JPH0458611A - サンプリング周波数変換装置 - Google Patents

サンプリング周波数変換装置

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JPH0458611A
JPH0458611A JP2172030A JP17203090A JPH0458611A JP H0458611 A JPH0458611 A JP H0458611A JP 2172030 A JP2172030 A JP 2172030A JP 17203090 A JP17203090 A JP 17203090A JP H0458611 A JPH0458611 A JP H0458611A
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JP
Japan
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sampling
sampling frequency
code length
stages
signal
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JP2172030A
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Akira Yasuda
彰 安田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/06Non-recursive filters
    • H03H17/0621Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing
    • H03H17/0635Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing characterized by the ratio between the input-sampling and output-delivery frequencies
    • H03H17/065Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing characterized by the ratio between the input-sampling and output-delivery frequencies the ratio being integer
    • H03H17/0664Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing characterized by the ratio between the input-sampling and output-delivery frequencies the ratio being integer where the output-delivery frequency is lower than the input sampling frequency, i.e. decimation

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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、オーバサンプリングされた信号のりサンプル
を行うサンプリング周波数変換装置に関する。
(従来の技術) 最近では、アナログ量をより精度よく取り扱うために、
いったんディジタル化した後に処理を行うことが多い。
このようなディジタル信号処理にあっては、所定の周波
数による原信号のサンプリング(標本化)が行われる。
このとき、本来行うべきサンプリング周波数より高い周
波数でサンプリングを行う、いわゆるオーバサンプリン
グが一般に行われることがある。これは、サンプリング
周波数を高くすると、サンプリングによって生じる量子
化雑音が広い周波数帯域に分散し、信号帯域内の量子化
雑音が低減するからである。
ところで、オーバサンプリングを行った後には、リサン
プルを行い本来のサンプリング周波数に変換するが、オ
ーバサンプリング後の信号にそのままりサンプルを行っ
た場合、オーバサンプリング周波数を「sO、リサンプ
リング周波数をfsrとすると、rsr /2〜fso
の成分が全て0〜rsrに折返しノイズとなって、原信
号との分離が不能となってしまう。
特に、ΔΣ変調型A/Dコンバータのようなノイズシェ
ービング特性を持つオーバサンプリング型A/Dコンバ
ータでは、ノイズシェービングにより増大した高域の量
子化ノイズ成分がリサンプルにより信号帯域内へ折返し
てしまう。
そこで、リサンプルを行う前に、第5図に示すような特
性を持ったいわゆるデシメーションフィルタにより信号
帯域へ折り返す成分を、予め十分に減衰させておくこと
が行われている。
このようなデシメーションフィルタを備えたサンプリン
グ周波数変換装置の構成を、デシメーションフィルタに
移動平均フィルタを用いた例について第6図に示す。
同図において、1は移動平均フィルタ、2はサンプリン
グ手段である。移動平均フィルタ1は、n個の遅延要素
3.3・・・と加算手段4により構成されている。なお
、5は入力端子、6は出力端子である。
移動平均フィルタ1は、入力された信号を遅延要素3.
3・・・により遅延させ、nの遅延信号を加算手段4で
加算することで第5図に示した特性を得ている。移動平
均フィルタ1により折り返し雑音となる成分を十分に減
衰させられた信号は、サンプリング手段2により本来の
サンプリング周波数でリサンプルが行われる。
ところが、このような構成の移動平均フィルタ1では、
回路規模が非常に大きなものとなってしまう。
そこで、演算装置を多重化して回路規模の縮小化を計っ
た構成を第7図に示す。
同図に示すようにこの構成では、1つの加算手段11に
よりメモリ手段12に記憶された信号をn回加算するこ
とで所定の特性を得ている。なお、13は係数発生手段
、14は乗算手段、15は入力端子である。
しかしながら、1/nのサンプリングレートを得るため
には、第6図に示す加算手段4のn倍の動作速度が加算
手段11に要求されるので、高速動作をさせることが困
難であった。
(発明が解決しようとする課題) 上述したように、従来のサンプリング周波数変換装置で
は、サンプリングレートを1/nに落とすためにn次の
デシメーションフィルタを必要とするので、高速動作を
させようとすると回路規模が非常に大きなものとなって
しまうという問題があった。
本発明は、このような点に対処してなされたもので、回
路規模は小型でありながら、高速で動作させる事のでき
るサンプリング周波数変換装置を提供するものである。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、出力される信号の符号長が入力される信号の
符号長よりも大となるよう動作するディジタルフィルタ
と、このディジタルフィルタの出力信号を所定のクロッ
クに基づきサンプリングするためのサンプリング手段と
を具備するサンプリング周波数変換器が複数段に縦続接
続され、前記クロックは、縦続接続された後段ほど低い
周波数を用いるものである。
(作 用) 本発明では、出力される信号の符号長が入力される信号
の符号長よりも大となるディジタルフィルタとサンプリ
ング手段とからなるサンプリング周波数変換器が複数段
に縦続接続されている。
即ち、サンプリングレートを1 / nに落とすにあた
り、nを、nm−aXbXcのごとく幾つかの因数に分
解し、それぞれサンプリングレートを1/11s 1/
bs 1/Cとする複数のサンプリング周波数変換器を
縦続接続することで最終的に1/nのサンプリングレー
トを有するサンプリング周波数変換装置としている。
従って、−段あたりの次数が小さくなるので、回路規模
を小さくできるとともに、高速動作をしなければならな
い前段は信号の符号長が短く、符号長が長くなる後段は
サンプリング周波数が低くなるので、容易に高速化でき
る。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第1図は、本発明の一実施例のサンプリング周波数変換
装置の構成を示す図である。
同図に示すように、このサンプリング周波数変換装置1
00は、ローパスフィルタ110.120.130が前
置された例えばアナログスイッチで構成されるサンプリ
ング手段140.150、】60が縦続接続されて構成
されている。なお、170は入力端子、180は出力端
子である。
このサンプリング周波数変換装置100で、サンプリン
グレートを1 / nに落とす場合、nは、n−aXb
Xcのごとく幾つかの因数に分解され、サンプリング手
段140.150.160でのりサンプリング周波数「
sl 、 fs2 、fs3がそれぞれの前段の1 /
 a s 1 / b −1/ eとなるようにローパ
スフィルタ110.120、〕30の特性が設定される
。これにより、人力される信号のサンプリング周波数を
rsoとしたとき、各サンプリング手段のりサンプリン
グ周波数はs fsl −rso 76% fs2−f
so / (a Xb) % fs3−rso / (
aXbXc)、即ちrs3− rso / nとなる。
つまり、サンプリングレートが1 / a 、 1 /
 b 、 1 / e テあるサンプリング周波数変換
器を三段に縦統接続することで、サンプリングレートが
1 / nであるサンプリング周波数変換装置を構成し
ている。
従って、高速動作が要求されるのはサンプリング周波数
変換装置100の前段部のみであり、後段ほど低速動作
で済ませることができる。
また、ローパスフィルタ110.120.130は、例
えば第2図に示すようなFIR(非巡回型)フィルタで
構成することが可能である。
同図において、111.111・・・は入力された信号
を所定の時間遅延させる遅延手段、113.113・・
・は信号に所定の係数をかけるための乗算手段、115
は乗算手段113.113・・・の結果を加算するため
の加算手段、117は入力端子、119は出力端子であ
る。
この様に、複数段に分割し、順次サンプリング周波数を
落としていくので、低次のローパスフィルタでサンプリ
ング周波数変換装置を構成することができる。
次に、第2の実施例について第3図を用いて説明する。
この例では、サンプリング周波数変換装置1200が一
次のローパスフィルタ210,220,230を前置し
たサンプリング手段240,250゜260を縦続接続
して構成されている。なお、270は入力端子、280
は出力端子である。
ローパスフィルタ210,220,230は、基本遅延
手段211.221.231と加算手段213.223
.233がら構成されている。これらのローパスフィル
タは、入力される信号の速度を1/2として出力する。
従って、各サンプリング手段でのりサンプリング周波数
は、オーバサンプリング周波数をIs’とすると、それ
ぞれrs’ /2 、rs’ /4 、rs’ /8と
なり、後段ほど低速動作で済ませることができる。また
、−次のローパスフィルタにより構成しているので、回
路規模が極めて小さくなるとともに、特性も第5図に示
す従来のデシメーションフィルタと同一である、 さらに、第3の実施例を第4図を用いて説明する。
同図に示すように、この例のサンプリング周波数変換装
置300には、2次ΔΣ変調型A/Dコンバータ301
の出力信号が入力されている。
サンプリング周波数変換装置2300は、ローパスフィ
ルタ310.320,330を前置したサンプリング手
段340,350,360が縦続接続されて構成されて
いる。なお、370は入力端子、380は出力端子であ
る。
ローパスフィルタ310は、基本遅延手段311と加算
手段313とから構成された一次のローパスフィルタ3
15が3段に縦続接続されて構成されている。ローパス
フィルタ320,330ら同様に基本遅延手段321.
331と加算手段323.333とにより一次のローパ
スフィルタが3段に縦続接続された構成とされている。
これらのローパスフィルタは、それぞれ入力された信号
の符号長に3ビツトを付加し、速度を1/2として出力
する。つまり、2次ΔΣ変m12A/Dコンバータ30
1の出力信号の符号長は1ビツトであるが、−段目のロ
ーパスフィルタ310の出力では4ビツトとなり、二段
目で7ビツト、三段目でlθビットとなる。
従って、高速動作が要求される前段ほど符号長が短く、
符号長が長くなる後段はサンプリング周波数が低くなる
ので、高速化が容易に可能である。
また、このサンプリング周波数変換装置300の伝達関
数は、 (1+ z −’ )″ (1+ z−2)″ (1+
Z −’ )3関(1+ z −’ + z−2斗z 
−3+z−’+z、−5+z−’+z−’)’となるの
で、この例でも第5図に示す従来のデシメーションフィ
ルタと同一の特性になる。また、折り返し雑音特性も同
一となる。
なお、上述の実施例では、低次のローパスフィルタとサ
ンプリング手段をそれぞれ三段に縦続接6.続した例に
ついて説明したが、接続される段数はこれに限定される
ものではなく、より多段の縦続接続で構成してもよく、
ローパスフィルタの構成も本実施例に限定されるもので
はない。
[発明の効果] 本発明では、出力される信号の符号長が入力される信号
の符号長よりも大となるディジタルフィルタとサンプリ
ング手段とからなるザンブリング周波数変換器が複数段
に縦続接続されているので、ディジタルフィルター段あ
たりの次数が小さくなり、回路規模を小さくできるとと
もに、高速動作をしなければならない前段は信号の符号
長が短く、符号長が長くなる後段はサンプリング周波数
が低くなるので、容易に高速化できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のサンプリング周波数変換装置の一実施
例の構成を説明するための図、第2図はこのサンプリン
グ周波数変換装置に用いるローパスフィルタの構成の一
例を示す図、第3図は第2の実施例のサンプリング周波
数変換装置の構成を説明するための図、第4図は第3の
実施例のサンプリング周波数変換装置の構成を説明する
ための図、第5図はサンプリング周波数変換装置に必要
となるデシメーションフィルタの特性を示す図、第6図
は移動平均フィルタによる従来例のサンプリング周波数
変換装置の構成を説明するための図、第7図はこの移動
平均フィルタの他の構成例を示す図である。 100・・・サンプリング周波数変換装置、110.1
20.130・・・ローパスフィルタ、140.150
.160・・・サンプリング手段、200・・・サンプ
リング周波数変換装置、210.220.230・・・
−次のローパスフィルタ、240.250.260・・
・サンプリング手段、300・・・サンプリング周波数
変換装置、310.320.330・・・ローパスフィ
ルタ、340.350.360・・・サンプリング手段
、315・・・−次のローパスフィルタ。 出願人      株式会社 東芝

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 出力される信号の符号長が入力される信号の符号長より
    も大となるよう動作するディジタルフィルタと、このデ
    ィジタルフィルタの出力信号を所定のクロックに基づき
    サンプリングするためのサンプリング手段とを具備する
    サンプリング周波数変換器が複数段に縦続接続され、前
    記クロックは、縦続接続された後段ほど低い周波数を用
    いることを特徴とするサンプリング周波数変換装置。
JP2172030A 1990-06-27 1990-06-27 サンプリング周波数変換装置 Pending JPH0458611A (ja)

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JP2172030A JPH0458611A (ja) 1990-06-27 1990-06-27 サンプリング周波数変換装置
US07/721,683 US5191334A (en) 1990-06-27 1991-06-26 Sampling frequency conversion apparatus
EP91305771A EP0466356A1 (en) 1990-06-27 1991-06-26 Sampling frequency conversion apparatus

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