JPH06260888A - サンプリングレートコンバータ - Google Patents
サンプリングレートコンバータInfo
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- JPH06260888A JPH06260888A JP5270451A JP27045193A JPH06260888A JP H06260888 A JPH06260888 A JP H06260888A JP 5270451 A JP5270451 A JP 5270451A JP 27045193 A JP27045193 A JP 27045193A JP H06260888 A JPH06260888 A JP H06260888A
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- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H17/00—Networks using digital techniques
- H03H17/02—Frequency selective networks
- H03H17/06—Non-recursive filters
- H03H17/0621—Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing
- H03H17/0628—Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing the input and output signals being derived from two separate clocks, i.e. asynchronous sample rate conversion
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Abstract
ングレ―トコンバ―タを提供することである。 【構成】 入力側サンプリング周波数fsiと出力側サン
プリング周波数fsoとの比に対応したデ―タdを生成す
るサンプリングレ―ト比生成回路17と、デ―タdを補
正デ―タpを用いて微調整する微調整回路18と、出力
側デ―タDouの予測された出力タイミングに対応したデ
―タgを微調整回路18からの出力デ―タeに基いて生
成する予測回路19と、デ―タgと出力側デ―タDouの
実際の出力タイミングに対応したデ―タmとを比較し、
比較デ―タに基いて補正デ―タpを生成する比較&補正
回路21と、入力側デ―タDinおよびデ―タgに基いて
出力側デ―タDouを生成する出力側演算回路12とを有
する。
Description
用いるサンプリングレ―トコンバ―タに関するものであ
る。
タル信号には、方式によって異なるサンプリングレ―ト
が用いられる。したがって、異なる方式間でデ―タのや
りとりをするためにはサンプリングレ―トの変換が必要
となる。このように、オ―ディオ信号等の波形信号の同
一性を保持したままサンプリングレ―トを変換する装置
をサンプリングレ―トコンバ―タと呼んでいる。
グが非同期である場合や入出力のサンプリングレ―ト比
が簡単な整数比で表せない場合には、入出力のサンプリ
ングレ―ト比を高精度で求めこれを基にサンプリングレ
―トの変換を行っている。従来は高精度のサンプリング
レ―ト比を得るために、入力側サンプリングレ―トおよ
び出力側サンプリングレ―トの平均化を行っていた。
を確保するためには平均化時間を非常に長くする必要が
ある。そのため、入出力のサンプリングレ―トに少しで
も変動(ジッタ)があると、算出されるデ―タの個数と
実際に出力されるデ―タの個数との間に不一致が生じる
等、誤動作が生じるという問題点があった。
作が可能なサンプリングレ―トコンバ―タを提供するこ
とである。
ングレ―トの第1信号を第2サンプリングレ―トの第2
信号に変換するサンプリングレ―トコンバ―タにおい
て、上記第1サンプリングレ―トと上記第2サンプリン
グレ―トとの比に対応した第1デ―タを生成する第1デ
―タ生成回路と、上記第1デ―タを所定の補正デ―タを
用いて補正した第2デ―タを生成する第2デ―タ生成回
路と、上記第2信号の予測された出力タイミングに対応
した第3デ―タを上記第2デ―タに基いて生成する第3
デ―タ生成回路と、上記第3デ―タと上記第2信号の実
際の出力タイミングに対応した第4デ―タとを比較して
比較デ―タを生成する比較回路と、上記比較デ―タに基
いて上記補正デ―タを生成する補正回路と、上記第1信
号および上記第3デ―タに基いて上記第2信号を生成す
る第2信号生成回路とを有する。
ンバ―タの第1実施例について、図1、図2、図3およ
び図4を参照して説明する。図1はサンプリングレ―ト
コンバ―タの全体構成を示したブロック図、図2は図1
のタイミングデータ生成ブロック16の詳細な構成を示
したブロック図、図3は図1および図2の動作を示した
タイムチャート、図4はサンプリングレ―トコンバ―タ
における補間演算についての説明図である。
例の構成について説明する。
12は、主として補間演算を行うものであるが、この補
間演算について図4を参照して説明する。実施例に示し
たサンプリングレ―トコンバ―タは、サンプリング周波
数fsiの入力側データDinをサンプリング周波数fsoの
出力側データDouに変換するものである。変換に際して
は、入力側データDinに対応するサンプリング点Pinに
ついてデジタルフィルタリング演算等を用いて補間演算
等を行い(以下、入力側演算という。)、補間点C1、
C2、C3を求める。しかしながら、このようにして得
られた補間点C1、C2、C3の時間軸t上の点と出力
側データDouに対応するサンプリング点Pouとは一般的
には一致しない。そこで、互いに隣り合った補間点につ
いて直線補間等の補間演算等を行い(以下、出力側演算
という。)、出力側のサンプリング点Pouに対応した出
力側データDouを求めることになる。入力側演算回路1
1は主として上記入力側演算を行うものであり、出力側
演算回路12は主として上記出力側演算を行うものであ
る。
レ―トコンバ―タの全体の動作を制御するものであり、
入力ワードクロックLRCI(周波数fsi……入力側サ
ンプリングレートに対応)およびシステムクロックSC
L(周波数128fsi)を入力して、演算コントロ―ル
回路14へ送られる起動信号や比較&補正回路17へ送
られる基準時刻データ“m”を生じるものである。基準
時刻データ“m”は、システム全体の基準時刻を表すデ
―タであり、各種タイミングデ―タはこの基準時刻デ―
タを対象に作成される。
路11を制御するものであり、演算コントロ―ル回路1
5は出力側演算回路12を制御するものである。
6の各構成について説明するが、まずタイミングデータ
生成ブロック16の主機能について説明する。出力側デ
ータDouは、出力ワードクロックLRCO(周波数fso
……出力側サンプリングレートに対応)に同期して出力
されるものである。したがって、出力側演算回路12で
行う出力側データDou生成のための演算は、出力ワード
クロックLRCOが生じた時点での実際の出力タイミン
グデ―タ、すなわち出力ワードクロックLRCOが生じ
た時点での基準時刻データ“m”に基いて行うことが本
来好ましい。しかしながら、出力側データDouを生成す
るためには演算時間が必要となるため、基準時刻データ
“m”を直接用いて演算することは不可能である。そこ
で、タイミングデータ生成ブロック16により実際の出
力タイミングを予測して予測出力タイミングデ―タ
“g”を生成し、出力側演算回路12ではこの予測出力
タイミングデ―タ“g”に基いて演算を行っている。予
測出力タイミングデ―タ“g”と実際の出力タイミング
データすなわち基準時刻デ―タ“m”との間には誤差が
生じることになるが、タイミングデータ生成ブロック1
6では後述するようにこの誤差を極めて微小なものとし
ている。
力側サンプリングレートと出力側サンプリングレートと
の比に対応したデ―タ“d”を生成するものである。デ
―タ“d”は、極めて高精度が要求される予測出力タイ
ミングデ―タ“g”を生成するために用いられるため、
高精度で生成される。このサンプリングレ―ト比生成回
路17には、主として図2のカウンタ31、32、パル
ス発生回路33およびラッチ34が対応している。
補正デ―タ“p”を用いて補正し、より高精度のデ―タ
“e”を生成するものである。この微調整回路18に
は、主として図2の加算器35が対応している。
5からの出力側演算終了信号“k”の制御下において、
デ―タ“e”を受けて予測出力タイミングデ―タ“g”
を生成するものである。出力側演算終了信号“k”と
は、出力側演算回路12での演算終了毎にその旨を知ら
せる信号である。この予測回路19には、主として図2
の加算器36およびラッチ37が対応している。
ロ―ル回路14からの入力側演算終了信号“i”および
演算コントロ―ル回路15からの出力側演算終了信号
“k”の制御下において、出力側演算起動要求信号
“j”を生成するものである。入力側演算終了信号
“i”とは入力側演算回路11での演算終了毎にその旨
を知らせる信号であり、出力側演算起動要求信号“j”
とは出力側演算回路12での演算開始を要求する信号で
ある。この起動コントロ―ル回路20には、主として図
2の減算カウンタ38およびゲ―ト39が対応してい
る。
グデ―タ“g”と実際の出力タイミングデータすなわち
基準時刻デ―タ“m”とを比較して、その比較デ―タに
基いて補正デ―タ“p”を生成するものである。比較動
作のタイミングは、出力ワードクロックLRCOに同期
している。この比較&補正回路21には、主として図2
のFIFOバッファ40、加算器41、1/N回路42
およびラッチ43が対応している。
て、図1および図2に示した実施例の動作を説明する。
ドクロックLRCOをアップカウントし、2048カウ
ント毎に出力“a”が生じる。カウンタ32では、周波
数128fsiのシステムクロックSCLをアップカウン
トする。パルス発生回路33では、カウンタ31の出力
“a”を受けてシステムクロックSCLの立上がりエッ
ジでラッチパルス“b”が生じる。そして、このラッチ
パルス“b”の立上がりエッジでカウンタ32のカウン
ト値“c”がラッチ34にラッチされ、立下がりエッジ
でカウンタ32のカウント値を“1”にセットする。そ
の結果、ラッチ34からの出力デ―タ“d”は“204
8×128×(fsi/fso)”となり、入力側サンプリ
ングレートと出力側サンプリングレートとの比に対応し
た高精度のデ―タが得られる。
“d”とラッチ43からの補正デ―タ“p”とが加算さ
れる。デ―タ“d”だけでも十分に高精度のデ―タとな
っているが、補正デ―タ“p”を用いて微調整すること
により、さらに高精度のデ―タ“e”が得られる。
7からの予測出力タイミングデ―タ“g”とが加算さ
れ、22ビットのデ―タ“f”が出力される。出力側演
算終了信号“k”により、デ―タ“f”の下位19ビッ
トはラッチ37にラッチされ、上位3ビットは減算カウ
ンタ38にプリセットされる。減算カウンタ38は、入
力側演算終了信号“i”が入力される毎にダウンカウン
トされる。そして、減算カウンタ38の出力“h”が
“0”になると、ゲ―ト39からは出力側演算起動要求
信号“j”が出力され、出力側演算回路12での出力側
演算シ―ケンスが開始される。出力側演算シ―ケンスが
終了すると出力側演算終了信号“k”がアクティブとな
る。このようにして、出力側演算終了信号“k”がアク
ティブになる毎にラッチ37の予測出力タイミングデ―
タ“g”は順次新たなデ―タに置換えられることにな
る。
側演算終了信号“k”によりFIFOバッファ40に順
次取込まれ、出力ワードクロックLRCOによりFIF
Oバッファ40から順次出力される。加算器41のマイ
ナス入力にはFIFOバッファ40からの出力デ―タ
“l”が、加算器41のプラス入力には基準時刻データ
“m”が、それぞれ入力される。すなわち、予測出力タ
イミングデ―タ“g”と基準時刻データ“m”(実際の
出力タイミングに対応)とが、出力ワードクロックLR
COのタイミングで比較され、その誤差デ―タが加算器
41から生じるわけである。加算器41からの誤差デ―
タ“n”は1/N回路42で1/2048に微小化さ
れ、微小化されたデ―タ“o”は出力ワードクロックL
RCOによりラッチ43にラッチされる。ラッチ43か
らの出力は補正デ―タ“p”として加算器35に入力さ
れる。なお、1/N回路42で誤差デ―タ“n”を微小
化するのは、補正デ―タ“p”が大きすぎると瞬間瞬間
の誤差変動による影響が強くなり安定性をそこなうおそ
れがあるためである。
レートと出力側サンプリングレートとの比に対応したデ
―タ“d”だけでも十分に高い精度を有している。しか
しながら、これだけでは、入力側サンプリングクロック
や出力側サンプリングクロックにジッタ等があった場合
に、予測された出力タイミングと実際の出力タイミング
との誤差が累積されるおそれがある。そこで、デ―タ
“d”を補正デ―タ“p”を用いて微調整し、高精度で
安定した予測出力タイミングデ―タ“g”を生成してい
る。
トコンバ―タの第2実施例について、図5を参照して説
明する。
ように、第1実施例における1/N回路42(線形補正
回路)の代わりに非線形補正回路42aを設けている。
その他の構成や機能等は第1実施例と同様である。
ンプリングレ―トの変動による誤動作を防止するため
に、1/N回路42(線形補正回路)を補正回路に用い
て補正を行っている。補正に際しては、入出力のサンプ
リングレ―トの微小な変動に対しては高精度の補正が要
求され、入出力のサンプリングレ―トの大きな変動に対
しては追従性のよい補正が要求される。しかしながら、
第1実施例における1/N回路42では、Nの値を大き
くすると補正精度は良くなるがサンプリングレ―トの変
動に対する追従性は悪くなり、逆にNの値を小さくする
とサンプリングレ―トの変動に対する追従性は良くなる
が補正精度は悪くなる。そのため、上記二つの要求を満
足させるためには、Nの値を入出力のサンプリングレ―
トの変動量に応じて切り換えるか、あるいはFIFO4
0の段数を多くして対処する必要がある。
リングレ―トの微小な変動に対しては高精度の補正を行
い、入出力のサンプリングレ―トの大きな変動に対して
は追従性のよい補正を行うため、補正回路として図5に
示した非線形補正回路42aを設けている。この非線形
補正回路42aは、入力データ“n”を奇数のべき乗
(例えば、3乗)した値を出力データ“o”として生成
するものであり、その入出力関係(誤差データ“n”と
補正データ“p”との関係に対応)は、図6に示した通
りである。この非線形補正回路42aでは、図6の原点
に近い微小な誤差データ“n”はより微小化されて補正
データ“p”が生成される。これは、微小な誤差データ
“n”に対して補正データ“p”が大きすぎると、瞬間
瞬間の誤差変動による影響が大きくなり、その結果かえ
って安定性を損なうおそれがあるからである。また、非
線形補正回路42aでは、図6の原点から遠い大きな誤
差データ“n”はより増幅化されて補正データ“p”が
生成される。これは、入出力のサンプリングレ―トの大
きな変動に対して追従性のよい補正を行うためである。
また、非線形補正回路42aでは、例えば3乗カーブに
したがって補正データ“p”が生成されるため、誤差が
増加し始めた段階では急激に増幅率が増大することはな
く、なめらかに追従させることができる。
力デ−タ“n”および出力データ“o”はデジタルデ―
タであること等から、非線形補正回路42aの入出力関
係は図7あるいは図8に示すような折れ線状の関係で表
すこともできる。さらに一般的に言えば、この非線形補
正回路42aは、「入力デ−タ“n”(誤差データ
“n”)の絶対値の増加分に対する出力データ“o”
(補正データ“p”に対応)の絶対値の増加分の割合が
入力デ−タ“n”(誤差データ“n”)の絶対値が大き
くなるにしたがって大きくなるようにして出力データ
“o”(補正データ“p”に対応)を生成するもの」、
あるいは、「入力デ−タ“n”(誤差データ“n”)と
出力データ“o”(補正データ“p”に対応)との関係
が、入力デ−タ“n”(誤差データ“n”)の絶対値の
増加分に対する出力データ“o”(補正データ“p”に
対応)の絶対値の増加分の割合が入力デ−タ“n”(誤
差データ“n”)の絶対値が大きくなるにしたがって大
きくなるような関数に基くものであり、非線形補正回路
は当該関数をデジタル的に近似して補正データを生成す
るもの」として、定義することができる。
に、入力側サンプリングレートと出力側サンプリングレ
ートとの比に対応したデ―タ“d”だけでも十分に高い
精度を有している。しかしながら、これだけでは、入力
側サンプリングクロックや出力側サンプリングクロック
にジッタ等があった場合に、予測された出力タイミング
と実際の出力タイミングとの誤差が累積されるおそれが
ある。また、入力側のサンプリングクロックや出力側の
サンプリングクロックに変化を与える等の理由によって
大きな変動が生じた場合には、予測された出力タイミン
グと実際の出力タイミングとの誤差が非常に大きくなる
おそれがある。そこで、デ―タ“d”を補正デ―タ
“p”を用いて調整し、入出力のサンプリングレートの
小さな変動に対しては高精度で安定した特性を持ち、か
つ入出力のサンプリングレートの大きな変動に対しては
速やかでなめらかな追従性を持つ、予測出力タイミング
デ―タ“g”を生成している。
が可能なサンプリングレ―トコンバ―タを得ることが可
能となる。
ングレ―トコンバ―タの全体構成を示したブロック図で
ある。
ングデータ生成ブロック16の詳細な構成を示したブロ
ック図である。
である。
おける補間演算についての説明図である。
ングデータ生成ブロック16の詳細な構成を示したブロ
ック図である。
である。
である。
である。
成回路) 18……微調整回路(第2デ―タ生成回路) 19……予測回路(第3デ―タ生成回路) 21……比較&補正回路 Din……第1信号 Dou……第2信号 d……第1デ―タ e……第2デ―タ g……第3デ―タ m……第4デ―タ n……誤差デ―タ p……補正デ―タ
Claims (5)
- 【請求項1】 第1サンプリングレ―トの第1信号を第
2サンプリングレ―トの第2信号に変換するサンプリン
グレ―トコンバ―タにおいて、 上記第1サンプリングレ―トと上記第2サンプリングレ
―トとの比に対応した第1デ―タを生成する第1デ―タ
生成回路と、 上記第1デ―タを所定の補正デ―タを用いて補正した第
2デ―タを生成する第2デ―タ生成回路と、 上記第2信号の予測された出力タイミングに対応した第
3デ―タを上記第2デ―タに基いて生成する第3デ―タ
生成回路と、 上記第3デ―タと上記第2信号の実際の出力タイミング
に対応した第4デ―タとを比較して比較デ―タを生成す
る比較回路と、 上記比較デ―タに基いて上記補正デ―タを生成する補正
回路と、 上記第1信号および上記第3デ―タに基いて上記第2信
号を生成する第2信号生成回路とを有するサンプリング
レ―トコンバ―タ。 - 【請求項2】上記比較デ―タは上記第4デ―タに対する
上記第3デ―タの誤差を表す誤差デ―タである請求項1
に記載のサンプリングレ―トコンバ―タ。 - 【請求項3】上記補正回路は、上記誤差データを(1/
一定値)倍にして上記補正データを生成するものである
請求項2に記載のサンプリングレ―トコンバ―タ。 - 【請求項4】上記補正回路は、上記誤差データの絶対値
の増加分に対する上記補正データの絶対値の増加分の割
合が上記誤差データの絶対値が大きくなるにしたがって
大きくなるようにして上記補正データを生成するもので
ある請求項2に記載のサンプリングレ―トコンバ―タ。 - 【請求項5】上記誤差データと上記補正データとの関係
は、上記誤差データの絶対値の増加分に対する上記補正
データの絶対値の増加分の割合が上記誤差データの絶対
値が大きくなるにしたがって大きくなるような関数に基
くものであり、上記補正回路は当該関数をデジタル的に
近似して上記補正データを生成するものである請求項2
に記載のサンプリングレ―トコンバ―タ。
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