JPH04332215A - オフセット除去装置 - Google Patents

オフセット除去装置

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JPH04332215A
JPH04332215A JP3102442A JP10244291A JPH04332215A JP H04332215 A JPH04332215 A JP H04332215A JP 3102442 A JP3102442 A JP 3102442A JP 10244291 A JP10244291 A JP 10244291A JP H04332215 A JPH04332215 A JP H04332215A
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JP
Japan
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signal
input
output
adder
time
Prior art date
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Pending
Application number
JP3102442A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasunori Tani
泰範 谷
Tetsuhiko Kaneaki
哲彦 金秋
Akira Sobashima
彰 傍島
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04332215A publication Critical patent/JPH04332215A/ja
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/0219Compensation of undesirable effects, e.g. quantisation noise, overflow

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディジタル信号を扱う電
子回路に関し、特に信号に含まれる直流成分(オフセッ
ト)を抽出し除去するオフセット除去装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】ディジタル回路を設計するにあたり、信
号に含まれている直流成分を除去する必要が生じること
がある。従来用いられていたオフセット除去装置の一例
を図6に示し、その説明を行う。
【0003】図6は従来用いられていたオフセット除去
装置のブロック図である。図6で、61は減算器、62
はDFF(D型フリップフロップ)ある。
【0004】入力されたディジタル信号は減算器61の
被減算端子に入力されるとともに、DFF62を介して
減算器61の減算端子に入力される構成となっており、
その伝達関数H(z)は(数1)で表される。
【0005】
【数1】 従って、振幅特性A(z)は(数2)で表される。
【0006】
【数2】 ここで、信号周波数fとサンプリング周波数Fsとθと
の間には、
【0007】
【数3】 という関係が成り立つ。すなわち、f=0ではθ=0で
あるからA(z)=0となり、直流成分を除去できる低
域除去(ローカット)フィルタとなっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図6に示
す構成では、(数2)からも明らかなように低周波が大
きく減衰する周波数特性を持つものであり、たとえば音
声信号のような低周波が重要な用途には向かないという
課題があった。
【0009】本発明は上記従来の課題を解決するもので
、低周波の減衰が小さいオフセット除去装置を提供する
ことを目的とする。
【0010】
【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、一方の入力端子に入力信号が与えられ、2
つの入力端子に入力される信号を加算する加算器と、前
記加算器の出力が与えられ、その信号が過去正であった
時間と負であった時間との差が、所定の時間を超えたと
きのみ零でない所定値の信号を出力するとともに、正負
の計時を初期化する変換器と、前記変換器の出力を累積
加算して前記加算器の他方の入力端子に出力する積分器
とを具備し、前記加算器から出力される信号を出力とす
るオフセット除去装置で構成される。
【0011】また本発明は、一方の入力端子に入力信号
が与えられ、2つの入力端子に入力される信号を加算す
る加算器と、前記加算器の出力が与えられ、その信号が
過去正であった時間と負であった時間との差が、制御信
号によって決定される所定の時間を超えたときのみ零で
ない所定値の信号を出力するとともに、正負の計時を初
期化する変換器と、前記変換器の出力を累積加算して前
記加算器の他方の入力端子に出力する積分器とを具備し
、前記加算器から出力される信号を出力とするオフセッ
ト除去装置で構成される。
【0012】
【作用】上記した構成により本発明は、入力信号の正負
の時間差をもとに直流除去量が変化するようになってい
るため、所定の時間よりも短い周期を持つ信号に対して
は符号が変化するので直流除去量が殆ど変化しない。従
って、信号帯域の下限より長い周期を前記所定の時間に
設定することにより、信号入力時には殆ど動作せず、専
ら信号がない場合に直流成分の抽出・除去を行うように
したことによって、信号に影響を与えないで効果的に直
流成分を除去することができるものである。
【0013】また、前記所定の時間を制御信号により切
り換えることで、信号がない場合には直流成分の抽出・
除去を短時間で行うようにすることができる。
【0014】
【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。なお、2ビット以上のディジタル信
号は2の補数形式とする。
【0015】図1は本発明によるオフセット除去装置の
一実施例を表すブロック図である。図1で、11は加算
器、12は変換器、13は積分器である。
【0016】次に、図1のオフセット除去装置の動作に
ついて説明する。入力されたディジタル信号は加算器1
1を介して出力されると共に、変換器12へ入力される
。変換器12は、加算器11から入力される信号が正の
場合には“+1”を、負の場合には“−1”をそれぞれ
累算することで過去正であった時間と負であった時間と
の差を求め、累算値の絶対値が制御信号Sによって決定
される所定の値を超えたときには累算値が正の場合には
“−1”を出力し、累算値が負の場合には“+1”を出
力する。即ち、変換器12へ入力される信号の直流成分
と反対の符号を持つ絶対値1の信号を出力するようにな
っている。また、出力と同時に累算値の初期化を行う。 変換器12の出力信号は積分器13に入力される。 積分器13は入力された信号を累積加算して出力するも
のであり、積分器13の出力は加算器11に入力される
。この結果、加算器11の出力の直流成分は減少する。 以上の繰り返しによって出力の直流成分を零に近づけ、
オフセット除去を行うようになっている。
【0017】図1の変換器12の一実施例を図2に示す
。図2で、21は信号の正負を判定し結果を2ビットで
“−1,0,+1”の3通りで出力する量子化器、22
は入力信号を累積加算し上位2ビットを出力する積分器
、23はEXOR(排他的論理和)ゲート、24はAN
Dゲート、25は制御信号Sにより入力を選択して出力
するセレクタ、26,27,28はDFF(D型フリッ
プフロップ)である。
【0018】図2の回路の動作を説明すると、まず入力
信号は量子化器21で正負を判定されてA1,A0(A
1が符号ビット)の2ビット信号(信号A)として出力
され、セレクタ25に入力されるとともに積分器22に
入力される。ここで、量子化器21は入力信号を正と判
定したときには“−1”を、負と判定したときには“+
1”を出力するようになっている。積分器22は信号A
を累積加算し上位2ビットを出力する。この積分器22
の保持する値は、量子化器21の入力信号が過去正であ
った時間と負であった時間との差を表している。積分器
22の出力はEXORゲート23とANDゲート24で
処理され、B1,B0(B1が符号ビット)の2ビット
信号(信号B)を得る。このうちB0はDFF28を介
して積分器22へリセット信号Rとして入力している。
【0019】積分器22の保持する値の絶対値が小さい
とき、上位2ビットは共に“1”または“0”であるか
らEXORゲート23の出力B0は“0”となり、従っ
てB0を一方入力とするANDゲート24の出力B1も
“0”となって、信号B=“00”となる。積分器22
の保持する値の絶対値が大きくなって、上位2ビットが
異なる出力になったとき、EXORゲート23の出力B
0は“1”となり、従ってB0を一方入力とするAND
ゲート24の出力B1は積分器22の出力の符号ビット
と等しくなる。即ち、積分器22の出力が“01”のと
き信号B=“01”(+1)になり、“10”のとき信
号B=“11”(−1)になる。また、このときB0が
“1”であるからDFF28を介して積分器22へリセ
ット信号が入力され、積分器22の保持する値は初期化
される。
【0020】このようにして得られた信号A,Bは、セ
レクタ25で制御信号Sによって一方が選択され、さら
にDFF26,27を介してC1,C0(C1が符号ビ
ット)の2ビット信号(信号C)が出力される。ここで
は制御信号Sが“1”のとき信号Aを、制御信号Sが“
0”のとき信号Bを、それぞれ選択するようになってい
る。即ち、S=“1”の場合には入力信号の符号と反対
の符号を持つ絶対値1の信号を出力し、S=“0”の場
合には入力信号が過去正であった時間と負であった時間
との差が所定値を超えたときにのみ入力信号の符号と反
対の符号を持つ絶対値1の信号を出力するようになって
いるものである。
【0021】図2の量子化器21の一実施例を図3に示
す。図3で、31は4入力のANDゲート、32は4入
力のNORゲート、33はNORゲート、34は一方入
力が負論理になっているANDゲートである。
【0022】図3の回路の動作を説明すると、まず入力
は4ビットの信号であり、ANDゲート31とNORゲ
ート32にそれぞれ入力される。入力が“0000”(
0)の時にはNORゲート32の出力が“1”に、また
入力が“1111”(−1)の時にはANDゲート31
の出力が“1”になり、これらの時に限ってNORゲー
ト33の出力は“0”になる。この出力はANDゲート
34の正論理入力に入力されるから、出力のA1,A0
(信号A)は“00”となる。これ以外の時にはNOR
ゲート33の入力はともに“0”であるからA0は“1
”となり、またANDゲート34の正論理入力も“1”
であるからA1は入力の符号ビット(MSB)を反転し
たものとなる。即ち、入力が0または−1のとき信号A
=“00”(0)を、入力が正のとき信号A=“11”
(−1)を、入力が(−1を除く)負のとき信号A=“
01”(+1)を、それぞれ出力するものである。
【0023】図2の積分器22の一実施例を図4に示す
。図4で、41は加算器、42はDFF(D型フリップ
フロップ)である。
【0024】図4の動作を説明すると、入力は加算器4
1を介して出力されるとともにDFF42に入力され、
DFF42の出力は加算器41に入力される。即ち、D
FF42の保持値と入力とを加算して出力するとともに
この出力をDFFの新しい保持値とする、いわゆる積分
器を構成している。ここでDFF42はリセット機能を
持ち、信号Rの入力によって保持値を初期化することが
できる。また、出力は加算器41の出力のうちの上位2
ビットのみとしている。
【0025】図1の積分器13の構成は基本的に図4に
示した回路と同様であるが、加算器41の出力をそのま
ま出力としたものである。
【0026】次に、図1のオフセット除去装置の動作に
ついて、図5を参照しながらさらに詳しく説明する。図
5は図1に示したオフセット除去装置の各部の波形図で
ある。(a),(b)はそれぞれ図1の入力および出力
信号、(c),(d)はそれぞれ図1の変換器12およ
び積分器13の出力、(e),(f),(g)はそれぞ
れ図2の信号A,B,Sである。
【0027】ここでは入力信号(a)を正の直流、信号
S(g)を時刻T0からT1まで“1”としたので、時
刻T0からT1までは信号Sにより変換器12の出力(
c)は信号A(e)となり“−1”が出力される。この
出力は積分器13で累積加算され(d)のようになり、
出力信号(b)は次第に0に近づいて時刻T1のとき+
2となる。
【0028】時刻T1以後、信号Sは“0”であるから
変換器12の出力(c)は信号B(f)となる。信号A
は依然として“−1”であるから所定時間を経過後の時
刻T2には信号Bは“−1”を出力し、積分器13の出
力も“−1”が加算されて出力信号(b)はさらに0に
近づいて+1となる。さらに所定時間を経過して時刻T
3には信号Bは再び“−1”を出力し、積分器13の出
力も“−1”が加算されて出力信号(b)はついに0と
なる。このとき信号Aは“0”になり、変換器12の出
力も“0”となって積分器13の出力は停止し、直流成
分の除去は完了する。この動作は入力信号(a)が負の
直流の場合も、極性が反対になるほかは同様であり、ま
たノイズなどの微少な交流成分がある場合は信号Bの出
力に時間がかかるものの、直流成分がある限りこれを除
去する信号が変換器12から出力される。
【0029】次に、入力信号の振幅が大きく正負が頻繁
に変わるような信号であったとき、入力信号に含まれる
直流成分は振幅に比較して明らかに小さい。この場合、
信号の正負の時間差は測定時間に比較して小さくなるた
め信号Bの出力、即ち直流成分の除去は稀にしか行われ
ず、従って信号に対する影響は小さい。また、入力信号
に含まれる直流成分が安定しており、また入力信号が微
小となって直流成分を速やかに除去できる前記の状態が
これ以前に存在するならば、充分な直流成分の除去が既
になされていることになる。例えば、低周波が重要な音
声信号のような用途では、入力信号が微小となって直流
成分を除去できる無音期間が必ず存在すると考えられる
【0030】以上説明したようにオフセット除去装置を
構成できる。図2に示した回路ではセレクタ25によっ
て信号Aと信号Bを選択して出力としているが、これは
入力信号がほぼ直流成分だけになる無信号状態のときに
、信号Aを選択することで速やかなオフセット除去を可
能とするものであって、信号Sもこの目的に合うように
与えれば良いものである。前記無信号状態が得られない
システムの場合はセレクタ25を除き、信号Bを出力と
すればよい。また、図3では入力を4ビット信号として
いるが、もちろんビット数に制限は無い。例えばMSB
のみを用いることもできる。さらに入力の全てを用いる
必要はなく、例えば16ビット信号の上位8ビットだけ
を用いれば16ビットの最大値±32767に対し下位
8ビットの+255〜−256の範囲が無視される(零
と判定される)だけであり、約0.8%(=256÷3
2767)以下のオフセットを許容すれば回路規模の削
減が可能である。
【0031】なお、信号の正負の時間差を求める方法は
図2の方式に限ったものではなく、例えば正負の時間を
別々にカウントし差を求めても良い。また制御信号Sは
、変換器12の入力信号の正負の時間差と、変換器12
の出力との関係を設定するものであり、1ビット信号に
限ったものではなく、複数の所定の時間差で出力するよ
うにすることももちろん可能である。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように本発明のオフセット除
去装置は、例えば音声信号のような低周波が重要な用途
であっても直流成分のみを除去できるという優れた装置
を実現し得るものである。また、信号が殆どオフセット
のみの無信号状態の場合には、信号Sによりオフセット
除去を速やかに行うことができるものである。さらに、
信号の正負の判定を、零を含む所定の領域にある場合を
除くようにすることにより回路規模の削減を可能にする
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるオフセット除去装置の一実施例を
示すブロック図
【図2】図1の変換器12の一実施例を示す回路図
【図
3】図2の量子化器21の一実施例を示す回路図
【図4
】図2の積分器22の一実施例を示すブロック図
【図5
】図1のオフセット除去装置の各部の動作波形を示す波
形図
【図6】従来のオフセット除去装置の構成を示すブロッ
ク図
【符号の説明】
11,41  加算器 12  変換器 13,22  積分器 21  量子化器 23  EXOR(排他的論理和)ゲート24,34 
 ANDゲート 25  セレクタ 26,27,28,42  DFF(D型フリップフロ
ップ) 31  4入力ANDゲート 32  4入力NORゲート 33  NORゲート

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  一方の入力端子に入力信号が与えられ
    、2つの入力端子に入力される信号を加算する加算器と
    、前記加算器の出力が与えられ、その信号が過去正であ
    った時間と負であった時間との差が、所定の時間を超え
    たときのみ零でない所定値の信号を出力するとともに、
    正負の計時を初期化する変換器と、前記変換器の出力を
    累積加算して前記加算器の他方の入力端子に出力する積
    分器とを具備し、前記加算器から出力される信号を出力
    とするオフセット除去装置。
  2. 【請求項2】  一方の入力端子に入力信号が与えられ
    、2つの入力端子に入力される信号を加算する加算器と
    、前記加算器の出力が与えられ、その信号が過去正であ
    った時間と負であった時間との差が、制御信号によって
    決定される所定の時間を超えたときのみ零でない所定値
    の信号を出力するとともに、正負の計時を初期化する変
    換器と、前記変換器の出力を累積加算して前記加算器の
    他方の入力端子に出力する積分器とを具備し、前記加算
    器から出力される信号を出力とするオフセット除去装置
  3. 【請求項3】  変換器の正負の判定を、加算器の出力
    が零を含む所定の領域にある場合を除くようにした請求
    項2記載のオフセット除去装置。
JP3102442A 1991-05-08 1991-05-08 オフセット除去装置 Pending JPH04332215A (ja)

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US07/875,176 US5210709A (en) 1991-05-08 1992-04-28 Digital filter for removing dc components
DE69212617T DE69212617T2 (de) 1991-05-08 1992-05-05 Offset-Verminderer
EP92107581A EP0512480B1 (en) 1991-05-08 1992-05-05 Offset reducer

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