JPH06101684B2 - D/a変換器 - Google Patents

D/a変換器

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JPH06101684B2
JPH06101684B2 JP60014032A JP1403285A JPH06101684B2 JP H06101684 B2 JPH06101684 B2 JP H06101684B2 JP 60014032 A JP60014032 A JP 60014032A JP 1403285 A JP1403285 A JP 1403285A JP H06101684 B2 JPH06101684 B2 JP H06101684B2
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pulse
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clock
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康裕 山田
雅典 梶谷
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は高精度の高ビットD/A(デジタル/アナログ)
変換器に関するもので、各種のD/A変換器を具備する機
器例えばCD(コンパクトディスク)プレーヤや音声合成
器などに利用されるものである。
(ロ)従来の技術 従来より種々の方式のD/A変換器が実用化されている
が、大別すると振幅変調(AM)型とパルス幅変調(PW
M)型とがある。
PWM型のD/A変換器はAM型のD/A変換器に比べて回路構成
が簡単でありまた高精度な素子(高精度な抵抗)を必要
としないという利点を有している反面、変換速度が遅い
とか高調波歪が大きいという欠点があった。そこで本発
明者等は両変換器を組み合わせてなる第3のD/A変換器
を提案した(特開昭57-23321号公報参照)。これは、入
力されるNビットのデジタルデータのうち上位Mビット
のデジタルデータを抵抗分割を利用するAM型のD/A変換
器で処理し、下位(N−M)ビットのデジタルデータ
を、クロックパルスを計数するカウンタ出力を利用する
PWM型のD/A変換器で処理するものである。
この第3のD/A変換器は、その中で利用する抵抗分割用
の抵抗がNビットの全てを入力するAM型のD/A変換器で
使用される抵抗の様に高精度のものである必要がないか
ら高精度な抵抗が不要というPWM型の利点に加えて変換
速度が速いというAM型のD/A変換器の利点を兼ね備えて
いる。しかし、高調波歪が大きいという欠点は解決され
ていない。例えば、16ビットのデジタルデータのうち上
位8ビットをAM型のD/A変換器で処理し下位8ビットをP
WM型のD/A変換器で処理する第3のD/A変換器に、1KHz、
フルスケール振幅のアナログ値に対応する16ビットのデ
ジタルデータを入力して変換周波数44.1KHzでD/A変換す
ると、出力されたアナログ信号の20KHz以下の高調波歪
はFFT(高速フーリエ変換)によるシュミレーションで
0.05%程度となる。この高調波歪は、16ビットのデジタ
ルデータが本来、0.0015%(=100÷216)の分解能を有
することから考えれば極めて大きいと言える。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 従来の各種D/A変換器は上述の如く高精度な抵抗を必要
としたり、或いは高調波歪が大きいという問題点があっ
た。
本発明はこれらの点に留意して高精度な抵抗を必要とせ
ずしかも高調波歪の小さいD/A変換器を提供しようとす
るものである。
(ニ)問題点を解決するための手段 本発明はNビットよりなるデジタルデータを入力するデ
ータ入力部と、第1電位と第2電位とをそれぞれ個別に
出力する第1、第2電位源と、クロックパルスを発生す
るクロック発生部と、該クロック発生部からのクロック
パルスを計数するn進の計数回路と、前記データ入力部
からのデジタルデータと前記計数回路からの計数出力と
を入力して、パルス幅とパルス周期が可変にできかつn
個のクロック期間におけるパルス幅の総和が上記デジタ
ルデータの内容に依存する出力パルスを形成するパルス
形成回路と、該パルス形成回路出力である前記出力パル
スに応じて前記第1電位又は前記第2電位の何れか一方
を選択し合成する手段とを備えてなるD/A変換器であ
る。
さらに本発明はこのD/A変換器の変換速度を速めるため
に、入力されるNビットのデジタルデータの上位Mビッ
トについてAM型で処理してその結果を第1、第2電位源
からの第1、第2電位として使用し、下位(N−M)ビ
ットを上記パルス形成回路に付与し、このパルス形成回
路で上記第1電位又は第2電位を選択し合成するように
しても良い。
(ホ)作用 本発明は入力されるデジタルデータと計数回路出力とを
入力するパルス形成回路が、該デジタルデータの内容に
応じて1変換周期であるn個のクロック期間におけるパ
ルス幅の総和を変えると共にパルス幅とパルス周期を変
えるようにしているので、従来のPWM型の如くデジタル
データの内容に応じて1変換周期内のパルス幅だけを変
えるものに比べて、1変換周期内において第1、第2電
位がデジタルデータに応じて広く分散するようにアナロ
グ信号を出力させる。そのためこのD/A変換器の出力で
あるアナログ信号の高調波スペクトルが高域で大きく低
域で小さくなる。通常、D/A変換器の出力は変換周波数
の1/2以下に帯域制限を行なうので、低域での高調波ス
ペクトルが小さい本発明は高調波歪を小さくすることが
できる。
(ヘ)実施例 第1図は本発明の1実施例(16ビット構成)の回路構成
図、第2図は他の実施例(説明を簡単にするため4ビッ
ト構成で示す)の回路構成図、第3図は第2図の動作説
明のための波形図である。各図において、(1)はNビ
ット(第1図の第1実施例ではN=16、第2図の第2実
施例ではN=4)のデジタルデータを入力するデータ入
力部、(2)は第1電位(V1)を出力する第1電位源、
(3)は第2電位(V2)を出力する第2電位源、(4)
はクロックパルスを発生するクロック発生部、(5)は
クロック発生部(4)からのクロックパルスを受けこの
クロックパルスを計数するn進(n=2N)の計数回路、
(6)はデータ入力部(1)からのNビットのデジタル
データと計数回路(5)からの計数出力とを入力して、
入力されるデジタルデータの内容に応じてn個のクロッ
クパルス期間におけるパルス幅の総和が変化しかつパル
ス幅とパルス周期が変化する出力パルスを形成するパル
ス形成回路(このパルス形成回路の構成及び動作につい
ては第2図及び第3図を利用して後述する)、(7)は
このパルス形成回路出力である出力パルスに応じて第1
電位源(2)からの第1電位(V1)又は第2電位源
(3)からの第2電位(V2)を選択し合成する手段、
(8)は選択合成手段(7)出力を入力するロウパルス
フィルタ、(9)は出力端子である。
パルス形成回路(6)は4ビット対応のものでは例えば
第2図に示す如く構成される。データ入力部(1)から
のビットデータD0、D1、D2、D3をそれぞれ入力する第
1、第2、第3、第4データ入力端(10)(11)(12)
(13)と、計数回路(5)出力である計数出力Q1、Q2
Q3、Q4をそれぞれ入力する第1、第2、第3、第4入力
端(14)(15)(16)(17)と、クロック発生部(4)
からのクロックパルスCLKを入力する第5入力端(18)
と、第2、第3、第4入力端(15)(16)(17)からの
計数出力Q2、Q3、Q4をそれぞれ入力端に受け第5入力端
(18)からのクロックパルスCLKをクロック入力端に受
ける第1、第2、第3Dフリップフロップ(19)(20)
(21)と、第4データ入力端(13)からのビットデータ
D3と第1入力端(14)からの計数出力Q1を入力する第1
アンドゲート(22)と第3データ入力端(12)からのビ
ットデータD2と第2入力端(15)からの計数出力Q2と第
1Dフリップフロップ(19)の出力とを入力する第2ア
ンドゲート(23)と、第2データ入力端(11)からのビ
ットデータD1と第3入力端(16)からの計数出力Q3と第
2Dフリップフロップ(20)の出力とを入力する第3ア
ンドゲート(24)と、第1データ入力端(10)からのビ
ットデータD0と第4入力端(17)からの計数出力Q4と第
3Dフリップフロップ(21)の出力とを入力する第4ア
ンドゲート(25)と、これら第1、第2、第3、第4ア
ンドゲート(22)(23)(24)(25)の各出力A1、A2
A3、A4を入力するオアゲート(26)と、さらにこのオア
ゲート(26)出力A0を選択合成手段(7)に付与するた
めの出力端(27)とを備えている。
このパルス形成回路(6)の典型的な動作を説明するた
めの第3図にはそれぞれ1変換周期に相当する第1、第
2、第3期間(T1)(T2)(T3)においてそれぞれデー
タ入力部(1)からデータ「12」(D0=0、D1=0、D2
=1、D3=1)、データ「8」(D0=0、D1=0、D2
0、D3=1)、及びデータ「1」(D0=1、D1=0、D2
=0、D3=0)が第1、第2、第3、第4データ入力端
(10)(11)(12)(13)にそれぞれ入力されるケース
を示している。第1期間(T1)においては第3、第4デ
ータ入力端(12)(13)に有意の情報(「1」)が付与
されるので、第1、第2アンドゲート(22)(23)にそ
れぞれアンドゲート出力A11及びA21を呈し、一方第3、
第4アンドゲート(24)(25)には有意の情報がないの
でオアゲート(26)出力にデジタルデータ「12」に対応
するアナログ信号A01を呈する。第2期間(T2)におい
てはビットデータD3の入力される第4データ入力端(1
3)にのみ有意の情報が入力されるのでオアゲート(2
6)からは第1アンドゲート(22)出力A12に一致するデ
ジタルデータ「8」に対応するアナログ信号A02を呈す
る。更に、デジタルデータ「1」の入力される第3期間
(T3)においてはビットデータD0の入力される第1デー
タ入力端(10)にのみ有意の情報が入力されるから、オ
アゲート(26)からは第4アンドゲート(25)出力A43
に一致するアナログ信号A03が出力される。デジタルデ
ータが他の値を呈する場合においても、パルス形成回路
(6)の出力パルスA0はパルス幅とパルス周期が可変に
できかつn個のクロック期間(1変換周期)におけるパ
ルス幅の総和が、上述の3つの例と同じく各デジタルデ
ータの内容に依存するものとなる。これは、デジタルデ
ータのビット数が増加しても同じことである。
第4図は本発明の他の実施例を示すものである。これは
N(N=16)ビットのデジタルデータのうち上位M(M
=8)ビットについてAM型のD/A変換器で処理しその処
理出力を上述の第1、第2電位(V1)(V2)として利用
するようにするものである。即ち、第1、第2電位源
(2)(3)はデータ入力部(1)からの上位8ビット
を受けてこれをデコードする手段(28)と、第1の基準
電位(29)と第2の基準電位(30)との間の電位差
(V3)を28個の抵抗(31a)(31b)…により分圧する手
段(31)と、この分圧手段(31)から前記デコード手段
(28)の出力に応じた近接2電位(V1′)(V2′)を選
択的に取り出す手段(32)とを備えている。データ入力
部(1)からの下位8ビットのデジタルデータを受ける
パルス形成回路(6)は上述の如く出力端(27)に入力
されたデジタルデータに依存する出力パルスを導出す
る。この出力パルスはインバータ(33)と、相補的に動
作する第1、第2スイッチングトランジスタ(34)(3
5)とを含む選択合成手段(7)に付与される。そし
て、この選択合成手段(7)は出力パルスに依存して上
記第1電位(V1′)又は第2電位(V2′)を択一的にロ
ウパスフィルタ(8)に伝達するように動作する。
(ト)発明の効果 本発明のD/A変換器は入力データ部からのデジタルデー
タとクロックパルスを計数する計数回路出力とを入力し
て、これらに基づき1変換周期におけるパルス幅の総和
が上記デジタルデータの内容に依存する、パルス幅とパ
ルス周期が可変にできる出力パルスを呈するパルス形成
回路を備えており、従来のデジタルデータの内容に応じ
てデューティーを変更するもの(第3図A0′の如き出力
を呈する)に比べて高周波成分の多い第3図A0で示す如
きアナログ信号出力を導出することができる。従い、出
力パルスA0′の高調波成分がロウパスフィルタで除去さ
れないことがあっても出力パルスA0の高調波成分はロウ
パスフィルタで除去される。上述の入力データ即ち1KH
z、フルスケール振幅のアナログ値に対応する16ビット
のデジタルデータを第4図の実施例のD/A変換器に入力
して44.1KHzでD/A変換すると、20KHz以下の高調波歪率
は0.001〜0.002%程度となり、従来の0.05%程度に比べ
て著しく改善されている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例(16ビット構成)の回路構成
図、第2図は他の実施例(4ビット構成)の回路構成
図、第3図はパルス形成回路の動作説明のための波形
図、第4図は本発明の更に他の実施例の回路構成図であ
る。 (1)……データ入力部、(2)(3)……第1、第2
電位源、(4)……クロック発生部、(5)……計数回
路、(6)……パルス形成回路、(7)……選択合成手
段、(28)……デコード手段、(31)……分圧手段、
(32)……取出手段。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Nビットよりなるデジタルデータを入力す
    るデータ入力部と、第1電位と第2電位とをそれぞれ個
    別に出力する第1、第2電位源と、クロックパルスを発
    生するクロック発生部と、該クロック発生部からのクロ
    ックパルスを計数してnクロック周期で動作する計数回
    路と、該計数回路の計数出力の各ビットと前記クロック
    パルスの1クロック期間遅らせ且つ反転させた計数出力
    の各ビットとをそれぞれ論理合成して前記計数回路のビ
    ット数に一致する数の第1の出力パルスを得ると共に、
    該第1の出力パルスを前記データ入力部からのデジタル
    データに基づいて選択的に合成してnクロック期間内の
    パルス幅の総和が前記デジタルデータの内容に依存する
    第2の出力パルスを形成するパルス形成回路と、前記第
    2の出力パルスに応じて前記第1電位又は前記第2電位
    の何れか一方を選択し合成する手段とを備えてなるD/A
    変換器。
  2. 【請求項2】前記第1電位源と前記第2電位源とは、前
    記データ入力部からのNビットのデジタルデータのうち
    上位Mビットをデコードする手段と、第1の基準電位と
    第2の基準電位との間を2M個の抵抗により分圧する手段
    と、該分圧手段から前記デコード手段の出力に応じた近
    接2電位を選択的に取り出す手段とを備え、前記パルス
    形成回路は、前記データ入力部からのNビットのデジタ
    ルデータのうち下位(N−M)ビットのデジタルデータ
    に対応して第2の出力パルスを形成することを特徴とす
    る特許請求の範囲(1)項記載のD/A変換器。
JP60014032A 1985-01-28 1985-01-28 D/a変換器 Expired - Lifetime JPH06101684B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5190552A (en) * 1975-02-06 1976-08-09 d*a henkankairo
JPS5542774A (en) * 1978-09-24 1980-03-26 Bandou Kiko Kk Numerical control chamfering machine for glass plate
JPS5723321A (en) * 1980-07-17 1982-02-06 Sanyo Electric Co Ltd Digital-to-analog converter

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