JPH0575467A

JPH0575467A - デジタルゲイン可変装置

Info

Publication number: JPH0575467A
Application number: JP23501291A
Authority: JP
Inventors: Hajime Obinata; 肇小日向
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-09-13
Filing date: 1991-09-13
Publication date: 1993-03-26
Anticipated expiration: 2015-09-25
Also published as: JP3092237B2

Abstract

(57)【要約】【目的】１ビット方式のデジタル・アナログ変換器の
出力ゲインを変化させるデジタルゲイン可変装置におい
て、出力信号の直流分の変動を抑えさせる。【構成】１ビット方式のデジタル・アナログ変換器１
２の出力を、複数の論理ゲート素子１３ａ，１３ｂ‥‥
１３ｉの一方の入力に供給し、ゲイン設定用制御信号を
それぞれの論理ゲート素子の他方の入力に供給し、それ
ぞれの論理ゲート素子の出力を抵抗器２０ａ，２０ｂ‥
‥２０ｉの一端に接続し、このそれぞれの抵抗器の他端
を共通に接続し、この接続点に得られる信号を演算増幅
器２１の反転側入力端子に供給すると共に、デジタル・
アナログ変換器１２の出力の直流成分を演算増幅器２１
の非反転側入力端子に供給し、演算増幅器２１の増幅出
力をローパスフィルタ２３を介して出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１ビット方式のデジタ
ル・アナログ変換器と称されるデジタル・アナログ変換
器に適用されるデジタルゲイン可変装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、デジタルオーディオ信号をアナロ
グオーディオ信号に変換するデジタル・アナログ変換器
の周辺に、出力オーディオ信号のレベル調整を行うゲイ
ン可変装置を構成することが行われている。図２は、そ
の一例を示す図で、図中１はデジタルオーディオ信号出
力端子を示し、この出力端子１に得られるデジタルオー
ディオ信号を、デジタル乗算器２に供給する。そして、
ゲイン設定信号入力端子３に得られるゲイン設定信号
（デジタルデータ）を、このデジタル乗算器２に供給
し、デジタルオーディオ信号のレベルデータとゲイン設
定信号とを乗算する。そして、この乗算出力をデジタル
・アナログ変換器４に供給し、このデジタル・アナログ
変換器４でデジタルオーディオ信号をアナログオーディ
オ信号に変換する処理を行う。そして、デジタル・アナ
ログ変換器４で変換されたアナログオーディオ信号を、
アナログオーディオ信号出力端子５に供給する。

【０００３】このようにすることで、デジタルオーディ
オ信号がアナログ信号に変換される前に、ゲイン調整が
行われ、ゲイン設定信号の値を変化させるだけでゲイン
調整が行われ、いわゆる電子ボリュームが構成される。

【０００４】また、別の構成として、例えば図３に示す
ように、デジタル・アナログ変換器４が出力するアナロ
グオーディオ信号を、所定の抵抗を介して出力回路を構
成する演算増幅器６の反転側入力端子に供給し、この演
算増幅器６の非反転側入力端子を接地する。そして、こ
の演算増幅器６の反転側入力端子側を、トランジスタ等
よりなる複数の半導体スイッチ７ａ，７ｂ‥‥７ｉの一
端に接続する。この場合、複数ビットのゲイン設定信号
の入力端子８ａ，８ｂ‥‥８ｉに得られる各ビットのゲ
イン設定信号を、それぞれの半導体スイッチ７ａ，７ｂ
‥‥７ｉの制御端子に供給する。そして、この各半導体
スイッチ７ａ，７ｂ‥‥７ｉの他端を、それぞれ異なる
抵抗値の抵抗器９ａ，９ｂ‥‥９ｉを介して共通に接続
し、この接続点を演算増幅器６の出力端子に接続する。
そして、この演算増幅器６の出力端子を、アナログオー
ディオ信号出力端子５に接続する。

【０００５】このようにすることで、入力端子８ａ，８
ｂ‥‥８ｉに得られるゲイン設定信号に応じた半導体ス
イッチ７ａ，７ｂ‥‥７ｉの接続状態により、演算増幅
器６の反転側入力端子側と出力端子側とを接続する抵抗
器の抵抗値が変化し、出力端子５に得られるアナログオ
ーディオ信号のゲインが変化する。

【０００６】ところで、このようなゲイン可変装置を構
成すると、出力されるアナログオーディオ信号が劣化す
る虞れがあった。即ち、図２に示すように、デジタル乗
算器によりデジタル的に減衰させる場合には、デジタル
・アナログ変換器のダイナミックレンジに限界があるの
で、減衰量が大きくなるほど歪率が悪化してしまう。ま
た、図３に示すように、半導体スイッチ等のアナログス
イッチによりゲインを切換える場合には、アナログスイ
ッチの特性の非直線性により歪率が悪化したりして、音
質が悪化してしまう。

【０００７】この問題点を解決するために、本出願人は
先に特願平２−２７４７０９号において、音質を悪化さ
せることのないこの種のゲイン可変装置を提案した。

【０００８】このゲイン可変装置について説明すると、
この例ではデジタル・アナログ変換器として、１ビット
方式のデジタル・アナログ変換器を使用してゲイン調整
を行うもので、まずこの１ビット方式のデジタル・アナ
ログ変換器について説明する。この１ビット方式のデジ
タル・アナログ変換器は、変換された出力として、数又
は幅が変化するパルス信号が得られるもので、このパル
ス信号の数又は幅が変化する出力を、ローパスフィルタ
に供給して平均化することで、アナログオーディオ信号
が得られる。この場合、デジタル・アナログ変換器が出
力するパルス波形は、レベルがハイレベル又はローレベ
ルの２値の何れかであり、入力デジタルデータに応じて
パルス波形の数が変化するものがパルス数変調（ＰＮ
Ｍ）と称され、パルス波形の幅が変化するものがパルス
幅変調（ＰＷＭ）と称される。このような方式のデジタ
ル・アナログ変換器によると、変換時に発生する歪みを
最小限に抑えることができ、歪みのない良好なアナログ
オーディオ信号に変換することができる。

【０００９】この１ビット方式のデジタル・アナログ変
換器を使用したものに適用されるゲイン可変装置とした
もので、図４に全体構成を示す。この図４において、１
１はデジタルオーディオ信号入力端子を示し、このデジ
タルオーディオ信号入力端子１１に得られるデジタルオ
ーディオ信号を、１ビット方式のデジタル・アナログ変
換器１２に供給する。そして、このデジタル・アナログ
変換器１２が変換して出力するパルス信号を、複数の論
理ゲート１３ａ，１３ｂ‥‥１３ｉに供給する。この論
理ゲートとしては、ＡＮＤゲート，トライステートゲー
ト，フリップフロップ等の各種ゲート素子が考えられる
が、以下の説明ではＡＮＤゲートとして説明する。

【００１０】また、図中１４ａ，１４ｂ‥‥１４ｉは、
ゲイン設定信号入力端子を示し、この入力端子１４ａ，
１４ｂ‥‥１４ｉに、複数ビットのゲイン設定信号のそ
れぞれのビットデータが供給される。この場合、ゲイン
設定信号は、このデジタル・アナログ変換器が組み込ま
れたオーディオ機器の制御回路（図示せず）から供給さ
れ、設定されるゲインに応じていくつかのビットだけが
ハイレベル信号“１”とされ、他のビットはローレベル
信号“０”とされる。そして、入力端子１４ａ，１４ｂ
‥‥１４ｉに得られるそれぞれのビットのゲイン設定信
号を、論理ゲート１３ａ，１３ｂ‥‥１３ｉに供給す
る。そして、それぞれの論理ゲート１３ａ，１３ｂ‥‥
１３ｉの出力端子を、それぞれ抵抗値が異なる抵抗器２
０ａ，２０ｂ‥‥２０ｉの一端に接続する。そして、こ
のそれぞれの抵抗器２０ａ，２０ｂ‥‥２０ｉの他端
を、演算増幅器２１の反転側入力端子に共通に接続す
る。そして、演算増幅器２１の非反転側入力端子を接地
し、演算増幅器２１の反転側入力端子と出力端子とを、
抵抗器２２で接続する。

【００１１】そして、演算増幅器２１の出力端子をロー
パスフィルタ２３に接続し、演算増幅器２１側から供給
されるパルス信号をローパスフィルタ２３で平均化して
アナログオーディオ信号とし、このアナログオーディオ
信号を出力端子２４に供給する。

【００１２】この図４に示す構成によると、デジタル・
アナログ変換器１２でパルス信号に変換されたデジタル
オーディオ信号は、論理ゲート１３ａ，１３ｂ‥‥１３
ｉに供給され、ゲイン設定信号としてハイレベル信号
“１”が供給されている論理ゲートだけから、このパル
ス信号化されたオーディオ信号が出力されるようにな
る。即ち、ゲイン設定信号としてローレベル信号“０”
が供給される論理ゲートは、デジタル・アナログ変換器
１２側から供給されるパルス信号の状態に係わらず、常
に論理積出力がローレベル信号“０”になる。そして、
ゲイン設定信号としてハイレベル信号“１”が供給され
ている論理ゲートからは、パルス信号がハイレベル信号
“１”であるときハイレベル信号“１”となる論理積出
力が得られ、出力としてパルス信号の信号状態を変化さ
せない。

【００１３】従って、ゲイン設定信号としてハイレベル
信号“１”が供給されている論理ゲートに接続された抵
抗器（抵抗器２０ａ，２０ｂ‥‥２０ｉの何れか）を介
して、パルス信号化されたオーディオ信号が演算増幅器
２１側に供給されるようになり、この接続された抵抗器
の抵抗値に応じてパルス信号のレベル（即ちハイレベル
信号“１”の電位）が調整される。このため、ローパス
フィルタ２３で平均化されて得られるオーディオ信号
は、ゲインが接続された抵抗器の抵抗値に応じて変化
し、ゲイン設定信号により接続させる抵抗器を選定する
ことで、ゲイン調整を行うことができる。

【００１４】このようにして行われるゲイン調整は、１
ビットデジタル・アナログ変換器１２の出力パルスのレ
ベル調整を行うだけであり、抵抗器の切換え自体も論理
ゲートによる論理演算で行われ、ゲインの調整により歪
率が変化することがなく、出力端子２４に良好なアナロ
グオーディオ信号が得られる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ゲイン調整装置では、出力端子２４に得られるアナログ
オーディオ信号の直流レベルが、ゲイン調整により変動
する不都合があった。即ち、出力アナログ信号の直流レ
ベルＶ_ODCは次式により示される。

【００１６】

【数１】Ｖ_ODC＝−（Ｒ_f／Ｒ_H）Ｖ_DC

【００１７】ここで、Ｒ_fは増幅器２１のフィードバッ
ク抵抗としての抵抗器２２の抵抗値、Ｒ_Hは抵抗器２０
ａ，２０ｂ‥‥２０ｉの内のゲート素子により選択され
た抵抗の抵抗値、Ｖ_DCは１ビットデジタル・アナログ変
換器１２の出力信号の直流分である。

【００１８】この式より判るように、ゲインを変更する
ために、接続される抵抗器２０ａ，２０ｂ‥‥２０ｉを
変更することで、式の抵抗値Ｒ_Hが変化し、デジタル・
アナログ変換器１２の出力信号の直流分Ｖ_DCが一定であ
っても、出力アナログ信号の直流分Ｖ_ODCが変動してし
まう。通常、デジタル・アナログ変換器１２の出力信号
の直流分Ｖ_DCは、入力デジタル信号の振幅の中点（例え
ば２．５Ｖ）付近であるため比較的電位が高く、出力ア
ナログ信号の直流分Ｖ_ODCの変動幅も大きくなってしま
う。

【００１９】本発明はかかる点に鑑み、この種のゲイン
可変装置において、出力アナログ信号の直流分の変動を
抑えることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図１に
示すように、デジタル入力信号に対応して出力パルスの
数又は幅が変化する１ビット方式のデジタル・アナログ
変換器１２の出力ゲインを変化させるデジタルゲイン可
変装置において、デジタル・アナログ変換器１２の出力
を、複数の論理ゲート素子１３ａ，１３ｂ‥‥１３ｉの
一方の入力に供給し、ゲイン設定用制御信号をそれぞれ
の論理ゲート素子１３ａ，１３ｂ‥‥１３ｉの他方の入
力に供給し、それぞれの論理ゲート素子１３ａ，１３ｂ
‥‥１３ｉの出力を抵抗器２０ａ，２０ｂ‥‥２０ｉの
一端に接続し、このそれぞれの抵抗器２０ａ，２０ｂ‥
‥２０ｉの他端を共通に接続し、この接続点に得られる
信号を演算増幅器２１の反転側入力端子に供給すると共
に、デジタル・アナログ変換器１２の出力の直流成分を
演算増幅器２１の非反転側入力端子に供給し、演算増幅
器２１の増幅出力をローパスフィルタ２３に供給して、
このローパスフィルタ２３の出力よりゲインが調整され
たアナログ出力信号を得るようにしたものである。

【００２１】

【作用】このようにしたことで、デジタル・アナログ変
換器１２の出力の直流成分が演算増幅器２１に供給され
るので、接続される抵抗器（即ち抵抗値）が変化して
も、演算増幅器２１で直流成分の変動が打ち消され、ロ
ーパスフィルタ２３の出力として直流成分一定のアナロ
グ信号が得られる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１を参照して
説明する。

【００２３】本例においては、上述した図４に示したデ
ジタルゲイン可変装置に適用したもので、図１に示すよ
うに構成する。この図１において、図４に対応する部分
には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。

【００２４】本例においては、図１に示すように、デジ
タル・アナログ変換器１２が出力するパルス信号を、複
数の論理ゲート１３ａ，１３ｂ‥‥１３ｉに供給すると
共に、増幅器１５に供給し、この増幅器１５の出力を抵
抗器１６を介して、演算増幅器２１の非反転側入力端子
に供給する。また、抵抗器１６と演算増幅器２１との接
続点を、コンデンサ１７を介して接地する。このように
することで、抵抗器１６とコンデンサ１７とでローパス
フィルタが構成され、増幅器１５の出力が整流されて演
算増幅器２１に供給されるようになる。この場合、この
抵抗器１６とコンデンサ１７とよりなるローパスフィル
タのカットオフ周波数は、デジタル・アナログ変換器１
２が出力するパルス信号よりも充分に低い周波数とす
る。

【００２５】その他の部分は、図４に示したデジタルゲ
イン可変装置と同様に構成する。

【００２６】この図１に示す構成によると、図４に示し
たデジタルゲイン可変装置と同様に、ゲイン設定信号と
してハイレベル信号“１”が供給されている論理ゲート
に接続された抵抗器（抵抗器２０ａ，２０ｂ‥‥２０ｉ
の何れか）を介して、パルス信号化されたオーディオ信
号が演算増幅器２１側に供給されるようになり、この接
続された抵抗器の抵抗値に応じてパルス信号のレベル
（即ちハイレベル信号“１”の電位）が調整される。こ
のため、ローパスフィルタ２３で平均化されて得られる
オーディオ信号は、ゲインが接続された抵抗器の抵抗値
に応じて変化し、ゲイン設定信号により接続させる抵抗
器を選定することで、ゲイン調整を行うことができる。

【００２７】そして本例においては、デジタル・アナロ
グ変換器１２が出力するパルス信号がローパスフィルタ
を構成する抵抗器１６，コンデンサ１７により直流化さ
れ、この直流成分が反転アンプとしての演算増幅器２１
の非反転側入力端子に供給されることで、演算増幅器２
１で直流成分の変動が除去される。このことを、図１の
回路の直流分を示す次式により説明する。

【００２８】

【数２】

【００２９】ここで、Ｖ_off+は演算増幅器２１の非反転
側入力端子に供給される直流成分である。この直流成分
Ｖ_off+は、デジタル・アナログ変換器１２が出力するパ
ルス信号の直流成分であるので、デジタル・アナログ変
換器１２の出力信号の直流分Ｖ_DCと等しい。従って、
〔数２〕式において（Ｖ_off+＋Ｖ_DC）の項が０になり、
出力アナログ信号の直流レベルＶ_ODC＝Ｖ_off+となり、
各抵抗器２０ａ，２０ｂ‥‥２０ｉの接続状態によらず
（即ちどのようにゲイン調整しても）、常にデジタル・
アナログ変換器１２の出力信号の直流分Ｖ_DCがそのまま
出力アナログ信号の直流レベルＶ_ODCになる。このた
め、デジタル・アナログ変換器１２の出力信号の直流分
Ｖ_DCが一定であれば、出力端子２４に得られるアナログ
オーディオ信号の直流分がゲイン調整により変動するこ
とがない。

【００３０】

【発明の効果】本発明のゲイン可変装置によると、論理
ゲート素子の制御で、１ビットデジタル・アナログ変換
器の出力パルスのレベル調整によるゲイン調整が行わ
れ、簡単な構成で歪率が悪化することのない良好なゲイ
ン調整が行え、ゲイン調整された良好なアナログオーデ
ィオ信号が得られると共に、このゲイン調整を行っても
出力アナログオーディオ信号の直流分を一定に保つこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】従来のゲイン可変装置の一例を示す構成図であ
る。

【図３】従来のゲイン可変装置の一例を示す構成図であ
る。

【図４】本発明が適用される従来のゲイン可変装置の一
例を示す構成図である。

【符号の説明】

１１デジタルオーディオ信号入力端子１２１ビット方式のデジタル・アナログ変換器１３ａ，１３ｂ‥‥１３ｉ論理ゲート１４ａ，１４ｂ‥‥１４ｉゲイン設定信号入力端子１５増幅器１６整流用抵抗器１７整流用コンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デジタル入力信号に対応して出力パルス
の数又は幅が変化する１ビット方式のデジタル・アナロ
グ変換器の出力ゲインを変化させるデジタルゲイン可変
装置において、上記デジタル・アナログ変換器の出力を、複数の論理ゲ
ート素子の一方の入力に供給し、ゲイン設定用制御信号
を上記それぞれの論理ゲート素子の他方の入力に供給
し、上記それぞれの論理ゲート素子の出力を抵抗器の一
端に接続し、該それぞれの抵抗器の他端を共通に接続
し、この接続点に得られる信号を演算増幅器の反転側入
力端子に供給すると共に、上記デジタル・アナログ変換器の出力の直流成分を上記
演算増幅器の非反転側入力端子に供給し、上記演算増幅器の増幅出力をローパスフィルタに供給し
て、該ローパスフィルタの出力よりゲインが調整された
アナログ出力信号を得るようにしたデジタルゲイン可変
装置。