JPH06334526A - D/a変換器 - Google Patents

D/a変換器

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JPH06334526A
JPH06334526A JP11610893A JP11610893A JPH06334526A JP H06334526 A JPH06334526 A JP H06334526A JP 11610893 A JP11610893 A JP 11610893A JP 11610893 A JP11610893 A JP 11610893A JP H06334526 A JPH06334526 A JP H06334526A
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Tsutomu Murata
勉 村田
Yasuhiro Yamada
康裕 山田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 PWM方式のD/A変換器の出力の歪みを減
少する。 【構成】 カウンタ20の出力A1〜A3は、データ変
換期間T1の前半期間で反転回路23により反転処理さ
れ、後半期間で加算回路22により1が加算される。各
処理により得られる出力a1〜a3は、デジタルデータ
D1〜D3と共にXORゲート24〜26に入力され、
これらXORゲート24〜26の出力がNORゲート2
7に入力される。NORゲート27の出力は、切り換え
回路30によって、データ変換期間T1の前半期間でフ
リップフロップ33のセット側に与えられ、後半期間で
リセット側に与えられる。これにより、フリップフロッ
プ33の出力C1は、データ変換期間T1毎にデジタル
データD1〜D3の内容に応じた幅のパルスが設定され
る。そして、この出力C1に従って異なる電位V1、V2
が合成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パルス幅変調(Pulse W
idth Modulation)によりデジタルデータからアナログ信
号を得るD/A変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】PWM方式のD/A変換器は、振幅変調
を用いたAM方式のD/A変換器と比較して、変換速度
が遅く、高調波歪みが大きいといった欠点はあるもの
の、簡単な回路構成により高い変換精度を得られるとい
う利点を有している。このため、低価格化及び小型軽量
化が望まれるデジタルオーディオ機器等に広く利用され
ている。
【0003】図4は、PWM方式のD/A変換器の構成
を示すブロック図である。データ入力部1は、アナログ
信号に変換すべきnビット(nは整数)のデジタルデー
タDnを取り込み、そのデジタルデータDnをデータ変
換期間毎にパルス形成回路2に入力する。パルス形成回
路2は、デジタルデータDnと共に、一定周期のクロッ
クCKをカウントするカウンタ3からnビットのカウン
ト出力Anを取り込み、各データ変換期間のパルス幅の
総計がデジタルデータDnの内容に応じて変化するパル
ス信号C1を出力する。即ち、パルス形成回路2は、1
データ変換期間に、デジタルデータDnの変化ステップ
数(nビットでは2nステップ)に対応した数のクロッ
ク期間を設定し、このうち、デジタルデータDnが示す
数のクロック期間にパルスを立ち上げてパルス信号C1
を作成する。このパルス信号C1を受ける選択合成回路
4は、それぞれに異なる電圧V1、V2(V1>V2)が与
えられるトランジスタ5、6からなり、パルス信号C1
に応答して2つの電圧V1、V2の何れか一方を取り出し
て合成するように構成される。これにより、各データ変
換期間で、パルスが立ち上げられた期間に一方の電圧V
1が取り出され、残りの期間には他方の電圧V2が取り出
されることになる。そこで、この選択合成回路4の出力
をローパスフィルタ7を通すことによって、電圧V1
ら電圧V2までの間でデジタルデータDnに応じた電圧
OUTを得られるようにしている。
【0004】図5は、パルス形成回路2の構成を示す回
路図で、図6は、その動作を説明するタイミング図であ
る。これらの図においては、簡略化のために3ビット構
成の場合を示している。3ビット構成では、カウンタ3
は8クロック周期で動作し、この8クロック期間をデー
タ変換期間T1として設定する。カウンタ3から出力さ
れる3ビットのカウント出力A1〜A3は、デコーダ1
0に入力され、各データ変換期間T1単位で図6に示す
ようなデコード出力a1〜a3に変換される。これらの
デコード出力a1〜a3は、例えば、以下の論理合成に
よって得ることができる。 a1=*A3 a2=*A2・A3 a3=*A1・A2・A3 (*A1、*A2、*A3は、A1、A2、A3の否定
を表す)各デコード出力a1〜a3は、それぞれAND
ゲート11〜13の一方の入力に与えられ、さらに、デ
ジタルデータD1〜D3が他方の入力に与えられる。そ
して、各ANDゲート11〜13の出力は、ORゲート
14の入力に与えられ、このORゲート14出力がパル
ス信号C1となる。これにより、デコード出力a1〜a
3が、デジタルデータD1〜D3の内容に応じて合成さ
れ、結果的にデータ変換期間T1内のパルス幅の総和が
デジタルデータD1〜D3の内容に従うパルス信号C1
が作成される。例えば、デジタルデータD1〜D3が
「1,0,1」の場合には、デコード出力a1〜a3の
うちa1とa3とが合成され、データ変換期間T1(8
クロック期間)にパルス幅の総和が5クロック期間とな
るパルス信号C1(1,0,1)が出力される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】デジタルデータD1〜
D3を変換して得られる電圧VOUTの出力周期は、デジ
タルデータD1〜D3がデータ入力部21に取り込まれ
る周期に従うものであり、カウンタ3に入力されるクロ
ックCKの周期、即ち、パルス信号C1の周期によって
設定される。このパルス信号C1については、立ち上が
り及び立ち下がりの合計がデータ変換期間T1の間で2
回から最大で8回となるため、オーバサンプリング動作
等に対応して出力の周期が短くなると、パルス信号C1
の周波数は極めて高くなる。従って、パルス信号C1に
応答する選択合成回路4が高速でスイッチング動作する
ことになり、このスイッチングノイズが出力の歪みを招
く要因の一つとなっている。特に、オーバサンプリング
によって音質の向上を図ろうとしているオーディオ用の
D/A変換器において、十分な音質の向上が望めないと
いう問題が生じる。
【0006】そこで本発明は、高速でのスイッチング動
作をなくし、スイッチングノイズによる出力波形の歪み
を防止することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、アナログ信号に変換すべき適数ビットのデジタルデ
ータを取り込む入力部と、一定周期のクロックパルスに
より計数動作し、上記デジタルデータより少なくとも1
ビット多い計数出力を発生するカウンタと、上記データ
入力部からのデジタルデータ及び上記カウンタからの計
数出力を取り込み、1つのアナログ値を得る1データ変
換期間の略中間位置に上記デジタルデータの内容と対応
する幅の単一のパルスが設定されるパルス信号を出力す
るパルス形成回路と、このパルス形成回路の出力するパ
ルス信号に応答して互いに異なる2つの電位の一方を選
択的に取り出して合成する合成回路と、を備えることに
ある。
【0008】
【作用】本発明によれば、パルス形成回路が発生するパ
ルス信号が、データ変換期間の中間位置にデジタルデー
タの内容に応じた幅のパルスを有することから、2つの
電位を選択して取り出す合成回路は、デジタルデータの
内容とは関係なく、データ変換期間内で2度のスイッチ
ング動作をすることとなる。従って、合成回路の出力周
期が短くなった場合でも、パルス信号の高周波数化を抑
圧することができる。
【0009】
【実施例】図1は、本発明のD/A変換器のブロック図
であり、3ビット構成の場合を示す。また、図2及び図
3は、図1の動作を説明するタイミング図である。な
お、パルス信号C1を受ける選択合成回路及びその選択
合成回路の出力を通すローパスフィルタは、図4と同一
であり、図面を省略してある。
【0010】カウンタ20は、データ入力部21に取り
込まれるデジタルデータD1〜D3のビット数より1ビ
ット多く構成され、一定周期のクロックCKを受けてカ
ウント動作し、データ変換期間T1周期で変化する4ビ
ットのカウント出力A0〜A3を出力する。このカウン
ト出力A0〜A3のうち、下位の3ビットA1〜A3は
加算回路22及び反転回路23に入力され、上位の1ビ
ットA0は加算回路22及び反転回路23の動作制御信
号として各回路22、23に供給される。加算回路22
は、カウント出力A0が「1」を示すときに動作してカ
ウント出力A1〜A3に「0,0,1」を加算し、反転
回路23は、カウント出力A0が「0」の時に動作して
カウント出力A1〜A3を反転させる。これにより、デ
ータ変換期間T1の前半期間ではカウント出力A1〜A
3反転され、後半期間では1クロック期間タイミングが
早められた出力a1〜a3を得ることができる。なお、
これらの加算回路22及び反転回路23については、図
面上で直列に接続したように示してあるが、互いに並列
に接続してそれぞれの出力を合成するようにしても差し
支えない。
【0011】加算回路22及び反転回路23を通して得
られる出力a1〜a3は、それぞれデータ入力部21か
らのデジタルデータD1〜D3の各ビットと共にXOR
ゲート24〜26の一方の入力に与えられる。これらの
XORゲート24〜26は、デジタルデータD1〜D3
と出力a1〜a3とが一致する場合にのみ出力を「0」
とし、その出力がそれぞれNORゲート27の入力に与
えられる。NORゲート27は、入力の全ビットが
「0」となるとき、即ち、デジタルデータD1〜D3と
出力a1〜a3との全ビットが一致したときに出力B1
を「1」とする。デジタルデータD1〜D3と出力a1
〜a3とを比較すると、全ビットが一致する期間は、デ
ジタルデータD1〜D3の内容に応じたタイミングで、
データ変換期間T1の前半期間と後半期間とでそれぞれ
1クロック期間のみである。このため、NORゲートの
出力B1は、データ変換期間T1の前半期間と後半期間
とで、互いの間隔がデジタルデータD1〜D3の内容に
従うように、それぞれ1クロック期間の幅のパルスが設
定される。なお、データ変換期間T1の前半期間と後半
期間とでは、パルスの設定位置がデータ変換期間T1の
中間点で対称になっている。
【0012】NORゲート27の出力B1は、一対のA
NDゲート28、29よりなる切り換え回路30に入力
され、この切り換え回路30から、カウント出力A0に
応答して一対のNORゲート31、32よりなるフリッ
プフロップ33のセット側またはリセット側の何れかに
振り分けられる。即ち、カウント出力A0が「0」とな
るデータ変換期間T1の前半期間では出力B1をフリッ
プフロップ33のセット側に与え、カウント出力が
「1」となる後半期間ではリセット側に与えるように構
成される。従って、フリップフロップ33は、データ変
換期間T1の前半期間に出力B1のパルスの立ち上がり
でセットされると共に、後半期間に出力B1の立ち上が
りでリセットされ、データ変換期間T1内でデジタルデ
ータD1〜D3の内容に従う期間に出力を「1」とす
る。
【0013】以上の加算回路22、反転回路23、XO
Rゲート24〜26、NORゲート27、切り換え回路
30及びフリップフロップ33によりパルス形成回路が
構成され、フリップフロップ33の出力がパルス信号C
1として取り出される。パルス信号C1については、図
4と同様にして、異なる2つの電位V1、V2を選択する
選択合成回路の制御信号として用いられ、パルス信号C
1が「1」を示す期間には高い電位V1を取り出し、
「0」を示す期間には低い電位V2を取り出すように構
成される。
【0014】以上のように、フリップフロップ33から
取り出されるパルス信号C1は、デジタルデータD1〜
D3の内容に拘わらず、各データ変換期間T1で立ち上
がり及び立ち下がりが各々1回となる。このため、デジ
タルデータD1〜D3の内容によってパルス信号C1の
周波数が変化することはなく、パルス信号C1に応答す
る選択合成回路の動作を安定させることができる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、デジタルデータからパ
ルス幅変調されたパルス信号が、各データ変換期間に単
一のパルスを有することになり、このパルス信号に応答
する選択合成回路のスイッチング動作が常に一定の周期
となる。従って、選択合成回路のスイッチング動作に起
因する高周波ノイズが抑圧される。さらに、パルス信号
が各データ変換期間の略中間位置にパルスを有すること
から、出力の歪みが減少し、高周波ノイズの抑圧と併せ
て、デジタルオーディオにおいては音質の向上に有効で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のD/A変換器のブロック図である。
【図2】本発明のD/A変換器の動作を説明するタイミ
ング図である。
【図3】本発明のD/A変換器の動作を説明するタイミ
ング図である。
【図4】従来のD/A変換器のブロック図である。
【図5】従来のD/A変換器のパルス形成回路の回路図
である。
【図6】パルス形成回路の動作を説明するタイミング図
である。
【符号の説明】
1、21 データ入力部 2 パルス形成回路 3、20 カウンタ 4 選択合成回路 7 ローパスフィルタ 10 デコーダ 11〜13 ANDゲート 14 ORゲート 22 加算回路 23 反転回路 24〜26 XORゲート 27 NORゲート 30 切り換え回路 33 フリップフロップ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アナログ信号に変換すべき適数ビットの
    デジタルデータを取り込む入力部と、一定周期のクロッ
    クパルスにより計数動作し、上記デジタルデータより少
    なくとも1ビット多い計数出力を発生するカウンタと、
    上記データ入力部からのデジタルデータ及び上記カウン
    タからの計数出力を取り込み、1つのアナログ値を得る
    1データ変換期間の略中間位置に上記デジタルデータの
    内容と対応する幅の単一のパルスが設定されるパルス信
    号を出力するパルス形成回路と、このパルス形成回路の
    出力するパルス信号に応答して互いに異なる2つの電位
    の一方を選択的に取り出して合成する合成回路と、を備
    えることを特徴とするD/A変換器。
  2. 【請求項2】 上記パルス形成回路は、上記カウンタの
    計数出力に対し、上記データ変換期間の前半の期間で反
    転処理すると共に、後半の期間で加算処理する第1の手
    段及び、反転処理あるいは加算処理された上記カウンタ
    の計数出力と上記デジタルデータとの一致を検知してパ
    ルス設定のタイミングを決定する第2の手段を含むこと
    を特徴とする請求項1記載のD/A変換器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012044545A (ja) * 2010-08-20 2012-03-01 Fujitsu Ltd Pllシンセサイザ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012044545A (ja) * 2010-08-20 2012-03-01 Fujitsu Ltd Pllシンセサイザ

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