JPH01209817A - 浮動少数点形ディジタル・アナログ変換器 - Google Patents

浮動少数点形ディジタル・アナログ変換器

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JPH01209817A
JPH01209817A JP63034903A JP3490388A JPH01209817A JP H01209817 A JPH01209817 A JP H01209817A JP 63034903 A JP63034903 A JP 63034903A JP 3490388 A JP3490388 A JP 3490388A JP H01209817 A JPH01209817 A JP H01209817A
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JP
Japan
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mantissa
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exponent
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Takayuki Kadaka
孝之 香高
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66Digital/analogue converters
    • H03M1/68Digital/analogue converters with conversions of different sensitivity, i.e. one conversion relating to the more significant digital bits and another conversion to the less significant bits
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    • H03M1/74Simultaneous conversion
    • H03M1/78Simultaneous conversion using ladder network
    • H03M1/785Simultaneous conversion using ladder network using resistors, i.e. R-2R ladders

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  • Theoretical Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、浮動少数点形ディジタル・アナログ変換器
(以下、DACと略称する)に係り、特に、コンパクト
ディスクプレーヤ等のディジタルオーディオ機器に適用
して好適な浮動小数点形DACに関するものである。
「従来の技術」 例えば、2の補数の2進数の形式で表現される22ビツ
トのディジタル入力データを、アナログ信号に変換する
浮動小数点形DACの構成について、第1図を流用して
説明すれば以下の通りである。この図において、laは
シフト処理部であり、大力バッファ2.2.・・・と、
これら各入力バッファ2゜2.・・・を各々介して供給
される22ビツトのディジタル入力データ1t+〜Io
の内、上位桁側の7ビツト11t〜!+5に基づいて、
その指数部分に対応したシフト数80〜S、を出力する
シフト数検出回路3aと、これらシフト数80〜S、に
基づいて入力データ!、。〜Ioをシフトし、15ビツ
トのディジタル仮数データM 14〜M0を出力するデ
ィジタルシフト回路4と、入力データの最上位ビット1
11を反転し、仮数データの最上位ビットMisとして
出力するインバータ5とから構成されている。6はシフ
ト処理部1から出力される仮数データM、5〜M0をア
ナログ信号に変換する仮数部DACであり、各ビット毎
に2個ずつ直列接続されたインバータによって、仮数デ
ータM t s −M 0の各ビットのIloに応じて
、電源を供給/遮断するスイッチ回路7と、このスイッ
チ回路7から出力される電圧を各ビットの重みに応じて
減衰および加算するrt−2Rラダー抵抗網8とから構
成されている。9は仮数部DAC6から出力される入力
データty+〜■。の仮数部分に対応するアナログ信号
と、シフト処理部1aから出力されるシフト数S。−8
,に基づいて、入力データ■、〜■。
に対応したアナログ出力信号V OUTを出力する指数
部DACであり、仮数部DAC6から供給されるアナロ
グ信号に、シフト数S。−86の重みに応じて基準電圧
VPMを減衰および加算するR−2Rラダー抵抗網lO
と、シフト数S。−88の110に応じて各々オン/オ
フするスイッチ素子からなるスイッチ回路11とから構
成されている。
以上の構成において、シフト数検出回路3aは、第2図
(イ)、(ロ)に示すようにシフト数S。−86を決定
する。第2図(イ)においては、アナログレベル+20
97151〜0〜−2097152を、2’(=16)
分割し、6dB単位でランク分けしである。これらの各
ランクに各々対応して、第2図(ロ)に示すように、シ
フト数80〜S6が決定される。すなわち、アナログレ
ベルの絶対値が、その最大値から1/2までをS。、1
/2から1/4までをS4、以下同様にして、St、S
s、・・・S6を決定し、これらのシフト数データ80
〜S6に対応して、同図(イ)に示すように仮数データ
M、4〜M0を決定している。この場合、仮数データM
 15は、入力データTt+の反転値を当て、また、仮
数データM 14〜Moは、同図(イ)に示す入力デー
タ■、。
〜I0の内、実線矢印(−一)で示す範囲の値を当てて
いる。このように、従来においては、アナログレベルの
絶対値の最大値から、l/2となる毎に、シフト数デー
タ60〜S、を変化させ、入力データI、。〜Ioのシ
フトを行っていた。
ここで、例えば、正弦波に対応したディジタル入力デー
タを、アナログ信号に変換する場合について考えると、
第3図(イ)に示すように、アナログ信号のレベルは、
その絶対値の最大値からl/2.1/4.・・・(−6
dB単位)となる毎に区分けされており、また、同図(
イ)と第2図(イ)から分かるように、シフト数80に
おける最大/最小値とシフト数Slにおける最大/最小
値との関係は、仮数部DAC6の出力については同じで
、指数部DAC9の出力つし1−では1/2となってい
る。
また、上述した仮数部DAC6と指数部DAC9が共に
16ビツトの精度を有している理想的な場合について考
えると、歪率計で測定した正弦波のアナログ出力レベル
の全高調波歪率(以下、単に歪率と称す)と、正弦波の
アナログ出力レベルとの関係は、第4図に実線Aで示す
通りである。
この実線Aは、第1図に示す!6ビツトの仮数部DAC
6の誤差をΔEとすると、指数部DAC9内のrt−2
Rラダー抵抗網lOの各分岐点における誤差が、2″″
′・ΔE、2−”・ΔE、・・・・・・、2−6・ΔE
と順次小となることに対応している。すなわち、アナロ
グ出力レベルが半分になる毎に、シフト数S o ””
’ S eが切替わり、これに応じて誤差も半分となる
。したがって、第4図に示すように、歪率値(誤差に対
するアナログ出力レベルの割合)は、指数部DAC9で
指数切替が行なわれる範囲(図に示すθ〜−36dBの
範囲)においては、一定(0,00125%)に保たれ
、アナログ出力レベルが非常に小さ、(なって指数切替
が行なわれなくなると、アナログ出力レベルに反比例し
て増加する。
「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述した仮数部DAC6と、指数部DAC9
が共に理想的に16ビツトの精度を有している場合は、
第4図に実線Aで示すように良好な特性が得られるが、
このような精度を実現することは実際には極めて困難で
ある。すなわち、仮数部DAC6に関しては、R−2R
ラダー抵抗網8の各抵抗をトリミングするなどの方法に
よって、その誤差を補正し、14〜16ビツトの精度を
得ることが可能であるが、指数部DAC9に関しては、
全ての抵抗をトリミングするには非常に煩雑な作業を伴
い、特にアナログ出力レベルが小さい領域においては十
分な精度を確保することが困難である。さらに、指数部
DAC9の回路構成上、個々の抵抗を分離して測定する
ことはできず、結局、指数部DAC9の精度調整は現実
的に不可能である。このため、指数部DAC9の精度と
しては、10−12ビット程度しか得られず、このよう
な実状に照らしてみると、仮に!6ビツトの精度を有す
る仮数部DAC6を用いても、アナログ出力レベルが1
/2,1/4.・・・と−OdB単位で下がり、指数部
DAC9で指数切替が行なわれる毎に、全体としてlO
〜12ビットの精度となってしまい、この結果、第4図
に点線Bで示すように、指数切換が行なわれる範囲(O
dB〜−36dB)においては、歪率値が悪化すること
になる。
このように最大出力レベル(OdB)付近において歪率
が悪化するという特性は、特にコンパクトディスクプレ
ーヤなどのディジタルオーディオ機器のようにOdBの
歪率値で性能が規定されるシステムにおいては、決定的
な問題となる。
この発明は上述した問題を解消するためになされたもの
で、指数部DACの精度が従来と同等であっても、最大
出力レベルでの歪率値を向上させることができ、これに
より高ダイナミツクレンジを実現することができる浮動
少数点彩DACを提供することを目的としている。
「課題を解決するための手段」 この発明は、ディジタル入力データの指数部分に対応し
たシフト数を検出し、該シフト数に基づいて前記入力デ
ータをシフトするシフト手段と、前記シフト手段でシフ
トされた前記入力データの仮数部分に対応するディジタ
ルデータをアナログ信号に変換する仮数部変換手段と、
前記シフト手段から出力されるシフト数に基づいて前記
入力データの指数部分に対応するアナログ信号を出力す
る指数部変換手段とからなり、前記仮数部変換手段また
は指数部変換手段において前記入力データの仮数部分お
よび指数部分に対応するアナログ信号を合成して出力す
る浮動少数魚形ディジタル・アナログ変換器において、
前記シフト手段は、前記仮数部変換手段の精度が、前記
指数部変換手段の精度より高い範囲においては、前記入
力データのシフトを行わないことを特徴としている。
「作用」 上記の構成によれば、アナログ出力信号のレベルが、そ
の最大レベル(OdB)から、実際に得られる指数部変
換手段の精度による歪率値と仮数部変換手段による歪率
値とが一致するレベルまでの範囲内においては、シフト
手段による入力データのシフトが行なわれず、これによ
り仮数部変換手段の性能を有効に利用することができ、
指数部変換部の精度が従来と同等であっても、最大レベ
ル付近での歪率値を向上させることができる。
「実施例」 以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。
第1図はこの発明の一実施例の構成を示す図であり、こ
の図において、従来の構成と異なる点はシフト数検出回
路3であり、このシフト数検出回路3を構成要素するシ
フト処理部lは、仮数部DAC6の精度が、指数部DA
C9の精度より高い範囲においては、入力データI。−
■、。のシフトを行わないように構成されている。
ここで、例えば、!6ビツトの仮数部DAC6のみにつ
いて考えると、アナログ出力信号のレベルが最大である
OdBにおいては、歪率値が0.00125%であり、
このレベルが小となると、レベルに反比例して歪率値が
増加し、約−24dBとなったところで歪率値が0.0
2%となる。この値は、指数部DAC9の精度(12ビ
ツト)にほぼ対応している。したがって、仮数部DAC
6の精度が、指数部DAC9の精度より高い範囲(0〜
−24dBの範囲)においては、シフト処理部1におけ
るシフト、すなわち指数切替を行わず、これにより仮数
部DAC6性能を十分に発揮させるようにする。
そして、仮数部DAC6の精度が指数部DAC9の精度
とほぼ同一となったところで、指数切替を行うようにす
る。具体的には、第2図(ハ)に示すように、アナログ
レベルが0〜−24dBの範囲においては、シフト数S
。としてシフト(指数切替)を行わないようにし、以下
−30(+13.−a sdB。
・・・と、−6dB単位で、シフト数S 、、S 、、
・・・とじて、シフトを行うようにする。この場合、デ
ィジタルシフト回路4からは、第2図(イ)に示す入力
データI、。〜toの内、点線矢印(←−−−→)で示
す範囲の値が、仮数データM 14〜Moとして出力さ
れろ。また、正弦波に対応した入力データをアナログ信
号に変換する場合、シフト数S。−86は第3図(ロ)
に示すように割り当てられる。
このような構成によれば、第4図に一点鎖線Cで示すよ
うに、指数部DAC9の精度が従来と同等であっても、
最大出力レベル(OdB)付近における歪率値を向上さ
せることができ、高ダイナミツクレンジを得ることがで
きる。
ここで、その他の実施例としては、第4図に2点鎖線り
で示すように、上述した一実施例によって得られる1点
鎖線Cで示す特性と、従来の構成で得られる点線Bで示
す特性の互いに良い部分を組み合わせた特性とすること
も可能である。
なお、上述した一実施例の構成以外に、指数部DACの
アナログ出力を仮数部DACに入力し、この仮数部DA
Cから、ディジタル入力データに対応したアナログ信号
を得る構成の浮動少数魚形DACに適用しても勿論構わ
ない。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、仮数部変換手
段の精度が、指数部変換手段の精度より高い範囲におい
ては、シフト手段によるディジタル入力データのシフト
を行わないようにしたので、アナログ出力信号のレベル
が、その最大レベルから、指数部変換手段の精度による
歪率値と仮数部変換手段による歪率値とが一致するレベ
ルまでの範囲内においては、シフト手段による入力デー
タのシフトが行なわれず、これにより、仮数部変換手段
の性能を有効に利用することができ、指数部変換部の精
度が従来と同等であっても、最大レベル付近での歪率値
を向上させることができ、この結果、高ダイナミツクレ
ンジを実現することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第2図は同実施例におけるディジタル入力データ121
〜Ioとシフト数80〜S6との関係を従来と比較して
説明するための図、第3図は同実施例におけるアナログ
出力レベルとシフト数S。 〜S6との関係を従来と比較して説明するための図、第
4図は同実施例におけるアナログ出力レベルと全高調波
歪率との関係を従来と比較して示したグラフである。 1・・・・・・シフト処理部(シフト手段)、3・・・
・・・シフト数検出手段、 4・・・・・・ディジタルシフト回路、6・・・・・・
仮数部DAC(仮数部変換手段)、9・・・・・・指数
部DAC(指数部変換手段)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ディジタル入力データの指数部分に対応したシフト数を
    検出し、該シフト数に基づいて前記入力データをシフト
    するシフト手段と、前記シフト手段でシフトされた前記
    入力データの仮数部分に対応するディジタルデータをア
    ナログ信号に変換する仮数部変換手段と、前記シフト手
    段から出力されるシフト数に基づいて前記入力データの
    指数部分に対応するアナログ信号を出力する指数部変換
    手段とからなり、前記仮数部変換手段または指数部変換
    手段において前記入力データの仮数部分および指数部分
    に対応するアナログ信号を合成して出力する浮動少数点
    形ディジタル・アナログ変換器において、 前記シフト手段は、前記仮数部変換手段の精度が、前記
    指数部変換手段の精度より高い範囲においては、前記入
    力データのシフトを行わないことを特徴とする浮動少数
    点形ディジタル・アナログ変換器。
JP63034903A 1988-02-17 1988-02-17 浮動少数点形ディジタル・アナログ変換器 Granted JPH01209817A (ja)

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