JP6386928B2 - Delta-sigma modulator and digital-to-analog converter using the same - Google Patents

Delta-sigma modulator and digital-to-analog converter using the same Download PDF

Info

Publication number
JP6386928B2
JP6386928B2 JP2015018402A JP2015018402A JP6386928B2 JP 6386928 B2 JP6386928 B2 JP 6386928B2 JP 2015018402 A JP2015018402 A JP 2015018402A JP 2015018402 A JP2015018402 A JP 2015018402A JP 6386928 B2 JP6386928 B2 JP 6386928B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
digital
error
modulation
output
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.)
Active
Application number
JP2015018402A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016144031A (en
Inventor
英樹 山崎
英樹 山崎
章 庄司
章 庄司
武志 端田
武志 端田
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.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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 Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Priority to JP2015018402A priority Critical patent/JP6386928B2/en
Publication of JP2016144031A publication Critical patent/JP2016144031A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6386928B2 publication Critical patent/JP6386928B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、デルタシグマ変調器及びデジタルアナログ変換器に係り、特にディザ信号を用いてノイズの低減を図ったデルタシグマ変調器に関するものである。   The present invention relates to a delta-sigma modulator and a digital-to-analog converter, and more particularly to a delta-sigma modulator that uses a dither signal to reduce noise.

一般にデルタシグマ変調器(以下、「ΔΣ変調器」と記す場合がある。)は、出力信号の入力信号に対する誤差を積分し、その積分値を量子化器によって量子化することにより、変調結果としての出力信号を生成する。入力信号が無信号状態の場合、デルタシグマ変調器の上述したフィードバック動作に伴うノイズが出力信号に表れることがある。このようなノイズを低減するため、無信号状態において入力信号にディザ信号を印加する手法が従来より知られている(特許文献1を参照)。   In general, a delta-sigma modulator (hereinafter sometimes referred to as a “ΔΣ modulator”) integrates an error of an output signal with respect to an input signal, and quantizes the integrated value by a quantizer as a modulation result. Output signal is generated. When the input signal is in a no-signal state, noise accompanying the above-described feedback operation of the delta-sigma modulator may appear in the output signal. In order to reduce such noise, a method of applying a dither signal to an input signal in a no-signal state has been conventionally known (see Patent Document 1).

特開2012−114698号公報JP 2012-114698 A

しかしながら、デルタシグマ変調器のノイズは、入力信号が無信号状態でない場合にも発生する。例えば入力信号がデジタル値であり、量子化器における量子化誤差もデジタル値であるようなデルタシグマ変調器では、入力信号の下位ビットと量子化誤差の下位ビットが共にゼロとなっている状態で一定値の入力信号が入力され続けると、出力信号が比較的短い周期で規則的に変化する。これは、出力信号に特定の周波数のノイズ成分が重畳することに相当し、出力信号のSN比が劣化することを意味する。   However, delta sigma modulator noise also occurs when the input signal is not in the no-signal state. For example, in a delta-sigma modulator in which the input signal is a digital value and the quantization error in the quantizer is also a digital value, the lower bit of the input signal and the lower bit of the quantization error are both zero. When an input signal having a constant value is continuously input, the output signal changes regularly with a relatively short period. This is equivalent to superimposing a noise component of a specific frequency on the output signal, and means that the SN ratio of the output signal is deteriorated.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力信号の下位ビットと量子化誤差の下位ビットが共にゼロになる場合でも、出力信号に重畳するノイズ成分の増大を抑えることができるデルタシグマ変調器と、そのようなデルタシグマを備えたデジタルアナログ変換器を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to suppress an increase in noise components superimposed on an output signal even when both the lower bits of the input signal and the lower bits of the quantization error are zero. It is an object of the present invention to provide a delta-sigma modulator that can perform the above and a digital-to-analog converter including such a delta-sigma.

本発明の第1の観点に係るデルタシグマ変調器は、デジタル値の入力信号と出力信号との差を積分して量子化した結果に応じた前記出力信号を生成するとともに、当該量子化における量子化誤差を示すデジタル値の誤差信号を生成する変調部と、前記入力信号における所定ビット長の下位データがゼロになったことを検出する第1検出部と、前記誤差信号における所定ビット長の下位データがゼロになったことを検出する第2検出部と、前記第1検出部及び前記第2検出部の検出結果に応じて、前記入力信号の前記下位データがゼロになり、かつ、前記誤差信号の前記下位データがゼロになった場合、前記入力信号又は前記誤差信号にディザ信号を付加するディザ付加部とを備える。   A delta-sigma modulator according to a first aspect of the present invention generates the output signal according to a result obtained by integrating and quantizing a difference between a digital value input signal and an output signal, A modulation unit that generates a digital value error signal indicating a conversion error; a first detection unit that detects that lower-order data of a predetermined bit length in the input signal is zero; and a lower-order of a predetermined bit length in the error signal A second detector for detecting that the data has become zero, and the lower order data of the input signal is zero according to the detection results of the first detector and the second detector, and the error And a dither adding unit that adds a dither signal to the input signal or the error signal when the lower data of the signal becomes zero.

上記の構成によれば、前記入力信号の前記下位データがゼロになり、かつ、前記誤差信号の前記下位データがゼロになった場合、前記入力信号又は前記誤差信号にディザ信号が付加され、前記変調部の前記出力信号の周期的な変化が乱されるため、特定の周波数のノイズ成分が前記出力信号に重畳され難くなる。   According to the above configuration, when the lower data of the input signal becomes zero and the lower data of the error signal becomes zero, a dither signal is added to the input signal or the error signal, Since the periodic change of the output signal of the modulation unit is disturbed, it is difficult for a noise component of a specific frequency to be superimposed on the output signal.

好適に、前記ディザ付加部は、前記入力信号の前記下位データがゼロになり、かつ、前記誤差信号の前記下位データがゼロになる状態が所定回数連続して発生した場合、前記入力信号又は前記誤差信号にディザ信号を付加してよい。
この場合、前記ディザ付加部は、前記入力信号の前記下位データがゼロになり、かつ、前記誤差信号の前記下位データがゼロになる状態の発生回数を計数し、前記入力信号の前記下位データが非ゼロになるか、又は、前記誤差信号の前記下位データが非ゼロになると計数値を初期化するカウンタと、前記カウンタの計数値が所定の値に達すると、前記入力信号又は前記誤差信号における下位ビット側のデータを所定のディザ信号に置き換えるマルチプレクサとを有してよい。
上記の構成によれば、前記ディザ信号が頻繁に付加されることによる前記出力信号の誤差の増大が防止される。
Preferably, the dither addition unit may be configured such that when the low-order data of the input signal is zero and the low-order data of the error signal is continuously zero, the input signal or the A dither signal may be added to the error signal.
In this case, the dither addition unit counts the number of occurrences of the state in which the lower data of the input signal becomes zero and the lower data of the error signal becomes zero, and the lower data of the input signal A counter that initializes a count value when the non-zero or the lower data of the error signal becomes non-zero, and when the count value of the counter reaches a predetermined value, the input signal or the error signal There may be provided a multiplexer that replaces the lower bit data with a predetermined dither signal.
According to said structure, the increase in the error of the said output signal by the said dither signal being added frequently is prevented.

好適に、前記変調部は、信号をサンプリング周期ごとに遅延させて出力する遅延回路と、前記遅延回路において遅延された信号と前記入力信号とを加算し、当該加算結果を前記遅延回路に入力するとともに、当該加算結果の桁あふれを示す1ビットの前記出力信号を生成する変調用加算器とを有してよい。この場合、前記誤差信号は、前記遅延回路において入力若しくは出力される前記変調用加算器の加算結果の信号でよい。   Preferably, the modulation unit adds a delay circuit that outputs a delayed signal for each sampling period, a signal delayed in the delay circuit, and the input signal, and inputs the addition result to the delay circuit. And a modulation adder that generates the 1-bit output signal indicating the overflow of the addition result. In this case, the error signal may be a signal resulting from the addition of the modulation adder input or output in the delay circuit.

好適に、前記変調部は、入力デジタル信号と出力デジタル信号との差を積分して量子化した結果に応じた前記出力デジタル信号を生成するとともに、当該量子化における量子化誤差を示す誤差デジタル信号を生成する複数の変調回路であって、初段に前記入力信号が入力され、2段目以降の各段には前段が生成した前記誤差デジタル信号が入力されるように縦続接続された複数の変調回路と、2段目以降の前記変調回路の前記出力デジタル信号を初段からの段数に応じた次数でそれぞれ微分する微分器と、初段の前記変調回路の前記出力デジタル信号、及び、前記微分器において微分された2段目以降の前記変調回路の前記出力デジタル信号の和を算出する出力合成用加算器と有してよい。この場合、前記誤差信号は、初段の前記変調回路において生成された前記誤差デジタル信号でよい。   Preferably, the modulation unit generates the output digital signal according to a result obtained by integrating and quantizing a difference between the input digital signal and the output digital signal, and an error digital signal indicating a quantization error in the quantization. A plurality of modulation circuits connected in cascade such that the input signal is input to the first stage and the error digital signal generated by the previous stage is input to each of the second and subsequent stages. A circuit, a differentiator for differentiating the output digital signal of the modulation circuit in the second and subsequent stages by an order corresponding to the number of stages from the first stage, the output digital signal of the modulation circuit in the first stage, and the differentiator You may have an adder for output composition which calculates the sum of the output digital signal of the modulation circuit of the 2nd stage after differentiation. In this case, the error signal may be the error digital signal generated in the first-stage modulation circuit.

本発明の第2の観点に係るデジタルアナログ変換器は、第1サンプリング周波数で入力されるデジタル信号を前記第1サンプリング周波数より高い第2サンプリング周波数のデジタル信号に変換するアップサンプリング部と、前記アップサンプリング部においてサンプリング周波数が変換されたデジタル信号にデルタシグマ変調を施す上記第1の観点のデルタシグマ変調器と、前記デルタシグマ変調器の出力信号に応じたアナログ信号を生成するデジタルアナログ変換部と、前記デジタルアナログ変換部から出力されるアナログ信号に含まれた高周波成分を除去するローパスフィルタとを具備する。   A digital-analog converter according to a second aspect of the present invention includes an upsampling unit that converts a digital signal input at a first sampling frequency into a digital signal having a second sampling frequency higher than the first sampling frequency, and the upsampling unit A delta-sigma modulator according to the first aspect that applies delta-sigma modulation to a digital signal whose sampling frequency is converted in the sampling unit; and a digital-analog converter that generates an analog signal corresponding to the output signal of the delta-sigma modulator; And a low-pass filter for removing a high-frequency component contained in the analog signal output from the digital-analog conversion unit.

好適に、前記デルタシグマ変調器は、前記アップサンプリング部においてサンプリング周波数が変換されたデジタル信号における下位ビット側のデータにデルタシグマ変調を施し、前記デルタシグマ変調器の出力信号と、前記アップサンプリング部においてサンプリング周波数が変換されたデジタル信号における上位ビット側のデータとを加算する加算器を具備してよい。この場合、前記デジタルアナログ変換部は、前記加算器の加算結果のデジタル信号をアナログ信号に変換してよい。   Preferably, the delta sigma modulator performs delta sigma modulation on lower bit side data in the digital signal whose sampling frequency is converted in the upsampling unit, and outputs the output signal of the delta sigma modulator and the upsampling unit An adder for adding the data on the upper bit side in the digital signal whose sampling frequency has been converted may be provided. In this case, the digital-analog converter may convert the digital signal resulting from the addition by the adder into an analog signal.

本発明によれば、入力信号の下位ビットとデルタシグマ変調の量子化誤差の下位ビットが共にゼロになる場合でも、出力信号に重畳するノイズ成分の増大を抑えることができる。   According to the present invention, even when both the lower bits of the input signal and the lower bits of the quantization error of delta-sigma modulation are zero, it is possible to suppress an increase in noise components superimposed on the output signal.

本発明の実施形態に係るDA変換器の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the DA converter which concerns on embodiment of this invention. ΔΣ変調器の変調部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the modulation part of a delta-sigma modulator. 変調部に含まれる1ビット出力の変調回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the modulation circuit of 1 bit output contained in a modulation part. 入力レベル検出器によるΔΣ変調の次数の制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating control of the order of (DELTA) (SIGMA) modulation by an input level detector. ΔΣ変調器の出力信号のシミュレーション波形を示す図である。図5Aはディザ信号が付加されない場合の波形を示し、図5Bはディザ信号が付加された場合の波形を示す。It is a figure which shows the simulation waveform of the output signal of a delta-sigma modulator. FIG. 5A shows a waveform when no dither signal is added, and FIG. 5B shows a waveform when a dither signal is added. 図5に示すシミュレーション波形の周波数スペクトルを示す図である。図6Aは図5Aの波形の周波数スペクトラムを示し、図6Bは図5Bの波形の周波数スペクトラムを示す。It is a figure which shows the frequency spectrum of the simulation waveform shown in FIG. 6A shows the frequency spectrum of the waveform of FIG. 5A, and FIG. 6B shows the frequency spectrum of the waveform of FIG. 5B. 図5に示す波形を持つ信号にローパスフィルタを適用した場合の周波数スペクトラムを示す図である。図7Aは図5Aに対応する周波数スペクトラムを示し、図7Bは図5Bに対応する周波数スペクトラムを示す。It is a figure which shows the frequency spectrum at the time of applying a low-pass filter to the signal which has a waveform shown in FIG. 7A shows a frequency spectrum corresponding to FIG. 5A, and FIG. 7B shows a frequency spectrum corresponding to FIG. 5B. ΔΣ変調器の一変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a delta-sigma modulator.

図1は、本発明の実施形態に係るDA変換器の構成の一例を示す図である。図1に示すDA変換器は、アップサンプリング部10と、ΔΣ変調器20と、加算器30と、デジタルアナログ変換部50と、ローパスフィルタ60を有する。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a DA converter according to an embodiment of the present invention. The DA converter illustrated in FIG. 1 includes an upsampling unit 10, a ΔΣ modulator 20, an adder 30, a digital / analog conversion unit 50, and a low-pass filter 60.

アップサンプリング部10は、サンプリング周波数Fsのデジタル信号Sinをこれより高いサンプリング周波数の信号S10に変換する回路であり、例えばCICアップサンプリングフィルタなどの補完フィルタを用いて構成される。   The upsampling unit 10 is a circuit that converts a digital signal Sin having a sampling frequency Fs into a signal S10 having a higher sampling frequency, and is configured using a complementary filter such as a CIC upsampling filter.

ΔΣ変調器20は、アップサンプリング部10によってオーバーサンプリングされた信号S10の下位ビット側のデータDLを入力し、これにΔΣ変調を施す。ΔΣ変調器20の構成の詳細については後述する。   The ΔΣ modulator 20 receives data DL on the lower bit side of the signal S10 oversampled by the upsampling unit 10, and applies ΔΣ modulation to the data DL. Details of the configuration of the ΔΣ modulator 20 will be described later.

加算器30は、デジタル信号S10の上位ビット側のデータ(上位データDH)と、ΔΣ変調器20から出力される変調結果の出力信号S20とを加算する。   The adder 30 adds the upper bit data (upper data DH) of the digital signal S10 and the modulation result output signal S20 output from the ΔΣ modulator 20.

デジタルアナログ変換部50は、加算器30の加算結果のデジタル信号S30をアナログ信号に変換する。   The digital-analog conversion unit 50 converts the digital signal S30 resulting from the addition by the adder 30 into an analog signal.

ローパスフィルタ60は、デジタルアナログ変換部50から出力されるアナログ信号に含まれた高周波成分を除去し、アナログ信号Soutとして出力する。ローパスフィルタ60は、アップサンプリング部10によるオーバーサンプリングとΔΣ変調器20のノイズシェーピングの作用によって高域側に集められたノイズ成分を除去する働きを有する。   The low-pass filter 60 removes a high frequency component included in the analog signal output from the digital / analog conversion unit 50 and outputs the analog signal Sout. The low-pass filter 60 has a function of removing noise components collected on the high frequency side by the action of oversampling by the upsampling unit 10 and noise shaping of the ΔΣ modulator 20.

次に、ΔΣ変調器20の詳しい構成について説明する。
図1に示すΔΣ変調器20は、変調部21と、第1検出部22と、第2検出部23と、ディザ付加部24を有する。
Next, a detailed configuration of the ΔΣ modulator 20 will be described.
The ΔΣ modulator 20 illustrated in FIG. 1 includes a modulation unit 21, a first detection unit 22, a second detection unit 23, and a dither addition unit 24.

変調部21は、デジタル値の入力信号(下位ビット側データDL)と出力信号S20との差を積分して量子化した結果に応じた出力信号S20を生成するとともに、当該量子化における量子化誤差を示すデジタル値の誤差信号(Eq1)を生成する。   The modulation unit 21 generates an output signal S20 corresponding to the result of integrating and quantizing the difference between the digital value input signal (low-order bit side data DL) and the output signal S20, and a quantization error in the quantization. An error signal (Eq1) of a digital value indicating

図2は、変調部21の構成の一例を示す図である。図2に示す変調部21は、4次のMASH(multi stage noise shaping)方式のΔΣ変調を行う回路であり、1ビットの出力を持つ変調回路DS1,DS2,DS3,DS4と、微分器211,212,213と、出力合成用加算器214と、入力レベル検出器215を有する。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the modulation unit 21. 2 is a circuit that performs delta-sigma modulation of a fourth-order MASH (multi stage noise shaping) method, and includes modulation circuits DS1, DS2, DS3, and DS4 having 1-bit output, a differentiator 211, 212, 213, an output synthesis adder 214, and an input level detector 215.

変調回路DS1,DS2,DS3,DS4は、それぞれΔΣ変調を行う回路であり、入力デジタル信号と出力デジタル信号との差を積分して量子化した結果に応じた1ビットの出力デジタル信号(C1,C2,C3,C4)を生成するとともに、当該量子化における量子化誤差を示す誤差デジタル信号(Eq1,Eq2,Eq3)を生成する。変調回路DS1は出力デジタル信号C1及び誤差デジタル信号Eq1を生成し、変調回路DS2は出力デジタル信号C2及び誤差デジタル信号Eq2を生成し、変調回路DS3は出力デジタル信号C3及び誤差デジタル信号Eq3を生成し、変調回路DS4は出力デジタル信号C4を生成する。   Each of the modulation circuits DS1, DS2, DS3, and DS4 is a circuit that performs ΔΣ modulation, and integrates and quantizes the difference between the input digital signal and the output digital signal to output a 1-bit output digital signal (C1, C2, C3, C4) and error digital signals (Eq1, Eq2, Eq3) indicating the quantization error in the quantization are generated. The modulation circuit DS1 generates an output digital signal C1 and an error digital signal Eq1, the modulation circuit DS2 generates an output digital signal C2 and an error digital signal Eq2, and the modulation circuit DS3 generates an output digital signal C3 and an error digital signal Eq3. The modulation circuit DS4 generates an output digital signal C4.

また図2に示すように、変調回路DS1,DS2,DS3,DS4は、この順番で縦続接続されている。初段の変調回路DS1は、下位ビット側データDLを入力デジタル信号として入力する。2段目以降の各段の変調回路DS2,DS3,DS4は、前段が生成した誤差デジタル信号(Eq1,Eq2,Eq3)を入力デジタル信号として入力する。   Further, as shown in FIG. 2, the modulation circuits DS1, DS2, DS3, DS4 are cascaded in this order. The first-stage modulation circuit DS1 inputs the lower bit data DL as an input digital signal. The modulation circuits DS2, DS3, DS4 in the second and subsequent stages input the error digital signals (Eq1, Eq2, Eq3) generated in the previous stage as input digital signals.

図3は、変調回路DS1の構成の一例を示す図である。なお、他の変調回路(DS2〜DS4)もこれと同様な構成にすることができる。
図3に示す変調回路DS1は、変調用加算器216と遅延回路217を有する。
遅延回路217は、変調用加算器216から入力される誤差デジタル信号Eq1をサンプリング周期ごとに遅延させて出力する。
変調用加算器216は、遅延回路217において遅延された信号と入力デジタル信号(下位ビット側データDL)とを加算し、当該加算結果を誤差デジタル信号Eq1として出力するとともに、当該加算結果における桁あふれ(キャリー)を示す1ビットの出力デジタル信号C1を生成する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the modulation circuit DS1. The other modulation circuits (DS2 to DS4) can have the same configuration.
The modulation circuit DS1 illustrated in FIG. 3 includes a modulation adder 216 and a delay circuit 217.
The delay circuit 217 delays and outputs the error digital signal Eq1 input from the modulation adder 216 for each sampling period.
The modulation adder 216 adds the signal delayed in the delay circuit 217 and the input digital signal (lower bit data DL), outputs the addition result as an error digital signal Eq1, and overflows in the addition result. A 1-bit output digital signal C1 indicating (carry) is generated.

図2に戻る。
微分器211,212,213は、2段目以降の変調回路(DS2〜DS4)の出力デジタル信号(C2〜C4)を初段の変調回路DS1からの段数に応じた次数でそれぞれ微分する。微分器211は変調回路DS2の出力デジタル信号C2に1次微分演算(1−Z−1)を施し、微分器212は変調回路DS3の出力デジタル信号C3に2次微分演算((1−Z−1)を施し、微分器213は変調回路DS4の出力デジタル信号C4に3次微分演算((1−Z−1)を施す。
Returning to FIG.
Differentiators 211, 212, and 213 differentiate the output digital signals (C2 to C4) of the second and subsequent modulation circuits (DS2 to DS4) by orders corresponding to the number of stages from the first modulation circuit DS1, respectively. Differentiator 211 performs first-order differential operation (1-Z -1) to output a digital signal C2 of the modulation circuit DS2, differentiator 212 secondary differential operation on the output digital signal C3 of the modulation circuit DS3 ((1-Z - 1 ) 2 ) is performed, and the differentiator 213 performs a third-order differential operation ((1-Z −1 ) 3 ) on the output digital signal C4 of the modulation circuit DS4.

出力合成用加算器214は、初段の変調回路DS1の出力デジタル信号C1、及び、微分器211,212,213において微分された2段目以降の変調回路(DS2〜DS4)の出力デジタル信号(C2〜C4)の和を算出し、変調結果の出力信号S20として出力する。   The output synthesis adder 214 outputs the output digital signal C1 of the first-stage modulation circuit DS1 and the output digital signal (C2) of the second and subsequent modulation circuits (DS2 to DS4) differentiated by the differentiators 211, 212, and 213. ˜C4) is calculated and output as the modulation output signal S20.

入力レベル検出器215は、アップサンプリング部10において出力されるデジタル信号S10の上位ビット側データDHの値に応じて、ΔΣ変調器20におけるΔΣ変調の次数を変更する。ΔΣ変調の次数を「1」に設定する場合、入力レベル検出器215は、変調回路DS2,DS3,DS4の変調動作を停止させる。ΔΣ変調の次数を「2」に設定する場合、入力レベル検出器215は、変調回路DS3,DS4の変調動作を停止させる。ΔΣ変調の次数を「3」に設定する場合、入力レベル検出器215は、変調回路DS4の変調動作を停止させる。ΔΣ変調の次数を「4」に設定する場合、入力レベル検出器215は、変調回路(DS2〜DS4)の変調動作の停止を行わない。入力レベル検出器215は、変調回路(DS2〜DS4)の変調動作を停止させる場合、例えば誤差デジタル信号(Eq2〜Eq4)を遅延させた信号をゼロにし、出力デジタル信号(C2〜C4)の値をゼロに固定する。   The input level detector 215 changes the order of ΔΣ modulation in the ΔΣ modulator 20 according to the value of the upper bit data DH of the digital signal S10 output from the upsampling unit 10. When the order of ΔΣ modulation is set to “1”, the input level detector 215 stops the modulation operation of the modulation circuits DS2, DS3, DS4. When the order of ΔΣ modulation is set to “2”, the input level detector 215 stops the modulation operation of the modulation circuits DS3 and DS4. When the order of ΔΣ modulation is set to “3”, the input level detector 215 stops the modulation operation of the modulation circuit DS4. When the order of ΔΣ modulation is set to “4”, the input level detector 215 does not stop the modulation operation of the modulation circuits (DS2 to DS4). When the input level detector 215 stops the modulation operation of the modulation circuit (DS2 to DS4), for example, the signal obtained by delaying the error digital signal (Eq2 to Eq4) is set to zero, and the value of the output digital signal (C2 to C4) Is fixed to zero.

図4は、入力レベル検出器215によるΔΣ変調の次数の制御を説明するための図である。図4の例において、上位ビット側データDHは5ビットの符号付き2進符号であり、その数値範囲は−16〜15である。n次のΔΣ変調によって生成される信号の数値範囲は「−2(n−1)+1」から「2(n−1)」であり、4次の場合の数値範囲は−7〜8となる。従って、4次のΔΣ変調の結果をそのまま上位ビット側データDHに加算すると、その数値範囲は−23〜23となり、数値のレベル数は47になる。図4に示す次数の制御方法では、ΔΣ変調器20の変調結果の出力信号S20と上位ビット側データDH(5ビット)とを加算した信号S30の数値範囲が−16〜16(レベル数33)に収まるように、次数の制御が行われる。例えば上位ビット側データDHがしきい値9を超えて上昇した場合、ΔΣ変調の次数が「4」から「3」に減る。上位ビット側データDHの絶対値が大きくほど、ΔΣ変調の次数が小さくなる。これにより、信号S30の数値範囲が−16〜16に収められる。また、次数が増える場合と減る場合とで異なるしきい値を用いるヒステリシス動作が行われるため、次数の切り替えが安定に行われる。
このようなΔΣ変調の次数の制御によって信号S30のレベル数を減らすことにより、後段のデジタルアナログ変換部50の構成を簡易化できるとともに、その出力信号レベルの低下を抑えることができる。
以上が変調部21の説明である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the control of the order of ΔΣ modulation by the input level detector 215. In the example of FIG. 4, the upper bit data DH is a 5-bit signed binary code, and its numerical range is −16 to 15. The numerical range of the signal generated by the nth-order ΔΣ modulation is “−2 (n−1) +1” to “2 (n−1) ”, and the numerical range in the fourth order is −7 to 8. . Therefore, when the result of the fourth-order ΔΣ modulation is added to the upper bit data DH as it is, the numerical range is −23 to 23 and the numerical level number is 47. In the order control method shown in FIG. 4, the numerical value range of the signal S30 obtained by adding the output signal S20 as the modulation result of the ΔΣ modulator 20 and the upper bit data DH (5 bits) is −16 to 16 (the number of levels is 33). The order is controlled so as to fall within the range. For example, when the higher-order bit data DH increases beyond the threshold value 9, the order of ΔΣ modulation decreases from “4” to “3”. As the absolute value of the upper bit data DH increases, the order of ΔΣ modulation decreases. As a result, the numerical value range of the signal S30 falls within the range of −16 to 16. Further, since the hysteresis operation using different threshold values is performed when the order increases and decreases, the order switching is performed stably.
By reducing the number of levels of the signal S30 by controlling the order of such ΔΣ modulation, it is possible to simplify the configuration of the digital-to-analog converter 50 at the subsequent stage and to suppress a decrease in the output signal level.
The above is the description of the modulation unit 21.

図1に戻る。
第1検出部22は、ΔΣ変調器20の入力信号(下位ビット側データDL)における所定ビット長の下位データがゼロになったことを検出する。例えば、第1検出部22は、下位ビット側データDLにおける下位3ビットのデータがゼロになったことを検出する。
Returning to FIG.
The first detector 22 detects that lower data having a predetermined bit length in the input signal (lower bit data DL) of the ΔΣ modulator 20 has become zero. For example, the first detection unit 22 detects that the lower 3 bits of the lower bit data DL are zero.

第2検出部23は、ΔΣ変調器20の量子化誤差を示す誤差信号(初段の変調回路DS1の量子化誤差を示す誤差デジタル信号Eq1)における所定ビット長の下位データがゼロになったことを検出する。例えば、第2検出部23は、誤差デジタル信号Eq1における下位3ビットのデータがゼロになったことを検出する。   The second detection unit 23 determines that the lower-order data having a predetermined bit length in the error signal indicating the quantization error of the ΔΣ modulator 20 (the error digital signal Eq1 indicating the quantization error of the first-stage modulation circuit DS1) has become zero. To detect. For example, the second detector 23 detects that the lower 3 bits of the error digital signal Eq1 are zero.

ディザ付加部24は、第1検出部22及び第2検出部23の検出結果に応じて、下位ビット側データDLの下位データがゼロになり、かつ、誤差デジタル信号Eq1の下位データがゼロになった場合、ΔΣ変調器20に入力される下位ビット側データDLにディザ信号Siを付加する。例えば、ディザ付加部24は、下位ビット側データDLにおける下位3ビットのデータをディザ信号Siである「111」に置き換える。   In accordance with the detection results of the first detection unit 22 and the second detection unit 23, the dither addition unit 24 sets the lower data of the lower bit data DL to zero and the lower data of the error digital signal Eq1 to zero. In this case, the dither signal Si is added to the lower bit data DL input to the ΔΣ modulator 20. For example, the dither addition unit 24 replaces the lower 3 bits of data in the lower bit data DL with “111” that is the dither signal Si.

また、ディザ付加部24は、下位ビット側データDLの下位データがゼロになり、かつ、誤差デジタル信号Eq1の下位データがゼロになる状態(下位データのゼロ状態)が所定回数連続して発生した場合、下位ビット側データDLにディザ信号Siを付加する。すなわち、「下位データのゼロ状態」が単発的に発生しても、ディザ信号Siの付加は行わない。これにより、不必要なディザ信号Siの付加が発生し難くなる。   In addition, the dither addition unit 24 has continuously generated a state where the lower data of the lower bit data DL becomes zero and the lower data of the error digital signal Eq1 becomes zero (the lower data zero state) a predetermined number of times. In this case, the dither signal Si is added to the lower bit data DL. That is, the dither signal Si is not added even if the “lower data zero state” occurs once. This makes it difficult to add unnecessary dither signal Si.

ディザ付加部24は、例えば図1に示すように、カウンタ241とマルチプレクサ242を有する。
カウンタ241は、下位ビット側データDLの下位データがゼロになり、かつ、誤差デジタル信号Eq1の下位データがゼロになる状態(下位データのゼロ状態)の発生回数を計数する。下位ビット側データDLの下位データが非ゼロになるか、又は、誤差デジタル信号Eq1の下位データが非ゼロになった場合、カウンタ241は計数値を初期化する。
マルチプレクサ242は、カウンタ241の計数値が所定の値に達すると、下位ビット側データDLにおける下位ビット側のデータをディザ信号Siに置き換える。
The dither addition unit 24 includes a counter 241 and a multiplexer 242 as shown in FIG.
The counter 241 counts the number of occurrences of a state in which the lower data of the lower bit data DL is zero and the lower data of the error digital signal Eq1 is zero (lower data zero state). When the lower data of the lower bit data DL becomes non-zero or the lower data of the error digital signal Eq1 becomes non-zero, the counter 241 initializes the count value.
When the count value of the counter 241 reaches a predetermined value, the multiplexer 242 replaces the lower bit data in the lower bit data DL with the dither signal Si.

ここで、上述した構成を有するDA変換器の動作について、ΔΣ変調器20を中心に説明する。   Here, the operation of the DA converter having the above-described configuration will be described focusing on the ΔΣ modulator 20.

入力のデジタル信号Sinは、アップサンプリング部10において元のサンプリング周波数Fsより高い周波数にオーバーサンプリングされ、所定の補完処理を受けた信号S10(第3入力信号)に変換される。信号S10の下位データDLは、ΔΣ変調器20においてΔΣ変調を施され、その変調結果の信号S20と信号S10の上位データDHとが加算器30において加算される。加算器30の加算結果を示す信号S30は、デジタルアナログ変換部50においてアナログ信号S50に変換され、ローパスフィルタ60において高周波のノイズ成分を除去されることにより、所望の信号帯域の成分を含んだアナログ信号Soutとなる。   The input digital signal Sin is oversampled to a frequency higher than the original sampling frequency Fs by the upsampling unit 10 and converted to a signal S10 (third input signal) that has undergone a predetermined complementary process. The low-order data DL of the signal S10 is subjected to ΔΣ modulation in the ΔΣ modulator 20 and the modulation result signal S20 and high-order data DH of the signal S10 are added in the adder 30. The signal S30 indicating the addition result of the adder 30 is converted into an analog signal S50 by the digital-analog converter 50, and a high-frequency noise component is removed by the low-pass filter 60, whereby an analog signal including a component in a desired signal band is obtained. Signal Sout.

下位ビット側データDLの下位データがゼロになり、かつ、誤差デジタル信号Eq1の下位データがゼロになる状態(下位データのゼロ状態)が発生すると、カウンタ241において計数値がインクリメントされる。「下位データのゼロ状態」が途絶えると、カウンタ241の計数値は初期化される。「下位データのゼロ状態」が連続して発生することによりカウンタ241が所定の値に達すると、マルチプレクサ242によって下位ビット側データDLにおける下位ビット側のデータがディザ信号Siに置き換えられる。下位ビット側データDLにディザ信号Siが付加されると、誤差デジタル信号Eq1の下位データが非ゼロになるため、カウンタ241の計数値は初期化される。   When the lower data of the lower bit data DL becomes zero and the lower data of the error digital signal Eq1 becomes zero (lower data zero state), the counter 241 increments the count value. When the “zero state of the lower data” is interrupted, the count value of the counter 241 is initialized. When the counter 241 reaches a predetermined value due to successive occurrence of the “zero state of lower data”, the multiplexer 242 replaces the lower bit data in the lower bit data DL with the dither signal Si. When the dither signal Si is added to the lower bit data DL, the lower data of the error digital signal Eq1 becomes non-zero, so that the count value of the counter 241 is initialized.

仮にディザ信号Siを付加されることなく「下位データのゼロ状態」が継続したとすると、変調回路DS1の変調用加算器216の加算結果である誤差デジタル信号Eq1は、常に下位データがゼロの下位ビット側データDLと加算されるため、誤差デジタル信号Eq1も常に下位データがゼロの状態になる。そうすると、誤差デジタル信号Eq1のビット変化は上位データのみになり、短い周期で規則的に桁あふれを生じることになる。すなわち、出力デジタル信号C1が短い周期で規則的に変化するようになる。「下位データのゼロ状態」が更に継続すると、変調回路DS1の誤差デジタル信号Eq1の下位データがゼロの状態になるため、出力デジタル信号C2〜C4が短い周期で規則的に変化する。その結果、出力デジタル信号C1〜C4の加算結果であるΔΣ変調器20の出力信号S20が短い周期で規則的に変化するようになり、特定の周波数を持つ強いノイズ成分が出力信号S20に重畳される。
ディザ信号Siが一度でもΔΣ変調器20に入力されると、誤差デジタル信号Eq1の下位データが直ちに非ゼロとなり、変調用加算器216の規則的な桁あふれが回避される。従って、このとき下位ビット側データDLの下位データのゼロ状態が継続していたとしても、誤差デジタル信号Eq1の下位データはしばらくの間非ゼロとなり、変調用加算器216の規則的な桁あふれが生じなくなる。そのため、出力信号S20の短い周期での規則的変化が生じ難くなり、ノイズが低減する。
Assuming that the “lower data zero state” continues without the addition of the dither signal Si, the error digital signal Eq1 that is the addition result of the modulation adder 216 of the modulation circuit DS1 is always lower in which the lower data is zero. Since it is added to the bit side data DL, the error digital signal Eq1 is always in a state where the lower data is zero. As a result, the bit change of the error digital signal Eq1 is only the upper data, and a regular overflow occurs in a short cycle. That is, the output digital signal C1 changes regularly in a short cycle. If the “zero state of the lower data” continues further, the lower data of the error digital signal Eq1 of the modulation circuit DS1 becomes zero, and the output digital signals C2 to C4 regularly change in a short cycle. As a result, the output signal S20 of the ΔΣ modulator 20 that is the addition result of the output digital signals C1 to C4 changes regularly in a short cycle, and a strong noise component having a specific frequency is superimposed on the output signal S20. The
When the dither signal Si is input to the ΔΣ modulator 20 even once, the lower data of the error digital signal Eq1 immediately becomes non-zero, and regular overflow of the modulation adder 216 is avoided. Therefore, even if the low-order data zero state of the low-order bit side data DL continues at this time, the low-order data of the error digital signal Eq1 becomes non-zero for a while, and regular overflow of the modulation adder 216 occurs. No longer occurs. Therefore, regular changes in the short period of the output signal S20 are less likely to occur, and noise is reduced.

図5は、ΔΣ変調器20の入力信号にディザ信号Siを付加することによる効果を説明するためのシミュレーション例を示す図である。
図5は、「下位データのゼロ状態」が継続した状態におけるΔΣ変調器20の出力信号S30のシミュレーション波形を示す図である。図5Aはディザ信号Siが付加されない場合の波形を示し、図5Bはディザ信号Siが付加された場合の波形を示す。図5Aの波形には規則的なノイズ成分が強く現れているが、図5Bの波形にはそのようなノイズ成分が現れないことが分かる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a simulation example for explaining the effect of adding the dither signal Si to the input signal of the ΔΣ modulator 20.
FIG. 5 is a diagram illustrating a simulation waveform of the output signal S30 of the ΔΣ modulator 20 in a state where the “zero state of the lower data” continues. FIG. 5A shows a waveform when the dither signal Si is not added, and FIG. 5B shows a waveform when the dither signal Si is added. Although a regular noise component appears strongly in the waveform of FIG. 5A, it can be seen that such a noise component does not appear in the waveform of FIG. 5B.

図6は、図5に示す波形の周波数スペクトラムを示す図である。図6Aは図5Aの波形の周波数スペクトラムを示し、図6Bは図5Bの波形の周波数スペクトラムを示す。ディザ信号Siを付加しない場合(図6A)は、特定の周波数に強いノイズ成分が現れている。ディザ信号Siを付加した場合(図6B)は、ノイズ成分が高域側に偏って分散されており、ΔΣ変調によるノイズシェーピングの効果が表れている。   FIG. 6 is a diagram showing a frequency spectrum of the waveform shown in FIG. 6A shows the frequency spectrum of the waveform of FIG. 5A, and FIG. 6B shows the frequency spectrum of the waveform of FIG. 5B. When the dither signal Si is not added (FIG. 6A), a strong noise component appears at a specific frequency. When the dither signal Si is added (FIG. 6B), the noise component is biased and dispersed toward the high frequency side, and the effect of noise shaping by ΔΣ modulation appears.

図7は、図5に示す波形を持つ信号にローパスフィルタを適用した場合の周波数スペクトラムを示す図である。図7Aは図5Aに対応する周波数スペクトラムを示し、図7Bは図5Bに対応する周波数スペクトラムを示す。図7A,図7Bの周波数スペクトラムから、ディザ信号Siを付加しない場合のSN比が82.4dB、ディザ信号Siを付加した場合のSN比が93.5dBと計算される。ディザ信号Siを付加することにより、SN比を改善できることが分かる。   FIG. 7 is a diagram showing a frequency spectrum when a low-pass filter is applied to the signal having the waveform shown in FIG. 7A shows a frequency spectrum corresponding to FIG. 5A, and FIG. 7B shows a frequency spectrum corresponding to FIG. 5B. 7A and 7B, the SN ratio when the dither signal Si is not added is calculated as 82.4 dB, and the SN ratio when the dither signal Si is added is calculated as 93.5 dB. It can be seen that the SN ratio can be improved by adding the dither signal Si.

以上説明したように、本実施形態に係るΔΣ変調器20によれば、ΔΣ変調器20の入力信号(下位ビット側データDL)の下位データがゼロになり、かつ、誤差デジタル信号Eq1の下位データがゼロになった場合、ΔΣ変調器20の入力信号(下位ビット側データDL)にディザ信号Siが付加される。これにより、ΔΣ変調器20の出力信号S20の周期的変化が乱されるため、ΔΣ変調器20の出力信号S20に特定の周波数のノイズ成分を重畳させ難くすることができる。   As described above, according to the ΔΣ modulator 20 according to the present embodiment, the lower data of the input signal (lower bit side data DL) of the ΔΣ modulator 20 becomes zero, and the lower data of the error digital signal Eq1. Is zero, the dither signal Si is added to the input signal (lower bit data DL) of the ΔΣ modulator 20. Thereby, since the periodic change of the output signal S20 of the ΔΣ modulator 20 is disturbed, it is possible to make it difficult to superimpose a noise component of a specific frequency on the output signal S20 of the ΔΣ modulator 20.

また、本実施形態に係るΔΣ変調器20によれば、ΔΣ変調器20の入力信号(下位ビット側データDL)の下位データがゼロになり、かつ、誤差デジタル信号Eq1の下位データがゼロになる「下位データのゼロ状態」が所定回数連続して発生した場合に、入力信号(下位ビット側データDL)へのディザ信号Siの付加が行われる。これにより、単発的な「下位データのゼロ状態」の発生の度にディザ信号Siが付加されることがないため、ディザ信号Siの付加が頻繁に行われることによる出力信号S20の誤差の増大を防止できる。   Further, according to the ΔΣ modulator 20 according to the present embodiment, the lower data of the input signal (lower bit side data DL) of the ΔΣ modulator 20 becomes zero, and the lower data of the error digital signal Eq1 becomes zero. When the “lower data zero state” occurs continuously a predetermined number of times, the dither signal Si is added to the input signal (lower bit data DL). As a result, the dither signal Si is not added every time a single occurrence of the “zero state of the lower data” occurs. Therefore, the error of the output signal S20 is increased due to frequent addition of the dither signal Si. Can be prevented.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の種々のバリエーションを含んでいる。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, The other various variation is included.

上述した実施形態では、ディザ付加部24によってΔΣ変調器20の入力信号(下位ビット側データDL)にディザ信号Siが付加されているが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施形態では、ΔΣ変調器20において量子化誤差を示す誤差信号(例えば誤差デジタル信号Eq1)にディザ信号Siを付加してもよい。図8は、変調部21の変調回路DS1において遅延回路217に入力される誤差デジタル信号Eq1にディザ付加部24のディザ信号Siが付加されるようにした変形例を示す。この変形例の他にも、例えば遅延回路217から出力される誤差デジタル信号Eq1にディザ付加部24のディザ信号Siが付加されるようにしてもよい。   In the embodiment described above, the dither addition unit 24 adds the dither signal Si to the input signal (lower bit side data DL) of the ΔΣ modulator 20, but the present invention is not limited to this. In another embodiment of the present invention, the dither signal Si may be added to an error signal (for example, error digital signal Eq1) indicating a quantization error in the ΔΣ modulator 20. FIG. 8 shows a modification in which the dither signal Si of the dither addition unit 24 is added to the error digital signal Eq1 input to the delay circuit 217 in the modulation circuit DS1 of the modulation unit 21. In addition to this modification, for example, the dither signal Si of the dither addition unit 24 may be added to the error digital signal Eq1 output from the delay circuit 217.

上述した実施形態では、DA変換器に用いられるΔΣ変調器を例として挙げているが、本発明のΔΣ変調器はDA変換器にのみ限定されるものではなく、ΔΣ変調を利用して信号処理を行う様々な回路装置に広く適用可能である。   In the above-described embodiment, the ΔΣ modulator used in the DA converter is taken as an example. However, the ΔΣ modulator of the present invention is not limited to the DA converter, and the signal processing using the ΔΣ modulation is performed. It can be widely applied to various circuit devices that perform the above.

10…アップサンプリング部、20…ΔΣ変調器、21…変調部、211〜213…微分器、214…出力合成用加算器、215…入力レベル検出器、216…変調用加算器、217…遅延回路、22…第1検出部、23…第2検出部、24…ディザ付加部、241…カウンタ、242…マルチプレクサ、30…加算器、50…デジタルアナログ変換部、60…ローパスフィルタ、DS1〜DS4…変調回路、Si…ディザ信号DH…上位ビット側データ、DL…下位ビット側データ、Eq1〜Eq3…誤差デジタル信号、C1〜C4…出力デジタル信号。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Upsampling part, 20 ... (DELTA) (Sigma) modulator, 21 ... Modulation part, 211-213 ... Differentiator, 214 ... Output composition adder, 215 ... Input level detector, 216 ... Modulation adder, 217 ... Delay circuit , 22 ... 1st detection part, 23 ... 2nd detection part, 24 ... Dither addition part, 241 ... Counter, 242 ... Multiplexer, 30 ... Adder, 50 ... Digital-analog conversion part, 60 ... Low-pass filter, DS1-DS4 ... Modulation circuit, Si ... Dither signal DH ... Upper bit side data, DL ... Lower bit side data, Eq1 to Eq3 ... Error digital signal, C1 to C4 ... Output digital signal.

Claims (7)

デジタル値の入力信号と出力信号との差を積分して量子化した結果に応じた前記出力信号を生成するとともに、当該量子化における量子化誤差を示すデジタル値の誤差信号を生成する変調部と、
前記入力信号における所定ビット長の下位データがゼロになったことを検出する第1検出部と、
前記誤差信号における所定ビット長の下位データがゼロになったことを検出する第2検出部と、
前記第1検出部及び前記第2検出部の検出結果に応じて、前記入力信号の前記下位データがゼロになり、かつ、前記誤差信号の前記下位データがゼロになった場合、前記入力信号又は前記誤差信号にディザ信号を付加するディザ付加部と
を備えることを特徴とするデルタシグマ変調器。
A modulation unit that generates the output signal according to a result obtained by integrating and quantizing a difference between the input signal and the output signal of the digital value, and generating a digital value error signal indicating a quantization error in the quantization; ,
A first detection unit for detecting that low-order data of a predetermined bit length in the input signal has become zero;
A second detector for detecting that lower data of a predetermined bit length in the error signal has become zero;
When the lower data of the input signal becomes zero and the lower data of the error signal becomes zero according to the detection results of the first detection unit and the second detection unit, the input signal or A delta-sigma modulator comprising: a dither adding unit that adds a dither signal to the error signal.
前記ディザ付加部は、前記入力信号の前記下位データがゼロになり、かつ、前記誤差信号の前記下位データがゼロになる状態が所定回数連続して発生した場合、前記入力信号又は前記誤差信号にディザ信号を付加する
ことを特徴とする請求項1に記載のデルタシグマ変調器。
The dither addition unit adds the input signal or the error signal when the low-order data of the input signal becomes zero and the low-order data of the error signal continuously occurs a predetermined number of times. The delta-sigma modulator according to claim 1, wherein a dither signal is added.
前記ディザ付加部は、
前記入力信号の前記下位データがゼロになり、かつ、前記誤差信号の前記下位データがゼロになる状態の発生回数を計数し、前記入力信号の前記下位データが非ゼロになるか、又は、前記誤差信号の前記下位データが非ゼロになると計数値を初期化するカウンタと、
前記カウンタの計数値が所定の値に達すると、前記入力信号又は前記誤差信号における下位ビット側のデータを所定のディザ信号に置き換えるマルチプレクサとを有する
ことを特徴とする請求項2に記載のデルタシグマ変調器。
The dither addition unit is
Count the number of occurrences of the state where the lower data of the input signal becomes zero and the lower data of the error signal becomes zero, and the lower data of the input signal becomes non-zero, or A counter that initializes a count value when the lower data of the error signal becomes non-zero;
3. The delta sigma according to claim 2, further comprising: a multiplexer that replaces lower bit data in the input signal or the error signal with a predetermined dither signal when a count value of the counter reaches a predetermined value. Modulator.
前記変調部は、
信号をサンプリング周期ごとに遅延させて出力する遅延回路と、
前記遅延回路において遅延された信号と前記入力信号とを加算し、当該加算結果を前記遅延回路に入力するとともに、当該加算結果の桁あふれを示す1ビットの前記出力信号を生成する変調用加算器とを有しており、
前記誤差信号は、前記遅延回路において入力若しくは出力される前記変調用加算器の加算結果の信号である
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のデルタシグマ変調器。
The modulator is
A delay circuit that delays and outputs a signal for each sampling period;
A modulation adder that adds the signal delayed in the delay circuit and the input signal, inputs the addition result to the delay circuit, and generates the 1-bit output signal indicating overflow of the addition result And
The delta-sigma modulator according to any one of claims 1 to 3, wherein the error signal is a signal resulting from addition of the modulation adder that is input or output in the delay circuit.
前記変調部は、
入力デジタル信号と出力デジタル信号との差を積分して量子化した結果に応じた前記出力デジタル信号を生成するとともに、当該量子化における量子化誤差を示す誤差デジタル信号を生成する複数の変調回路であって、初段に前記入力信号が入力され、2段目以降の各段には前段が生成した前記誤差デジタル信号が入力されるように縦続接続された複数の変調回路と、
2段目以降の前記変調回路の前記出力デジタル信号を初段からの段数に応じた次数でそれぞれ微分する微分器と、
初段の前記変調回路の前記出力デジタル信号、及び、前記微分器において微分された2段目以降の前記変調回路の前記出力デジタル信号の和を算出する出力合成用加算器と有し、
前記誤差信号は、初段の前記変調回路において生成された前記誤差デジタル信号である
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のデルタシグマ変調器。
The modulator is
A plurality of modulation circuits that generate the output digital signal corresponding to the result of integrating and quantizing the difference between the input digital signal and the output digital signal, and generating an error digital signal indicating a quantization error in the quantization A plurality of modulation circuits connected in cascade so that the input signal is input to the first stage and the error digital signal generated by the previous stage is input to each stage after the second stage;
A differentiator for differentiating each of the output digital signals of the modulation circuit after the second stage by an order corresponding to the number of stages from the first stage;
An output synthesis adder that calculates a sum of the output digital signal of the modulation circuit in the first stage, and the output digital signal of the modulation circuit in the second and subsequent stages differentiated by the differentiator;
The delta-sigma modulator according to any one of claims 1 to 3, wherein the error signal is the error digital signal generated in the modulation circuit in the first stage.
第1サンプリング周波数で入力されるデジタル信号を前記第1サンプリング周波数より高い第2サンプリング周波数のデジタル信号に変換するアップサンプリング部と、
前記アップサンプリング部においてサンプリング周波数が変換されたデジタル信号にデルタシグマ変調を施すデルタシグマ変調器と、
前記デルタシグマ変調器の出力信号に応じたアナログ信号を生成するデジタルアナログ変換部と、
前記デジタルアナログ変換部から出力されるアナログ信号に含まれた高周波成分を除去するローパスフィルタと
を具備し、
前記デルタシグマ変調器は、請求項1乃至5の何れか一項に記載したデルタシグマ変調器である
ことを特徴とするデジタルアナログ変換器。
An upsampling unit for converting a digital signal input at a first sampling frequency into a digital signal having a second sampling frequency higher than the first sampling frequency;
A delta-sigma modulator that applies delta-sigma modulation to the digital signal whose sampling frequency is converted in the upsampling unit;
A digital-to-analog converter that generates an analog signal according to the output signal of the delta-sigma modulator;
A low-pass filter that removes a high-frequency component contained in an analog signal output from the digital-analog converter,
The delta-sigma modulator is the delta-sigma modulator according to any one of claims 1 to 5.
前記デルタシグマ変調器は、前記アップサンプリング部においてサンプリング周波数が変換されたデジタル信号における下位ビット側のデータにデルタシグマ変調を施し、
前記デルタシグマ変調器の出力信号と、前記アップサンプリング部においてサンプリング周波数が変換されたデジタル信号における上位ビット側のデータとを加算する加算器を具備し、
前記デジタルアナログ変換部は、前記加算器の加算結果のデジタル信号をアナログ信号に変換する
ことを特徴とする請求項6に記載のデジタルアナログ変換器。
The delta sigma modulator performs delta sigma modulation on lower bit data in the digital signal whose sampling frequency is converted in the upsampling unit,
An adder that adds the output signal of the delta-sigma modulator and the data on the upper bit side of the digital signal whose sampling frequency is converted in the upsampling unit;
The digital-to-analog converter according to claim 6, wherein the digital-to-analog converter converts a digital signal resulting from the addition by the adder into an analog signal.
JP2015018402A 2015-02-02 2015-02-02 Delta-sigma modulator and digital-to-analog converter using the same Active JP6386928B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015018402A JP6386928B2 (en) 2015-02-02 2015-02-02 Delta-sigma modulator and digital-to-analog converter using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015018402A JP6386928B2 (en) 2015-02-02 2015-02-02 Delta-sigma modulator and digital-to-analog converter using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016144031A JP2016144031A (en) 2016-08-08
JP6386928B2 true JP6386928B2 (en) 2018-09-05

Family

ID=56568876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015018402A Active JP6386928B2 (en) 2015-02-02 2015-02-02 Delta-sigma modulator and digital-to-analog converter using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6386928B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05284033A (en) * 1992-03-31 1993-10-29 Yokogawa Electric Corp Sigmadelta modulator
JP5541113B2 (en) * 2010-11-25 2014-07-09 株式会社リコー DA converter using delta-sigma type modulation circuit, DA conversion method, and program
JP3186869U (en) * 2013-07-25 2013-10-31 アルプス電気株式会社 D / A conversion system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016144031A (en) 2016-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7358881B2 (en) Quantizer overload prevention for feed-back type delta-sigma modulators
GB2540452B (en) Voltage-controlled oscillator as first stage in an analog-to-digital converter in combination with a digital filter for second or higher-order noise shaping
Pavan Excess loop delay compensation in continuous-time delta-sigma modulators
JP3830924B2 (en) Cascaded delta-sigma modulator
JP4331188B2 (en) Digital / analog converter and signal digital / analog conversion method
JPH05110442A (en) Method and constitution for stabilizing higher- order sigma/delta modulator
TWI547842B (en) Touch control detection system, delta-sigma modulator and modulating method thereof
JP6217736B2 (en) Pulse width modulator and program thereof
TWI681640B (en) Delta-sigma modulator and associated signal processing method
JP6386928B2 (en) Delta-sigma modulator and digital-to-analog converter using the same
US10659074B2 (en) Delta-sigma modulator, electronic device, and method for controlling delta-sigma modulator
JP4214850B2 (en) Digital signal processing apparatus and digital signal processing method
JP2001156642A (en) Multi-bit delta sigma analog/digital converter
US9425817B1 (en) High order correction for pulse width modulation (PWM) digital/analog converters with reduced computation
US10784888B2 (en) Use of differently delayed feedback to suppress metastability in noise shaping control loops
Wu et al. One-bit processing for digital control
CN110661531B (en) Suppression of metastability in a noise shaping control loop using differential delay feedback
JP3186869U (en) D / A conversion system
JP5711706B2 (en) Delta-sigma modulation circuit
JP2003229769A (en) Delta-sigma modulation type noise shaper circuit
JP2004080430A (en) DeltaSigma CONVERSION CIRCUIT
JP6160604B2 (en) ΔΣ modulator and its program
JP6350265B2 (en) ΔΣ modulator and its program
US20140132434A1 (en) Low latency filter
Neema et al. Design of cascaded sigma delta DAC

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180731

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180810

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6386928

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350