JPH0295025A - Σ△変調形a/d・d/aディジタル回路 - Google Patents
Σ△変調形a/d・d/aディジタル回路Info
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- JPH0295025A JPH0295025A JP24790688A JP24790688A JPH0295025A JP H0295025 A JPH0295025 A JP H0295025A JP 24790688 A JP24790688 A JP 24790688A JP 24790688 A JP24790688 A JP 24790688A JP H0295025 A JPH0295025 A JP H0295025A
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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】
[産業上の利用分野]
本発明は、ΣΔ変調形Δ/D −D/Aディジタル回路
に関し、更に詳しくは1つのハード回路をデシメーショ
ンフィルタとディジタルΣΔ変調回路の両方に使用でき
るようにしたΣ△変調形A/D −D/Aディジタル回
路に関する。
に関し、更に詳しくは1つのハード回路をデシメーショ
ンフィルタとディジタルΣΔ変調回路の両方に使用でき
るようにしたΣ△変調形A/D −D/Aディジタル回
路に関する。
[従来の技術]
ディジタル信号処理を行うシステムでは、A/D変換器
とD/Δ変換器が不可欠ぐある。従来の積分形のA/D
変換器(例えば出願人の発明に係わるPWM方式のA/
D変換器)では、同一ハード回路(カウンタ)をA/D
変換器と0/A変換器で共有することができハード回路
のコストを下げることができた。しかしながら、この種
の積分形A/D変換器では変換速度が遅いという問題が
ある。そこで、最近ΣΔ変調方式を利用した△/D変換
器、D/A変換器が注目されてぎている。
とD/Δ変換器が不可欠ぐある。従来の積分形のA/D
変換器(例えば出願人の発明に係わるPWM方式のA/
D変換器)では、同一ハード回路(カウンタ)をA/D
変換器と0/A変換器で共有することができハード回路
のコストを下げることができた。しかしながら、この種
の積分形A/D変換器では変換速度が遅いという問題が
ある。そこで、最近ΣΔ変調方式を利用した△/D変換
器、D/A変換器が注目されてぎている。
第11図はΣ△変調形Δ/D変換器の従来構成例を示す
概念図、第12図はΣΔ変調形Dり△変換器の従来構成
例を示す概念図である1、第11図において、アナログ
入力信号はアナログΣΔ変調回路1に入って、1ビツト
の信号に変調される。
概念図、第12図はΣΔ変調形Dり△変換器の従来構成
例を示す概念図である1、第11図において、アナログ
入力信号はアナログΣΔ変調回路1に入って、1ビツト
の信号に変調される。
この変調信号は、続くデシメーションフィルタ2に入っ
てノイズ成分が除去され、ディジタル出力信号となる。
てノイズ成分が除去され、ディジタル出力信号となる。
第12図において、ディジタル入力信号はディジタルΣ
△変調回路3に入って1ビツトの変調信号に変換された
後、続くアナログフィルタ4に入ってアナログ出力信号
に変換される。
△変調回路3に入って1ビツトの変調信号に変換された
後、続くアナログフィルタ4に入ってアナログ出力信号
に変換される。
第13図はデシメーションフィルタ2の詳細構成図、第
14図はディジタルΣ△変調回路3の詳m構成図である
。先ず、第13図のデシメーションフィルタについて説
明づる。デシメーションフィルタは、大別すると図に示
すようにディジタルフィルタとデシメータより構成され
ている。ディジタルフィルタは、動作周波数fの動作ク
ロックCKを受(“)るアドレスカウンタ11及び該ア
ドレスカウンタ11の出力をアドレスとして受(Jる係
数ROM12よりなる係数発生回路と、ΣΔ変調信号と
係数発生回路の出力の排他的論理和または論理積をとる
耕他的論理和回路13と累算器14より構成されている
。累算器14は加算器(ADD>14.a及び該加算器
14.8の出力を保持するレジスタ14bより構成され
ている。レジスタ14bは動作クロックCKでデータの
ラッチを行い、その出力は加算器14 aの入力にフィ
ードバックされると共に、デシメータを構成するレジス
タ15に入っている。レジスタ15は周波数f/3N(
Nはデシメーションファクタ)なるクロックでデータの
ラッチを行う。このように構成された回路の動作をIR
説すれば、以下のとおりである。
14図はディジタルΣ△変調回路3の詳m構成図である
。先ず、第13図のデシメーションフィルタについて説
明づる。デシメーションフィルタは、大別すると図に示
すようにディジタルフィルタとデシメータより構成され
ている。ディジタルフィルタは、動作周波数fの動作ク
ロックCKを受(“)るアドレスカウンタ11及び該ア
ドレスカウンタ11の出力をアドレスとして受(Jる係
数ROM12よりなる係数発生回路と、ΣΔ変調信号と
係数発生回路の出力の排他的論理和または論理積をとる
耕他的論理和回路13と累算器14より構成されている
。累算器14は加算器(ADD>14.a及び該加算器
14.8の出力を保持するレジスタ14bより構成され
ている。レジスタ14bは動作クロックCKでデータの
ラッチを行い、その出力は加算器14 aの入力にフィ
ードバックされると共に、デシメータを構成するレジス
タ15に入っている。レジスタ15は周波数f/3N(
Nはデシメーションファクタ)なるクロックでデータの
ラッチを行う。このように構成された回路の動作をIR
説すれば、以下のとおりである。
アナログΣΔ変調回路1(第11図参照)により変調さ
れたΣ△変調信号と係数ROM12との排他的論理和ま
たは論理積を排他的論理和回路13によりとり、その出
力を加算器14.8に入れ、動作クロックCKにより順
次レジスタ14bに保持されていた前のデータと加算す
る。この動作を必要回数だ(プ繰返し、繰り返した結果
(データの累算値)をレジスタ15j;りなるデシメー
タにJ、リデシメーションすることにより、所望のディ
ジタル出力信@(△/D出力)が得られるようになって
いる。
れたΣ△変調信号と係数ROM12との排他的論理和ま
たは論理積を排他的論理和回路13によりとり、その出
力を加算器14.8に入れ、動作クロックCKにより順
次レジスタ14bに保持されていた前のデータと加算す
る。この動作を必要回数だ(プ繰返し、繰り返した結果
(データの累算値)をレジスタ15j;りなるデシメー
タにJ、リデシメーションすることにより、所望のディ
ジタル出力信@(△/D出力)が得られるようになって
いる。
次に第14図のディジタルΣΔ変調回路について説明す
る。このディジタルΣ△変調回路は、加算器ど累算器の
演算回路のペア(21と22及び23と24)が2個縦
属接続されたもので、2段目の演算回路出力がインバー
タ25により両方の加算器21.23の入ツノにフィー
ドバックされる構成になっている。ここで、2段目の演
算回路用=3− 力をインバータ25により反転してフィードバックして
いるのは、系をネガティブフィードバックとするためで
ある。そして、2段目の演算回路の出力(複数ビット)
のうらの最上位ビット(MSB)からΣΔ変調出力信号
が得られるようになっている。このように構成された回
路の動作を概説すれば、以下のとおりである。
る。このディジタルΣ△変調回路は、加算器ど累算器の
演算回路のペア(21と22及び23と24)が2個縦
属接続されたもので、2段目の演算回路出力がインバー
タ25により両方の加算器21.23の入ツノにフィー
ドバックされる構成になっている。ここで、2段目の演
算回路用=3− 力をインバータ25により反転してフィードバックして
いるのは、系をネガティブフィードバックとするためで
ある。そして、2段目の演算回路の出力(複数ビット)
のうらの最上位ビット(MSB)からΣΔ変調出力信号
が得られるようになっている。このように構成された回
路の動作を概説すれば、以下のとおりである。
ディジタル信号入力(D/A入力)と2段目の演算回路
の出力の反転信号とが加算器21で加算され、その加算
結果が累算器22に入る。累算器22では、レジスタ2
2bに保持されていたデータと入力データとが加算器2
2aで加算され、その加算結果が2段目演算回路の加算
器23に入る。
の出力の反転信号とが加算器21で加算され、その加算
結果が累算器22に入る。累算器22では、レジスタ2
2bに保持されていたデータと入力データとが加算器2
2aで加算され、その加算結果が2段目演算回路の加算
器23に入る。
加算器23はこの1段目演算回路の出力とフィードバッ
ク信号とを加算し、モの加算結果が累算器24に入る。
ク信号とを加算し、モの加算結果が累算器24に入る。
累算器24では、レジスタ24bに保持されていたデー
タと入力データとが加算器24aで加算される。このよ
うな一連の動作にお(Aで、各累算器22.24は動作
クロックCKに同期して累算を行い、2段目の演算回路
からΣΔ変請出力信号が得られる。
タと入力データとが加算器24aで加算される。このよ
うな一連の動作にお(Aで、各累算器22.24は動作
クロックCKに同期して累算を行い、2段目の演算回路
からΣΔ変請出力信号が得られる。
上述したようなデシメーションフィルタとディジタルΣ
△変調回路を用いてA/〔〕・D/Δ変換器を作ると、
第15図に示すような構成となる。
△変調回路を用いてA/〔〕・D/Δ変換器を作ると、
第15図に示すような構成となる。
第11図、第12図と同一のものは、同一の符号を付し
て示す。アナログΣΔ変調回路1とデシメーションフィ
ルタ2よりなるΣ△変調形Δ/1)変換器の出力は、必
要に応じてディジタルデータ処理装置5に送られて各種
のデータ処理が施される。
て示す。アナログΣΔ変調回路1とデシメーションフィ
ルタ2よりなるΣ△変調形Δ/1)変換器の出力は、必
要に応じてディジタルデータ処理装置5に送られて各種
のデータ処理が施される。
そして、該ディジタルデータ処理装置5の出力がD/A
入力としてディジタルΣΔ変調回路3とアナログフィル
タ4よりなるΣΔ変調形DりΔ変換器に入ってアナログ
信号に変換され、出力信号として出力される。
入力としてディジタルΣΔ変調回路3とアナログフィル
タ4よりなるΣΔ変調形DりΔ変換器に入ってアナログ
信号に変換され、出力信号として出力される。
[発明が解決しにうとする課題1
従来の方式では、ΣΔ変調形A/D変換器とΣΔ変調形
Dり△変挽器とでは、ハードウェアの構成が第13図、
第14図に示すように異なっているため、これらΣ△変
調形A/D変換器とΣΔ変調形D/A変換器を用いてΣ
Δ変調形△/D−D6一 /A変換器を実現しようと1−ると、第15図に示すJ
:うに単にこれら回路を組み合わせて構成するしかな(
、それぞれ専用のハードウェアを必要とする。従って、
コスト的に問題があり低コストの回路を実現することが
できなかった。
Dり△変挽器とでは、ハードウェアの構成が第13図、
第14図に示すように異なっているため、これらΣ△変
調形A/D変換器とΣΔ変調形D/A変換器を用いてΣ
Δ変調形△/D−D6一 /A変換器を実現しようと1−ると、第15図に示すJ
:うに単にこれら回路を組み合わせて構成するしかな(
、それぞれ専用のハードウェアを必要とする。従って、
コスト的に問題があり低コストの回路を実現することが
できなかった。
本発明はこのような課題に鑑みでてなされたものであっ
て、その目的は1つのハードウェアでΣΔ変調形A/D
変換器とΣ△変調形D/A変換器の両方に共有できるよ
うにしてコストの低減を図ることができるΣ△変調形△
/1〕・D/A変換器用のΣΔ変調形A/D−D、/A
ディジタル回路を実現することにある。
て、その目的は1つのハードウェアでΣΔ変調形A/D
変換器とΣ△変調形D/A変換器の両方に共有できるよ
うにしてコストの低減を図ることができるΣ△変調形△
/1〕・D/A変換器用のΣΔ変調形A/D−D、/A
ディジタル回路を実現することにある。
[課題を解決するだめの手段1
前記した課題を解決Jる本発明は、加算器及び該加算器
の出力を保持するレジスタとの組合わせよりなる累算器
をマルチプレクサを介して複数個縦属接続し、前記マル
チプレクサにより前記累算器の接続を時分割制御ににり
変化させて、デシメーションフィルタとディジタルΣΔ
変調回路の両方に使用できるように構成したことを特徴
とじている。
の出力を保持するレジスタとの組合わせよりなる累算器
をマルチプレクサを介して複数個縦属接続し、前記マル
チプレクサにより前記累算器の接続を時分割制御ににり
変化させて、デシメーションフィルタとディジタルΣΔ
変調回路の両方に使用できるように構成したことを特徴
とじている。
し作用]
第13図に示したデシメーションフィルタど、第14図
に示したディジタルΣ△変調回路をよく観察すると、加
算器とレジスタの組合わせで構成されていることに着目
し、累算器をマルチプレクサを介して複数個接続し、デ
シメーションフィルタとして用いる場合とディジタルΣ
△変調回路として用いる場合とでマルチプレクサの切換
え制御を行って、デシメーションフィルタ又はディジタ
ルΣΔ変調回路を構成で−るようにする。
に示したディジタルΣ△変調回路をよく観察すると、加
算器とレジスタの組合わせで構成されていることに着目
し、累算器をマルチプレクサを介して複数個接続し、デ
シメーションフィルタとして用いる場合とディジタルΣ
△変調回路として用いる場合とでマルチプレクサの切換
え制御を行って、デシメーションフィルタ又はディジタ
ルΣΔ変調回路を構成で−るようにする。
[実施例]
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明づる。
第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図である
。図において、MUX1〜MUX4は2人力(O入力と
1人力)のマルチプレクサ、△CC1〜ACC3は加算
器どレジスタとで構成される累算器である。これら累算
器へ〇01〜累算器ACC3の構成は、第13図、第1
4図等に示すそれと同一である。R1,R2はレジスタ
、30=7− は2つの入力の排他的論理和または論理積をとる排他的
論理和回路、31はインバータである。マルチプレクサ
MUX3には定数1と−2が入っており、該マルチプレ
フナMUX3はこれら2つの入力のうち1つをセレクト
して出力する。そして、該マルヂプレク!t M U
X 3の出力はマルチプレクサMUX4のO入力に入り
、その1人力にはD/A入力(D/A変換用のディジタ
ル信号)が入っている。
。図において、MUX1〜MUX4は2人力(O入力と
1人力)のマルチプレクサ、△CC1〜ACC3は加算
器どレジスタとで構成される累算器である。これら累算
器へ〇01〜累算器ACC3の構成は、第13図、第1
4図等に示すそれと同一である。R1,R2はレジスタ
、30=7− は2つの入力の排他的論理和または論理積をとる排他的
論理和回路、31はインバータである。マルチプレクサ
MUX3には定数1と−2が入っており、該マルチプレ
フナMUX3はこれら2つの入力のうち1つをセレクト
して出力する。そして、該マルヂプレク!t M U
X 3の出力はマルチプレクサMUX4のO入力に入り
、その1人力にはD/A入力(D/A変換用のディジタ
ル信号)が入っている。
マルチプレクサMUX4の出力はマルチプレクサMUX
1のO入力に入り、その1人力にはインバータ31から
のフィードバック信号FBが入っている。マルチプレク
サMUX1の出力は累算器ACCIに入り、該累算器A
CCIの出力はマルチプレクサMUX2のO入力に入っ
ている。マルチプレクサMUX2の1人力にはマルチプ
レクサMUX1の場合と同様インバータ31からのフィ
トバック信号FBが入っている。マルチプレクサMUX
2の出力は累算器ACC2に入り、該累算茶入〇〇2の
出力はレジスタR1及び排他的論理和回路30に入って
いる。レジスタR1の出力はΣΔ変調信信号して出力さ
れると共に、インペラ31にも入っている。
1のO入力に入り、その1人力にはインバータ31から
のフィードバック信号FBが入っている。マルチプレク
サMUX1の出力は累算器ACCIに入り、該累算器A
CCIの出力はマルチプレクサMUX2のO入力に入っ
ている。マルチプレクサMUX2の1人力にはマルチプ
レクサMUX1の場合と同様インバータ31からのフィ
トバック信号FBが入っている。マルチプレクサMUX
2の出力は累算器ACC2に入り、該累算茶入〇〇2の
出力はレジスタR1及び排他的論理和回路30に入って
いる。レジスタR1の出力はΣΔ変調信信号して出力さ
れると共に、インペラ31にも入っている。
排他的論理和回路30の他方の入力にはアナログΣΔ変
調回路(第11図の1参照)の出力であるΣ△変調信号
が入っている。そして、IJI他的論的論理和回路30
力は累算器ACC3に入り、該累算茶入〇C3の出力は
レジスタR2に入っている。該レジスタR2からはΔ/
D変換出力が得られる。なiJ3、図中タイミングコン
1へロール回路は省略しである。このように構成された
回路の動作を説明づれば、以下のとおりである。
調回路(第11図の1参照)の出力であるΣ△変調信号
が入っている。そして、IJI他的論的論理和回路30
力は累算器ACC3に入り、該累算茶入〇C3の出力は
レジスタR2に入っている。該レジスタR2からはΔ/
D変換出力が得られる。なiJ3、図中タイミングコン
1へロール回路は省略しである。このように構成された
回路の動作を説明づれば、以下のとおりである。
第1図に示ず回路をデシメーションフィルタとして用い
る場合にはマルチプレクサMUX1.2゜4をO入力側
に設定する。この場合、マルチプレクサMUX4,1.
2はスルーで抜けるので省略することができる。この結
果、第1図に示す回路は第2図のようになって本発明で
用いるデシメションフィルタどなる。但し、第2図では
、ンルチプレクザI’v4LJX3の切換え制御を行う
ためのN区間シーケンスコン1−・ローラ41を付加し
ている。
る場合にはマルチプレクサMUX1.2゜4をO入力側
に設定する。この場合、マルチプレクサMUX4,1.
2はスルーで抜けるので省略することができる。この結
果、第1図に示す回路は第2図のようになって本発明で
用いるデシメションフィルタどなる。但し、第2図では
、ンルチプレクザI’v4LJX3の切換え制御を行う
ためのN区間シーケンスコン1−・ローラ41を付加し
ている。
同図に示す回路は3次の5inc関数を用いたデシメー
ションフィルタを構成している。初段の累算器ACCI
の出力がN区間シーケンスコントローラ41に入り、該
N区間シーケンスコントローラ41は累算器△CC1の
出力に応じてN区間毎にマルチプレクサMUX3を切換
えて定数1又は2をセレクトするようになっている。こ
の回路は、ΣΔ変調信号に重みづけをする係数を出力す
るための係数ROM(第13図の12参照)を必要とし
ないので、■C化する場合のチップ面積を小さくするこ
とができる。以下、第2図に示すデシメーションフィル
タの動作を説明する。
ションフィルタを構成している。初段の累算器ACCI
の出力がN区間シーケンスコントローラ41に入り、該
N区間シーケンスコントローラ41は累算器△CC1の
出力に応じてN区間毎にマルチプレクサMUX3を切換
えて定数1又は2をセレクトするようになっている。こ
の回路は、ΣΔ変調信号に重みづけをする係数を出力す
るための係数ROM(第13図の12参照)を必要とし
ないので、■C化する場合のチップ面積を小さくするこ
とができる。以下、第2図に示すデシメーションフィル
タの動作を説明する。
図に示す回路は3次のディジタルフィルタどなっている
。Σ△△/ l)に必要な3次フィルタの周波数特性H
は トL= (s i n (N 7r
f/f6 ) xsin (πf/fs )
)3 (1)で表わされることがわかって
いる(文献IEEE。
。Σ△△/ l)に必要な3次フィルタの周波数特性H
は トL= (s i n (N 7r
f/f6 ) xsin (πf/fs )
)3 (1)で表わされることがわかって
いる(文献IEEE。
TRANS ON C0MM、VOL3.Mar1
985、J、C,Candy、 ”△ LJseo
f [)OLJble rntegrat:o
nin Siqma Delta fvl
odulatton)。ここで、t’sは入力アナログ
信号周波数、rsは動作クロックの周波数、Nはデシメ
ーションファクタである。(1)式に示すような関数を
3次の5inc関数と呼ぶ。このフィルタの周波数特性
を示すと、第4図に示J−ようなものとなる。横軸は周
波数を示し、サンプリングクロックfsをデシメーショ
ンファクタN(ここCは64)で割った値fs /64
の整数倍で目盛づ+f (。
985、J、C,Candy、 ”△ LJseo
f [)OLJble rntegrat:o
nin Siqma Delta fvl
odulatton)。ここで、t’sは入力アナログ
信号周波数、rsは動作クロックの周波数、Nはデシメ
ーションファクタである。(1)式に示すような関数を
3次の5inc関数と呼ぶ。このフィルタの周波数特性
を示すと、第4図に示J−ようなものとなる。横軸は周
波数を示し、サンプリングクロックfsをデシメーショ
ンファクタN(ここCは64)で割った値fs /64
の整数倍で目盛づ+f (。
である。縦軸は減衰量(dB)を示す。この減衰特性よ
り明らかなように、高周波域で減衰量が増大するような
特性をもっている。これは、ΣΔ変調形A/D変換器に
用いるΣ△変調回路内の積分器の出力がノイズが高周波
域で増加する特性をもっているため、このノイズを除去
する必要があることに基づいている。
り明らかなように、高周波域で減衰量が増大するような
特性をもっている。これは、ΣΔ変調形A/D変換器に
用いるΣ△変調回路内の積分器の出力がノイズが高周波
域で増加する特性をもっているため、このノイズを除去
する必要があることに基づいている。
第5図はこのような減衰特性を1qるために、第2図に
示す係数発生回路から発生すべぎ3次フイルタの係数プ
ロワ2f−ルを示す図である。、図に示す特性は、64
デシメーシヨン、192タツプの場合である。図に示す
例では、デシメーションファクタN(ここでは64)の
区間が3区間よりなっており、3区間の累算が終了した
後にΣΔ変調形△/Dは1個のデータを出力することに
なる。
示す係数発生回路から発生すべぎ3次フイルタの係数プ
ロワ2f−ルを示す図である。、図に示す特性は、64
デシメーシヨン、192タツプの場合である。図に示す
例では、デシメーションファクタN(ここでは64)の
区間が3区間よりなっており、3区間の累算が終了した
後にΣΔ変調形△/Dは1個のデータを出力することに
なる。
第5図に示すにうな係数データを実現するために、最終
段累算器ACC2の出力a(n)は次式で表される。
段累算器ACC2の出力a(n)は次式で表される。
a (n ) −n (n −+−1) 、/ 2
(2)但しO≦n≦N−1 a (n) =N (N−1−1>/2+(n−N)<
2N−1−n) (3)但しN≦n≦2N−1 a (n)= (3N−n−1)(3N−n)X1/2
(4) 但し2N≦n≦3N−1 次に、累算器ACCIの出力b(n)、マルチプレクサ
M U X 3の出力c(n)はそれぞれ次式で表され
る。
(2)但しO≦n≦N−1 a (n) =N (N−1−1>/2+(n−N)<
2N−1−n) (3)但しN≦n≦2N−1 a (n)= (3N−n−1)(3N−n)X1/2
(4) 但し2N≦n≦3N−1 次に、累算器ACCIの出力b(n)、マルチプレクサ
M U X 3の出力c(n)はそれぞれ次式で表され
る。
b (n) −a (n+1 ) −a (n)
これから a (n+1)−a (n)十b (n> (5)C
(n)=b (n+1)−b (n)これから b(n+1)=b(n)十c(n) (6)また、 a (n)−Σb (i )+b (0) (7
)b(n)=Σc (i)+c (0) (8
)但しc(t)=1又は−2 b (0) =1. c (0) =0以上
の条件の基に第2図に示す回路の動作を説明する。初期
設定は、前述したにうに、b(0)−1,a (0)=
Oとする。各累算器内のレジスタには、リセットにより
前記した初期データがセットされる。そして、最初の動
作クロックGKにより、初段の累算器ACC1の加算器
の出力は定数c (0)が1になるので、1とt)(0
)=1を加算し、その出力は2となる。一方、2段目の
累算器ACC2の加算器出力はb(0)=1とa(0)
=Oを加算して1となる。次の動作クロックOKで、初
段の累算器△CC1の加算器出力は2と1を加えて3に
なり、2段目の累算器ACC2の加算器出力は2と1を
加えて3となる。その次のクロックでは、初段の累算器
ACCI出力は4.2段目の累算器へ〇〇2出力は3と
3を加えるので6になる。以下、同様の操作を繰返して
いくうちに、初段の累障茶入〇C1の出力がN(=64
)に達する。
これから a (n+1)−a (n)十b (n> (5)C
(n)=b (n+1)−b (n)これから b(n+1)=b(n)十c(n) (6)また、 a (n)−Σb (i )+b (0) (7
)b(n)=Σc (i)+c (0) (8
)但しc(t)=1又は−2 b (0) =1. c (0) =0以上
の条件の基に第2図に示す回路の動作を説明する。初期
設定は、前述したにうに、b(0)−1,a (0)=
Oとする。各累算器内のレジスタには、リセットにより
前記した初期データがセットされる。そして、最初の動
作クロックGKにより、初段の累算器ACC1の加算器
の出力は定数c (0)が1になるので、1とt)(0
)=1を加算し、その出力は2となる。一方、2段目の
累算器ACC2の加算器出力はb(0)=1とa(0)
=Oを加算して1となる。次の動作クロックOKで、初
段の累算器△CC1の加算器出力は2と1を加えて3に
なり、2段目の累算器ACC2の加算器出力は2と1を
加えて3となる。その次のクロックでは、初段の累算器
ACCI出力は4.2段目の累算器へ〇〇2出力は3と
3を加えるので6になる。以下、同様の操作を繰返して
いくうちに、初段の累障茶入〇C1の出力がN(=64
)に達する。
N区間シーケンスコントローラ41は累算器31出力が
Nに達したことを検出すると、その出力は“1″となる
。この結果、マルチプレクサMUX3はそれまでの定数
を1から−2にセレクトして初段の累算器ACC1に与
える。これにより、初段の累算器ACC1はそれまでの
加算動作から減算動作に入る。即ち、初段の累算器AC
CIは加算時の2倍の傾きの減算動作を行う。これに対
し、2段目の累算器ACC2の出力は定数データが1か
ら−2に切換わった後も、しばらく増加しその後、減少
を始める。このようにして、初段の累算器ACC1出力
が−N 164)に達すると、今度はN区間シーケンス
コントローラ41は−Nを検出する。この結果、今度は
マルチブレクリ−MUX3は再び定数1を累詐器△CC
1に与える。
Nに達したことを検出すると、その出力は“1″となる
。この結果、マルチプレクサMUX3はそれまでの定数
を1から−2にセレクトして初段の累算器ACC1に与
える。これにより、初段の累算器ACC1はそれまでの
加算動作から減算動作に入る。即ち、初段の累算器AC
CIは加算時の2倍の傾きの減算動作を行う。これに対
し、2段目の累算器ACC2の出力は定数データが1か
ら−2に切換わった後も、しばらく増加しその後、減少
を始める。このようにして、初段の累算器ACC1出力
が−N 164)に達すると、今度はN区間シーケンス
コントローラ41は−Nを検出する。この結果、今度は
マルチブレクリ−MUX3は再び定数1を累詐器△CC
1に与える。
そして、初段の累算器ACC1出ノjは−Nから漸次増
加する。一方、2段目の累算器ACC2は定数データが
−2から1に切換ねってもなお漸減を続ける。以後64
クロック分の累算動作を行って1サイクルの動作を終了
する。第6図は、初段の累算シムCC1出力と2段目の
累算器ACC2出力波形を示す図である。図において、
Flは初段の累算器ACC1の出力特性を、「2は2段
目の累算器ACC2の出力特性をそれぞれ示している。
加する。一方、2段目の累算器ACC2は定数データが
−2から1に切換ねってもなお漸減を続ける。以後64
クロック分の累算動作を行って1サイクルの動作を終了
する。第6図は、初段の累算シムCC1出力と2段目の
累算器ACC2出力波形を示す図である。図において、
Flは初段の累算器ACC1の出力特性を、「2は2段
目の累算器ACC2の出力特性をそれぞれ示している。
2段目の累算シム〇〇2の出力は、第5図に示す係数特
性そのものである。なお、3次のデシメーションフィル
タを完全なものにするには、今まで述べたきたフィルタ
が3組要る。その理由は以下のとおりである。第7図に
示すように、該フィルタは周期3Nで1ザイクルが終わ
る。従って、N毎にデータを取り出してもそれは途中の
データを取り出したことにしかならないためである。そ
こで、第7図に示すJ:うに周期Nずつずらしたフィル
タを3組設けることにより、周期N毎に完全なデータが
取り出せることになる。
性そのものである。なお、3次のデシメーションフィル
タを完全なものにするには、今まで述べたきたフィルタ
が3組要る。その理由は以下のとおりである。第7図に
示すように、該フィルタは周期3Nで1ザイクルが終わ
る。従って、N毎にデータを取り出してもそれは途中の
データを取り出したことにしかならないためである。そ
こで、第7図に示すJ:うに周期Nずつずらしたフィル
タを3組設けることにより、周期N毎に完全なデータが
取り出せることになる。
再び第2図の説明に戻る。このようにして得られた係数
データとΣΔ変調信号との排他的論理和回路30による
排他的論理和または論理積を累算器ACC3に入れ、動
作クロックCKにより順次累算する。累算結果は、続く
レジスタ42に入り、周波数f/3Nのクロックでデー
タのラッチが行われ、その結果累算シムCC3の出力を
周波数f/3Nで間引いたものがA/D変換出力となる
。
データとΣΔ変調信号との排他的論理和回路30による
排他的論理和または論理積を累算器ACC3に入れ、動
作クロックCKにより順次累算する。累算結果は、続く
レジスタ42に入り、周波数f/3Nのクロックでデー
タのラッチが行われ、その結果累算シムCC3の出力を
周波数f/3Nで間引いたものがA/D変換出力となる
。
次に、第1図に示す回路をディジタルΣΔ変調回路とし
て用いる場合にはマルチプレクサMLJX4のみを1入
力端に設定すると、MUX3より以前の部分は無視され
る。MUXl、MUX2については、1クロツク毎にO
入力と1人力をセレクトするようにする。そして、その
出力をレジスタR1から取出すようにすると、第1図に
示す回路は第3図に示ずにうなものとなる。
て用いる場合にはマルチプレクサMLJX4のみを1入
力端に設定すると、MUX3より以前の部分は無視され
る。MUXl、MUX2については、1クロツク毎にO
入力と1人力をセレクトするようにする。そして、その
出力をレジスタR1から取出すようにすると、第1図に
示す回路は第3図に示ずにうなものとなる。
第3図に示すディジタルΣΔ変調回路について、説明す
る。第2図に示ずデシメーションフィルタが1クロツク
で1データ処理するのに比較して、第3図に示すアイジ
タルΣΔ変調回路は2ルーズのΣ△変調回路であり、2
クロツクで1データ処理する。そして、クロック1でそ
れぞれのマルチプレクサMUXのO側が入力され、クロ
ック2でそれぞれのマルチプレクサMUXの1側が入力
される。つまり、クロック1が入力された時には、マル
チプレクサMUXIはD/A入力をセレク1〜して累算
器ACC1に与える。累算器ACCIの累算出力は、マ
ルチプレクサMUX2を介して累算器ACC2に入る。
る。第2図に示ずデシメーションフィルタが1クロツク
で1データ処理するのに比較して、第3図に示すアイジ
タルΣΔ変調回路は2ルーズのΣ△変調回路であり、2
クロツクで1データ処理する。そして、クロック1でそ
れぞれのマルチプレクサMUXのO側が入力され、クロ
ック2でそれぞれのマルチプレクサMUXの1側が入力
される。つまり、クロック1が入力された時には、マル
チプレクサMUXIはD/A入力をセレク1〜して累算
器ACC1に与える。累算器ACCIの累算出力は、マ
ルチプレクサMUX2を介して累算器ACC2に入る。
該累算シムCC2の累算出力はレジスタ43を経てΣ△
変調出力として出力される。
変調出力として出力される。
方、レジスタ43の出力はインバータ44を介してマル
チプレクサMUX1.マルチプレクサMUX2の1人力
にフィードバックされる。これら、フィードバックされ
た値は、それぞれマルチプレクサMUX1.マルチプレ
クサMUX2を杼て、累算器ACC1,累算器ACC2
に入り、累算される。累算器ACC2の累算結果はレジ
スタ43を介してΣΔ変調出力として2クロツク毎に1
個のデータとして出力される。
チプレクサMUX1.マルチプレクサMUX2の1人力
にフィードバックされる。これら、フィードバックされ
た値は、それぞれマルチプレクサMUX1.マルチプレ
クサMUX2を杼て、累算器ACC1,累算器ACC2
に入り、累算される。累算器ACC2の累算結果はレジ
スタ43を介してΣΔ変調出力として2クロツク毎に1
個のデータとして出力される。
上述した第2図に示すデシメーションフィルタと第3図
に示づディジタルΣ△変調回路をよく対比観察してみる
と、何れの回路も累算器ΔccとマルチプレクサMUX
を具備している。そこで、これら累算器ACCを複数個
縦属接続させて、累算器△CCの接続を時分割制御によ
り変化させるようにすれば、これら2つの回路を1つの
ハルドウエアで実現できると思われる。第1図に示す本
発明は、このような観点から求められたものである。
に示づディジタルΣ△変調回路をよく対比観察してみる
と、何れの回路も累算器ΔccとマルチプレクサMUX
を具備している。そこで、これら累算器ACCを複数個
縦属接続させて、累算器△CCの接続を時分割制御によ
り変化させるようにすれば、これら2つの回路を1つの
ハルドウエアで実現できると思われる。第1図に示す本
発明は、このような観点から求められたものである。
第8図は本発明を用いて構成したΣΔ変調形A/θ・D
/A変換器(以下単にΣΔ変調形ADAと略す)の原理
構成図である。第15図と同一のものは、同一の符号を
付して示す。図において、50が本発明に係わるΣΔ変
調形ADAディジタル回路である。アナログΣ△変調回
路1の1ビツト出力はΣ△変調形ADAディジタル回路
50に入ってΔ/D出力どして出力される。この出力は
、必要に応じてディジタルデータ処理装置5に入って必
要なデータ処理を受けた後、再度ΣΔ変調形△D△ディ
ジタル回路50に入ってΣ△変調を受(プる。この変調
を受1)たΣΔ変調データアナログフィルタ4に入って
アナログ信号として出力される。つまり、D/A変換さ
れた信号が出力されることになる。
/A変換器(以下単にΣΔ変調形ADAと略す)の原理
構成図である。第15図と同一のものは、同一の符号を
付して示す。図において、50が本発明に係わるΣΔ変
調形ADAディジタル回路である。アナログΣ△変調回
路1の1ビツト出力はΣ△変調形ADAディジタル回路
50に入ってΔ/D出力どして出力される。この出力は
、必要に応じてディジタルデータ処理装置5に入って必
要なデータ処理を受けた後、再度ΣΔ変調形△D△ディ
ジタル回路50に入ってΣ△変調を受(プる。この変調
を受1)たΣΔ変調データアナログフィルタ4に入って
アナログ信号として出力される。つまり、D/A変換さ
れた信号が出力されることになる。
上述の説明では、加算器を必要な数だけ接続した場合を
例にとって説明したが、加算器を時分割で用いて多段の
累算を行うことで、回路規模を更に小さくすることがで
きる。第9図、第10図は本発明の他の実施例を示す構
成ブロック図である。
例にとって説明したが、加算器を時分割で用いて多段の
累算を行うことで、回路規模を更に小さくすることがで
きる。第9図、第10図は本発明の他の実施例を示す構
成ブロック図である。
先ず、第9図の実施例について説明する。この実施例で
は、第1図の3個の累算器を時分割で1個に簡略化した
ものである。そのシーケンスはデシメーションフィルタ
モードでは、 ■(R2)・ (SDM)+R3→R3■R1+R2→
R2 0M[JX3+R1→R1 の3クロック動作で1データが得られる。
は、第1図の3個の累算器を時分割で1個に簡略化した
ものである。そのシーケンスはデシメーションフィルタ
モードでは、 ■(R2)・ (SDM)+R3→R3■R1+R2→
R2 0M[JX3+R1→R1 の3クロック動作で1データが得られる。
ディジタルΣ△変調モードでは、
■R1+R2→R2
MSB−+RM
■RM+R2→R2
■RM+R1→R1
■[)i十R1→R1
の4クロック動作で1データが得られる。なお、MUX
3のコントロールは第1図、第2図の場合と同じである
。ここで、SDMはΣΔ変調信号、DiはD/A入力信
号、RMはレジスタである。
3のコントロールは第1図、第2図の場合と同じである
。ここで、SDMはΣΔ変調信号、DiはD/A入力信
号、RMはレジスタである。
第10図に示す実施例は、デシメーションフィルタとデ
ィジタルΣΔ変調がリアルタイムに動作できるようにし
たものである。そのシーケンスは、■(R2)・(SD
M)+R3→R3 ■R1+R2→R2 ■MUX3+R1→R1(LX上フィルタ動作)■AC
1+△C2→△C2 M5B→RM ■RM+AC2→AC2 ■RM+△C1→AC1 ■Di+AC1→AC1(以上Σ△変調動作)の7クロ
ツク動作となる。ここで、ΔC1,△C2はレジスタで
ある。
ィジタルΣΔ変調がリアルタイムに動作できるようにし
たものである。そのシーケンスは、■(R2)・(SD
M)+R3→R3 ■R1+R2→R2 ■MUX3+R1→R1(LX上フィルタ動作)■AC
1+△C2→△C2 M5B→RM ■RM+AC2→AC2 ■RM+△C1→AC1 ■Di+AC1→AC1(以上Σ△変調動作)の7クロ
ツク動作となる。ここで、ΔC1,△C2はレジスタで
ある。
このような2つのモードのリアルタイム動作は、第1図
の累算器ACC1,ACC2をレジスタ追加により時分
割化することでも実現することができる。
の累算器ACC1,ACC2をレジスタ追加により時分
割化することでも実現することができる。
上述の説明では、フィルタが3次、ΣΔ変調が2ループ
に限った構成について説明したが、本発明はこれに限る
ものではなく、それぞれ高次、多ループに拡張すること
とが可能である。
に限った構成について説明したが、本発明はこれに限る
ものではなく、それぞれ高次、多ループに拡張すること
とが可能である。
[発明の効果]
以上、詳細に説明したように、本発明によれば。
複数個の累算器をマルチプレクサを介して縦属接続し、
これらマルチプレクサを制御することにより累算器の接
続を時分割制御により変化させてデシメーションフィル
タとしてもディジタルΣΔ変調回路としても用いること
ができるようにすることができる。従って本発明によれ
ば1つのハードで済むのでコスト的にも有利である。
これらマルチプレクサを制御することにより累算器の接
続を時分割制御により変化させてデシメーションフィル
タとしてもディジタルΣΔ変調回路としても用いること
ができるようにすることができる。従って本発明によれ
ば1つのハードで済むのでコスト的にも有利である。
第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第2
図は本発明に用いるデシメーションフィルタの一実施例
を示ず構成ブロック図、第3図は本発明に用いるディジ
タルΣ△変調回路の一実施例を示す構成ブロック図、第
4図は3次のフィルタの周波数特性を示す図、第5図は
3次フィルタの係数プロフィールを示づ図、第6図は初
段及び2段目の累算器の出力特性を示す図、第7図は3
次の係数プロフィールの重なり状態を示す図、第8図は
本発明を用いて構成したΣΔ変調形ΔD△の原理構成図
、第9図、第10図は本発明の他の実施例を示す構成ブ
ロック図、第11図はΣ△変調形A/D変換器の従来構
成例を示す概念図、第12図はΣ△変調形D/A変換器
の従来構成例を示す概念図、第13図はデシメーション
フィルタの詳細構成図、第1/1図はデCジタルΣΔ変
調回路の詳細構成図、第15図はΣΔ変調形A/D・D
/A変換器の従来構成原理図である。 MUX1〜MUX4・・・マルチプレクサAC01〜Δ
CC3・・・累咋器 R1,R2・・・レジスタ 30・・・排他的論理和回路 3 1・・・インバ
図は本発明に用いるデシメーションフィルタの一実施例
を示ず構成ブロック図、第3図は本発明に用いるディジ
タルΣ△変調回路の一実施例を示す構成ブロック図、第
4図は3次のフィルタの周波数特性を示す図、第5図は
3次フィルタの係数プロフィールを示づ図、第6図は初
段及び2段目の累算器の出力特性を示す図、第7図は3
次の係数プロフィールの重なり状態を示す図、第8図は
本発明を用いて構成したΣΔ変調形ΔD△の原理構成図
、第9図、第10図は本発明の他の実施例を示す構成ブ
ロック図、第11図はΣ△変調形A/D変換器の従来構
成例を示す概念図、第12図はΣ△変調形D/A変換器
の従来構成例を示す概念図、第13図はデシメーション
フィルタの詳細構成図、第1/1図はデCジタルΣΔ変
調回路の詳細構成図、第15図はΣΔ変調形A/D・D
/A変換器の従来構成原理図である。 MUX1〜MUX4・・・マルチプレクサAC01〜Δ
CC3・・・累咋器 R1,R2・・・レジスタ 30・・・排他的論理和回路 3 1・・・インバ
Claims (1)
- 加算器及び該加算器の出力を保持するレジスタとの組
合わせよりなる累算器をマルチプレクサを介して複数個
縦属接続し、前記マルチプレクサにより前記累算器の接
続を時分割制御により変化させて、デシメーションフィ
ルタとディジタルΣΔ変調回路の両方に使用できるよう
にしたΣΔ変調形A/D・D/Aディジタル回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24790688A JPH0295025A (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Σ△変調形a/d・d/aディジタル回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24790688A JPH0295025A (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Σ△変調形a/d・d/aディジタル回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0295025A true JPH0295025A (ja) | 1990-04-05 |
Family
ID=17170318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24790688A Pending JPH0295025A (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Σ△変調形a/d・d/aディジタル回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0295025A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06181438A (ja) * | 1991-11-13 | 1994-06-28 | Crystal Semiconductor Corp | デジタル・デルタ−シグマ変調器 |
US8416311B2 (en) | 2009-03-04 | 2013-04-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Digital filter, analog-to-digital converter, and applications thereof |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP24790688A patent/JPH0295025A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06181438A (ja) * | 1991-11-13 | 1994-06-28 | Crystal Semiconductor Corp | デジタル・デルタ−シグマ変調器 |
US8416311B2 (en) | 2009-03-04 | 2013-04-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Digital filter, analog-to-digital converter, and applications thereof |
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