JPH04150416A - ディジタル・アナログ変換器 - Google Patents

ディジタル・アナログ変換器

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Publication number
JPH04150416A
JPH04150416A JP27373490A JP27373490A JPH04150416A JP H04150416 A JPH04150416 A JP H04150416A JP 27373490 A JP27373490 A JP 27373490A JP 27373490 A JP27373490 A JP 27373490A JP H04150416 A JPH04150416 A JP H04150416A
Authority
JP
Japan
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converter
signal
output signal
digital
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP27373490A
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English (en)
Inventor
Hidehiro Ishii
英宏 石井
Junichi Yoshio
淳一 由雄
Toru Fujita
徹 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
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Publication date
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Publication of JPH04150416A publication Critical patent/JPH04150416A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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〕 本発明は、ディジタル・アナログ変換器(以下、D/A
変換器という。)に係り、特に1ビツトD/A変換器を
用いて高サンプリング周波数化(以下、ハイf 化とい
う。)技術に関する。
CD(コンパクトディスク)プレーヤ等のディジタルオ
ーディオ機器には、CD内に記録されたディジタルデー
タを再びもとのアナログ信号に変換するためにD/A変
換器が用いられている。CD内に記録されているディジ
タルデータは原音信号を所定のサンプリング周波数(4
4,1KH)で量子化したマルチビット(例えば、16
ビツト)の信号である。このディジタルデータをD/A
変換する場合、変換したアナログ出力信号に折返し雑音
が発生する。折返し雑音は、サンプリング周波数を中心
とするサイドバンドにベースバンド帯域(可聴域の0〜
20KH)分に亘って発生する。折返し雑音は可聴周波
数域(0〜20Kl()に及ぶため、ローパスフィルタ
(以下、LPFという。)により遮断する必要がある。
このL P Fは、通常、D/A変換器の後段に挿入さ
れる。折返し雑音を完全に除去するためには、相当急峻
な減衰特性のLPFを用意しなければならない。LPF
としてアナログフィルタを用いる場合を考えると、その
ようなフィルタ特性をもたせるためには高次のアナログ
フィルタが必要となる。しかし、高次のアナログフィル
タは時間遅れや波形再現性の点で問題が多い。
そこで、D/A変換器の前にディジタルフィルタを挿入
し、オーバーサンプリング(n・fs)により折返し雑
音を高域側にシフトさせ、低次のアナログLPFで除去
するようにしている。オーバサンプリング周波数は高け
れば高いほどアナログLPFのフィルタ特性はなだらか
でよいことになる。このようなことから、オーバサンプ
リングの倍数(n)を増加させる、いわゆるハイf 化
がハイビット化とともに進められてきた。
第11図に従来のハイf 化回路の例を示す。
このハイf 化回路は、ディジタルフィルターによりデ
ィジタル入力信号DI11をオーバサンプリングし、さ
らにディジタルフィルターの出力をメモリ、あるいはシ
フトレジスタ等の遅延回路4により遅延させ、その遅延
信号をD/A変換回路5によりアナログ信号に変換した
のち、D/A変換回路2の出力信号に加算要素3によっ
てアナログ的に加算するものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来のハイf 化回路の問題点は、D/A変換回路
2と5の特性を合わせることが難しく回路構成が大型化
、複雑化する点にあり、さらに、D/A変換回路(2,
5)が2つも必要となるのでコスト的にも不利になる点
である。
本発明の目的は、ハイf 化を簡単な構成で実現しうる
D/A変換器を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、所定サンプリング周波数f で生成されたデ
ィジタル入力データを、信号レベルがパルス密度で表現
される信号に変換するD/A変換器において、前記f)
/A変換器の出力信号を1/n・fs  (nは整数)
時間遅延させる遅延回路と、前記D/A変換器の出力信
号と前記遅延回路の出力信号を加算する加算回路と、を
備えて構成される。
〔作用〕
本発明によれば、D/A変換器の出力信号は、信号レベ
ルをパルス密度で表現される信号であるため、この出力
信号を遅延回路により1/n・fs 時間だけ遅延させ
、この遅延信号をD/A変換器の出力信号に加算回路に
より加え合せることでパルス密度が高くなり、結果とし
てハイf  化されることとなる。
〔実施例〕
次に、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する
第1図に、本発明に係るD/A変換器の実施例を示す。
D/A変換器は、大別して、ディジタル入力信号DNを
1ビツトデータに再量子化して1ビット単位で出力信号
A  に変換するD/AコOUT+ ンバータ6と、D/Aコンバータ6から出力される出力
信号A  をn倍オーバサンプリング周期OUT+ 1/n・fs の時間だけ遅延する遅延回路8と、出力
信号A  と遅延回路8の出力信号を加算し11TI て出力信号A  を出力する加算要素7と、を備UT2 えて構成される。
D/Aコンバータ6は、第2図に示すように、ディジタ
ル入力信号DINをオーバサンプリングするディジタル
フィルタ9と、その出力ディジタル信号D を入力とし
てディジタル信号Doに含まれる量子化ノイズの分布状
態を高い周波数域にシフトさせるノイズシェーバ−0と
、ノイズシェーパ10から出力されるディジタル信号D
Iをアナログ信号に変換するD/A変換回路11を含ん
でいる。一般に、D/Aコンバータ6としては、MA 
S H(Multi−Hage No1Se Shap
ing )方式と、ピットストリーム方式がよく知られ
ており、本実施例ではMASH方式を用いている。MA
SH方式はノイズシェービングを多段構成にし、ディジ
タル負帰還(N ]” B)のみで可聴域の量子化ノイ
ズを低減化するのではなく、後述する1ビット量子化器
19による再量子化で生ずる量子化ひずみを抽出し、そ
の逆ひずみ成分を作ってディジタル・フィードフォワー
ド(FF)することにより量子化ノイズをキャンセルす
るようにしたものである。
ディジタルフィルタ9は、第3図に示すように、非巡回
型のディジタルフィルタ(FIR)であり、ディジタル
入力信号”INを順次シフトしながら、個々のデータX
 (n)・・・X(n−N+1)のそれぞれにフィルタ
係数h ・・・h  を乗算し、そのn−1 乗算値の総和を求める演算を行う。このディジタルフィ
ルタ9は、具体的には第4図に示すようなハードウェア
構成となる。すなわち、ディジタルフィルタ9はディジ
タル入力信号DINのデータXを遅延するデータメモリ
12を有しており、各データX (n ) =・X (
n −N + 1 )を遅延(Z −’)させて乗算器
14に出力する。フィルタ係数メモリ13にはフィルタ
係数h  −h   が格納されOn−1 ており、フィルタ係数h ・・・h  は順次読出さn
−1 れて乗算器14に出力される。乗算器14は各データX
 (n ) =・X (n −N + 1 )とフィル
タ係数h ・・・h  をそれぞれ掛は合わせ、その各
乗算n−1 値を加算器15に出力する。加算器15は各乗算値を足
し合せ、アキュームレータ16に出力する。
アキュームレータ16はその出力の一部を加算器15に
戻し、乗算値の累積値を求めてディジタル信号り。とじ
て演算結果データyを出力する。
このディジタルフィルタ9の演算処理過程においては、
データの掛は算をしているため、必要なビット数に対し
て余りのビット数が生じる。そのため、一般に、四捨五
入あるいは切り捨てなどの丸め処理が行われる。しかし
、この丸め処理はデータの下位ビットを捨てることであ
り、丸め誤差が生じてデータの精度が低下することにな
る。そこで、このような誤差の偏りを分散させるために
、ノイズシェーパ10が用いられる。
ノイズシェーパ10はディジタルフィルタ9の演算処理
の最終段階で切り捨てられる下位ビットのデータをディ
ジタルフィードバック(負帰還)させることにより、本
来ならば切り捨てられる下位ビット情報を逆位相でフィ
ードバックさせて誤差の偏りを減少させるものである。
第5図にノイズシェーパ10の例を示す。第5図におい
て、ノイズシェーパ10は、ディジタルフィルタ9から
のディジタル信号り。を積分器18により積分(1/ 
(1−Z’))L、その積分値を1bit量子化器19
に出力する。1bit量子化器19はコンパレータが用
いられ、マルチビットのディジタル信号Doを1ビツト
ずつのデータに再量子化するものである。遅延回路20
は1bit量子化器19から出力される1ビツトデータ
を1サンプルデ一タ分だけ遅延(Z ”)させるもので
ある。
遅延回路20の出力信号は逆相で加算要素17にフィー
ドバックされる。加算要素17はディジタルフィルタ9
からのディジタル信号Doから遅延回路20の出力デー
タを減算する。
D/A変換回路11は、例えばMASH方式の場合の一
例を示すと、ディジタル信号D1の値に対応するパルス
幅を発生させる回路である。この様子を第7図に示す。
ビットストリーム方式の場合は2値であるから0.1を
出力するコンパレータである。
遅延回路8は、第6図に示すように、D/Aコンバータ
6から出力される出力信号A。llTlをn倍オーバサ
ンプリング周期T  (=1/n・fs  )S の時間だけ遅延するものである。遅延回路8はn倍オー
バサンプリング周期T の時間分に対応する数のシフト
レジスタ21−1〜21□により構成される。シフトレ
ジスタ21−1〜21、は外部から与えられるクロック
信号CKに同期して順次出力信号A。、71をシフトさ
せることにより遅延データを加算要素7に出力する。
次に、作用を説明する。
まず、第7図にD/A変換回路11の出力信号AOUT
Iの一般的な出力波形を示す。第7図(a)はMASH
方式の場合のD/A変換出力信号AOUTIを示し、第
7図(b)はピットストリーム方式の場合のD/A変換
回路11の出力信号AOU工1を示している。MASH
方式の場合、第7図(a)および第8図に示すように、
信号レベルをオーバーサンプリング周期T 内のパルス
幅でS 表現するPWM方式が用いられている。オーバーサンプ
リング周波数は、例えば、サンプリング周波数f の6
4倍の(64f  )であり、したがS って、その周期T  =1/64f  である。信号l
                 Sレベルは±5値
で表現される。これに対してピットストリーム方式の場
合、第7図(b)に示すように、信号レベルをオーバー
サンプリング周期T のパルス数で表現するPDM方式
が用いられている。オーバーサンプリング周波数は、例
えば、サンプリング周波数f の256倍(256f 
 )S                      
        Iであり、その周期T  =1/25
6f  である。
I                      S信
号値は2値で表わされる。第7図(a)、(b)かられ
かるように、両方式には、信号表現がPWMかPDMか
の違いはあるものの、結局、信号レベルはパルス密度で
表現されている。つまり、ハイf 化に当ってはパルス
密度を任意に変化できるように構成すればよい。
そこで、本実例においては、MASH方式を前提とし、
出力信号A  を適当な時間遅延させ、UT この遅延させた信号をもとの出力信号A  に加UT えることによりハイf 化を図ったものである。
すなわち、第6図に示すように、D/Aコンバータ6か
らの出力信号A  を加算要素7に入力すUH る。一方、出力信号へ  を適当なりロック信号UTI CKに同期させて遅延回路8に入力し、この遅延回路8
において適当なオーバサンプリング周期T。=1/64
fsだけずらしたのち加算要素7により出力信号A  
と加算することで、ハイUTI f 化された出力信号A。tlT2を得ることができる
第8図は、+5レベルから−5レベル間に存在する32
f  のデータを遅延回路8により64f  の周期だ
けシフトさせる場合の信号波形の例を示している。
以上のように、D/Aコンバータ6の出力信号AoUT
1の1 / nの周期分遅延させた信号を遅延回路8に
より作り、その遅延信号をD/Aコンバータ6の出力信
号へ  に加えるだけでハイf 化OυTl     
      s が可能となる。それと同時に、従来の遅延回路8をもた
ないD/A変換回路11の出力信号A。UTには、第9
図に示すような、オーバサンプリング周波数に対応する
周波数に、ピーク状のスパイクノイズが現れるが、本実
施例のように、遅延回路8を加えた構成では、第10図
に示すように、高域ノイズのレベルが低下する効果が得
られる。
〔発明の効果〕
以上の通り、本発明によれば、D/A変換器の出力信号
を1/n・fs 時間だけ遅延させ、この遅延信号をD
/A変換器の出力信号に加えるようにしたので、簡単な
構成でハイf 化が可能となる。また本実施例ではD/
A変換器は1個で説明したが、1bitD/A変換器は
純ロジックで構成できるため、将来プロセス技術向上に
より複数個のD/A変換器を使うことも可能である。そ
の時もマルチビットD/A変換器のように特性にバラツ
キを合わせる必要がないため、安価に実現が可能となる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るD/A変換器の概要構成を示すブ
ロック図、 第2図は1bitD/Aコンバータの構成を示すブロッ
ク図、 第3図はディジタルフィルタの演算過程を示すブロック
図、 第4図は非巡回型ディジタルフィルタの構成を示すブロ
ック図、 第5図はノイズシェーバの構成を示すブロック図、 第6図は遅延回路の構成例を示すブロック図、第7図は
1ビツトD/Aコンバータの一般的な出力波形を示す波
形図、 第8図はMASH方式の信号表現の説明図、第9図は従
来の1ビツトD/Aコンバータの出力波形の具体例を示
す波形図、 第10図は本発明のD/A変換器の出力波形の具体例を
示す波形図、 第11図は従来のマルチビットD/A変換器でのハイf
 化回路の構成を示すブロック図である。 1・・・ディジタルフィルタ 2・・・D/A変換回路 3・・・加算要素 4・・・遅延回路 5・・・D/A変換回路 6・・・D/Aコンバータ 7・・・加算要素 8・・・遅延回路 9・・・ディジタルフィルタ 10・・・ノイズシェーパ 11・・・D/Aコンバータ 12・・・データメモリ 13・・・フィルタ係数メモリ 14・・・乗算器 15・・・加算器 16・・・アキュームレータ 17・・・加算要素 18・・・積分器 19・・・1bit量子化器 20・・・遅延回路 A  ・・・出力信号 11T AOUTI・・・出力信号 八〇〇〇、・・・出力信号 DIN・・・ディジタル入力信号 DO・・・ディジタル信号 DI・・・ディジタル信号

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 所定サンプリング周波数f_sで生成されたディジタル
    入力データを、信号レベルがパルス密度で表現される信
    号に変換するディジタル・アナログ変換器において、 前記ディジタル・アナログ変換器の出力信号を1/n・
    f_s(は整数)時間遅延させる遅延回路と、 前記ディジタル・アナログ変換器の出力信号と前記遅延
    回路の出力信号を加算する加算回路と、を備えたことを
    特徴とするディジタル・アナログ変換器。
JP27373490A 1990-10-12 1990-10-12 ディジタル・アナログ変換器 Pending JPH04150416A (ja)

Priority Applications (1)

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JP27373490A JPH04150416A (ja) 1990-10-12 1990-10-12 ディジタル・アナログ変換器

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JP27373490A Pending JPH04150416A (ja) 1990-10-12 1990-10-12 ディジタル・アナログ変換器

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5610606A (en) * 1993-07-21 1997-03-11 Kabushiki Kaisha Toshiba 1-bit D/A conversion circuit
US5699064A (en) * 1994-08-01 1997-12-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Oversampling D/A converter using a bidirectional shift register
JP2019198086A (ja) * 2014-04-14 2019-11-14 シーラス ロジック, インコーポレイテッドCirrus Logic, Inc. 切換可能な2次再生経路

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US5699064A (en) * 1994-08-01 1997-12-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Oversampling D/A converter using a bidirectional shift register
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