JP5033101B2 - D / A converter - Google Patents
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Description
本発明は、D/Aコンバータにかかり、特にオーディオ機器に適したD/Aコンバータに関する。 The present invention relates to a D / A converter, and more particularly to a D / A converter suitable for audio equipment.
一般的に、DAC(Digital to Analog Converter:以下、D/Aコンバータと記す)は、再生すべき音声信号の録音時に対応するサンプリング周波数に合わせてフィルタリング処理をする必要がある。このため、D/Aコンバータは、1つの機器において異なるデータ・レートのデジタル信号に対応した帯域のデジタルフィルタを備えている。従来のデジタルフィルタは、再生すべきデジタル信号のデータ・レートを補間することによって多段階に高める複数のデジタルフィルタを備えている。 Generally, a DAC (Digital to Analog Converter: hereinafter referred to as a D / A converter) needs to perform a filtering process in accordance with a sampling frequency corresponding to recording of an audio signal to be reproduced. For this reason, the D / A converter includes a digital filter having a band corresponding to digital signals having different data rates in one device. The conventional digital filter includes a plurality of digital filters that are increased in multiple stages by interpolating the data rate of the digital signal to be reproduced.
図6は、複数のデジタルフィルタを備えるD/Aコンバータ5を例示した図であって、データ・レートが標準速、2倍速、4倍速のデジタル信号に対応可能なD/Aコンバータを示している。標準速とは、サンプリング周波数1fsが30〜54kHzのデジタル信号であって、2倍速とは1fsが54〜108kHzのデジタル信号で、4倍速は1fsが108〜216kHzのデジタル信号である。
FIG. 6 is a diagram exemplifying a D /
図示した構成では、D/Aコンバータ5が3つのFIR(Finite Impulse Response)フィルタ1〜3を有していて、それぞれが入力されたデジタル信号のデータ・レートを2倍する。この結果、D/Aコンバータ5から出力された信号はサンプリング周波数に関わらず、全て8倍されることになる。
出力されたデジタル信号は、後段のS&H(Sample&Hold)回路4において、サンプリング周波数に応じた倍率でデータ・レートを高められる。そして、デルタシグマ変調器6やアナログフィルタを介して図示しないアンプに入力される。従来技術におけるデジタル信号の周波数の変化を表1に示す。
In the configuration shown in the figure, the D /
The output digital signal can be increased in data rate at a magnification according to the sampling frequency in the S & H (Sample & Hold)
このようなD/Aコンバータの従来技術として、例えば、特許文献1がある。
従来技術は、デジタル信号をそのデータ・レートによらず全て8倍する。このため、高いデータ・レートのデジタル信号を一気に8倍することができず、3つのFIRフィルタ1〜3を設けてデータ・レートを徐々に高めていた。しかしながら、このような構成では、各FIRフィルタにおける演算の制御が複雑になり、さらには3つのFIRフィルタ同士の動作タイミングの制御が複雑なために設計工数が多いという欠点があった。このため、産業界では、制御がより簡易なD/Aコンバータが望まれていた。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、1つのデジタルフィルタを使って複数種のサンプリング周波数のデジタル信号に対応でき、このために制御及び設計が簡易であり、しかも複数種のフィルタ係数を記憶するメモリが1つで対応できるため素子の小型化に有利なD/Aコンバータを提供することを目的とする。
Prior art all multiply digital signals by 8 regardless of their data rates. For this reason, a digital signal having a high data rate cannot be multiplied by eight at a stretch, and the three
The present invention has been made in view of the above points, and can deal with digital signals having a plurality of types of sampling frequencies by using a single digital filter. Therefore, control and design are simple, and a plurality of types are possible. An object of the present invention is to provide a D / A converter that is advantageous in reducing the size of an element because a single memory that stores the filter coefficients can be used.
以上の課題を解決するため、本発明の請求項1に記載のD/Aコンバータは、データ・レートに応じて複数のモードのうちのいずれかに分類されるデジタル入力信号を入力し、当該デジタル入力信号に複数のフィルタ係数を順次乗じるデジタルフィルタを備えたD/Aコンバータであって、前記デジタルフィルタが、複数の前記フィルタ係数を記憶する記憶装置と、デジタル入力信号のモードを検出するモード検出手段と、前記モード検出手段によって検出されたモードに応じて前記記憶装置からフィルタ係数を読みだす読出手段と、前記読出手段によって読み出されたフィルタ係数とデジタル入力信号とを使い、デジタル入力信号のモードによらず一定の動作速度でたたみ込み演算する演算手段と、を備え、前記記憶装置は、複数の前記モードのうち、デジタル入力信号が最も多くのフィルタ係数と乗算されるモードに必要なフィルタ係数を記憶し、前記読出手段は、前記記憶装置に記憶されているフィルタ係数から、たたみ込み演算に使用されるフィルタ係数をデジタル入力信号のモードに応じて読み出すことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a D / A converter according to
請求項2に記載のD/Aコンバータは、請求項1に記載の発明において、前記記憶装置が、フィルタ係数をデジタル入力信号と乗算される順番に応じたアドレスに記憶し、前記読出手段は一定のアドレスをおいてフィルタ係数を読み出すことによってフィルタ係数を一定の間隔で間引いて読み出すことを特徴とする。
請求項3に記載のD/Aコンバータは、請求項1または2に記載の発明において、複数の前記モードが、所定のデータ・レートを持つ標準速モードと、データ・レートが前記標準速モードのデータ・レートのn倍であるn倍速モードとを含み、前記モード検出手段によってデジタル入力信号がn倍速モードであることが検出された場合、前記演算手段は、標準速モード時の1/n倍のレートでデジタル入力信号をたたみ込み演算することにより、デジタル入力信号をモードによらず一定のデータ・レートにすることを特徴とする。
請求項4に記載のD/Aコンバータは、請求項1から3のいずれか1項において、前記デジタルフィルタの後段にサンプル・ホールド回路を備え、前記サンプル・ホールド回路は、前記モードによらずデジタル入力信号のデータ・レートを所定の倍率で高めることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the D / A converter according to the first aspect of the present invention, the storage device stores the filter coefficient at an address corresponding to the order of multiplication with the digital input signal, and the reading means is constant. The filter coefficients are read out at a predetermined interval by reading out the filter coefficients at the addresses.
The D / A converter according to
D / A converter according to
本発明の請求項1に記載の発明によれば、演算手段がデジタル入力信号のモードによらず一定の動作速度でたたみ込み演算することにより、1つのデジタルフィルタによってデータ・レートが異なる複数種のデジタル入力信号に対応することができる。このため、複数のデジタルフィルタを調整しながら制御するよりも制御が簡易なD/Aコンバータを構成することができる。また、制御が簡易になったことにより、デジタルフィルタの設計工数をも低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, the arithmetic means performs a convolution operation at a constant operation speed regardless of the mode of the digital input signal, so that a plurality of types having different data rates by one digital filter can be obtained. It can handle digital input signals. For this reason, it is possible to configure a D / A converter that is easier to control than to control while adjusting a plurality of digital filters. Further, since the control is simplified, the number of design steps for the digital filter can be reduced.
また、記憶装置にデジタル入力信号が最も多くのフィルタ係数と乗算されるモードに必要なフィルタ係数を記憶しておき、読出手段が、必要なフィルタ係数をデジタル入力信号のモードに応じて読み出すことができる。このため、1つの記憶装置に最小限のフィルタ係数を記憶させて複数のモードに対応することができ、メモリの容量や素子において占める面積が小さくなって、小型化に適したD/Aコンバータを提供することができる。 Further, the filter coefficient necessary for the mode in which the digital input signal is multiplied by the largest number of filter coefficients is stored in the storage device, and the reading means reads the necessary filter coefficient in accordance with the mode of the digital input signal. it can. For this reason, a minimum filter coefficient can be stored in one storage device, and a plurality of modes can be supported. A memory capacity and an area occupied by elements are reduced, and a D / A converter suitable for downsizing can be obtained. Can be provided.
また、請求項2に記載の発明によれば、読出手段がフィルタ係数を一定の間隔で間引いて読み出すことによって複数のモードに対応することができる。このため、読出しの動作が簡易になって制御がいっそう簡易になる。
請求項3に記載の発明によれば、演算手段が、デジタル入力信号のデータ・レートによらず一定の動作速度でたたみ込み演算することができる。このため、演算手段がデジタル入力信号のモードによらず一定の動作をしてたたみ込み演算をすることができる。
請求項4に記載の発明によれば、デジタルフィルタにおいてモードによらず一定のデータ・レートになったデジタル入力信号を、従来の構成においてアンプ等後段の機器に出力されるデータ・レートに高めることができる。
According to the second aspect of the invention, the reading means can cope with a plurality of modes by reading out the filter coefficients by thinning them out at a constant interval. For this reason, the reading operation is simplified and the control is further simplified.
According to the third aspect of the present invention, the calculation means can perform the convolution calculation at a constant operation speed regardless of the data rate of the digital input signal. For this reason, the calculation means can perform a convolution calculation by performing a constant operation regardless of the mode of the digital input signal.
According to the fourth aspect of the present invention, the digital input signal having a constant data rate regardless of the mode in the digital filter is increased to a data rate output to a subsequent device such as an amplifier in the conventional configuration. Can do.
以下、図を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。
(理論)
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の理論について以下に説明する。
本発明のD/Aコンバータは、FIRフィルタを採用している。FIRフィルタは、デジタル入力信号x1,x2,…xnと、フィルタ係数(h1,h2,…hn)とをたたみ込み演算し、
演算の結果をデジタル出力信号yjとして出力する。たたみ込み演算は、以下の式(1)によって表わされる。なお、式(1)中のnはフィルタ係数の数である。フィルタ係数と乗算されるデジタル入力信号の値の数を以降タップ数と記すものとする。
n
yj=Σ hi・x-i …式(1)
i=1
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(theory)
Prior to the description of the embodiments of the present invention, the theory of the present invention will be described below.
The D / A converter of the present invention employs an FIR filter. The FIR filter performs a convolution operation on the digital input signals x 1 , x 2 ,... X n and the filter coefficients (h 1 , h 2 ,... H n ),
The result of the operation is output as a digital output signal yj. The convolution operation is expressed by the following equation (1). Note that n in equation (1) is the number of filter coefficients. The number of digital input signal values multiplied by the filter coefficient is hereinafter referred to as the tap number.
n
yj = Σ h i · x −i Equation (1)
i = 1
ここで、FIRフィルタのサンプリング周波数とタップ数の関係とについて説明する。
図1(a)〜(f)は、デジタル入力信号のサンプリング周波数と、サンプリング周波数に対応するデジタルフィルタのフィルタ特性を示している。デジタル入力信号のデータ・レートはサンプリング周波数によって決定する。このため、本明細書では、サンプリング周波数とデータ・レートとの語句を適宜使い分けるが、両者は同一の数値を示している。
Here, the relationship between the sampling frequency of the FIR filter and the number of taps will be described.
1A to 1F show the sampling frequency of the digital input signal and the filter characteristics of the digital filter corresponding to the sampling frequency. The data rate of the digital input signal is determined by the sampling frequency. For this reason, in this specification, the terms “sampling frequency” and “data rate” are properly used, but both indicate the same numerical value.
図1(a)、(b)は標準速のデジタル入力信号とフィルタ特性とを示している。また、図1(c)、(d)は2倍速のデジタル入力信号とフィルタ特性とを示し、図1(e)、(f)は4倍速のデジタル入力信号とフィルタ特性とを示している。図1(a)〜(f)のいずれにおいても、縦軸は入力または出力されるデジタル信号のゲイン、横軸はデータ・レート(図中ではサンプリング周波数fs)を示している。
図2は、標準速、2倍速、4倍速にそれぞれ対応するデジタルフィルタの出力信号列(インパルス応答)を説明するための図である。なお、図2に示したインパルス応答は、以下の表2に示した仕様を満たすように設計されたD/Aコンバータのものである。
FIGS. 1A and 1B show standard-speed digital input signals and filter characteristics. FIGS. 1C and 1D show double-speed digital input signals and filter characteristics, and FIGS. 1E and 1F show quad-speed digital input signals and filter characteristics. 1A to 1F, the vertical axis represents the gain of the input or output digital signal, and the horizontal axis represents the data rate (sampling frequency fs in the figure).
FIG. 2 is a diagram for explaining an output signal sequence (impulse response) of a digital filter corresponding to standard speed, double speed, and quadruple speed, respectively. The impulse response shown in FIG. 2 is for a D / A converter designed to satisfy the specifications shown in Table 2 below.
図2(a)は標準速のデジタル入力信号に対応するインパルス応答を示している。また、図2(b)は2倍速のデジタル入力信号に対応するインパルス応答を示し、図2(c)は4倍速のデジタル入力信号に対応するインパルス応答を示している。図2(a)〜(c)の縦軸はゲインであって、横軸は周期であり、TNは標準速の周期を、TDは2倍速の周期を、TQは4倍速の周期をそれぞれ示している。 FIG. 2A shows an impulse response corresponding to a standard-speed digital input signal. 2B shows an impulse response corresponding to a double-speed digital input signal, and FIG. 2C shows an impulse response corresponding to a quadruple-speed digital input signal. 2 (a) to 2 (c), the vertical axis represents gain, the horizontal axis represents period, TN represents a standard speed period, TD represents a double speed period, and TQ represents a quadruple speed period. ing.
なお、図2(a)〜(c)において、インパルス応答を示す曲線を形成するドットdの数は、タップ数に対応する。ただし、デジタルフィルタのタイプとタップ数は、デジタルフィルタの阻止帯域減衰量(stop band attenuation)によって決定する。
デジタル入力信号が標準速である場合、表1に示したように、図2(a)に示したデジタル出力信号のタップ数は511個である。また、デジタル入力信号が2倍速である場合、本実施形態のD/Aコンバータの動作速度は変化しないので、2倍速のデジタル入力信号は、標準速のデジタル入力信号が1つおきにサンプリングされたものになる。このため、2倍速のタップ数は、標準速のタップ数の半分になる。また、2倍速の周期TDは(1/2)TDになる。
In FIGS. 2A to 2C, the number of dots d forming a curve indicating an impulse response corresponds to the number of taps. However, the type of digital filter and the number of taps are determined by the stop band attenuation of the digital filter.
When the digital input signal is a standard speed, as shown in Table 1, the number of taps of the digital output signal shown in FIG. 2A is 511. In addition, when the digital input signal is double speed, the operation speed of the D / A converter of this embodiment does not change. Therefore, the double speed digital input signal is sampled every other standard speed digital input signal. Become a thing. For this reason, the number of taps at double speed is half of the number of taps at standard speed. The double speed cycle TD is (1/2) TD.
さらに、デジタル入力信号が4倍速である場合、4倍速のデジタル入力信号は、標準速のデジタル入力信号が3つおきにサンプリングされたものになり、4倍速のタップ数は、標準速のタップ数の1/4になる。また、4倍速の周期TQは(1/4)TDになる。
以上のことから、本発明の発明者らは、2倍速、4倍速のデジタル信号をデジタルフィルタが動作速度を変更することなく処理する場合、標準速のデジタル信号を処理する場合に必要なフィルタ係数を1つ、または3つおきにデジタル入力信号に乗算することになる点に着目した。そして、標準速のデジタル入力信号を処理するのに必要なフィルタ系数を1セットだけメモリに保持しておき、デジタル入力信号のサンプリング周波数に対応して適宜必要なフィルタ係数だけを読み出すものとした。
Further, when the digital input signal is 4 × speed, the 4 × speed digital input signal is obtained by sampling every 3 standard speed digital input signals, and the 4 × speed tap count is the standard speed tap count. It becomes 1/4 of. The quadruple speed cycle TQ is (1/4) TD.
From the above, the inventors of the present invention have a filter coefficient necessary for processing a standard speed digital signal when the digital filter processes a double speed or quadruple speed digital signal without changing the operation speed. Note that the digital input signal is multiplied every other or every third. Then, only one set of filter systems necessary for processing the standard-speed digital input signal is held in the memory, and only necessary filter coefficients are read out appropriately corresponding to the sampling frequency of the digital input signal.
このような本発明によれば、データ・レートに関わらずデジタルフィルタを一定の速度で動作させるので、1つのデジタルフィルタを使ってサンプリング周波数の異なる複数種のデジタル入力信号を処理することができる。このため、従来技術として挙げた複数段のデジタルフィルタを備えたD/Aコンバータよりも制御が簡易であって、設計にかかる工数が少ないD/Aコンバータを構成することができる。その上、複数種類のメモリを持たなくてよいので面積削減となる。 According to the present invention, since the digital filter is operated at a constant speed regardless of the data rate, a plurality of types of digital input signals having different sampling frequencies can be processed using one digital filter. For this reason, it is possible to configure a D / A converter that is simpler to control than the D / A converter provided with a plurality of stages of digital filters cited as the prior art and requires less man-hours for designing. In addition, since it is not necessary to have a plurality of types of memories, the area is reduced.
(D/Aコンバータの回路構成)
図3は、本実施形態のD/Aコンバータを説明するためのブロック図である。図示したD/Aコンバータ301は、データ・レートに応じて複数のモードのうちのいずれかに分類されるデジタル入力信号Dinを入力し、このデジタル入力信号に複数のフィルタ係数をたたみ込み演算するデジタルフィルタを備えている。
本実施形態のD/Aコンバータは、例えばオーディオアンプに内蔵される。そして、オーディオプレーヤから出力され、図示しないDSP(Digital Signal Processer)で処理されたデジタルオーディオ信号を入力するデータインターフェイス(データI/F)302を備えている。本実施形態でいうデジタル入力信号Dinは、DSPにおいて丸められたデジタルデータである。
(D / A converter circuit configuration)
FIG. 3 is a block diagram for explaining the D / A converter of the present embodiment. The illustrated D /
The D / A converter of this embodiment is built in, for example, an audio amplifier. A data interface (data I / F) 302 for inputting a digital audio signal output from the audio player and processed by a DSP (Digital Signal Processor) (not shown) is provided. The digital input signal Din referred to in the present embodiment is digital data rounded by the DSP.
データI/F302は、デジタル入力信号Dinを入力し、まずFIRフィルタ304に出力する。D/Aコンバータ301は、FIRフィルタ304、サンプル&ホールド回路305、デルタシグマ変調器306、SCF307(Switched Capacitor Filter)を備えている。FIRフィルタ304は、本実施形態のデジタルフィルタに相当する。
FIRフィルタ304は、デジタル入力信号Dinに含まれる情報によってデジタル入力信号Dinのモードを検出する。FIRフィルタ304におけるモードの検出は、後述するモード検出カウンタによって行われる。
The data I /
The
モードとは、オーディオプレーヤから出力されたデジタルデータの録音時のサンプリング周波数によって決定するパラメータである。本実施形態では、デジタル入力信号が3つのモードを取り得るものとし、3つのモードを、それぞれ標準モード、2倍速モード、4倍速モードとする。標準モードとは、サンプリング周波数1fsが30〜54kHzであるデジタル入力信号Din、あるいは1fsが30〜54kHzのデジタル入力信号Dinに対応するD/Aコンバータの動作モードをいう。 The mode is a parameter determined by a sampling frequency at the time of recording digital data output from the audio player. In the present embodiment, the digital input signal can take three modes, and the three modes are a standard mode, a double speed mode, and a quadruple speed mode, respectively. The standard mode refers to an operation mode of the D / A converter corresponding to the digital input signal Din whose sampling frequency 1fs is 30 to 54 kHz or the digital input signal Din whose 1fs is 30 to 54 kHz.
また、2倍速モードとは、1fsが54〜108kHzであるデジタル入力信号Din、あるいは1fsが54〜108kHzのデジタル入力信号Dinに対応するD/Aコンバータの動作モードをいう。さらに、4倍速モードとは、1fsが108〜216kHzであるデジタル入力信号Din、あるいは1fsが108〜216kHzのデジタル入力信号Dinに対応するD/Aコンバータの動作モードをいう。
FIRフィルタ304は、デジタル入力信号がn倍速モードであることが検出された場合、または、外部から手動設定でn倍速モードであることが検出された場合、標準速モード時の1/n倍のレートでデジタル入力信号をたたみ込み演算することにより、デジタル入力信号をモードによらず一定のデータ・レートにする。なお、nは自然数である。
The double speed mode is an operation mode of the D / A converter corresponding to a digital input signal Din in which 1fs is 54 to 108 kHz or a digital input signal Din in which 1fs is 54 to 108 kHz. Further, the quadruple speed mode refers to an operation mode of the D / A converter corresponding to a digital input signal Din in which 1fs is 108 to 216 kHz or a digital input signal Din in which 1fs is 108 to 216 kHz.
When it is detected that the digital input signal is in the n-times speed mode or when it is detected that the digital input signal is in the n-times speed mode by manual setting from the outside, the
具体的には、FIRフィルタ304は、標準速モードのデジタル入力信号Dinを8倍のレートでたたみ込み演算し、入力時に1fsであったデジタル入力信号のデータ・レートを8fsにする。また、デジタル入力信号Dinが2倍速モードである場合、4倍のレートでデジタル入力信号Dinをたたみ込み演算し、データ・レートを4fsにする。さらに、4倍速モードのデジタル入力信号Dinを2倍のレートでたたみ込み演算し、データ・レートを2fsにする。この結果、表1のデジタル入力信号Dinのデータ・レートでFIRに入力された場合は、サンプリング周波数(モード)によらず各モード一定の384kHzになる。
本実施形態のD/Aコンバータにおけるデジタル入力信号の周波数の変化は表3に示したとおりである。
Specifically, the
The change in the frequency of the digital input signal in the D / A converter of this embodiment is as shown in Table 3.
さらに、FIRフィルタ304は、デジタル入力信号Dinのたたみ込み演算の結果をデジタル出力信号Doutとして、サンプル&ホールド回路305に出力する。サンプル&ホールド回路305は、演算処理されたデジタル入力信号Dinのデータ・レートを、モードによらず所定の倍率で高めてデルタシグマ変調器306に出力する。なお、本実施形態では、所定の倍率を16倍とした。
Further, the
サンプル&ホールド回路305がたたみ込み演算の結果をモードによらず全て16倍にすることにより、デジタル出力信号Doutのデータ・レートは、モードによらず全て6.144MHzになる。このため、本実施形態は、アンプ等後段の機器に出力されるデジタル出力信号のデータ・レートを従来技術と同様の値にすることができる。このため、後段の機器の仕様等を変更することなくD/Aコンバータに適用することができる。
デルタシグマ変調器306において処理された信号は、SCF(Switched Capacitor Filter)を経て、アナログ出力信号AoutとしてD/Aコンバータ301から出力される。
When the sample and hold
The signal processed in the
(デジタルフィルタ)
図4は、図3に示したFIRフィルタ304の回路構成を説明するための図である。図示した構成は、FIRフィルタ304の他、図3に示したデータI/F302、サンプル&ホールド回路305を含んでいる。データI/F302には、ビットクロックBICK(Bit Clock)、マスタクロックMCLK(master Clock)、サンプリングクロックであるLRCK(Left Right ClocK)が入力されている。このようなシステムクロックにより、データI/F302は、デジタル入力信号DinとD/Aコンバータ301の動作との同期をとっている。
(Digital filter)
FIG. 4 is a diagram for explaining a circuit configuration of the
FIRフィルタ304は、モード検出カウンタ402、メモリ409、乗算器408、演算部404及び蓄積部405を備えるアキュムレータ403、モードセレクタ407を備えている。
モード検出カウンタ402は、マスタクロックMCLK、サンプリングクロックLRCKを入力している。モード検出カウンタ402は、デジタル入力信号Dinのデータ・レートをシステムクロックを使ってカウントし、デジタル入力信号Dinが標準速モード、2倍速モード、4倍速モードのいずれに分類されるのかを判定する。または、外部から手動設定で各モードを選択できる。そして、判定の結果を示す信号を蓄積部405に出力する。なお、判定の結果を示す信号を、以降、モード判定信号と記す。
The
The
メモリ409には、標準速、2倍速といった複数のモードのうち、標準速モードのたたみ込み演算に必要な512個のフィルタ係数が記憶されている。標準速モードは、モードのうち、最もタップ数の多いモードである。また、メモリ409には、フィルタ係数がデジタル入力信号Dinと乗算される順番に応じたアドレスに記憶されている。
メモリ409には、X(行方向)セレクタ409a、Y(列方向)セレクタ409bが設けられている。Xセレクタ409aに含まれる各素子は、メモリ409のX方向に連続する一列のアドレスに接続され、Yセレクタ409bに含まれる各素子は、メモリ409のY方向に連続する一列の素子に接続されている。Xセレクタ409a、Yセレクタ409bに含まれる素子のオン、オフの組み合わせにより、メモリ409の任意の素子をオン、オフすることができる。
The
The
図5は、メモリ409に含まれる素子と、Xセレクタ409a、Yセレクタ409bとの関係を説明するための図である。メモリ409に含まれる複数の素子をいずれも素子501とする。また、本実施形態では、素子501がそれぞれ1つのアドレスに対応し、1つのフィルタ係数を記憶しているものとする。Xセレクタ409a、Yセレクタ409bは、一列に配置された複数の素子で構成される素子群を含んでいる。Xセレクタ409aに含まれる各素子を素子502a、Yセレクタ409bに含まれる各素子を素子502bと記す。
FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the elements included in the
なお、本実施形態では、例えば、素子502aを常にすべてオンしておき、オンすべき素子501のアドレスに応じて素子502bをオンするものとする。
Xセレクタ409a、Yセレクタ409bは、モード検出カウンタ402からモード判定信号を入力し、デジタル入力信号のモードを判定する。そして、判定結果が標準モードである場合、メモリ409の素子501の全てを順次読みだして乗算器408に出力する。
In this embodiment, for example, all the
The
本実施形態は、デジタル入力信号Dinが標準モードよりもタップ数の少ない2倍速モードまたは4倍速モードであった場合、メモリ409において一定のアドレスをおいてフィルタ係数を読み出すことにより、フィルタ係数を一定の間隔で間引いて読み出している。
つまり、判定結果が2倍速モードである場合、メモリ409の素子501のアドレスが1つおきに順次読みだされて乗算器408に出力される。この結果、図5の素子501のうち、○及び◎が付された素子501のアドレスからフィルタ係数が読み出されて乗算器408に送られる。さらに、判定結果が4倍速モードである場合、メモリ409の素子501のうちアドレスが3つおきに順次読みだされて乗算器408に出力される。この結果、図5の素子501のうち、◎が付された素子501のアドレスからフィルタ係数が読み出されて乗算器に送られる。
In the present embodiment, when the digital input signal Din is in the double speed mode or the quadruple speed mode in which the number of taps is smaller than that in the standard mode, the filter coefficient is fixed by reading the filter coefficient at a constant address in the
That is, when the determination result is the double speed mode, every other address of the
このようなXセレクタ409a、Yセレクタ409bは、メモリ409に記憶されているフィルタ係数から、デジタル入力信号のモードに応じてたたみ込み演算に使用されるフィルタ係数を読み出すものと言える。
乗算器408は、メモリ409から読み出されたフィルタ係数をRAM401から読み出されたデジタル入力信号Dinと順次乗算する。なお、RAM401は、データI/F302を介して入力されるデジタル入力信号Dinを一時的に保存して適切なタイミングで出力するための構成である。乗算器による乗算値を示す信号は、アキュムレータ403に送られる。
It can be said that the
The
アキュムレータ403は、演算器部404と蓄積部405とによって構成されている。演算器部404は、乗算器408から出力された乗算値を順次加算する。加算された加算値は、蓄積部405に蓄積される。蓄積部405にはモード検出カウンタ402から出力されたモード判定信号を入力する。そして、モード判定信号からデジタル入力信号Dinのモードを判定し、モードに対応したフィルタ係数分の加算値が蓄積される度に蓄積された値をリセットする。
The
モードセレクタ407は、モード判定信号を入力し、処理すべきデジタル入力信号のモードを判定する。そして、モードに対応したタップ数分の加算値が蓄積されたタイミングで蓄積部405から加算値を蓄積部405から取出してサンプル&ホールド回路305に出力する。
以上説明した構成において、本実施形態のD/AコンバータのデジタルフィルタはFIRフィルタ304に相当する。メモリ409は記憶装置、モード検出カウンタ402はモード検出手段、Xセレクタ409a、Yセレクタ409bが読出手段、乗算器408及びアキュムレータ403が演算手段に相当する。
The
In the configuration described above, the digital filter of the D / A converter of this embodiment corresponds to the
以上説明した本実施形態によれば、1つのFIRフィルタを使ってデータ・レートの異なる複数のモードのデジタル入力信号に対応することができるので、複数のFIRフィルタを制御するよりも制御が簡易なD/Aコンバータを提供することができる。
また、従来のように3つのFIRフィルタを使ったD/Aコンバータは、演算にかかる時間を抑えるために1fs中にFIR1〜3の演算が行えるようにコントロール信号を生成していた。しかし、本実施形態のように、1つのFIRだけを用いれば、コントロール信号も単純になり、FIRフィルタの設計にかかる工数をも低減することができる。
According to the present embodiment described above, since one FIR filter can be used to cope with digital input signals of a plurality of modes having different data rates, control is simpler than controlling a plurality of FIR filters. A D / A converter can be provided.
In addition, a conventional D / A converter using three FIR filters generates control signals so that FIR1 to FIR3 can be calculated in 1 fs in order to reduce the time required for the calculation. However, if only one FIR is used as in the present embodiment, the control signal can be simplified, and the number of steps for designing the FIR filter can be reduced.
また、メモリに最小限のフィルタ係数を記憶させ、デジタル入力信号に対応してフィルタ係数を間引くので、メモリを小型化することができ、素子の小型化に適したD/Aコンバータを提供することができる。
なお、本発明のD/Aコンバータは、以上述べた実施形態に限定されるものではない。たとえば、本実施形態で説明したサンプリング周波数、2倍速、4倍速、タップ数の具体的な数値は、本実施形態に限定されるものでなく、適宜決定されるものであることは言うまでもない。さらに、本実施形態のD/Aコンバータに用いたFIRフィルタは、A/Dコンバータに適用することも可能である。
Further, since a minimum filter coefficient is stored in a memory and the filter coefficient is thinned out corresponding to a digital input signal, the memory can be reduced in size, and a D / A converter suitable for element downsizing is provided. Can do.
The D / A converter of the present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the specific values of the sampling frequency, the double speed, the quadruple speed, and the number of taps described in the present embodiment are not limited to the present embodiment, and needless to say, are determined as appropriate. Furthermore, the FIR filter used for the D / A converter of this embodiment can also be applied to the A / D converter.
301 D/Aコンバータ
302 データI/F
304 FIRフィルタ
305 サンプル&ホールド回路
306 デルタシグマ変調器
307 SCF(Switched Capacitor Filter)
402 モード検出カウンタ
403 アキュムレータ
404 演算器部
405 蓄積部
407 モードセレクタ
408 乗算器
409 メモリ
409a Xセレクタ
409b Yセレクタ
501、502a、502b 素子
301 D /
304
402
Claims (4)
前記デジタルフィルタは、
複数の前記フィルタ係数を記憶する記憶装置と、
デジタル入力信号のモードを検出するモード検出手段と、
前記モード検出手段によって検出されたモードに応じて前記記憶装置からフィルタ係数を読みだす読出手段と、
前記読出手段によって読み出されたフィルタ係数とデジタル入力信号とを使い、デジタル入力信号のモードによらず一定の動作速度でたたみ込み演算する演算手段と、
を備え、
前記記憶装置は、複数の前記モードのうち、デジタル入力信号が最も多くのフィルタ係数と乗算されるモードに必要なフィルタ係数を記憶し、前記読出手段は、前記記憶装置に記憶されているフィルタ係数から、たたみ込み演算に使用されるフィルタ係数をデジタル入力信号のモードに応じて読み出すことを特徴とするD/Aコンバータ。 A D / A converter including a digital filter that inputs a digital input signal classified into one of a plurality of modes according to a data rate and sequentially multiplies the digital input signal by a plurality of filter coefficients,
The digital filter is
A storage device for storing a plurality of the filter coefficients;
Mode detection means for detecting the mode of the digital input signal;
Reading means for reading filter coefficients from the storage device in accordance with the mode detected by the mode detecting means;
An arithmetic means for performing a convolution operation at a constant operation speed regardless of the mode of the digital input signal, using the filter coefficient read by the reading means and the digital input signal;
With
The storage device stores filter coefficients necessary for a mode in which a digital input signal is multiplied by the largest number of filter coefficients among the plurality of modes, and the reading unit stores the filter coefficients stored in the storage device. A D / A converter characterized in that the filter coefficient used for the convolution calculation is read out in accordance with the mode of the digital input signal.
前記モード検出手段によってデジタル入力信号がn倍速モードであることが検出された場合、前記演算手段は、標準速モード時の1/n倍のレートでデジタル入力信号をたたみ込み演算することにより、デジタル入力信号をモードによらず一定のデータ・レートにすることを特徴とする請求項1または2に記載のD/Aコンバータ。 The plurality of modes include a standard speed mode having a predetermined data rate, and an n-times speed mode in which the data rate is n times the data rate of the standard speed mode,
When the mode detection means detects that the digital input signal is in the n-times speed mode, the calculation means performs a digital operation by convolving the digital input signal at a rate 1 / n times that in the standard speed mode. 3. The D / A converter according to claim 1, wherein the input signal has a constant data rate regardless of the mode.
前記サンプル・ホールド回路は、前記モードによらずデジタル入力信号のデータ・レートを所定の倍率で高めることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のD/Aコンバータ。 A sample-and-hold circuit is provided after the digital filter,
The sample-and-hold circuit, D / A converter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to increase the data rate of the digital input signal regardless of the mode at a predetermined magnification.
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