JPH0396018A - オーバサンプリング方式ディジタル/アナログ変換器及びオーバサンプリング方式アナログ/ディジタル変換器 - Google Patents
オーバサンプリング方式ディジタル/アナログ変換器及びオーバサンプリング方式アナログ/ディジタル変換器Info
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- JPH0396018A JPH0396018A JP23159689A JP23159689A JPH0396018A JP H0396018 A JPH0396018 A JP H0396018A JP 23159689 A JP23159689 A JP 23159689A JP 23159689 A JP23159689 A JP 23159689A JP H0396018 A JPH0396018 A JP H0396018A
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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】
〔壇業上の利用分野〕
本発明は、ディジタルオーディオ,通信等の用途に使用
されるオーバサンプリング方式ディジタル/アナログ変
換器及びオーバサンプリング方式アナログ/ディジタル
変換器に関するものである。
されるオーバサンプリング方式ディジタル/アナログ変
換器及びオーバサンプリング方式アナログ/ディジタル
変換器に関するものである。
一般に、オーバサンプリング方式ディジタル/アナログ
変換器(以下、単に,D/A変換器と言う)は、インタ
ボレーションディジタルフィルタ回路とデルタシグマ変
調回路と局部D/A変換器とで構成され、また、オーバ
サンプリング方式アナログ/ディジタル変換器(以下、
単に、A/D変換器と言う)は、デルタシグマ変調回路
とデシメーションディジタルフィルタ回路とで構成され
る。
変換器(以下、単に,D/A変換器と言う)は、インタ
ボレーションディジタルフィルタ回路とデルタシグマ変
調回路と局部D/A変換器とで構成され、また、オーバ
サンプリング方式アナログ/ディジタル変換器(以下、
単に、A/D変換器と言う)は、デルタシグマ変調回路
とデシメーションディジタルフィルタ回路とで構成され
る。
このうち、代表して、D/A変換器の動作について簡単
に説明すると、まず、インタポレーションディジタルフ
ィルタ回路において、入力されたディジタル信号を補関
してサンプリング周波数を上げた(すなわち、オーバサ
ンプリングした)後、フィルタリングする。次に、デル
タシグマ変調回路において、フィルタリングされたディ
ジタル信号の量子化ノイズのノイズ分布を変化させる。
に説明すると、まず、インタポレーションディジタルフ
ィルタ回路において、入力されたディジタル信号を補関
してサンプリング周波数を上げた(すなわち、オーバサ
ンプリングした)後、フィルタリングする。次に、デル
タシグマ変調回路において、フィルタリングされたディ
ジタル信号の量子化ノイズのノイズ分布を変化させる。
次に,局部D/A変換器において、ノイズ分布の変化し
たディジタル信号をアナログ信号に変換する。
たディジタル信号をアナログ信号に変換する。
ここで、デルタシグマ変調回路は、主として、単数また
は複数の積分器と量子化器と遅延器とから成るフィード
バックループにて構成される。
は複数の積分器と量子化器と遅延器とから成るフィード
バックループにて構成される。
従来、ディジタル通信機器等に使用されるA/D変換器
においては、積分器の次数が2次(即ち、積分器が2個
)のデルタシグマ変調回路が用いられていた。
においては、積分器の次数が2次(即ち、積分器が2個
)のデルタシグマ変調回路が用いられていた。
特開462 − 169528号公報に記載されている
ように、この種のデルタシグマ変調回路では、高い量子
化精度を得ることができるが、内部にある積分器の入力
電圧が、その積分器の動作電圧の限界値を上まわること
があり、正確な情報が伝達できない場合が生じる。この
ため、特に大振幅信号入力でS /N響性が劣化すると
いう問題点があった。
ように、この種のデルタシグマ変調回路では、高い量子
化精度を得ることができるが、内部にある積分器の入力
電圧が、その積分器の動作電圧の限界値を上まわること
があり、正確な情報が伝達できない場合が生じる。この
ため、特に大振幅信号入力でS /N響性が劣化すると
いう問題点があった。
この問題点の改善案として、峙開昭62 − 1695
28号公報では、4個の増幅器を積分器入力と帰還路と
にそれぞれ設けて、各増幅器の利得関係を特定の値に設
定する方法が開示されている。この既提案例では、フル
スケールに対して−15dBから−10dB(7)範囲
テハ約5dB(7)、−5dB テハ約20dBのS/
N特性の改善が可能であった。
28号公報では、4個の増幅器を積分器入力と帰還路と
にそれぞれ設けて、各増幅器の利得関係を特定の値に設
定する方法が開示されている。この既提案例では、フル
スケールに対して−15dBから−10dB(7)範囲
テハ約5dB(7)、−5dB テハ約20dBのS/
N特性の改善が可能であった。
上記従来技術は、小振幅信号入力でのS/N%性を劣化
させることなく、大振幅信号入力でのS/N特性劣化を
改善することができたが、フルスケール信号入力に対し
ては, S/N=50dB程度であり、−15d Bで
の85dBのS/N特性に対してまだ35dBも劣化し
ている。この劣化が許容される分野では、大きな問題と
はならないが、ディジタルオーディオ用途では大きな課
題となっている。上記従来技術では、この点の配慮がさ
れておらず、フルスケール信号入力に対しては、なおS
/N%性が劣化するという問題があった。
させることなく、大振幅信号入力でのS/N特性劣化を
改善することができたが、フルスケール信号入力に対し
ては, S/N=50dB程度であり、−15d Bで
の85dBのS/N特性に対してまだ35dBも劣化し
ている。この劣化が許容される分野では、大きな問題と
はならないが、ディジタルオーディオ用途では大きな課
題となっている。上記従来技術では、この点の配慮がさ
れておらず、フルスケール信号入力に対しては、なおS
/N%性が劣化するという問題があった。
このため、ディジタルオーディオ用途では、この劣化領
域を使用しないように、信号レベルをあらかじめ低減さ
せて入力していた。即ち、A/D変換器ではアナログア
ツテネータにより、D/A変換器ではディジタルアッテ
ネータ(乗算回路)によリ、信号レベルを減衰させて、
デルタシグマ変調回路に入力していた。このため、小振
幅信号レベルも含めて、全体のS /N%性がアツテネ
ータの減衰量分だけ劣化するという問題があった。
域を使用しないように、信号レベルをあらかじめ低減さ
せて入力していた。即ち、A/D変換器ではアナログア
ツテネータにより、D/A変換器ではディジタルアッテ
ネータ(乗算回路)によリ、信号レベルを減衰させて、
デルタシグマ変調回路に入力していた。このため、小振
幅信号レベルも含めて、全体のS /N%性がアツテネ
ータの減衰量分だけ劣化するという問題があった。
本発明の目的は、フルスケール信号入力に対するS/N
特性劣化を改善し、かつ小振幅信号入力でのS/N特性
も劣化させないことにある。
特性劣化を改善し、かつ小振幅信号入力でのS/N特性
も劣化させないことにある。
上記した目的を達成するために、本発明では、オーバサ
ンプリング方式D/A変換器の場合、デルタシグマ変調
回路を、1個の積分器または縦続接続された2個以上の
積分器から成る積分器群と、インタポレーションディジ
タルフィルタ回路の出力信号から遅延器の出力信号を減
算し、得られた減算信号を前記積分器群に入力する減8
器と、前記積分器群の出力信号を量子化して出力する量
子化器と、該量子化器の出力信号を遅延して出力する前
記遅延器と、前記量子化器から前記遅延器を介して前記
減算器に至る信号経wI(即ち、帰還路)中に設けられ
る可変利得器と、で少なくとも構成し、前記量子化器の
出力信号を前記デルタシグマ変調回路の出力信号として
出力すると共に、前記インタポレーシ薔ンディジタルフ
ィルタ回路の入力信号,出力信号及び局部ディジタル/
アナログ変換器の出力信号のうち、いずれかの信号のレ
ベルを検出し、その検出結果を出力するレベル検出器を
設け、該レベル検出器の出力信号に応じて、前記可変利
得器の利得を変化させるようにした。
ンプリング方式D/A変換器の場合、デルタシグマ変調
回路を、1個の積分器または縦続接続された2個以上の
積分器から成る積分器群と、インタポレーションディジ
タルフィルタ回路の出力信号から遅延器の出力信号を減
算し、得られた減算信号を前記積分器群に入力する減8
器と、前記積分器群の出力信号を量子化して出力する量
子化器と、該量子化器の出力信号を遅延して出力する前
記遅延器と、前記量子化器から前記遅延器を介して前記
減算器に至る信号経wI(即ち、帰還路)中に設けられ
る可変利得器と、で少なくとも構成し、前記量子化器の
出力信号を前記デルタシグマ変調回路の出力信号として
出力すると共に、前記インタポレーシ薔ンディジタルフ
ィルタ回路の入力信号,出力信号及び局部ディジタル/
アナログ変換器の出力信号のうち、いずれかの信号のレ
ベルを検出し、その検出結果を出力するレベル検出器を
設け、該レベル検出器の出力信号に応じて、前記可変利
得器の利得を変化させるようにした。
また、局部D/A変換器として可変利得機能を有する局
部D/A変換器を用い、前記レベル検出器の出力信号に
応じて、該局部D/A変換器の利得も変化させるように
した。
部D/A変換器を用い、前記レベル検出器の出力信号に
応じて、該局部D/A変換器の利得も変化させるように
した。
一方、オーバサンプリング方式A/D変換器の場合は、
デルタシグマ変調回路を、11−の積分器または縦続接
続された2個以上の積分器から成る積分器群と、入力さ
れたアナログ信号から内部ディジタル/アナログ変換器
の出力信号を減算し、得られた減算信号を前記積分器群
に入力する減算器と、前記積分器群の出力信号を量子化
して出力する量子化器と、該量子化器の出力信号8遅延
して出力する遅延器と、該遅延器の出力信号をアナログ
信号に変換して出力する前記内部ディジタル/アナログ
変換器と、前記量子化器から前記遅延器を介して前記内
部ディジタル/アナログ変換器に至る信号経路(即ち、
帰還路)中に設けられる可変利得器と、で少なくとも構
成し、前記遅延器または前記可変利得器の出力信号を前
記デルタシグマ変調回路の出力信号としてデシメーショ
ンディジタルフィルタ回路に出力すると共に、前記デル
タシグマ変調回路の入力信号及び前記デシメーシ日ンデ
ィジタルフィルタ回路の出力信号のうち、いずれかの信
号のレベルを検出し、その検出結果を出力するレベル検
出器を設け、該レベル検出器の出力信号に応じて、前記
可変利得器の利得を変化させるようにした。
デルタシグマ変調回路を、11−の積分器または縦続接
続された2個以上の積分器から成る積分器群と、入力さ
れたアナログ信号から内部ディジタル/アナログ変換器
の出力信号を減算し、得られた減算信号を前記積分器群
に入力する減算器と、前記積分器群の出力信号を量子化
して出力する量子化器と、該量子化器の出力信号8遅延
して出力する遅延器と、該遅延器の出力信号をアナログ
信号に変換して出力する前記内部ディジタル/アナログ
変換器と、前記量子化器から前記遅延器を介して前記内
部ディジタル/アナログ変換器に至る信号経路(即ち、
帰還路)中に設けられる可変利得器と、で少なくとも構
成し、前記遅延器または前記可変利得器の出力信号を前
記デルタシグマ変調回路の出力信号としてデシメーショ
ンディジタルフィルタ回路に出力すると共に、前記デル
タシグマ変調回路の入力信号及び前記デシメーシ日ンデ
ィジタルフィルタ回路の出力信号のうち、いずれかの信
号のレベルを検出し、その検出結果を出力するレベル検
出器を設け、該レベル検出器の出力信号に応じて、前記
可変利得器の利得を変化させるようにした。
また、前記オーバサンプリング方式D/A変換器及びオ
ーバサンプリング方式A/D変換器において、前記可変
利得器の利得を準瞬時的に変化させるために、或る一定
時間を計測するタイマー装置を設けると共に、前記レベ
ル検出器に、前記タイマー装置の計測した一定時間内に
おける前記信号の最大レベルを検出させ、その検出結果
を出力させるようにした。
ーバサンプリング方式A/D変換器において、前記可変
利得器の利得を準瞬時的に変化させるために、或る一定
時間を計測するタイマー装置を設けると共に、前記レベ
ル検出器に、前記タイマー装置の計測した一定時間内に
おける前記信号の最大レベルを検出させ、その検出結果
を出力させるようにした。
帰還路に設けられた前記可変利得器は、レベル検出器の
出力信号により、大振幅信号入力時には帰還利得を上げ
るように動作する。これにより、帰還量が増大し、入力
信号から帰還信号を差し引いた積分器群の入力信号は減
少するので、各積分器の動作限界を超えることがなく、
大振幅信号入力時、特にフルスケール信号入力時でのS
/N特性が劣化することがな゛い。
出力信号により、大振幅信号入力時には帰還利得を上げ
るように動作する。これにより、帰還量が増大し、入力
信号から帰還信号を差し引いた積分器群の入力信号は減
少するので、各積分器の動作限界を超えることがなく、
大振幅信号入力時、特にフルスケール信号入力時でのS
/N特性が劣化することがな゛い。
また、可変利得器は、小振幅信号入力時には帰還利得を
下げるように動作する。これにより、帰還量が減少し、
入力信号から帰還信号を差し引いた積分器群の入力信号
の誤差が減少するので、小振幅信号入力時のS/N特性
を向上することができる。
下げるように動作する。これにより、帰還量が減少し、
入力信号から帰還信号を差し引いた積分器群の入力信号
の誤差が減少するので、小振幅信号入力時のS/N特性
を向上することができる。
また、帰還利得を変化させると、変換信号のレベルが変
化するため、D/A変換器の場合は、同時にこれを補正
するように局部D/A変換器の利得を変化させる。
化するため、D/A変換器の場合は、同時にこれを補正
するように局部D/A変換器の利得を変化させる。
また、A/D変換器の場合には前記可変利得器を介した
信号を前記デルタシグマ変調回路の出力信号とすること
により、信号のレベル変化を後段のデシメーションディ
ジタルフィルタ回路に伝達することができる。
信号を前記デルタシグマ変調回路の出力信号とすること
により、信号のレベル変化を後段のデシメーションディ
ジタルフィルタ回路に伝達することができる。
以下、本発明の一実施例を第.1図により説明する。
第1図は、本発明の第1の実施例としてのオーバサンプ
リング方式D/A変換器を示すブロック図である。
リング方式D/A変換器を示すブロック図である。
第1図において、lは入力端子、2はインタポレーショ
ンディジタルフィルタ回路、3は積分器の次数が2次の
デルタシグマ変調回路、4は可変利得機能を有する局部
D/A変換器、5は出力端子、6はレベル検出器であり
、デルタシグマ変調回路3は、減算器7#10%1次の
積分器8,9、可変利得器11、量子化器13、遅延器
14より栴成されている。
ンディジタルフィルタ回路、3は積分器の次数が2次の
デルタシグマ変調回路、4は可変利得機能を有する局部
D/A変換器、5は出力端子、6はレベル検出器であり
、デルタシグマ変調回路3は、減算器7#10%1次の
積分器8,9、可変利得器11、量子化器13、遅延器
14より栴成されている。
第2図は本発明の第2の実施例としてのオーバサンプリ
ング方式A/D変換器を示すブロック図である。
ング方式A/D変換器を示すブロック図である。
第2図において、1は入力端子、3は積分器の次数が2
次のデルタシグマ変調回路、22はデシメーションディ
ジタルフィルタ回路、5は出力端子、6はレベル検出器
である。デルタシグマ変調回路3は、第1図に示すもの
と同様の構成であるが、扱う信号がアナログ信号である
ため、量子化器13より出力され遅延器14、可変利得
器11を介した信号を、アナログ信号に変換する内部D
/A変換器15が挿入されている。
次のデルタシグマ変調回路、22はデシメーションディ
ジタルフィルタ回路、5は出力端子、6はレベル検出器
である。デルタシグマ変調回路3は、第1図に示すもの
と同様の構成であるが、扱う信号がアナログ信号である
ため、量子化器13より出力され遅延器14、可変利得
器11を介した信号を、アナログ信号に変換する内部D
/A変換器15が挿入されている。
第1図,第2図のデルタシグマ変調回路3の説明を行な
う前に、基本的なデルタシグマ変調回路について簡単に
説明する。
う前に、基本的なデルタシグマ変調回路について簡単に
説明する。
第3図は積分器の次数が2次の基本的なデルタシグマ変
調回路を示すブロック図である。
調回路を示すブロック図である。
第3図において、入力信号をX1出力信号をY1量子化
器13の些子化ノイズをQとして、1サンプル遅延を2
1とすると、伝達特性は2関数を用いY=x+(1−Z
−’)”・Q −=・ (1)と表わすことができ
る。
器13の些子化ノイズをQとして、1サンプル遅延を2
1とすると、伝達特性は2関数を用いY=x+(1−Z
−’)”・Q −=・ (1)と表わすことができ
る。
また、8g4図は積分器の次数が3次の基本的なデルタ
シグマ変調回路をブロック図である。
シグマ変調回路をブロック図である。
3次のデルタシグマ変調回路は、実際には発振するため
、このままでは実用化できないが理論上の伝達特性は Y=X+ (1−Z”)轟−Q −・−・・−(2
+となる。ここで、z−1ヨe−jwtなので1 −
Z−’ = 2gta Lx ...,,
. (3)f, である。
、このままでは実用化できないが理論上の伝達特性は Y=X+ (1−Z”)轟−Q −・−・・−(2
+となる。ここで、z−1ヨe−jwtなので1 −
Z−’ = 2gta Lx ...,,
. (3)f, である。
いま、オリジナルのサンプリング周波数を18とすると
、通過帯域はfL/2 となる。M倍のオーノイサン
プリングを行なうと、サンプリング周波数はM−f,
で表わされるので 1−Z”=2血工κ ・・・・・・(4)M
f, となる。
、通過帯域はfL/2 となる。M倍のオーノイサン
プリングを行なうと、サンプリング周波数はM−f,
で表わされるので 1−Z”=2血工κ ・・・・・・(4)M
f, となる。
従って% 2次のデルタシグマ変調回路では、量子化ノ
イズQに( h−z−1)lが、3次のデルタシグマ変
調回路では( 1−Z−1)lが係数としてかかるので
、量子化ノイズのスペクトルを図示すると第5図に示す
ようになる。
イズQに( h−z−1)lが、3次のデルタシグマ変
調回路では( 1−Z−1)lが係数としてかかるので
、量子化ノイズのスペクトルを図示すると第5図に示す
ようになる。
第5図から明らかな様に、もとのホワイトノイズに比較
して低域では抑圧され、高城では拡大される。この様に
、量子化ノイズのノイズ分布を変化させる動作をノイズ
シェービングと称している。
して低域では抑圧され、高城では拡大される。この様に
、量子化ノイズのノイズ分布を変化させる動作をノイズ
シェービングと称している。
通過帯域fII//2 では十分にノイズが抑圧される
ことがわかる。
ことがわかる。
次にf ll/2 帯域内のS/N(即ち、ダイナミッ
クレンジ(DR)に相当)を算出する。
クレンジ(DR)に相当)を算出する。
まずM倍にオーバサンプリングすることにより量子化ノ
イズは拡散されf,/2の帯域については雑音電力はl
/Mになる。そこで、量子化器13のビット数をN,積
分器の次数を工、とし、f&/2 帯域内のノイズを低
域になるほど少なくなる3角ノイズと近似すると、fB
/2 帯域内のS/Nは、S/N(dl3)2一g(
2“−1)+1.76 +10togMfa −20ag(2gk+−g}+20Log/J ・
−・−(5)Mf, となる。
イズは拡散されf,/2の帯域については雑音電力はl
/Mになる。そこで、量子化器13のビット数をN,積
分器の次数を工、とし、f&/2 帯域内のノイズを低
域になるほど少なくなる3角ノイズと近似すると、fB
/2 帯域内のS/Nは、S/N(dl3)2一g(
2“−1)+1.76 +10togMfa −20ag(2gk+−g}+20Log/J ・
−・−(5)Mf, となる。
1項目と2項目は量子化ビット数の項であり、3項目は
M倍のオーバサンプリングによるS/Nの改善項であり
、4項目はノイズシェービングによるf8/2 の周波
数における抑圧項であり、5項目は3角ノイズ近似によ
る帯域内ノイズの改善項である。
M倍のオーバサンプリングによるS/Nの改善項であり
、4項目はノイズシェービングによるf8/2 の周波
数における抑圧項であり、5項目は3角ノイズ近似によ
る帯域内ノイズの改善項である。
ここで、横軸にオーバサンプリングの次数Mを縦軸にS
/N(dB) をとって、(5)式を図示すると第6
図に示すようになる。
/N(dB) をとって、(5)式を図示すると第6
図に示すようになる。
第6図において、量子化ビット数Nは1である。
第6図より128倍オーバサンプリングにおいて、積分
器の次数が2次の場合には16ビット精度は得られない
が、3次の場合には得られることがわかる。
器の次数が2次の場合には16ビット精度は得られない
が、3次の場合には得られることがわかる。
ところで、第6図の示すS/N%性は、小振幅信号入力
時における値である。即ち、フルスケール信号に対して
−50dBのレベルで50dBのS/N比が得られた場
合を100dBのS/Nとしており、フルスケールでは
一般に100dBのS/Nは得られない。
時における値である。即ち、フルスケール信号に対して
−50dBのレベルで50dBのS/N比が得られた場
合を100dBのS/Nとしており、フルスケールでは
一般に100dBのS/Nは得られない。
第3図に示した2次のデルタシグマ変調回路の入力レベ
ル対S/N%性のシミュレーション結果を第7図に示す
。
ル対S/N%性のシミュレーション結果を第7図に示す
。
第7図において、オーパサンリングの次数Mは128で
ある。第7図に示す様に、入力レベルが−90dBから
−10dB程度まではS/N%性の劣化がなく、−10
dBから−2dBまではやや劣化してS/N一定となり
フルスケールのOdBでは急激に劣化してS/Nは50
dB程度になっている。このOdBから−2dB間の急
激なS/N劣化を防ぐのが本発明の目的である。
ある。第7図に示す様に、入力レベルが−90dBから
−10dB程度まではS/N%性の劣化がなく、−10
dBから−2dBまではやや劣化してS/N一定となり
フルスケールのOdBでは急激に劣化してS/Nは50
dB程度になっている。このOdBから−2dB間の急
激なS/N劣化を防ぐのが本発明の目的である。
第8図に第1図に示したD/A変換器のデルタシグマ変
調回路3のみを示す。
調回路3のみを示す。
第8図において、l1は可変利得器であり、その利得を
Gとする。図のように入力信号をX1出力信号をYとす
ると、 これを整理すると Y{1−2(1−G)Z”+(1−G)Z−2)=X+
Q(1−Z”)” −(7)となる。(7)式の左辺
において f f 〜 z.−1=,−jwL− ,−j2π一= 1 (届一
o) −(a)Mf. とおくと x=’x+−L Q ( 1−z−1)!GG
・・・(9)となり、信号X,
量子化ノイズとも利得GのIAになり,S/N特性は第
3図に示す回路と同様になることがわかる。
Gとする。図のように入力信号をX1出力信号をYとす
ると、 これを整理すると Y{1−2(1−G)Z”+(1−G)Z−2)=X+
Q(1−Z”)” −(7)となる。(7)式の左辺
において f f 〜 z.−1=,−jwL− ,−j2π一= 1 (届一
o) −(a)Mf. とおくと x=’x+−L Q ( 1−z−1)!GG
・・・(9)となり、信号X,
量子化ノイズとも利得GのIAになり,S/N特性は第
3図に示す回路と同様になることがわかる。
第8図において、G=1.5とした場合の入カレベル対
S/N特性を第9図に示す。
S/N特性を第9図に示す。
第9図から明らかな様に、G=1.5の時は、帰還量が
大きくなり、OdBでのS/N劣化は解消される。しか
し、入力レベル−50dBでのS/Nは第7図が43d
Bであるのに対し3 9.5 d Bと3.5dB劣化
している。
大きくなり、OdBでのS/N劣化は解消される。しか
し、入力レベル−50dBでのS/Nは第7図が43d
Bであるのに対し3 9.5 d Bと3.5dB劣化
している。
またGをG=0.8とした場合の入カレベル対S/N特
性を第10図に示す。
性を第10図に示す。
第10図では、入力レベルが−4dBから急激にS/N
%性が劣化するが、−50dBでのS/Nは45dBと
第7図に比較して2dB向上している。
%性が劣化するが、−50dBでのS/Nは45dBと
第7図に比較して2dB向上している。
即ち、Gの値を2倍にすれば小振幅信号入力でのS/N
は6dB劣化し、0.5倍にすると6dB向上する。そ
の反面(9)式が示すように信号レベルは1/Gとなる
。
は6dB劣化し、0.5倍にすると6dB向上する。そ
の反面(9)式が示すように信号レベルは1/Gとなる
。
以上より、第1図の実施例においては、入力レベルがO
dBから−6dBの間はGを1.5として急激なS/N
劣化を防ぎ、かつ第1図の局部D/A変換器4の変換利
得を1.5倍として、信号レベルをもとのXに変換する
。−6dB以下ではG%0.8として小振幅信号入力時
のS/N特性を改善すると共に、局部D/A変換器4の
利得を0.8倍として信号レベルXをもとの値に変換す
る。こうすることによって、フルスケール信号゜入力時
のS/N劣化を防ぎ、かつ小振幅信号入力時のS/Nを
向上させることができる。小振幅信号ではGの値を更に
小さくすれば、・更にS/Nは向上させることができる
。
dBから−6dBの間はGを1.5として急激なS/N
劣化を防ぎ、かつ第1図の局部D/A変換器4の変換利
得を1.5倍として、信号レベルをもとのXに変換する
。−6dB以下ではG%0.8として小振幅信号入力時
のS/N特性を改善すると共に、局部D/A変換器4の
利得を0.8倍として信号レベルXをもとの値に変換す
る。こうすることによって、フルスケール信号゜入力時
のS/N劣化を防ぎ、かつ小振幅信号入力時のS/Nを
向上させることができる。小振幅信号ではGの値を更に
小さくすれば、・更にS/Nは向上させることができる
。
可変利得器11の実際のハードウエアは、量子化器l3
の出力+1.−1に対して,G=1のときは2I●=6
5536の半分の+32768, −32768の値を
帰還し、G=1.5のときは+49152,−4915
2の値を、G=0.8のときは+26214, −26
214の値をそれぞれ帰還すればよいので、予め、この
値を用意しておいて切り換えるだけでよい。
の出力+1.−1に対して,G=1のときは2I●=6
5536の半分の+32768, −32768の値を
帰還し、G=1.5のときは+49152,−4915
2の値を、G=0.8のときは+26214, −26
214の値をそれぞれ帰還すればよいので、予め、この
値を用意しておいて切り換えるだけでよい。
第2図の実施例においては、可変利得器11の値をその
まま、デシメーシッンディジタルフィルタ回路22に伝
送するだけでよい。
まま、デシメーシッンディジタルフィルタ回路22に伝
送するだけでよい。
また、第1図の可変利得機能を有する局部D/A変換器
4は、1ビットD/A変換器と可変利得増幅器とで構成
してもよいし、lビツ}D/A変換器の基準電圧あるい
は基準電流を切り換える構成でもよい。
4は、1ビットD/A変換器と可変利得増幅器とで構成
してもよいし、lビツ}D/A変換器の基準電圧あるい
は基準電流を切り換える構成でもよい。
第l1図にスイッチドキャパシタ構成の局部D/A変換
器4の一具体例を示す。
器4の一具体例を示す。
第l1図において,G=1.5のときはA側の回路を動
作させ,G=0.8のときはB側の回路を動作させる。
作させ,G=0.8のときはB側の回路を動作させる。
以上の結果、第12図に示す入カレベル対S/N特性が
得られ、課題は解決される。
得られ、課題は解決される。
第13図は本発明の第3の実施例としてのオーバサンプ
リング方式D/A変換器を示すブロック図、第4図は本
発明の第4の実施例としてのオーバサンプリング方式A
/D変換器を示すブロック図であり、第1図.第2図の
実施例と異なるのは、一定時間を計測するタイマー装置
16を設け、その計測結果をレベル検出器6に入力して
いる点である。
リング方式D/A変換器を示すブロック図、第4図は本
発明の第4の実施例としてのオーバサンプリング方式A
/D変換器を示すブロック図であり、第1図.第2図の
実施例と異なるのは、一定時間を計測するタイマー装置
16を設け、その計測結果をレベル検出器6に入力して
いる点である。
レベル検出器6はこの入力により一定時間内の最大レベ
ルを検出し、その一定時間内の最大レベルの値によって
可変利得器l1の利得を切り換える。
ルを検出し、その一定時間内の最大レベルの値によって
可変利得器l1の利得を切り換える。
この結果、準瞬時的に可変利得器l1の利得を切り換え
ることができる。
ることができる。
また、第15図.第16図の実施例はレベル検出器6の
入力を得る場所を変えた実施例であり、第15図の実施
例ではインダボレーションディジタルフィルタ回路2の
前から入力を得、第16図の実施例ではデルタシグマ変
調回路3の前からアナログの入力を得ており、この場合
、アナログのレベル検出器6でレベル検出をしている。
入力を得る場所を変えた実施例であり、第15図の実施
例ではインダボレーションディジタルフィルタ回路2の
前から入力を得、第16図の実施例ではデルタシグマ変
調回路3の前からアナログの入力を得ており、この場合
、アナログのレベル検出器6でレベル検出をしている。
また、以上の実施例において、可変利得器l1と遅延器
14は順序が逆でも同様の結果が得られる。
14は順序が逆でも同様の結果が得られる。
また、各実施例において用いられる2次のデルタシグマ
変調回路3の構或は種々考えられ、第17図.第l8図
.第19図に示す様な構成にしても、第8図に示したも
のと同等の伝達特性になる。また、本発明は2次のデル
タシグマ変調回路に限らず、1次でも3次でも同様な効
果が得られる。
変調回路3の構或は種々考えられ、第17図.第l8図
.第19図に示す様な構成にしても、第8図に示したも
のと同等の伝達特性になる。また、本発明は2次のデル
タシグマ変調回路に限らず、1次でも3次でも同様な効
果が得られる。
本発明によれば、オーバサンプリング方式A/D変換器
、オーバサンプリング方式D/A変換器において、大振
幅信号入力時、特にフルスケール信号入力時でのS /
N#性の劣化を防ぐことができ、しかも、小振幅信号入
力時においてもS/N特性を劣化させることがない。従
って、フルスケール信号から小振幅信号までS /N4
?性の良いA/D変換器、D/A変換器を実現できる効
果がある。
、オーバサンプリング方式D/A変換器において、大振
幅信号入力時、特にフルスケール信号入力時でのS /
N#性の劣化を防ぐことができ、しかも、小振幅信号入
力時においてもS/N特性を劣化させることがない。従
って、フルスケール信号から小振幅信号までS /N4
?性の良いA/D変換器、D/A変換器を実現できる効
果がある。
第1図は本発明の第1の実施例としてのオーバサンプリ
ング方式D/A変換器を示すブロック図、第2図は本発
明の第2の実施例としてのオーバサンプリング方式A
/ D変換器を示すブロック図、第3図は積分回路の次
数が2次の基本的なデルタシグマ変調回路を示すブロッ
ク図、第4図は積分回路の次数が3次の基本的なデルタ
シグマ変調回路を示すブロック図、第5図は本発明に係
るデルタシグマ変調回路における周波数と量子化ノイズ
のレベルとの関係を示す特性図、第6図は本発明に係る
デルタシグマ変調回路におけるオーバサンプリングの次
数とS/N特性との関係を示す特性図、第7図は第3図
のデルタシグマ変調回路における入カレベルとS/N特
性との関係を示す特性図、第8図は第1図のデルタシグ
マ変調回路を示すブロック図、第9図は第8図のデルタ
シグマ変調回路におけるG=1。5とした場合の入力レ
ベルとS/N特性との関係を示す峙性図、第10図は第
8図のデルタシグマ変調回路におけるG=0.8とした
場合の入力レベルとS/N特性との関係を示す特性図、
第11図は第1図の局}ffiD/A変換器の一具体例
を示す回路図、第12図は第1図のデルタシグマ変調回
路における入力レベルとS/N特性との関係を示す特性
図、第13図は本発明の第3の実施例としてのオーバサ
ンプリング方式D/A変換器を示すブロック図、第14
図は本発明の第4の実施例としてのオーバサンプリング
方式A/D変換器を示すブロック図、第15図は本発明
の第5の実施例としてのオーバサンプリング方式D/A
変換器を示すブロック図、第16図は本発明の第6の実
施例としてのオーバサンプリング方式A/D変換器を示
すブロック図、第17図は本発明において用いられるデ
ルタシグマ変調回路の他の具体例を示すブロック図、第
18図は本発明において用いられるデルタシグマ変調回
路の別の具体例を示すブロック図、第19図は本発明に
おいて用いられるデルタシグマ変調回路の更に別の具体
例を示すブロック図、である。 符号の説明 2・・・インタボレーシッンディジタルフィルタ回路3
・・・デルタシグマ変調回路 4・・・局部D/A変換器 6・・・レベル検出器7,
10・・・減算器 8,9・・・積分回路l1・
・・可変利得器 13・・・量子化器14・・・
遅延器 15・・・内部D/A変換器5 繋1図 3 ら 〒2図 罰′5図 η′7図 入77シベル(dB) 第6図 罰5図 雨6図 43図 罰10図 入カレXル(dB冫 〒 図 r 罰12図 人刀レヘル(α6ノ 〒15図 3 し 粥IG図 う 罰1′5図 3 罰14図 〒17図 葡18図 罰13図 Q
ング方式D/A変換器を示すブロック図、第2図は本発
明の第2の実施例としてのオーバサンプリング方式A
/ D変換器を示すブロック図、第3図は積分回路の次
数が2次の基本的なデルタシグマ変調回路を示すブロッ
ク図、第4図は積分回路の次数が3次の基本的なデルタ
シグマ変調回路を示すブロック図、第5図は本発明に係
るデルタシグマ変調回路における周波数と量子化ノイズ
のレベルとの関係を示す特性図、第6図は本発明に係る
デルタシグマ変調回路におけるオーバサンプリングの次
数とS/N特性との関係を示す特性図、第7図は第3図
のデルタシグマ変調回路における入カレベルとS/N特
性との関係を示す特性図、第8図は第1図のデルタシグ
マ変調回路を示すブロック図、第9図は第8図のデルタ
シグマ変調回路におけるG=1。5とした場合の入力レ
ベルとS/N特性との関係を示す峙性図、第10図は第
8図のデルタシグマ変調回路におけるG=0.8とした
場合の入力レベルとS/N特性との関係を示す特性図、
第11図は第1図の局}ffiD/A変換器の一具体例
を示す回路図、第12図は第1図のデルタシグマ変調回
路における入力レベルとS/N特性との関係を示す特性
図、第13図は本発明の第3の実施例としてのオーバサ
ンプリング方式D/A変換器を示すブロック図、第14
図は本発明の第4の実施例としてのオーバサンプリング
方式A/D変換器を示すブロック図、第15図は本発明
の第5の実施例としてのオーバサンプリング方式D/A
変換器を示すブロック図、第16図は本発明の第6の実
施例としてのオーバサンプリング方式A/D変換器を示
すブロック図、第17図は本発明において用いられるデ
ルタシグマ変調回路の他の具体例を示すブロック図、第
18図は本発明において用いられるデルタシグマ変調回
路の別の具体例を示すブロック図、第19図は本発明に
おいて用いられるデルタシグマ変調回路の更に別の具体
例を示すブロック図、である。 符号の説明 2・・・インタボレーシッンディジタルフィルタ回路3
・・・デルタシグマ変調回路 4・・・局部D/A変換器 6・・・レベル検出器7,
10・・・減算器 8,9・・・積分回路l1・
・・可変利得器 13・・・量子化器14・・・
遅延器 15・・・内部D/A変換器5 繋1図 3 ら 〒2図 罰′5図 η′7図 入77シベル(dB) 第6図 罰5図 雨6図 43図 罰10図 入カレXル(dB冫 〒 図 r 罰12図 人刀レヘル(α6ノ 〒15図 3 し 粥IG図 う 罰1′5図 3 罰14図 〒17図 葡18図 罰13図 Q
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、入力信号であるディジタル信号を補間すると共に、
フィルタリングして出力するインタポレーションディジ
タルフィルタ回路と、該ディジタルフィルタ回路の出力
信号を、その量子化ノイズのノイズ分布を変化させて出
力するデルタシグマ変調回路と、該デルタシグマ変調回
路の出力信号をアナログ信号に変換して出力する局部デ
ィジタル/アナログ変換器と、から成るオーバサンプリ
ング方式ディジタル/アナログ変換器において、 前記デルタシグマ変調回路は、1個の積分器または縦続
接続された2個以上の積分器から成る積分器群と、前記
ディジタルフィルタ回路の出力信号から遅延器の出力信
号を減算し、得られた減算信号を前記積分器群に入力す
る減算器と、前記積分器群の出力信号を量子化して出力
する量子化器と、該量子化器の出力信号を遅延して出力
する前記遅延器と、前記量子化器から前記遅延器を介し
て前記減算器に至る信号経路中に設けられる可変利得器
と、で少なくとも構成され、前記量子化器の出力信号を
前記デルタシグマ変調回路の出力信号として出力すると
共に、 前記ディジタルフィルタ回路の入力信号、出力信号及び
前記局部ディジタル/アナログ変換器の出力信号のうち
、いずれかの信号のレベルを検出し、その検出結果を出
力するレベル検出器を設け、該レベル検出器の出力信号
に応じて、前記可変利得器の利得を変化させることを特
徴とするオーバサンプリング方式ディジタル/アナログ
変換器。 2、請求項1に記載のオーバサンプリング方式ディジタ
ル/アナログ変換器において、或る一定時間を計測する
タイマー装置を設けると共に、前記レベル検出器は、前
記ディジタルフィルタ回路の入力信号、出力信号及び前
記局部ディジタル/アナログ変換器の出力信号のうち、
いずれかの信号の、前記タイマー装置の計測した或る一
定時間内における最大レベルを検出し、その検出結果を
出力することを特徴とするオーバサンプリング方式ディ
ジタル/アナログ変換器。 3、請求項1または2に記載のオーバサンプリング方式
ディジタル/アナログ変換器において、前記局部ディジ
タル/アナログ変換器は、前記レベル検出器の出力信号
に応じて、その利得が変化することを特徴とするオーバ
サンプリング方式ディジタル/アナログ変換器 4、入力信号であるアナログ信号をディジタル信号に変
換すると共に、該ディジタル信号を、その量子化ノイズ
のノイズ分布を変化させて出力するデルタシグマ変調回
路と、該デルタシグマ変調回路の出力信号を間引きする
と共に、フィルタリングして出力するデシメーションデ
ィジタルフィルタ回路と、から成るオーバサンプリング
方式アナログ/ディジタル変換器において、前記デルタ
シグマ変調回路は、1個の積分器または縦続接続された
2個以上の積分器から成る積分器群と、入力された前記
アナログ信号から内部ディジタル/アナログ変換器の出
力信号を減算し、得られた減算信号を前記積分器群に入
力する減算器と、前記積分器群の出力信号を量子化して
出力する量子化器と、該量子化器の出力信号を遅延して
出力する遅延器と、該遅延器の出力信号をアナログ信号
に変換して出力する前記内部ディジタル/アナログ変換
器と、前記量子化器から前記遅延器を介して前記内部デ
ィジタル/アナログ変換器に至る信号経路中に設けられ
る可変利得器と、で少なくとも構成され、前記遅延器ま
たは前記可変利得器の出力信号を前記デルタシグマ変調
回路の出力信号として出力すると共に、 前記デルタシグマ変調回路の入力信号及び前記ディジタ
ルフィルタ回路の出力信号のうち、いずれかの信号のレ
ベルを検出し、その検出結果を出力するレベル検出器を
設け、該レベル検出器の出力信号に応じて、前記可変利
得器の利得を変化させることを特徴とするオーバサンプ
リング方式アナログ/ディジタル変換器におけるデルタ
シグマ変調回路。 5、請求項4に記載のオーバサンプリング方式アナログ
/ディジタル変換器において、或る一定時間を計測する
タイマー装置を設けると共に、前記レベル検出器は、前
記デルタシグマ変調回路の入力信号及び前記ディジタル
フィルタ回路の出力信号のうち、いずれかの信号の、前
記タイマー装置の計測した或る一定時間内における最大
レベルを検出し、その検出結果を出力することを特徴と
するオーバサンプリング方式アナログ/ディジタル変換
器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23159689A JPH0396018A (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | オーバサンプリング方式ディジタル/アナログ変換器及びオーバサンプリング方式アナログ/ディジタル変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23159689A JPH0396018A (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | オーバサンプリング方式ディジタル/アナログ変換器及びオーバサンプリング方式アナログ/ディジタル変換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0396018A true JPH0396018A (ja) | 1991-04-22 |
Family
ID=16925994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23159689A Pending JPH0396018A (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | オーバサンプリング方式ディジタル/アナログ変換器及びオーバサンプリング方式アナログ/ディジタル変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0396018A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05259910A (ja) * | 1991-11-08 | 1993-10-08 | Crystal Semiconductor Corp | D−aコンバータ装置及びその較正方法 |
JP2002247121A (ja) * | 2001-02-19 | 2002-08-30 | Mitsubishi Electric Corp | 自動利得制御装置および復調器 |
WO2004015872A1 (ja) * | 2002-08-09 | 2004-02-19 | Sony Corporation | ディジタル信号処理装置及びディジタル信号処理方法 |
KR100514332B1 (ko) * | 1997-07-02 | 2005-12-12 | 소니 가부시끼 가이샤 | 시그마-델타 변조회로 |
JP2007129363A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Sharp Corp | デルタシグマ変調回路 |
JP2007324977A (ja) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Sharp Corp | Δς変調回路、及びその発振防止方法 |
JP2013058925A (ja) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Ricoh Co Ltd | デルタシグマ型変調回路 |
-
1989
- 1989-09-08 JP JP23159689A patent/JPH0396018A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05259910A (ja) * | 1991-11-08 | 1993-10-08 | Crystal Semiconductor Corp | D−aコンバータ装置及びその較正方法 |
KR100514332B1 (ko) * | 1997-07-02 | 2005-12-12 | 소니 가부시끼 가이샤 | 시그마-델타 변조회로 |
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WO2004015872A1 (ja) * | 2002-08-09 | 2004-02-19 | Sony Corporation | ディジタル信号処理装置及びディジタル信号処理方法 |
GB2396264A (en) * | 2002-08-09 | 2004-06-16 | Sony Corp | Digital signal processing device and digital signal processing method |
GB2396264B (en) * | 2002-08-09 | 2005-12-14 | Sony Corp | Digital signal processing device and digital signal processing method |
JP2007129363A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Sharp Corp | デルタシグマ変調回路 |
JP4579133B2 (ja) * | 2005-11-01 | 2010-11-10 | シャープ株式会社 | デルタシグマ変調回路 |
JP2007324977A (ja) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Sharp Corp | Δς変調回路、及びその発振防止方法 |
JP2013058925A (ja) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Ricoh Co Ltd | デルタシグマ型変調回路 |
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