JPH02285717A - Dither device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はディジタル信号をアナログ信号に変換するディ
ジタル/アナログ(D/A)変換器の、特に低域周波数
を信号帯域とするD/A変換器に用いられているディザ
信号を発生する装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a digital/analog (D/A) converter that converts a digital signal into an analog signal, particularly a D/A converter whose signal band is a low frequency range. The present invention relates to a device for generating a dither signal used in the present invention.
従来の技術
D/A変換器には多(の種類があるが、どの方式におい
ても特有の変換誤差が必ず存在する。この誤差は多くの
場合入力に相関を持つ雑音(高調波歪、ゼロクロス歪な
ど)や特定の周波数をもつ雑音(固有振動周波数)とな
って現われ、とくに高精度のD/A変換器ではこの変換
誤差に起因する雑音が目立ち易い。There are many types of conventional D/A converters, but each method always has its own conversion error. This error is often caused by noise (harmonic distortion, zero-cross distortion) that has a correlation with the input. etc.) and noise with a specific frequency (natural oscillation frequency), and noise caused by this conversion error is particularly noticeable in high-precision D/A converters.
この対策として、発生する雑音の周波数を分散させ信号
帯域内に一様に分布する所謂ホワイト雑音にすることに
よって、雑音の存在を目立ちにくくする方法が考えられ
る。実際の方法としては、予め変換するディジタル信号
にディザ信号を加算してからD/A変換し、得られたア
ナログ信号から別にD/A変換したディザ信号を減じて
出力信号を得る方法が知られている。この方法で従来用
いられていたディザ装置によるD/A変換回路の一例を
第4図に示し、その説明を行う。なおこの技術に関して
は、例えばrJASコンファレンス’8B予稿集<E−
2>“DA変換へのディザの応用”」にその記載がある
。As a countermeasure to this problem, a method can be considered to make the existence of the noise less noticeable by dispersing the frequency of the generated noise and making it so-called white noise that is uniformly distributed within the signal band. A known method is to add a dither signal to the digital signal to be converted in advance, perform D/A conversion, and then subtract the separately D/A converted dither signal from the resulting analog signal to obtain an output signal. ing. An example of a D/A conversion circuit using a dither device conventionally used in this method is shown in FIG. 4, and will be described below. Regarding this technology, for example, rJAS Conference '8B Proceedings <E-
2> “Application of dither to DA conversion””.
第4図で、41は入力端子、42は出力端子、43はM
系列発生器、44は加算器、45.46はD/A変換器
、47は演算増幅器である。入力端子41から入力され
たディジタル信号は、加算器44でM系列発生器43の
出力信号と加算される。ここでM系列とはマクシマム
レングス パルス ジ−ケンシース° (Maxlma
m Length pulsesequences
)として知られている最小の回路で最大の周期を持つ疑
似ランダムパルスを発生する方式である。ここではM系
列発生器43の出力信号をディザ信号として用いている
。加算器44の出力とM系列発生器43の出力は、それ
ぞれD/A変換器45、D/A変換器48へ入力されて
アナログ信号に変換され、演算増幅器47で減算されて
出力端子42へ出力される。In Figure 4, 41 is an input terminal, 42 is an output terminal, and 43 is an M
44 is an adder, 45 and 46 are D/A converters, and 47 is an operational amplifier. The digital signal input from the input terminal 41 is added to the output signal of the M-sequence generator 43 in an adder 44 . Here, the M series is Maximum.
Length Pulse Sequence ° (Maxlma
m Length pulsesequences
) is a method of generating pseudo-random pulses with the maximum period using the smallest circuit. Here, the output signal of the M-sequence generator 43 is used as a dither signal. The output of the adder 44 and the output of the M-sequence generator 43 are input to a D/A converter 45 and a D/A converter 48, respectively, where they are converted into analog signals, subtracted by an operational amplifier 47, and sent to an output terminal 42. Output.
次に第4図の回路で入力信号の歪が分散される様子を第
5図を用いて説明する。第5図(a)はM系列発生器4
3の出力信号を加算せず、入力信号をそのままD/A変
換した場合の出力信号スペクトラム、第5図(b)はM
系列発生器43の出力信号スペクトラム、第5図(C)
は第4図に示した従来のディザ装置によるD/A変換回
路の出力信号スペクトラムである。Next, how the distortion of the input signal is dispersed in the circuit shown in FIG. 4 will be explained using FIG. FIG. 5(a) shows the M-sequence generator 4.
Figure 5 (b) shows the output signal spectrum when the input signal is directly D/A converted without adding the output signals of step 3.
Output signal spectrum of sequence generator 43, FIG. 5(C)
is the output signal spectrum of the D/A converter circuit using the conventional dither device shown in FIG.
第5図(a)に示したように、ディザ信号が無い場合は
D/A変換器の持つ変換誤差によって三次歪、三次歪が
発生している。これに対して第5図(b)に示すM系列
発生器43の出力信号即ちディザ信号を予め加算すると
、入力信号の振幅がランダムに振られるためにD/A変
換器の持つ変換誤差が分散され、第5図(a)の三次歪
、三次歪の成分はその周波数成分が分散されて全信号帯
域に−様に分布する所謂ホワイト雑音になる。第4図の
D/A変換器45のアナログ出力にはこのホワイト雑音
にディザ信号が加算されているから、ディザ信号即ちM
系列発生器43の出力信号をD/A変換器46で別にア
ナログ信号に変換して、演算増幅器47でD/A変換器
45のアナログ出力からディザ信号成分を除去している
。As shown in FIG. 5(a), when there is no dither signal, third-order distortion occurs due to conversion errors of the D/A converter. On the other hand, if the output signal of the M-sequence generator 43, that is, the dither signal shown in FIG. The frequency components of the third-order distortion shown in FIG. 5(a) are dispersed and become so-called white noise, which is distributed uniformly over the entire signal band. Since the dither signal is added to this white noise in the analog output of the D/A converter 45 in FIG.
The output signal of the sequence generator 43 is separately converted into an analog signal by a D/A converter 46, and the dither signal component is removed from the analog output of the D/A converter 45 by an operational amplifier 47.
以上のようにして第4図の回路の出力信号スペクトラム
は第5図(C)に示すようになる。このホワイト雑音は
三次歪、三次歪めような入力に相関を持つ信号より目立
ちに<<、もとの入力信号の再現性がより良くなること
が知られている。As described above, the output signal spectrum of the circuit of FIG. 4 becomes as shown in FIG. 5(C). It is known that this white noise is more noticeable than third-order distortion or signals having a correlation with the input, such as third-order distortion, and that the reproducibility of the original input signal is improved.
発明が解決しようとする課題
しかしながら第4図に示す従来の構成では本来の信号変
換のためのD/A変換器45の他に、ディザ信号をアナ
ログ信号に変換するD/A変換器46が別に必要になる
。またD/A変換器45゜46は相対的にも変換誤差を
持っているから、D/A変換器46のアナログ信号出力
はD/A変換器45のアナログ信号出力に含まれるディ
ザ信号成分と完全には一致しない。従ってディザ信号が
完全には除去できない。さらに演算増幅器47の演算精
度も充分に高いことが必要であるなど、多くの課題があ
った。Problems to be Solved by the Invention However, in the conventional configuration shown in FIG. 4, in addition to the D/A converter 45 for original signal conversion, there is a separate D/A converter 46 for converting the dither signal into an analog signal. It becomes necessary. Furthermore, since the D/A converters 45 and 46 have relative conversion errors, the analog signal output of the D/A converter 46 is different from the dither signal component included in the analog signal output of the D/A converter 45. It doesn't match completely. Therefore, the dither signal cannot be completely removed. Furthermore, there were many problems, such as the need for the operational accuracy of the operational amplifier 47 to be sufficiently high.
本発明は前記従来の課題を解決するもので、ディザ信号
をアナログ信号に変換するD/A変換器や、演算増幅器
を必要としない簡単な構成でD/A変換器の変換誤差を
分散する効果の大きいディザ信号を発生する装置の提供
を目的とする。The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and has the effect of dispersing the conversion error of the D/A converter with a simple configuration that does not require a D/A converter that converts a dither signal to an analog signal or an operational amplifier. An object of the present invention is to provide a device that generates a large dither signal.
課題を解決するための手段
この目的を達成するために本発明は、ディジタル入力信
号が与えられたディジタル加算器と、前記ディジタル加
算器の出力をD/A変換するD/A変換器と、不規則な
ディジタル信号を発生する信号発生器と、前記信号発生
器から出力されたディジタル信号の低周波成分を減衰し
、減衰信号を前記ディジタル加算器に与え基ディジタル
フィルタと、を備えたことを特徴とするディザ装置で構
成される。Means for Solving the Problems To achieve this object, the present invention comprises a digital adder to which a digital input signal is applied, a D/A converter for D/A converting the output of the digital adder, and an integrated circuit. A signal generator that generates a regular digital signal; and a base digital filter that attenuates low frequency components of the digital signal output from the signal generator and supplies the attenuated signal to the digital adder. It consists of a dither device.
作用
前記した構成により本発明は、発生させた−様な周波数
分布を持つ不規則なディジタル信号の低周波成分をディ
ジタルフィルタによって減衰して入力信号と共に加算し
ている。そして加算出力をD/A変換器でアナログ信号
に変換することによって、簡単な構成でD/A変換器の
変換誤差を分散する効果の大きいディザ信号を効果的に
発生するようにしている。Operation With the above-described configuration, the present invention attenuates the low frequency components of the generated irregular digital signal having a -like frequency distribution by a digital filter and adds the resulting low frequency components together with the input signal. By converting the addition output into an analog signal using a D/A converter, a dither signal that is highly effective in dispersing conversion errors of the D/A converter can be effectively generated with a simple configuration.
実施例
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明す
る。EXAMPLES Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明によるディザ装置の一実施例による、D
/A変換回路の一例である。第1図で、11は入力端子
、12は出力端子、13はM系列発生器、14はディジ
タルフィルタ、15は加算器、16はD/A変換器であ
る。ここにM系列発生器13、加算器15、D/A変換
器18は、それぞれ第4図のM系列発生器43、加算器
44、D/A変換器45と同じものである。FIG. 1 shows a D
This is an example of a /A conversion circuit. In FIG. 1, 11 is an input terminal, 12 is an output terminal, 13 is an M-sequence generator, 14 is a digital filter, 15 is an adder, and 16 is a D/A converter. Here, the M-sequence generator 13, adder 15, and D/A converter 18 are the same as the M-sequence generator 43, adder 44, and D/A converter 45 shown in FIG. 4, respectively.
M系列発生器13から出力きれる疑似ランダムパルスは
ディジタルフィルタ14によって低周波成分を減衰され
て、入力端子11から入力されたディジタル信号と加算
器15で加算され、加算器15の出力はD/A変換器1
6へ入力されてアナログ信号に変換されて出力端子12
へ出力される。The pseudo-random pulse output from the M-sequence generator 13 has its low frequency components attenuated by the digital filter 14, and is added to the digital signal input from the input terminal 11 by the adder 15, and the output of the adder 15 is converted into a D/A signal. converter 1
6 and is converted into an analog signal and sent to output terminal 12.
Output to.
ここではディジタルフィルタ14の出力信号をディザ信
号として用いている。Here, the output signal of the digital filter 14 is used as a dither signal.
第1図のディジタルフィルタ14の一実施例を第2図に
示す。第2図で21は入力端子、22は出力端子、23
は遅延器、24は減算器である。An embodiment of the digital filter 14 of FIG. 1 is shown in FIG. In Figure 2, 21 is an input terminal, 22 is an output terminal, 23
is a delay device, and 24 is a subtracter.
入力端子21から入力されたディジタル信号は、減算器
24の加算端子に入力するとともに遅延器23を介して
減算器24の減算端子に入力し、減算器24の出力信号
は出力端子22へ出力される。The digital signal inputted from the input terminal 21 is inputted to the addition terminal of the subtracter 24 and also inputted to the subtraction terminal of the subtracter 24 via the delay device 23, and the output signal of the subtracter 24 is outputted to the output terminal 22. Ru.
第2図のディジタルフィルタの伝達特性をZ関数で表わ
すと、
H(z): (1−z−1)
となる。伝達特性からも明らかなように第2図のディジ
タルフィルタは低域周波数へ向けてなだらかに減衰する
特性を持つ、所謂微分器を構成しているものである。従
って低域周波数においては大きな減衰が得られ、また高
域周波数においては増幅するものである。When the transfer characteristic of the digital filter shown in FIG. 2 is expressed by a Z function, it becomes H(z): (1-z-1). As is clear from the transfer characteristics, the digital filter shown in FIG. 2 constitutes a so-called differentiator, which has a characteristic of gently attenuating toward lower frequencies. Therefore, large attenuation is obtained at low frequencies, and amplification is achieved at high frequencies.
次に第1図の回路で入力信号の歪が分散される様子を第
3図を用いて説明する。第3図(a)はディジタルフィ
ルタ14の出力信号を加算せず、入力信号をそのままD
/A変換した場合の出力信号スヘクトラム、第3図(b
)はディジタルフィルタ14の出力信号スペクトラム、
第3図(C)は第1図に示した本発明のディザ装置の一
実施例によるD/A変換回路の一例の出力信号スペクト
ラムである。Next, the manner in which distortion of an input signal is dispersed in the circuit shown in FIG. 1 will be explained using FIG. 3. In FIG. 3(a), the input signal is directly input to D without adding the output signal of the digital filter 14.
/A conversion output signal spectrum, Figure 3 (b
) is the output signal spectrum of the digital filter 14,
FIG. 3(C) is an output signal spectrum of an example of a D/A conversion circuit according to an embodiment of the dither device of the present invention shown in FIG.
請3図(a)に示したように、ディザ信号が無い場合は
D/A変換器の持つ変換誤差によって二次型、三次型が
発生している。これに対して第3図(b)に示すディジ
タルフィルタ14の出力信号即ちディザ信号を予め加算
すると、入力信号の振幅がランダムに振られ、D/A変
換器の持つ変換誤差は分散されて第3図(a)の二次型
、三次型の成分は全信号帯域に一様に分布するホワイト
雑音となる。このホワイト雑音にディザ信号が加算され
ているから、第1図の回路の出力信号スペクトラムは第
3図(C)に示すようになる。第3図(C)と第5図(
C)を比較すると、低域周波数における雑音は第3図(
C)の方が小さい。これは予め入力信号に加算するディ
ザ信号の低域周波数成分が減衰されているために、第4
図のような演算増幅器によるディザ信号の除去を行なわ
なくとも、低域周波数における雑音はD/A変換器の持
つ変換誤差による二次型、三次型の成分が分散されてホ
ワイト雑音となったものが殆どであるためである。As shown in FIG. 3(a), when there is no dither signal, a second-order type and a third-order type occur due to the conversion error of the D/A converter. On the other hand, if the output signal of the digital filter 14 shown in FIG. 3(b), that is, the dither signal, is added in advance, the amplitude of the input signal is randomly varied and the conversion error of the D/A converter is dispersed and The quadratic and cubic components shown in FIG. 3(a) become white noise that is uniformly distributed over the entire signal band. Since the dither signal is added to this white noise, the output signal spectrum of the circuit of FIG. 1 becomes as shown in FIG. 3(C). Figure 3 (C) and Figure 5 (
Comparing C), the noise in the low frequency range is as shown in Figure 3 (
C) is smaller. This is because the low frequency components of the dither signal to be added to the input signal are attenuated in advance.
Even if the dither signal is not removed using an operational amplifier as shown in the figure, the noise at low frequencies is white noise due to the dispersion of quadratic and cubic components caused by the conversion error of the D/A converter. This is because the majority of
以上説明したように、ディジタルフィルタ14によって
低域周波数成分を減衰されたディザ信号を用いることで
、ディザ信号をアナログ信号に変換するD/A変換器や
、演算増幅器を必要としない簡単な構成で、信号帯域内
の雑音を少なくし、かつD/A変換器の変換誤差の分散
効果を大きくできるものである。As explained above, by using a dither signal whose low frequency components have been attenuated by the digital filter 14, a simple configuration is possible that does not require a D/A converter or an operational amplifier to convert the dither signal into an analog signal. , noise within the signal band can be reduced and the dispersion effect of conversion errors of the D/A converter can be increased.
ここで発生するディザ信号の高周波成分、特にサンプリ
ング周波数の2分の1に近い周波数成分は、従来のディ
ザ装置に比較して大きい。しかし、例えば音声信号など
の場合はサンプリング周波数の2分の1に比較して低域
の周波数成分がより重要であることや、高周波に対して
は感度が低いという聴感特性のために殆ど問題になるこ
とはない。The high frequency components of the dither signal generated here, especially the frequency components close to one half of the sampling frequency, are large compared to conventional dither devices. However, in the case of audio signals, for example, the low frequency components are more important than half of the sampling frequency, and the auditory characteristics of low sensitivity to high frequencies rarely cause problems. It won't happen.
またサンプリング周波数そのものを大きくとった場合な
どにはD/A変換時に必要な折返し防止アナログフィル
タによって簡単にディザ信号の高周波成分を除去出来る
ために本発明はさらに効果的である。Further, when the sampling frequency itself is set high, the present invention is even more effective because the high frequency components of the dither signal can be easily removed by using the aliasing prevention analog filter required at the time of D/A conversion.
なお、本実施例ではM系列発生器13を用いているが、
周波数分布の一様に不規則なディジタル信号を発生でき
るディジタル信号発生器であればどのようなものであっ
てもよい。また本実施例ではディジタルフィルタ14の
一例として第2図に示す回路を用いたが、これに限定す
るものではない。要するに低域周波数を減衰する特性を
持つディジタルフィルタであればよい。Note that although the M-sequence generator 13 is used in this embodiment,
Any digital signal generator that can generate a digital signal with uniformly irregular frequency distribution may be used. Further, in this embodiment, the circuit shown in FIG. 2 is used as an example of the digital filter 14, but the present invention is not limited to this. In short, any digital filter may be used as long as it has a characteristic of attenuating low frequencies.
発明の効果
以上述べたように本発明は、不規則なディジタル信号を
発生する信号発生器と、前記信号発生器から出力された
ディジタル信号の低周波成分を減衰するディジタルフィ
ルタとを備えたことを特徴とするディザ装置で構成され
、ディザ信号をアナログ信号に変換するD/A変換器や
、演算増幅器を必要としない簡単な構成でありながらD
/A変換器の変換誤差を分散する効果が大きいという優
れたディザ装置を実現しうるちのである。Effects of the Invention As described above, the present invention includes a signal generator that generates an irregular digital signal, and a digital filter that attenuates low frequency components of the digital signal output from the signal generator. Although it is a simple configuration that does not require a D/A converter or operational amplifier to convert the dither signal to an analog signal, the D
This makes it possible to realize an excellent dither device that is highly effective in dispersing conversion errors of the /A converter.
第1図は本発明によるディザ装置の一実施例によるD/
A変換回路の一例を表すブロック図、第2図は第1図の
ディジタルフィルタ14の一実施例を表すブロック図、
第3図は第1図の回路で入力信号の歪が分散される様子
を表わす周波数スペクトル図、第4図は従来のディザ装
置によるD/A変換回路の一例を表すブロック図、第5
図は第4図の回路で入力信号の歪が分散される様子を表
わす周波数スペクトル図である。
工1・・・入力端子、 12・・・出力端子、 1
3・・・M系列発生器、 14・・・ディジタルフィ
ルタ、15・・・加算器、 16・・・D/A変換器
。
代理人の氏名 弁理士 粟野 重孝 はか1名11−一
一人力誦子
/Z−−一出刈@子
第3図
16−−− Dip 、2薯U艮
十
WS31炙
闇液牧
周波数
41゛°−へ力堝芒
42−・・出27@子
43′−1−1糸デT!!g−ム
μ゛ 無葦廖器
45、嚇−・D/A R禮奏
闇i数
llI衷獣
璃汝数FIG. 1 shows a D/
A block diagram showing an example of the A conversion circuit; FIG. 2 is a block diagram showing an example of the digital filter 14 in FIG. 1;
FIG. 3 is a frequency spectrum diagram showing how the distortion of the input signal is dispersed in the circuit of FIG. 1, FIG. 4 is a block diagram showing an example of a D/A conversion circuit using a conventional dither device, and FIG.
The figure is a frequency spectrum diagram showing how the distortion of the input signal is dispersed in the circuit of FIG. 4. 1...Input terminal, 12...Output terminal, 1
3...M sequence generator, 14...Digital filter, 15...Adder, 16...D/A converter. Name of agent: Patent attorney Shigetaka Awano Haka 1 person 11-11 Rikiko/Z--Ichidegari@ko 3rd figure 16--- Dip, 2 薯U艮1 WS31 琙 Yami Rumaki frequency 41゛°-hekiho 42-...out 27 @ child 43'-1-1 thread de T! ! G-mu μ
Claims (1)
前記ディジタル加算器の出力をD/A変換するD/A変
換器と、不規則なディジタル信号を発生する信号発生器
と、前記信号発生器から出力されたディジタル信号の低
周波成分を減衰し、減衰信号を前記ディジタル加算器に
与えるディジタルフィルタと、を備えたことを特徴とす
るディザ装置。a digital adder provided with a digital input signal;
a D/A converter that D/A converts the output of the digital adder; a signal generator that generates an irregular digital signal; and attenuates low frequency components of the digital signal output from the signal generator; A dither device comprising: a digital filter that provides an attenuated signal to the digital adder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10863189A JPH02285717A (en) | 1989-04-26 | 1989-04-26 | Dither device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10863189A JPH02285717A (en) | 1989-04-26 | 1989-04-26 | Dither device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH02285717A true JPH02285717A (en) | 1990-11-26 |
Family
ID=14489694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP10863189A Pending JPH02285717A (en) | 1989-04-26 | 1989-04-26 | Dither device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02285717A (en) |
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