前記加算手段の出力信号の下位側の残りのビットからなる第3の信号を下位ビットとして構成され、かつ、前記入力信号と同数のビット数を有する前記第2の信号を入力し、前記第2の信号のうち特定のビットを選択して前記量子化信号を生成することを特徴とする。
【0022】
請求項2に記載した発明は、請求項1記載のオーバーサンプリング変調回路において、前記量子化手段が、限られたデータ範囲において量子化処理を行い、前記データ範囲の上限値よりも大きいデータが入力された場合に、前記上限値を出力するオーバーフロ−回路と、前記データ範囲の下限値よりも小さいデータが入力された場合に、下限値を出力するアンダーフロー回路とを備えることを特徴とする。
【0023】
請求項3に記載した発明は、請求項1乃至2記載の高速オーバーサンプリング変調回路が、前記第2の遅延手段からの出力信号を入力として、該出力信号を整数倍することにより前記第2の遅延信号を生成する乗算手段をさらに備えることを特徴とする。
【0024】
また、上記課題を解決するため、請求項4に記載した発明は、複数のビットで構成される入力信号のうち上位側の所定数のビットからなる第1の信号から第1の遅延信号を減算する減算手段と、前記減算手段の出力信号を上位側のビットとして含む第2の信号と、第2の遅延信号とを加算する加算手段と、前記加算手段からの出力信号を入力として量子化処理を行い、所定のビット数の量子化信号を出力する量子化手段と、前記量子化手段から出力される前記量子化信号を遅延することにより、前記第1の遅延信号を前記減算手段に出力する第1の遅延手段と、前記加算手段の前記出力信号を遅延することにより、前記第2の遅延信号を前記加算手段に出力する第2の遅延手段とを備えるオーバーサンプリング変調回路であって、前記加算手段が、前記入力信号の下位側の残りのビットからなる第3の信号を下位ビットとし、前記減算手段の前記出力信号を上位ビットとして構成され、かつ、前記入力信号と同数のビット数を有する前記第2の信号を入力すると共に、前記量子化手段が、前記加算手段の前記出力信号のうち特定のビットを選択して、前記量子化信号を生成することを特徴とする。
【0025】
請求項5に記載した発明は、請求項4記載のオーバーサンプリング変調回路において、前記量子化手段が、限られたデータ範囲において量子化処理を行い、前記データ範囲の上限値よりも大きいデータが入力された場合に、前記上限値を出力するオーバーフロ−回路と、前記データ範囲の下限値よりも小さいデータが入力された場合に、下限値を出力するアンダーフロー回路とを備えることを特徴とする。
【0026】
請求項6に記載した発明は、請求項4又は5記載のオーバーサンプリング変調回路が、前記第2の遅延手段からの出力信号を入力として、該出力信号を整数倍することにより前記第2の遅延信号を生成する乗算手段をさらに備えることを特徴とする。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を用いて説明する。
【0028】
図3に、本発明の第1の実施形態に係る一次のオーバーサンプリング変調回路を示す。この実施形態のオーバーサンプリング変調回路では、10ビットのストレートバイナリィ信号が入力される場合を例に挙げて説明する。
【0029】
図3のオーバーサンプリング変調回路は、加算器11と、減算器12と、量子化器13と、遅延素子14と、遅延素子15とから構成されている。
【0030】
信号101は、オーバーサンプリング変調回路の入力信号で、10ビットの入力信号とする。この信号101を入力信号Xとすると、次式で表すことができる。
【0031】
X = A10・2+A・2+A・2+A・2+A・2+A・2+A・2+A・2+A・2+A・2
ここで、A10は2の9乗を表すビット、Aは2の8乗を表すビット、Aは2の7乗を表すビット、Aは2の6乗を表すビット、Aは2の5乗を表すビット、Aは2の4乗を表すビット、Aは2の3乗を表すビット、Aは2の2乗を表すビット、Aは2の1乗を表すビット、Aは2の0乗を表すビットである。入力信号Xはこれら10本のビット線から構成されている。
【0032】
これら10本のビット線にそれぞれ、「1」または「0」を示すバイナリ信号を与えることにより、入力信号Xの数値が表現される。ここで、10本のビットの中の一番大きい乗数を示すビットをMSB(最上位ビット)、一番小さい乗数を示すビットをLSB(最下位ビット)と呼ぶ。
【0033】
よって、10ビットの信号線が表すことのできる数値の範囲は、十進数で0〜1023である。0未満、又は1024以上の数値が入力された場合、回路上、誤動作を起こすので、ビット数の増加等を行わなければならない。ここでは説明の便宜上、本実施形態のオーバーサンプリング変調回路は、上記の数値の範囲内で動作することを前提とする。
【0034】
図3のオーバーサンプリング変調回路において、入力信号101と遅延信号107は、加算器11の入力となり、加算器11は2つの信号の加算演算を行い、加算された数値を表す10ビットの信号102を出力する。
【0035】
加算器11から出力される信号102のうち、上位3ビットの信号を信号103とし、加算器11の出力信号102のうち、残りの下位7ビットを信号104とする。
【0036】
加算器11からの上位3ビットの信号103と3ビットの遅延信号109とは減算器12に入力され、減算器12は信号103から信号109を減算して、3ビットの減算信号105を出力する。
【0037】
減算器12からの出力信号105を上位の3ビットとし、前記した加算器11からの下位7ビットの信号104を下位の7ビットとする信号を信号106とする。この10ビットの信号106は量子化器13に入力され、量子化器13はこの信号106に応じて量子化処理を行い、量子化信号108を出力する。
【0038】
この実施形態の量子化器13では、量子化幅を128に設定する。すなわち、各量子化値は、0、128、256、384、512、640、768、896の8レベルとなる。
【0039】
より具体的には、量子化器13は、入力信号106が0〜127であれば、0を、入力信号106が128〜255であれば、128を、入力信号106が256〜383であれば、256を、入力信号106が384〜511であれば、384を、入力信号106が512〜639であれば、512を、入力信号106が640〜767であれば、640を、入力信号106が768〜895であれば、768を、入力信号106が896以上であれば、896を、量子化信号108として出力する様に動作する。
【0040】
また、量子化信号108は遅延素子15に入力され、遅延素子15は量子化信号108を1クロック分遅延して、遅延信号109を出力する。
【0041】
また、信号106は、遅延素子14に入力され、遅延素子14は信号106を1クロック分遅延して、遅延信号107を出力する。
【0042】
図4は、図3の高速オーバーサンプリング変調回路に用いられる量子化器の一例を示す。この量子化器は、入力信号401〜410のうち、入力信号408〜410のみに接続させたバッファ41〜43から構成され、バッファ41〜43からの出力信号411〜413が量子化信号として後段の回路に出力される。
【0043】
図4の入力信号401〜410は、図3に示した量子化器13の入力側の10ビットの入力信号106の中の重み付けされた各信号線を示している。すなわち、量子化器に入力されるデータをYとすると、Yは、次式で表すことができる。
【0044】
Y = B10・2+B・2+B・2+B・2+B・2+B・2+B・2+B・2+B・2+B・2
信号線401は、2の0乗を表すビットでBを表している。信号線402は、2の1乗を表すビットでBを表している。信号線403は、2の2乗を表すビットでBを表している。信号線404は、2の3乗を表すビットでBを表している。信号線405は、2の4乗を表すビットでBを表している。信号線406は、2の5乗を表すビットでBを表している。信号線407は、2の6乗を表すビットでBを表している。信号線408は、2の7乗を表すビットでBを表している。信号線409は、2の8乗を表すビットでBを表している。信号線410は、2の9乗を表すビットでB10を表している。これらの信号線401〜410にそれぞれ、「1」または「0」を示すバイナリ信号を与えることにより、入力データYの数値が表現される。
【0045】
量子化幅が128(2の7乗)の場合、量子化器の入力信号401〜410のうち、上位3ビットに対応する入力信号408、入力信号409及び入力信号410を量子化信号とすると、従来例の量子化器のようにマグニチュードコンパレータを用いることなく、遅延時間が少ない量子化幅を128とする量子化器を構成することができる。
【0046】
同様に、量子化信号を、上位2ビットに対応する入力信号409と入力信号410のみとすると量子化幅を256(2の8乗)とする量子化器を構成することができる。さらに、量子化信号を、上位4ビットに対応する入力信号407、入力信号408、入力信号409及び入力信号410とすると量子化幅を64(2の6乗)とする量子化器を構成することができる。何れの場合も、量子化器の入力ビットの中の数ビットを出力ビットとして出力するだけで済むので、回路規模が小さく、量子化器で費される遅延時間はほとんど無いと言える。
【0047】
図4に示した量子化器の場合、量子化幅は、上記の理由により細かな数値には設定できず、2のk乗(kは正の整数)で表せる数値に限定される。
【0048】
次に、限られたデータ領域において動作する量子化器の一例について図5を用いて説明する。
【0049】
図5は、図3の高速オーバーサンプリング変調回路に用いられる量子化器の他の例である。図5の量子化器は、限られたデータ領域の最小値よりも小さい数値が入力された時の処理を行う回路(アンダーフロー回路)と限られたデータ領域の最大値よりも大きい数値が入力された時の処理を行う回路(オーバーフロー回路)とを備えている。すなわち、図5の量子化器では、信号線の表現する数値が符号を持った2の補数で信号処理を行う場合を考慮している。
【0050】
図5において、入力信号501〜信号509は、図4の例における信号401〜信号409と同様に、2(k=0〜8)を表す信号線を示す。入力信号510は、入力される数値の符号を表しており、入力信号510が0の時は、正の数を表し、1の時は、負の数を表している。よって、10ビットの入力信号が表す数値の取りうる範囲は、−512〜511となる。
【0051】
図5の量子化器は、ANDゲート51、52、53と、NANDゲート54と、インバータ55と、ANDゲート56とから構成されている。インバータ55は、入力値の符号を表す入力信号510を入力し、信号510を反転させた出力を、ANDゲート51、52、53の各論理素子の一方の入力に送出する。ANDゲート51、52、53はそれぞれ、他方の入力において入力信号507、508、509を受取り、受取った入力信号とインバータ55の出力信号とのAND論理をとった信号を出力する。ANDゲート52と53の出力信号は、量子化器の出力信号518、519として出力され、ANDゲート51の出力信号はANDゲート56の一方の入力に送出される。NANDゲート54は、ANDゲート52と53の出力信号を入力して、受取った2つの入力信号のNAND論理をとった信号をANDゲート56の他方の入力に送出される。ANDゲート56は、受取った2つの入力信号のAND論理をとった信号を、量子化器の出力信号517として出力する。これらの論理素子51〜56が、前記オーバーフロー回路と前記アンダーフロー回路を形成している。
【0052】
図5の量子化器が量子化を行う際の量子化幅は64に設定する。すなわち、それぞれ量子化値は、0、64,128,192、256,320,384の7レベルになる。この量子化器の動作は、量子化器の入力値が0〜447の場合は、信号507〜信号509を量子化器の出力信号517〜信号519とする。
【0053】
一方、量子化器の入力値が0より小さい場合(入力信号510が1の場合)、信号507〜信号509が全て0となり、量子化器の出力信号517〜信号519として出力する。
【0054】
また、量子化器の入力値が448〜511(入力信号510が0で、入力信号508と入力信号509が共に1)の場合は、量子化器より出力される出力信号518と出力信号519が1、出力信号517が0となる。この出力値を10進数で表すと384である。
【0055】
したがって、図5の量子化器は、論理素子51〜56を用いて、限られたデータ範囲において量子化処理を行い、前記データ範囲の上限値よりも大きいデータが入力された場合には、その上限値を出力し、前記データ範囲の下限値よりも小さいデータが入力された場合には、その下限値を出力するよう動作する。
【0056】
以上説明したように、上記実施形態の高速オーバーサンプリング変調回路によれば、2のk乗(kは正の整数)の量子化レベルを設定した、高速で動作する量子化器を備えることで、回路規模を増大させることなく、オーバーサンプリング変調回路の高速演算処理、および多ビットの信号処理が実現できる。したがって、この実施形態の高速オーバーサンプリング変調回路を用いることで、コストの低減や低消費電力化に寄与することができる。
【0057】
次に、本発明の第2の実施形態に係る一次のオーバーサンプリング変調回路について、図6を用いて説明する。図6の実施形態は、上記した本発明の量子化器を用いた別のオーバーサンプリング変調回路であり、図3の加算器と減算器の演算の順番を入れ替えた場合である。
【0058】
図3の実施形態は、入力信号101に対して加算演算後に減算演算を実行しているが、図6の実施形態では、入力信号601に対して減算演算を最初に実行し、その後、加算演算を実行する構成としている。
【0059】
図6のオーバーサンプリング変調回路は、減算器61と、加算器62と、量子化器63と、遅延素子64と,遅延素子65から構成されている。
【0060】
10ビットのオーバーサンプリング変調回路の入力信号の上位側3ビットの信号を第1の入力信号601とし、下位側7ビットの信号を第2の入力信号602とすると、第1の入力信号601と3ビットの遅延信号608が減算器61に入力される。減算器61は、第1の入力信号601から遅延信号608を減算し、減算結果を3ビットの信号603として出力する。
【0061】
また、減算器61の出力信号603を上位の3ビットとし、第2の入力信号602を下位の7ビットとする信号を信号604とすると、この信号604と10ビットの遅延信号607が、加算器62に入力される。加算器62は、信号604と遅延信号607を加算し、加算結果を10ビットの信号605として出力する。
【0062】
加算器62の出力信号605が、量子化器63の入力となる。この実施形態の量子化器63は、第1の実施形態における図4又は図5の量子化器と同じ構成の回路である。量子化器63では信号605に対し量子化処理が行われ、量子化された後、量子化器63は3ビットの量子化信号606を出力する。
【0063】
また、加算器62の出力信号605(10ビット)は、遅延素子64に入力される。遅延素子64は、信号605を1クロック分遅延した信号として前記遅延信号607を、加算器62の一方の入力に送出する。
【0064】
さらに、量子化器63の出力信号606(3ビット)は、遅延素子65に入力される。遅延素子65は、信号606を1クロック分遅延した信号として前記遅延信号608を、減算器61の一方の入力に送出する。
【0065】
図6のオーバーサンプリング変調回路は、入力信号に対する加算と減算の演算の順番を入れ替えた構成としたものであり、その他の動作は図3の実施形態と基本的に同一であるので、重複する説明は省略する。
【0066】
上記実施形態の高速オーバーサンプリング変調回路によれば、2のk乗(kは正の整数)の量子化レベルを設定した、高速で動作する量子化器を備えることで、回路規模を増大させることなく、オーバーサンプリング変調回路の高速演算処理、および多ビットの信号処理が実現できる。したがって、この実施形態の高速オーバーサンプリング変調回路を用いることで、コストの低減や低消費電力化に寄与することができる。
【0067】
次に、本発明の量子化器を用いた二次のオーバーサンプリング変調回路の実施形態について、図7を用いて説明する。
【0068】
図7は、本発明の第3の実施形態に係る二次のオーバーサンプリング変調回路を示す。図7のオーバーサンプリング変調回路は、減算器70と、減算器74と、加算器71と、加算器75と、遅延素子72、73と、遅延素子76、78と、量子化器77と、乗算器79とから構成されている。
オーバーサンプリング変調回路の入力信号
前述の実施形態と同様に、10ビットの入力信号がオーバーサンプリング変調回路に入力する場合を考える。オーバーサンプリング変調回路の入力信号の上位側の3ビットの信号を第1の入力信号700とし、オーバーサンプリング変調回路の入力信号の下位側の7ビットの信号を第2の入力信号701とする。
【0069】
第1の入力信号700と3ビットの遅延信号719が、減算器70の入力となる。減算器70は、第1の入力信号700から遅延信号719を減算し、その減算結果を3ビットの信号702として出力する。
【0070】
減算器70の出力信号702を上位の3ビットとし、第2の入力信号701を下位の7ビットとする10ビットの信号を信号703とすると、この信号703と10ビットの遅延信号705が、加算器71の入力となる。加算器71は、信号703と遅延信号705を加算し、その加算結果を10ビットの信号704として出力する。
【0071】
加算器71の出力信号704は、遅延素子72に入力される。遅延素子72は、その入力信号704を1クロック分遅延して、遅延信号705を加算器71の一方の入力に送出する。
【0072】
また、加算器71の出力信号704は、遅延素子73に入力される。遅延素子73は、その入力信号704を1クロック分遅延して、10ビットの遅延信号711を出力する。
【0073】
遅延素子73からの遅延信号711の上位側の3ビットを第3の信号712とし、遅延信号711の下位側の7ビットを第4の信号713とする。第3の信号712と3ビットの遅延信号720が、減算器74に入力される。減算器74は、第3の信号712から遅延信号720を減算し、その減算結果を3ビットの信号714として出力する。
【0074】
減算器74の出力信号714を上位3ビットとし、遅延素子73からの第4の信号713を下位の7ビットとする10ビットの信号を第5の信号715とすると、この第5の信号715と10ビットの遅延信号717が、加算器75の入力となる。加算器75は、第5の信号715と遅延信号717を加算し、その加算結果を10ビットの信号716として出力する。
【0075】
加算器75の出力信号716は、遅延素子76に入力される。遅延素子76は、その入力信号716を1クロック分遅延して、遅延信号717を、加算器75の一方の入力に送出する。
【0076】
また、加算器75の出力信号716は、量子化器77に入力される。この実施形態の量子化器77は、第1の実施形態における図4又は図5の量子化器と同じ構成の回路である。量子化器77は、その入力信号716に対し量子化処理が行い、量子化された結果を3ビットの量子化信号718として出力する。
【0077】
本発明の量子化器を用いることで、量子化器77自体で費やされる遅延時間が少なくて済む。また、量子化器77の出力信号は3ビットで済むため、減算器70と減算器74の減算するビット数が少なくて済む。よって、減算器による遅延値の最大値を小さくできるため、この実施形態のオーバーサンプリング変調回路の高速動作と多ビットの信号処理が可能となる。
【0078】
量子化信号718は、遅延素子78に入力される。遅延素子78は、その入力信号718を1クロック分遅延して、遅延信号719を出力する。この遅延信号719は、乗算器79に入力される。乗算器79は、遅延信号719を2倍し、その乗算結果を3ビットの遅延信号720として、減算器74の一方の入力に送出する。
【0079】
上記実施形態の高速オーバーサンプリング変調回路によれば、2のk乗(kは正の整数)の量子化レベルを設定した、高速で動作する量子化器を備えることで、回路規模を増大させることなく、オーバーサンプリング変調回路の高速演算処理、および多ビットの信号処理が実現できる。したがって、この実施形態の高速オーバーサンプリング変調回路を用いることで、コストの低減や低消費電力化に寄与することができる。
【0080】
図7のオーバーサンプリング変調回路では、図6の実施形態と同様に、入力信号に対して減算演算を最初に実行して、その後、加算演算を実行する構成とした。しかし、本発明に係る二次のオーバーサンプリング変調回路は、この構成のみに限られるものではない。例えば、図3の実施形態と同様に、入力信号に対して加算演算を最初に実行してから、減算演算を実行する構成とした、二次のオーバーサンプリング変調回路を用いてもよい。
【0081】
(付記1)
複数のビットで構成される入力信号と第1の遅延信号を加算する加算手段と、前記加算手段からの出力信号のうち上位側の所定数のビットからなる第1の信号から第2の遅延信号を減算する減算手段と、前記加算手段の出力信号の下位側の残りのビットからなる第2の信号を下位ビットとし、前記減算手段からの出力信号を上位ビットとして構成される第3の信号を遅延して、前記第1の遅延信号を出力する第1の遅延手段と、前記第3の信号を入力として量子化処理を行い、所定のビット数の量子化信号を出力する量子化手段と、前記量子化手段から出力される前記量子化信号を遅延して、前記第2の遅延信号を出力する第2の遅延手段とを備え、前記量子化手段は前記第3の信号のうち特定のビットを選択して、前記量子化信号を生成することを特徴とするオーバーサンプリング変調回路。
【0082】
(付記2)
前記量子化手段は、限られたデータ範囲において量子化処理を行い、前記データ範囲の上限値よりも大きいデータが入力された場合に、前記上限値を出力するオーバーフロ−回路と、前記データ範囲の下限値よりも小さいデータが入力された場合に、下限値を出力するアンダーフロー回路とを備えることを特徴とする付記1記載のオーバーサンプリング変調回路。
【0083】
(付記3)
前記オーバーサンプリング変調回路は、前記第2の遅延手段からの出力信号を入力として、該出力信号を整数倍することにより前記第2の遅延信号を生成する乗算手段をさらに備えることを特徴とする付記1乃至2記載の高速オーバーサンプリング変調回路。
【0084】
(付記4)
複数のビットで構成される入力信号のうち上位側の所定数のビットからなる第1の信号から第1の遅延信号を減算する減算手段と、前記複数のビットで構成される前記入力信号の下位側の残りのビットからなる第2の信号を下位ビットとし、前記減算手段の出力信号を上位ビットとして構成される第3の信号と、第2の遅延信号とを加算する加算手段と、前記加算手段の出力信号を入力として量子化処理を行い、所定のビット数の量子化信号を出力する量子化手段と、 前記量子化手段から出力される前記量子化信号を遅延して前記第1の遅延信号を出力する第1の遅延手段と、前記加算手段の前記出力信号を遅延して前記第2の遅延信号を出力する第2の遅延手段とを備え、前記量子化手段は前記加算手段の前記出力信号のうち特定のビットを選択して、前記量子化信号を生成することを特徴とするオーバーサンプリング変調回路。
【0085】
(付記5)
前記量子化手段は、限られたデータ範囲において量子化処理を行い、前記データ範囲の上限値よりも大きいデータが入力された場合に、前記上限値を出力するオーバーフロ−回路と、前記データ範囲の下限値よりも小さいデータが入力された場合に、下限値を出力するアンダーフロー回路とを備えることを特徴とする付記4記載のオーバーサンプリング変調回路。
【0086】
(付記6)
前記オーバーサンプリング変調回路は、前記第2の遅延手段からの出力信号を入力として、該出力信号を整数倍することにより前記第2の遅延信号を生成する乗算手段をさらに備えることを特徴とする付記4又は5記載のオーバーサンプリング変調回路。
【0087】
(付記7)
前記量子化手段は、前記第3の信号のうち、選択された特定のビットに対応する信号線のみに接続させた複数のバッファを備え、前記複数のバッファから前記量子化信号が出力されることを特徴とする付記1記載のオーバーサンプリング変調回路。
【0088】
(付記8)
前記量子化手段は、前記第3の信号のうち、選択された特定のビットに対応する信号線のみに接続させた複数の論理素子と、前記入力信号が示す入力値の符号を表す信号を入力する論理素子とを備えることを特徴とする付記1記載のオーバーサンプリング変調回路。
【0089】
(付記9)
前記量子化手段は、前記第3の信号のうち、選択された特定のビットに対応する信号線のみに接続させた複数のバッファを備え、前記複数のバッファから前記量子化信号が出力されることを特徴とする付記4記載のオーバーサンプリング変調回路。
【0090】
(付記10)
前記量子化手段は、前記第3の信号のうち、選択された特定のビットに対応する信号線のみに接続させた複数の論理素子と、前記入力信号が示す入力値の符号を表す信号を入力する論理素子とを備えることを特徴とする付記4記載のオーバーサンプリング変調回路。
【0091】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高速オーバーサンプリング変調回路によれば、2のk乗(kは正の整数)の量子化レベルを設定した、高速で動作する量子化器を備えることで、回路規模を増大させることなく、オーバーサンプリング変調回路の高速演算処理、および多ビットの信号処理が実現できる。したがって、本発明の高速オーバーサンプリング変調回路を用いることで、コストの低減や低消費電力化に寄与することができる。
【0092】
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のオーバーサンプリング変調回路の一例を示すブロック図である。
【図2】従来の量子化器の一例を示す回路図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係る一次のオーバーサンプリング変調回路を示すブロック図である。
【図4】図3のオーバーサンプリング変調回路に用いられる量子化器の一例を示す図である。
【図5】図3のオーバーサンプリング変調回路に用いられる量子化器の他の例を示す図である。
【図6】本発明の第2の実施形態に係る一次のオーバーサンプリング変調回路を示すブロック図である。
【図7】本発明の第3の実施形態に係る二次のオーバーサンプリング変調回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
11 加算器
12 減算器
13 量子化器
14 遅延素子
15 遅延素子
21 加算器
22 減算器
23 量子化器
24 遅延素子
25 遅延素子
26 デコーダ回路
30−32 マグニチュードコンパレータ
33、34 ANDゲート
35−38 セレクタ素子
39 ORゲート
41−43 バッファ
51−53 ANDゲート
54 NANDゲート
55 インバータ
56 ANDゲート

Claims (6)

  1. 複数のビットで構成される入力信号と第1の遅延信号を加算する加算手段と、
    前記加算手段からの出力信号のうち上位側の所定数のビットからなる第1の信号から第2の遅延信号を減算する減算手段と、
    前記減算手段からの出力信号を上位側のビットとして含む第2の信号を遅延して、前記第1の遅延信号を前記加算手段に出力する第1の遅延手段と、
    前記第の信号を入力として量子化処理を行い、所定のビット数の量子化信号を出力する量子化手段と、
    前記量子化手段から出力される前記量子化信号を遅延して、前記第2の遅延信号を前記減算手段に出力する第2の遅延手段と、
    を備え、前記量子化手段は、前記減算手段の出力信号を上位ビットとし、前記加算手段の出力信号の下位側の残りのビットからなる第3の信号を下位ビットとして構成され、かつ、前記入力信号と同数のビット数を有する前記第2の信号を入力し、前記第の信号のうち特定のビットを選択して前記量子化信号を生成することを特徴とするオーバーサンプリング変調回路。
  2. 前記量子化手段は、限られたデータ範囲において量子化処理を行い、前記データ範囲の上限値よりも大きいデータが入力された場合に、前記上限値を出力するオーバーフロ−回路と、前記データ範囲の下限値よりも小さいデータが入力された場合に、下限値を出力するアンダーフロー回路とを備えることを特徴とする請求項1記載のオーバーサンプリング変調回路。
  3. 前記オーバーサンプリング変調回路は、前記第2の遅延手段からの出力信号を入力として、該出力信号を整数倍することにより前記第2の遅延信号を生成する乗算手段をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至2記載の高速オーバーサンプリング変調回路。
  4. 複数のビットで構成される入力信号のうち上位側の所定数のビットからなる第1の信号から第1の遅延信号を減算する減算手段と、
    前記減算手段の出力信号を上位側のビットとして含む第2の信号と、第2の遅延信号とを加算する加算手段と、
    前記加算手段からの出力信号を入力として量子化処理を行い、所定のビット数の量子化信号を出力する量子化手段と、
    前記量子化手段から出力される前記量子化信号を遅延することにより、前記第1の遅延信号を前記減算手段に出力する第1の遅延手段と、
    前記加算手段の前記出力信号を遅延することにより、前記第2の遅延信号を前記加算手段に出力する第2の遅延手段と、
    を備え、前記加算手段は、前記入力信号の下位側の残りのビットからなる第3の信号を下位ビットとし、前記減算手段の前記出力信号を上位ビットとして構成され、前記入力信号と同数のビット数を有する前記第2の信号を入力すると共に、前記量子化手段は前記加算手段の前記出力信号のうち特定のビットを選択して、前記量子化信号を生成することを特徴とするオーバーサンプリング変調回路。
  5. 前記量子化手段は、限られたデータ範囲において量子化処理を行い、前記データ範囲の上限値よりも大きいデータが入力された場合に、前記上限値を出力するオーバーフロ−回路と、前記データ範囲の下限値よりも小さいデータが入力された場合に、下限値を出力するアンダーフロー回路とを備えることを特徴とする請求項4記載のオーバーサンプリング変調回路。
  6. 前記オーバーサンプリング変調回路は、前記第2の遅延手段からの出力信号を入力として、該出力信号を整数倍することにより前記第2の遅延信号を生成する乗算手段をさらに備えることを特徴とする請求項4又は5記載のオーバーサンプリング変調回路。
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