JPH02184119A - オーバーサンプリング形デジタル―アナログ変換回路 - Google Patents
オーバーサンプリング形デジタル―アナログ変換回路Info
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- JPH02184119A JPH02184119A JP440289A JP440289A JPH02184119A JP H02184119 A JPH02184119 A JP H02184119A JP 440289 A JP440289 A JP 440289A JP 440289 A JP440289 A JP 440289A JP H02184119 A JPH02184119 A JP H02184119A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 33
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 5
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
この発明は、信号周波数と比較して非常に高い周波数で
変換動作を行なうことにより、高い変換精度を実現する
オーバーサンプリング形デジタル−アナログ変換回路の
改良に関する。
変換動作を行なうことにより、高い変換精度を実現する
オーバーサンプリング形デジタル−アナログ変換回路の
改良に関する。
(従来の技術)
周知のように、アナログ信号をサンプル値のデジタルデ
ータから復号化する場合、ナイキストの定理により信号
周波数帯域fBに対して2倍のサンプリング周波数を設
定すれば、原信号が再生できることが知られている。こ
のため、−船釣なデジタル−アナログ変換器のサンプリ
ング周波数fsは、信号周波数帯域fBの2倍程度に選
定されている。
ータから復号化する場合、ナイキストの定理により信号
周波数帯域fBに対して2倍のサンプリング周波数を設
定すれば、原信号が再生できることが知られている。こ
のため、−船釣なデジタル−アナログ変換器のサンプリ
ング周波数fsは、信号周波数帯域fBの2倍程度に選
定されている。
これに対し、近年では、サンプリング周波数fsを信号
周波数帯域fBよりも十分に高く設定することにより、
変換精度を高めるようにしたオーバーサンプリング形の
デジタル−アナログ変換器が開発され、実用化されてき
ている。このオーバーサンプリング形デジタル−アナロ
グ変換器は、一般に、その最大S / N waxが、
ビット数(分解能)をnとすると、 S/Nmax −(3/2)22n(fs /2 fB
)で与えられる。このため、デジタル−アナログ変換
器の分解能を1ビツト上げると、S/Nは6 dB改善
されるが、サンプリング周波数fsを2倍にしてもS/
Nは3 dB Lか改善されないことがわかる。
周波数帯域fBよりも十分に高く設定することにより、
変換精度を高めるようにしたオーバーサンプリング形の
デジタル−アナログ変換器が開発され、実用化されてき
ている。このオーバーサンプリング形デジタル−アナロ
グ変換器は、一般に、その最大S / N waxが、
ビット数(分解能)をnとすると、 S/Nmax −(3/2)22n(fs /2 fB
)で与えられる。このため、デジタル−アナログ変換
器の分解能を1ビツト上げると、S/Nは6 dB改善
されるが、サンプリング周波数fsを2倍にしてもS/
Nは3 dB Lか改善されないことがわかる。
そこで、近時では、サンプリング周波数fsをあまり高
くすることなく、S/Nを十分に上げる手段が種々開発
されており、その中の1つにデルタ−シグマ変調形のデ
ジタル−アナログ変換器がある。第12図は、1次の積
分形デルターシグマ変調方式を用いた、従来のデジタル
−アナログ変換器を示している。
くすることなく、S/Nを十分に上げる手段が種々開発
されており、その中の1つにデルタ−シグマ変調形のデ
ジタル−アナログ変換器がある。第12図は、1次の積
分形デルターシグマ変調方式を用いた、従来のデジタル
−アナログ変換器を示している。
すなわち、入力デジタルデータは、加算器ll及び遅延
回路12よりなる積分回路I3で積分される。
回路12よりなる積分回路I3で積分される。
この積分回路13の出力y′は、量子化回路14で量子
化誤差eが付加されて量子化され、2値の出力デジタル
データyとなる。この出力デジタルデータyは、減算器
15によって積分回路13の出力y′から減算されて遅
延回路12に帰還されるとともに、1ビツトのD−A(
デジタル−アナログ)変換回路16に供給されアナログ
信号に変換され、ここにデジタル−アナログ変換が行な
われる。
化誤差eが付加されて量子化され、2値の出力デジタル
データyとなる。この出力デジタルデータyは、減算器
15によって積分回路13の出力y′から減算されて遅
延回路12に帰還されるとともに、1ビツトのD−A(
デジタル−アナログ)変換回路16に供給されアナログ
信号に変換され、ここにデジタル−アナログ変換が行な
われる。
ここで、遅延回路12の伝達関数H’ (Z)は、1
次積分の場合、 H’ (Z)−Z−1 であり、2次積分の場合、 H’ (Z)−Z−1(2−Z−1)であり、3次積
分の場合、 H’ (Z)−Z−’ [3(1−Z−1)+Z−
2コが用いられる。また、量子化回路14は、通常は、
2値量子化するもので、D−A変換回路16も1ビツト
のもので済み、直線性を考慮する必要がいらない。
次積分の場合、 H’ (Z)−Z−1 であり、2次積分の場合、 H’ (Z)−Z−1(2−Z−1)であり、3次積
分の場合、 H’ (Z)−Z−’ [3(1−Z−1)+Z−
2コが用いられる。また、量子化回路14は、通常は、
2値量子化するもので、D−A変換回路16も1ビツト
のもので済み、直線性を考慮する必要がいらない。
上記のような積分形デルターシグマ変調方式のD−A変
換器の例が、r IEEE JOURNAL O)’
5QLIDSTATE CIRCUITS VOL、5
C−22k3 JUNE 1987NAUS P、J、
A、 et at “A 0MO85tereo 1
8blt D/AConverter for D1g
ltal^ud1o″P390〜399Jなる文献に掲
載されている。この文献では、信号周波数帯域fBを2
0kHzとし、サンプリング周波数fsを11 、3
M Hzとして、サンプリング周波数fsを非常に高く
することにより良好な性能を得るとともに、2次積分を
用いている。
換器の例が、r IEEE JOURNAL O)’
5QLIDSTATE CIRCUITS VOL、5
C−22k3 JUNE 1987NAUS P、J、
A、 et at “A 0MO85tereo 1
8blt D/AConverter for D1g
ltal^ud1o″P390〜399Jなる文献に掲
載されている。この文献では、信号周波数帯域fBを2
0kHzとし、サンプリング周波数fsを11 、3
M Hzとして、サンプリング周波数fsを非常に高く
することにより良好な性能を得るとともに、2次積分を
用いている。
ところで、サンプリング周波数fsがこのように高いと
、1ビットD−A変換回路の変換スピードが問題となっ
てくる。すなわち、1ビットD−A変換回路にCMOS
ロジックのバッファやインバータ等と同じ回路を使用す
ると、立上りと立下りの波形のなまりが無視できなくな
り、2次歪みが増加するものである。この歪みは、サン
プリング周波数fsを倍にする毎に6 dB程度悪化す
る。
、1ビットD−A変換回路の変換スピードが問題となっ
てくる。すなわち、1ビットD−A変換回路にCMOS
ロジックのバッファやインバータ等と同じ回路を使用す
ると、立上りと立下りの波形のなまりが無視できなくな
り、2次歪みが増加するものである。この歪みは、サン
プリング周波数fsを倍にする毎に6 dB程度悪化す
る。
したがって、上記文献においても、1ビットD−A変換
回路は、スイッチトキャパシタ回路を用いて歪みの悪化
を防いでいる。このように、2次積分形のデルタ−シグ
マ変調方式では、lBビット程度の性能を得るためにサ
ンプリング周波数fsをIIM fizにもする必要が
あり、1ビットD−A変換回路がかなり複雑な回路にな
ることが明らかである。
回路は、スイッチトキャパシタ回路を用いて歪みの悪化
を防いでいる。このように、2次積分形のデルタ−シグ
マ変調方式では、lBビット程度の性能を得るためにサ
ンプリング周波数fsをIIM fizにもする必要が
あり、1ビットD−A変換回路がかなり複雑な回路にな
ることが明らかである。
つまり、CMOSのバッファやインバータ等を、1ビッ
トD−A変換回路に使う場合は、サンプリング周波数f
sを1〜3MHz程度にする必要がある。この程度のサ
ンプリング周波数fsで16ビツトD−A変換器並の性
能を得るには、デルタ−シグマの次数を上げるか、量子
化回路のレベル数を上げそのステップ幅を小さくするし
か方法がない。
トD−A変換回路に使う場合は、サンプリング周波数f
sを1〜3MHz程度にする必要がある。この程度のサ
ンプリング周波数fsで16ビツトD−A変換器並の性
能を得るには、デルタ−シグマの次数を上げるか、量子
化回路のレベル数を上げそのステップ幅を小さくするし
か方法がない。
また、3次積分形のデルタ−シグマ変調方式では、量子
化回路のレベル数を3値以上の多値にしないと不安定と
なり、4次積分形のデルタ−シグマ変調方式では、量子
化回路を3ビツト以上にする必要が生じる(日経エレク
トロニクス 19888.8 N[L453湯川彰「オ
ーバーサンプリング方式のA/D D/A技術」第2
回9.211−1)、221 )。
化回路のレベル数を3値以上の多値にしないと不安定と
なり、4次積分形のデルタ−シグマ変調方式では、量子
化回路を3ビツト以上にする必要が生じる(日経エレク
トロニクス 19888.8 N[L453湯川彰「オ
ーバーサンプリング方式のA/D D/A技術」第2
回9.211−1)、221 )。
すなわち、従来のD−A変換器では、直線性の問題のな
い1ビットD−A変換回路を使おうとすると、サンプリ
ング周波数fsが非常に高くなり特殊な回路でD−A変
換回路を構成する必要が生じるため、結局、構成が複雑
化しIC化に不向きとなり経済的に不利になるという問
題が生じる。
い1ビットD−A変換回路を使おうとすると、サンプリ
ング周波数fsが非常に高くなり特殊な回路でD−A変
換回路を構成する必要が生じるため、結局、構成が複雑
化しIC化に不向きとなり経済的に不利になるという問
題が生じる。
そこで、前述したように、量子化回路を多値化すると、
D−A変換回路の直線性の問題で性能の劣化や経済的な
不利を招(という不都合が生じる。
D−A変換回路の直線性の問題で性能の劣化や経済的な
不利を招(という不都合が生じる。
例えば量子化回路の出力をH,M、Lレベルの3値とし
、各H,M、Lレベルをそれぞれ2ビツトの2値デジタ
ルデータで表現する。
、各H,M、Lレベルをそれぞれ2ビツトの2値デジタ
ルデータで表現する。
そして、第13図に示すように、各H,M、Lレベルに
対応するデジタルデータのMSB(最上位ビット)デー
タとLSB(ffl下位ビット)データとを、ノット回
路17.オア回路18及びアンド回路I9よりなるロジ
ック回路20を介して、3つの1ピツ)D−A変換回路
21〜23にそれぞれ各H,M。
対応するデジタルデータのMSB(最上位ビット)デー
タとLSB(ffl下位ビット)データとを、ノット回
路17.オア回路18及びアンド回路I9よりなるロジ
ック回路20を介して、3つの1ピツ)D−A変換回路
21〜23にそれぞれ各H,M。
Lレベルに応じた異なるパターンで供給し、各D−A変
換回路21〜23の出力を抵抗R1−R3を介した後、
演算増幅器OPl及び抵抗R4よりなるアナログ加算器
24で加算して、出力端子25からアナログ信号を得る
ようにすることが考えられる。
換回路21〜23の出力を抵抗R1−R3を介した後、
演算増幅器OPl及び抵抗R4よりなるアナログ加算器
24で加算して、出力端子25からアナログ信号を得る
ようにすることが考えられる。
この場合、各D−A変換回路21〜23相互間の誤差や
、アナログ加算器24の誤差等が大きな問題となって(
る。
、アナログ加算器24の誤差等が大きな問題となって(
る。
また、量子化回路の出力を■、■、■、■レベルの4値
とし、各■、■、■、■レベルをそれぞれ第14図に示
すようにPWM(パルス幅変調)信号に対応させ、この
PWM信号をアナログ信号に変換する手段も考えられて
いる。ところが、この場合には、PWMのためのクロッ
ク周波数が、fsX(量子化レベル数−1) と高くなるため、D−A変換回路のスピードの問題が再
び生じることになる。
とし、各■、■、■、■レベルをそれぞれ第14図に示
すようにPWM(パルス幅変調)信号に対応させ、この
PWM信号をアナログ信号に変換する手段も考えられて
いる。ところが、この場合には、PWMのためのクロッ
ク周波数が、fsX(量子化レベル数−1) と高くなるため、D−A変換回路のスピードの問題が再
び生じることになる。
(発明が解決しようとする課題)
以上のように、従来のオーバーサンプリング形デジタル
−アナログ変換回路は、例えば16ビツト程度の精度を
得るためには、1ビットD−A変換回路のクロック周波
数をIOM Hz以上にしてスイッチトキャパシタフィ
ルタ等の特殊な回路を使用するか、直線性の優れない多
値D−A変換を行なう必要があるという問題を有してい
る。
−アナログ変換回路は、例えば16ビツト程度の精度を
得るためには、1ビットD−A変換回路のクロック周波
数をIOM Hz以上にしてスイッチトキャパシタフィ
ルタ等の特殊な回路を使用するか、直線性の優れない多
値D−A変換を行なう必要があるという問題を有してい
る。
そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので
、直線性の問題のない1ビットD−A変換回路を使用し
、しかもその動作クロック周波数が低く特殊な回路を用
いることなく簡易に構成でき、IC化に好適し経済的に
も有利である極めて良好なオーバーサンプリング形デジ
タル−アナログ変換回路を提供することを目的とする。
、直線性の問題のない1ビットD−A変換回路を使用し
、しかもその動作クロック周波数が低く特殊な回路を用
いることなく簡易に構成でき、IC化に好適し経済的に
も有利である極めて良好なオーバーサンプリング形デジ
タル−アナログ変換回路を提供することを目的とする。
[発明の構成〕
(課題を解決するための手段)
この発明に係るオーバーサンプリング形デジタル−アナ
ログ変換回路は、入力デジタルデータを積分する積分回
路と、この積分回路から出力されるデジタルデータを3
値以上の量子化レベルで量子化し、各量子化レベルにそ
れぞれ対応する2値のデジタルデータを出力する多値量
子化回路と、この多値量子化回路の量子化レベル数に対
応した個数設けられる複数の1ビットデジタル−アナロ
グ変換器と、多値量子化回路から出力されるデジタルデ
ータを、複数の1ビットデジタル−アナログ変換器に平
均すると均等になるように供給するロジック回路とを備
えたものである。
ログ変換回路は、入力デジタルデータを積分する積分回
路と、この積分回路から出力されるデジタルデータを3
値以上の量子化レベルで量子化し、各量子化レベルにそ
れぞれ対応する2値のデジタルデータを出力する多値量
子化回路と、この多値量子化回路の量子化レベル数に対
応した個数設けられる複数の1ビットデジタル−アナロ
グ変換器と、多値量子化回路から出力されるデジタルデ
ータを、複数の1ビットデジタル−アナログ変換器に平
均すると均等になるように供給するロジック回路とを備
えたものである。
(作用)
上記のような構成によれば、直線性の問題のない1ビッ
トD−A変換回路を使用し、しかもその動作クロック周
波数が低くてすみ、例えばスイッチトキャパシタフィル
タ等の特殊な回路を用いることなく、CMOSロジック
のバッファやインバータ等で簡易に構成でき、IC化に
好適し経済的にも有利とすることができる。
トD−A変換回路を使用し、しかもその動作クロック周
波数が低くてすみ、例えばスイッチトキャパシタフィル
タ等の特殊な回路を用いることなく、CMOSロジック
のバッファやインバータ等で簡易に構成でき、IC化に
好適し経済的にも有利とすることができる。
(実施例)
以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。第1図において、入力デジタルデータは、
加算器2B及び遅延回路27よりなる積分回路28で積
分される。この積分回路28の出力y′は、量子化回路
29で量子化誤差eが付加されて量子化され、3値の出
力デジタルデータyとなる。この出力デジタルデータy
は、減2%rA30によって積分回路13の出力y′か
ら減算されて遅延回路27に帰還されるとともに、D−
A変換部31に供給されアナログ信号に変換される。
に説明する。第1図において、入力デジタルデータは、
加算器2B及び遅延回路27よりなる積分回路28で積
分される。この積分回路28の出力y′は、量子化回路
29で量子化誤差eが付加されて量子化され、3値の出
力デジタルデータyとなる。この出力デジタルデータy
は、減2%rA30によって積分回路13の出力y′か
ら減算されて遅延回路27に帰還されるとともに、D−
A変換部31に供給されアナログ信号に変換される。
ここで、量子化回路29は、第2図に示すように、人力
データy′をH,M、Lの3iiffの量子化レベルで
変換するもので、各H,M、Lレベルをそれぞれ第3図
に示すように2ビツトの2値デジタルデータ“01”0
0”、’11°とじて、D−A変換部31に出力するも
のである。なお、第2図中斜線で示す部分は、量子化誤
差eを表わしている。
データy′をH,M、Lの3iiffの量子化レベルで
変換するもので、各H,M、Lレベルをそれぞれ第3図
に示すように2ビツトの2値デジタルデータ“01”0
0”、’11°とじて、D−A変換部31に出力するも
のである。なお、第2図中斜線で示す部分は、量子化誤
差eを表わしている。
また、上記D−A変換部31は、第4図に示すように、
量子化回路29から出力される2ビツトのデジタルデー
タ(MSB、LSB)を、ノット回路32、33. ノ
ア回路34.トグルフリップフロップ(以下TFF回路
という)35及びスイッチ36.37よりなるロジック
回路38を介して、2つの1ピツ)D−A変換器39.
40に導いている。
量子化回路29から出力される2ビツトのデジタルデー
タ(MSB、LSB)を、ノット回路32、33. ノ
ア回路34.トグルフリップフロップ(以下TFF回路
という)35及びスイッチ36.37よりなるロジック
回路38を介して、2つの1ピツ)D−A変換器39.
40に導いている。
このロジック回路38は、量子化回路29から出力され
る2ビツトのデジタルデータが“01”または’11’
(つまりHまたはLの量子化レベル)のとき、スイッチ
36.37を図示と逆の切換状態とし、各1ビツトD−
A変換器39.40に第5図に示すように、MSBデー
タを反転したデータが人力されるように制御している。
る2ビツトのデジタルデータが“01”または’11’
(つまりHまたはLの量子化レベル)のとき、スイッチ
36.37を図示と逆の切換状態とし、各1ビツトD−
A変換器39.40に第5図に示すように、MSBデー
タを反転したデータが人力されるように制御している。
また、ロジック回路38は、量子化回路29から出力さ
れる2ビツトのデジタルデータが“OO′″(つまりM
の量子化レベル)のとき、スイッチ3G、 37を図示
の切換状態とするもので、このときTFF回路35に“
1゛が入力される。つまり量子化レベルがHまたはLの
状態からMに変わる毎に、TFF回路35の出力が反転
することになる。
れる2ビツトのデジタルデータが“OO′″(つまりM
の量子化レベル)のとき、スイッチ3G、 37を図示
の切換状態とするもので、このときTFF回路35に“
1゛が入力される。つまり量子化レベルがHまたはLの
状態からMに変わる毎に、TFF回路35の出力が反転
することになる。
このため、各1ビツトD−A変換器39.40には、第
5図に示すように、量子化レベルがHまたはLの状態か
らMに変わる毎に、“1“及び“0″が交互にかつ排他
的に供給される。
5図に示すように、量子化レベルがHまたはLの状態か
らMに変わる毎に、“1“及び“0″が交互にかつ排他
的に供給される。
そして、上記1ビットD−A変換器39.40から出力
される各アナログ信号は、抵抗rL、r2を介した後、
演算増幅器OP2及び抵抗R5よりなるアナログ加算器
41で加算され、出力端子42から取り出される。
される各アナログ信号は、抵抗rL、r2を介した後、
演算増幅器OP2及び抵抗R5よりなるアナログ加算器
41で加算され、出力端子42から取り出される。
上記実施例における効果を説明するために、今、1ビッ
トD−A変換器39E’1″が入力されたときのアナロ
グ出力をV39+、 “Omが入力されたときのアナ
ログ出力をV2O−とじ、同様に、1ビットD−A変換
器40に“1″が入力されたときのアナログ出力をV4
0+、 “0”が入力されたときのアナログ出力をV
2O−とする。
トD−A変換器39E’1″が入力されたときのアナロ
グ出力をV39+、 “Omが入力されたときのアナ
ログ出力をV2O−とじ、同様に、1ビットD−A変換
器40に“1″が入力されたときのアナログ出力をV4
0+、 “0”が入力されたときのアナログ出力をV
2O−とする。
また、量子化レベルがHのときに出力端子42から得ら
れる最終アナログ出力をVOH,ffi子化レベルがM
で1ビットD−A変換器39.40にそれぞれ“1“0
”が入力されたときに出力端子42から得られる最終ア
ナログ出力をVOM、ffi子化レベルがMで1ビット
D−A変換器39.40にそれぞれ0”1”が入力され
たときに出力端子42から得られる最終アナログ出力を
VOM’ 、 ffi子化レベルがLのときに出力端子
42から得られる最終アナログ出力をVOLとする。す
ると、 VOH−E (V2O”/rf ) + (V2O”/
r2 ) ] R5VOM= [(V2O”/rl )
+ (V2O−/r2 ) ] R5VOM’ −[
(VB2−/rl ) + (V2O”/r2 ) ]
R5VOL−[(V2O−/rl ) 十(V2O−
/r2 ) ] R5となり、これら4つの式から、V
OMとV ON’ の平均値VMは、 VM −CVOM+VOM’ )/2 = (1/2) [((V2O”/rl ) +(V2
O−/r2 ) l R5+ ((V2O−/rl )
+ (V2O”/r2 ) ) R5]= (1/2
) [t (V2O”/rl ) + (V2O”/
r2 ) l R5+ ((V2O−/rL ) +
(V2O−/r2 ) ) R5]、 (VOH+VO
L) /2 となる。
れる最終アナログ出力をVOH,ffi子化レベルがM
で1ビットD−A変換器39.40にそれぞれ“1“0
”が入力されたときに出力端子42から得られる最終ア
ナログ出力をVOM、ffi子化レベルがMで1ビット
D−A変換器39.40にそれぞれ0”1”が入力され
たときに出力端子42から得られる最終アナログ出力を
VOM’ 、 ffi子化レベルがLのときに出力端子
42から得られる最終アナログ出力をVOLとする。す
ると、 VOH−E (V2O”/rf ) + (V2O”/
r2 ) ] R5VOM= [(V2O”/rl )
+ (V2O−/r2 ) ] R5VOM’ −[
(VB2−/rl ) + (V2O”/r2 ) ]
R5VOL−[(V2O−/rl ) 十(V2O−
/r2 ) ] R5となり、これら4つの式から、V
OMとV ON’ の平均値VMは、 VM −CVOM+VOM’ )/2 = (1/2) [((V2O”/rl ) +(V2
O−/r2 ) l R5+ ((V2O−/rl )
+ (V2O”/r2 ) ) R5]= (1/2
) [t (V2O”/rl ) + (V2O”/
r2 ) l R5+ ((V2O−/rL ) +
(V2O−/r2 ) ) R5]、 (VOH+VO
L) /2 となる。
つまり、Mレベルのとき、VOMとV ON’ とを
出現確率1/2づつで出せば、その平均値VMは正確に
VOHとVOLの中間値となることがわかる。このこと
は、1ビットD−A変換器39.40の相互誤差や抵抗
rl、r2の相互誤差があっても、精度のよいデジタル
−アナログ変換が行なわれることを示している。そして
、この場合、量子化誤差分eは、信号帯域よりはるかに
高い周波数(サンプリング周波数fsの1/2倍)とな
り、低次のローパスフィルタで除去することができる。
出現確率1/2づつで出せば、その平均値VMは正確に
VOHとVOLの中間値となることがわかる。このこと
は、1ビットD−A変換器39.40の相互誤差や抵抗
rl、r2の相互誤差があっても、精度のよいデジタル
−アナログ変換が行なわれることを示している。そして
、この場合、量子化誤差分eは、信号帯域よりはるかに
高い周波数(サンプリング周波数fsの1/2倍)とな
り、低次のローパスフィルタで除去することができる。
したがって、上記実施例のような構成によれば、直線性
の問題のない1ビットD−A変換器39.40を使用し
、しかもその動作クロック周波数が数M 11zかそれ
以下に低くてよいため、スイッチトキャバシタフィルタ
等の特殊な回路を用いることなく、CMOSロジックの
インバータまたはバッファ等で簡易に構成でき、IC化
に好適し経済的にも有利とすることができる。
の問題のない1ビットD−A変換器39.40を使用し
、しかもその動作クロック周波数が数M 11zかそれ
以下に低くてよいため、スイッチトキャバシタフィルタ
等の特殊な回路を用いることなく、CMOSロジックの
インバータまたはバッファ等で簡易に構成でき、IC化
に好適し経済的にも有利とすることができる。
また、上記実施例では、VOMとV ON’ とが交互
に出現するようにしているが、これをランダムにかつ出
現確率1/2になるようにしてもよい。この場合、信号
帯域に誤差によるノイズが多少加わるが、誤差があまり
大きくなければ問題ない。さらに、信号帯域にはノイズ
が加わらない、帯域外ノイズにすることも可能である。
に出現するようにしているが、これをランダムにかつ出
現確率1/2になるようにしてもよい。この場合、信号
帯域に誤差によるノイズが多少加わるが、誤差があまり
大きくなければ問題ない。さらに、信号帯域にはノイズ
が加わらない、帯域外ノイズにすることも可能である。
次に、この発明の第2の実施例について説明する。すな
わち、前述した量子化回路29として、第6図に示すよ
うに、入力データy′を■、■、■。
わち、前述した量子化回路29として、第6図に示すよ
うに、入力データy′を■、■、■。
■の4値の量子化レベルで変換するもので、各■、■、
■、■レベルをそれぞれ第7図に示すように2ビツトの
2値デジタルデータ“01″“00”、“11”、”1
0”として、D−A変換部3Iに出力するものである。
■、■レベルをそれぞれ第7図に示すように2ビツトの
2値デジタルデータ“01″“00”、“11”、”1
0”として、D−A変換部3Iに出力するものである。
なお、第6図中斜線で示す部分は、量子化誤差eを表わ
している。
している。
また、上記D−A変換部31としては、第8図に示すよ
うに、量子化回路29から出力される2ビツトのデジタ
ルデータ(MSB、LSB)を、ノット回路43.オア
回路44.アンド回路45.スイッチ4B、 47.4
8及びサンプリングクロックCKに同期して動作する3
進カウンタ49よりなるロジック回路50を介して、3
つの1ビットD−A変換器51゜52.53に導いてい
る。
うに、量子化回路29から出力される2ビツトのデジタ
ルデータ(MSB、LSB)を、ノット回路43.オア
回路44.アンド回路45.スイッチ4B、 47.4
8及びサンプリングクロックCKに同期して動作する3
進カウンタ49よりなるロジック回路50を介して、3
つの1ビットD−A変換器51゜52.53に導いてい
る。
このロジック回路5oは、サンプリングクロックCKに
同期して循環計数動作を行なう3進カウンタ49の出力
によって、各スイッチ4B、 47.48がそれぞれ同
時に3つの接点を順次切換えられることにより、各1ビ
ツトD−A変換器51.52.53に、第9図に示すよ
うなデータが入力されるように制御している。
同期して循環計数動作を行なう3進カウンタ49の出力
によって、各スイッチ4B、 47.48がそれぞれ同
時に3つの接点を順次切換えられることにより、各1ビ
ツトD−A変換器51.52.53に、第9図に示すよ
うなデータが入力されるように制御している。
すなわち、量子化レベルが■、■のときは、スイッチ4
6.47.48の切換位置がどこであっても、各1ビツ
トD−A変換器51.52.53に1#′0”が供給さ
れる。そして、量子化レベルが■。
6.47.48の切換位置がどこであっても、各1ビツ
トD−A変換器51.52.53に1#′0”が供給さ
れる。そして、量子化レベルが■。
■のときは、スイッチ46.47.48の切換位置に応
じて、第9図に示すような3つの状態が、平均すると均
等に出現するようになる。
じて、第9図に示すような3つの状態が、平均すると均
等に出現するようになる。
そして、上記1ビットD−A変換器51.52.53か
ら出力される各アナログ信号は、抵抗r3゜r4.r5
を介した後、演算増幅器OP3及び抵抗R6よりなるア
ナログ加算器54で加算され、出力端子55から取り出
される。
ら出力される各アナログ信号は、抵抗r3゜r4.r5
を介した後、演算増幅器OP3及び抵抗R6よりなるア
ナログ加算器54で加算され、出力端子55から取り出
される。
したがって、このような構成によっても、上記実施例の
説明と同様な理由により、量子化レベル■、■のときの
出力平均値は、1ビットD−A変換器51.52.53
の相互誤差や抵抗r3.r4゜r5の相互誤差に無関係
に正確な値をとり、精度のよいデジタル−アナログ変換
が行なわれるとともに、量子化誤差eによるノイズは、
信号帯域より十分高い周波数領域に追いやられ、上記実
施例と略同様な効果を得ることができる。
説明と同様な理由により、量子化レベル■、■のときの
出力平均値は、1ビットD−A変換器51.52.53
の相互誤差や抵抗r3.r4゜r5の相互誤差に無関係
に正確な値をとり、精度のよいデジタル−アナログ変換
が行なわれるとともに、量子化誤差eによるノイズは、
信号帯域より十分高い周波数領域に追いやられ、上記実
施例と略同様な効果を得ることができる。
また、スイッチ46.47.48の切換は、必ずしも3
進カウンタ49で行なう必要はなく、量子化レベル■、
■が出現する毎に状態を移すことがで1もばよく、さら
には、ランダムに信号を発生させて各状態になる確率を
1/3にするようにしてもよい。
進カウンタ49で行なう必要はなく、量子化レベル■、
■が出現する毎に状態を移すことがで1もばよく、さら
には、ランダムに信号を発生させて各状態になる確率を
1/3にするようにしてもよい。
次に、第10図は、この発明の第3の実施例を示してい
る。第8図と同一部分に同一記号を付して説明すると、
まず、スイッチ4fi、 47.48で導がれたデータ
を、サンプリングクロックCKに同期するDタイプフリ
ップフロップ回路(以下DFF回路という) 56.5
7.58を介して、1ビットD−A変換器51.52.
53に供給している。
る。第8図と同一部分に同一記号を付して説明すると、
まず、スイッチ4fi、 47.48で導がれたデータ
を、サンプリングクロックCKに同期するDタイプフリ
ップフロップ回路(以下DFF回路という) 56.5
7.58を介して、1ビットD−A変換器51.52.
53に供給している。
また、スイッチ4B、 47.48で導かれたデータを
、ノット回路59.80.61を介してサンプリングク
ロックCKに同期するDFF回路62.63.64に供
給し、このDFF回路82.83.64の出力を、1ビ
ットD−A変換器85.66、87に供給している。そ
して、これら1ビットD−A変換器65.86. (i
7の出力を、抵抗r8.r7.r8を介して演算増幅器
OP4及び抵抗R7よりなるアナログ加算器88で加算
する。その後、アナログ加算器54.68の各出力を、
抵抗R8,R9を介して演算増幅器OP5及び抵抗RI
O,R11よりなるアナログ減算器69で減算し、出力
端子70から取り出している。
、ノット回路59.80.61を介してサンプリングク
ロックCKに同期するDFF回路62.63.64に供
給し、このDFF回路82.83.64の出力を、1ビ
ットD−A変換器85.66、87に供給している。そ
して、これら1ビットD−A変換器65.86. (i
7の出力を、抵抗r8.r7.r8を介して演算増幅器
OP4及び抵抗R7よりなるアナログ加算器88で加算
する。その後、アナログ加算器54.68の各出力を、
抵抗R8,R9を介して演算増幅器OP5及び抵抗RI
O,R11よりなるアナログ減算器69で減算し、出力
端子70から取り出している。
この第3の実施例の回路は、1ビットD−A変換器51
.52.53の立上りまたは立下りがゆるやかになるこ
とによる、大振幅時の2次歪みを防ぐようにしているも
のである。例えばアナログ加算器54の出力電圧Voが
、第11図(a)に示すように、立下りが非常にゆるや
かであると、平均値はV+/2(V+は“1“が供給さ
れたときの1ビットD−A変換器の出力電圧)より高め
になり、2次歪みが出る。
.52.53の立上りまたは立下りがゆるやかになるこ
とによる、大振幅時の2次歪みを防ぐようにしているも
のである。例えばアナログ加算器54の出力電圧Voが
、第11図(a)に示すように、立下りが非常にゆるや
かであると、平均値はV+/2(V+は“1“が供給さ
れたときの1ビットD−A変換器の出力電圧)より高め
になり、2次歪みが出る。
そこで、アナログ加算器68から、第11図(b)に示
すように、上記出力電圧Voの反転出力電圧Vohを取
り出し、アナログ減算器69で、Vo −Voh なる減算処理を行なうことによって、第11図(C)に
示すように、立上りと立下りの傾きが完全に等しい出力
信号が得られ、平均値は「0」となり2次歪みは打ち消
される。
すように、上記出力電圧Voの反転出力電圧Vohを取
り出し、アナログ減算器69で、Vo −Voh なる減算処理を行なうことによって、第11図(C)に
示すように、立上りと立下りの傾きが完全に等しい出力
信号が得られ、平均値は「0」となり2次歪みは打ち消
される。
なお、この発明は上記各実施例に限定されるものではな
く、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。
く、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。
[発明の効果]
以上詳述したようにこの発明によれば、直線性の問題の
ない1ビットD−A変換回路を使用し、しかもその動作
クロック周波数が低く特殊な回路を用いることなく簡易
に構成でき、IC化に好適し経済的にも有利である極め
て良好なオーバーサンプリング形デジタル−アナログ変
換回路を提供することができる。
ない1ビットD−A変換回路を使用し、しかもその動作
クロック周波数が低く特殊な回路を用いることなく簡易
に構成でき、IC化に好適し経済的にも有利である極め
て良好なオーバーサンプリング形デジタル−アナログ変
換回路を提供することができる。
第1図はこの発明に係るオーバーサンプリング形デジタ
ル−アナログ変換回路の一実施例を示すブロック構成図
、第2図及び第3図はそれぞれ同実施例の量子化回路を
説明するための図、第4図及び第5図はそれぞれ同実施
例のD−A変換部を説明するための図、第6図及び第7
図はそれぞれこの発明の第2の実施例の量子化回路を説
明するための図、第8図及び第9図はそれぞれ同第2の
実施例のD−A変換部を説明するための図、第1O図及
び第11図はそれぞれこの発明の第3の実施例を示すブ
ロック回路構成図及びその動作を説明するためのタイミ
ング図、第12図は従来のオーバーサンプリング形デジ
タル−アナログ変換回路を示すブロック構成図、第13
図及び第14図はそれぞれ他の従来回路を説明するため
の図である。 11・・・加算器、12・・・遅延回路、13・・・積
分回路、14・・・量子化回路、15・・・減算器、1
6・・・D−A変換回路、17・・・ノット回路、18
・・・オア回路、19・・・アンド回路、20・・・ロ
ジック回路、21〜23・・・1ビットD−A変換回路
、24・・・アナログ加算器、25・・・出力端子、2
6・・・加算器、27・・・遅延回路、28・・・積分
回路、29・・・量子化回路、30・・・減算器、31
・・・D−A変換部、32.33・・・ノット回路、3
4・・・ノア回路、35・・・TFF回路、36.37
・・・スイッチ、38・・・ロジック回路、39.40
・・・1ビットD−A変換器、41・・・アナログ加算
器、42・・・出力端子、43・・・ノット回路、44
・・・オア回路、45・・・アンド回路、46〜48・
・・スイッチ、49・・・3進カウンタ、50・・・ロ
ジック回路、51〜53・・・1ビットD−A変換器、
54・・・アナログ加算器、55・・・出力端子、56
〜58・・・DFF回路、59〜61・・・ノット回路
、62〜64・・・DFF回路、65〜67・・・1ビ
ットD−A変換器、68・・・アナログ加算器、89・
・・アナログ減算器、70・・・出力端子。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 図 缶今 図 第 図 第 図
ル−アナログ変換回路の一実施例を示すブロック構成図
、第2図及び第3図はそれぞれ同実施例の量子化回路を
説明するための図、第4図及び第5図はそれぞれ同実施
例のD−A変換部を説明するための図、第6図及び第7
図はそれぞれこの発明の第2の実施例の量子化回路を説
明するための図、第8図及び第9図はそれぞれ同第2の
実施例のD−A変換部を説明するための図、第1O図及
び第11図はそれぞれこの発明の第3の実施例を示すブ
ロック回路構成図及びその動作を説明するためのタイミ
ング図、第12図は従来のオーバーサンプリング形デジ
タル−アナログ変換回路を示すブロック構成図、第13
図及び第14図はそれぞれ他の従来回路を説明するため
の図である。 11・・・加算器、12・・・遅延回路、13・・・積
分回路、14・・・量子化回路、15・・・減算器、1
6・・・D−A変換回路、17・・・ノット回路、18
・・・オア回路、19・・・アンド回路、20・・・ロ
ジック回路、21〜23・・・1ビットD−A変換回路
、24・・・アナログ加算器、25・・・出力端子、2
6・・・加算器、27・・・遅延回路、28・・・積分
回路、29・・・量子化回路、30・・・減算器、31
・・・D−A変換部、32.33・・・ノット回路、3
4・・・ノア回路、35・・・TFF回路、36.37
・・・スイッチ、38・・・ロジック回路、39.40
・・・1ビットD−A変換器、41・・・アナログ加算
器、42・・・出力端子、43・・・ノット回路、44
・・・オア回路、45・・・アンド回路、46〜48・
・・スイッチ、49・・・3進カウンタ、50・・・ロ
ジック回路、51〜53・・・1ビットD−A変換器、
54・・・アナログ加算器、55・・・出力端子、56
〜58・・・DFF回路、59〜61・・・ノット回路
、62〜64・・・DFF回路、65〜67・・・1ビ
ットD−A変換器、68・・・アナログ加算器、89・
・・アナログ減算器、70・・・出力端子。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 図 缶今 図 第 図 第 図
Claims (1)
- 入力デジタルデータを積分する積分回路と、この積分回
路から出力されるデジタルデータを3値以上の量子化レ
ベルで量子化し各量子化レベルにそれぞれ対応する2値
のデジタルデータを出力する多値量子化回路と、この多
値量子化回路の量子化レベル数に対応した個数設けられ
る複数の1ビットデジタル−アナログ変換器と、前記多
値量子化回路から出力されるデジタルデータを前記複数
の1ビットデジタル−アナログ変換器に平均すると均等
になるように供給するロジック回路とを具備してなるこ
とを特徴とするオーバーサンプリング形デジタル−アナ
ログ変換回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP440289A JPH02184119A (ja) | 1989-01-11 | 1989-01-11 | オーバーサンプリング形デジタル―アナログ変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP440289A JPH02184119A (ja) | 1989-01-11 | 1989-01-11 | オーバーサンプリング形デジタル―アナログ変換回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02184119A true JPH02184119A (ja) | 1990-07-18 |
Family
ID=11583344
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP440289A Pending JPH02184119A (ja) | 1989-01-11 | 1989-01-11 | オーバーサンプリング形デジタル―アナログ変換回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02184119A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04243326A (ja) * | 1991-01-18 | 1992-08-31 | Nec Corp | オーバサンプリングd−a変換器 |
JPH04245717A (ja) * | 1990-08-22 | 1992-09-02 | Crystal Semiconductor Corp | D/aコンバータのdcオフセットキャリブレーション方法とd/aコンバータのdcオフセットキャリブレーションシステム |
JPH04302222A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-26 | Toshiba Corp | シグマデルタ型d/a変換器システム |
WO1996041422A1 (fr) * | 1995-06-07 | 1996-12-19 | Asahi Kasei Microsystems Co., Ltd. | Modulateur delta-sigma |
US5699064A (en) * | 1994-08-01 | 1997-12-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Oversampling D/A converter using a bidirectional shift register |
JP2000341129A (ja) * | 1999-05-06 | 2000-12-08 | Sony United Kingdom Ltd | 信号処理装置 |
JP2003198374A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-11 | Mitsubishi Electric Corp | Δςモジュレータ、a/dコンバータおよびd/aコンバータ |
US7439893B2 (en) | 2006-07-27 | 2008-10-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Delta sigma modulation D/A converting system |
-
1989
- 1989-01-11 JP JP440289A patent/JPH02184119A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04245717A (ja) * | 1990-08-22 | 1992-09-02 | Crystal Semiconductor Corp | D/aコンバータのdcオフセットキャリブレーション方法とd/aコンバータのdcオフセットキャリブレーションシステム |
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WO1996041422A1 (fr) * | 1995-06-07 | 1996-12-19 | Asahi Kasei Microsystems Co., Ltd. | Modulateur delta-sigma |
GB2317064A (en) * | 1995-06-07 | 1998-03-11 | Asahi Kasei Microsystems Co Li | Delta-sigma modulator |
GB2317064B (en) * | 1995-06-07 | 1998-11-18 | Asahi Kasei Microsystems Co Li | Delta-sigma modulator |
JP2000341129A (ja) * | 1999-05-06 | 2000-12-08 | Sony United Kingdom Ltd | 信号処理装置 |
JP2003198374A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-11 | Mitsubishi Electric Corp | Δςモジュレータ、a/dコンバータおよびd/aコンバータ |
US7439893B2 (en) | 2006-07-27 | 2008-10-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Delta sigma modulation D/A converting system |
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