JPH08107362A - ノイズシェーピング型再量子化器 - Google Patents

ノイズシェーピング型再量子化器

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JPH08107362A
JPH08107362A JP24277594A JP24277594A JPH08107362A JP H08107362 A JPH08107362 A JP H08107362A JP 24277594 A JP24277594 A JP 24277594A JP 24277594 A JP24277594 A JP 24277594A JP H08107362 A JPH08107362 A JP H08107362A
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JP
Japan
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output
modulator
requantizer
noise shaping
integrator
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Application number
JP24277594A
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English (en)
Inventor
Hideaki Hatanaka
秀晃 畠中
Tetsuhiko Kaneaki
哲彦 金秋
Akira Sobashima
彰 傍島
Yasunori Tani
泰範 谷
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 (N−1)次MASH型再量子化器(N≧
3)を用い、N次ノイズシェーピング特性を実現するこ
とで、回路規模の削減を図ることを目的とする。 【構成】 入力信号は第1の加算器により、1サンプリ
ング時間前の第1の再量子化誤差(−Vq1・Z-1)と加
算され、第1の再量子化器により再量子化され、信号Y
1として出力されると共に、積分器に第1の再量子化誤
差(−Vq1)が入力され、積分器出力信号Sinを得、第
2の再量子化器により再量子化され、4次微分特性と逆
相の第1の再量子化誤差(Vq1)の1次微分特性を含む
第2の微分器出力Y2を得る。Y1とY2は第6の加算器
で加算され、第1の再量子化誤差(Vq1)の1次微分特
性は打ち消され、出力Yは第2の再量子化誤差の4次微
分特性と入力信号を有する。このことにより従来の(N
−1)次MASH型再量子化器を用いて、回路規模の小
さいN次のノイズシェーピング型再量子化器が実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はノイズシェーピング型再
量子化器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年ディジタルオーディオ機器の音質向
上のために、ΔΣ(デルタ・シグマ)変調方式を用いた
ノイズシェーピング技術が注目を集めており、そのノイ
ズシェーピング技術を応用した技術の1つにMASH方
式がある。
【0003】ΔΣ変調器及び、MASH方式の原理や技
術的な内容については、日経エレクトロニクス1988.8.8
(no.453) p.p.211 - p.p.221(これを資料1とする)、J
ASjournal1990 Vol.30 NO.12 p.p16 - p.p.21
(これを資料2とする)等に記述されている。従来、前
記資料1に記載されているように3次以上のノイズシェ
ーピング特性を有するノイズシェーピング型再量子化器
は、負帰還ループの発振のため実現は困難であった。そ
こで、前記資料2に記載されているように、1次又は2
次のノイズシェーピング型再量子化器を多段接続するこ
とにより、3次以上のノイズシェーピング特性を実現さ
せた。
【0004】図6は、従来のMASH型AD/DA変換
装置に用いられている(1次+2次)ノイズシェーピン
グ型再量子化器の構成を示すブロック図である。
【0005】図6に於いて、Xは複数ビットのディジタ
ル入力信号であり、161は第1の加算器であり、ディ
ジタル入力信号Xと1サンプリング時間前の第1の再量
子化誤差(−Vq1・Z-1)を加算する。111は第1の
再量子化器であり、第1の加算器161の出力を再量子
化し、Y1信号を出力する。162は第2の加算器であ
り、第1の再量子化器111により再量子化する前の信
号と再量子化した後の信号の減算を行い、第1の再量子
化誤差(−Vq1)を出力する。121は第1の遅延器で
あり、第2の加算器162により出力された第1の再量
子化誤差を1サンプリング時間遅延し、第1の加算器1
61の入力とする。以上の素子で101の第1のΔΣ変
調器を構成する。163は第3の加算器であり、第1の
ΔΣ変調器101の第1の再量子化誤差(−Vq1)か
ら、2サンプリング時間前の第2の再量子化誤差(−V
q2・Z-2)を減算する。151は係数乗算器であり、1
サンプリング時間前の第2の再量子化誤差(−Vq2・Z
-1)を2倍にする。164は第4の加算器であり、第3
の加算器163の出力と係数乗算器151の出力を加算
する。112は第2の再量子化器であり、第4の加算器
164の出力を再量子化する。165は第5の加算器で
あり、第2の再量子化器112により再量子化する前の
信号と再量子化した後の信号の減算を行い、再量子化誤
差(−Vq2)を出力する。123は第3の遅延器であ
り、第5の加算器165の出力である第2の再量子化誤
差(−Vq2)を1サンプリング時間だけ遅延する。12
2は第2の遅延器であり、第3の遅延器123の出力を
1サンプリング時間遅延する。以上の素子で102の第
2のΔΣ変調器を構成する。131は第1の微分器であ
り、第2のΔΣ変調器102の出力を1回微分し、Y2
信号を出力する。166は第6の加算器であり、第1の
ΔΣ変調器101の出力信号Y1と第1の微分器131
の出力信号Y2を加算し、本回路の出力信号Yを出力す
る。
【0006】以上のように構成されたノイズシェーピン
グ型再量子化器について、以下その動作について説明す
る。
【0007】第1のΔΣ変調器101からは、ディジタ
ル入力信号Xと、第1の再量子化器111の第1の再量
子化誤差(Vq1)が1回微分された出力信号Y1
【0008】
【数1】
【0009】が出力され、第1の微分器131からは、
第1の再量子化誤差(Vq1)が1回微分され極性が逆の
信号と、第2の再量子化器112の第2の再量子化誤差
(Vq2)が3回微分された出力信号Y2
【0010】
【数2】
【0011】が出力される。そして、出力信号Y1と出
力信号Y2が第6の加算器166で加算されると、第1
の再量子化誤差(Vq1)の1回微分された信号は打ち消
され、出力信号Y
【0012】
【数3】
【0013】となり、ディジタル入力信号Xと第2の再
量子化誤差(Vq2)の3次微分特性を有する出力信号を
得る。このように、従来のMASH型AD/DA変換装
置に用いられているノイズシェーピング型再量子化器に
よる出力信号Yのノイズシェーピング特性は、ΔΣ変調
器の多段接続次数と同じ次数となる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、高次のノイズシェーピング型再量子化器を
構成しようとするとき、ΔΣ変調器の多段接続次数が高
次になると回路規模が大きくなるという問題があった。
【0015】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、(N−1)次ノイズシェーピングMASH型AD
/DA変換装置(N≧3)を用いて、N次のノイズシェ
ーピング特性を持つ回路規模の小さいノイズシェーピン
グ型再量子化器を提供することを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】複数ビットのディジタル
入力信号に対してn次ΔΣ変調(n≧1)を行う第1の
ΔΣ変調器と、第1のΔΣ変調器の再量子化誤差を入力
とし積分処理を行う積分器と、積分器の出力に対しm次
ΔΣ変調(m≧1)を行う第2のΔΣ変調器と、第2の
ΔΣ変調器の出力に対し(n+1)回の微分処理を行う
微分器と、第1のΔΣ変調器の出力と微分器の出力に対
し加算処理を行う加算器により構成されている。
【0017】
【作用】第1のΔΣ変調器は、複数ビットのディジタル
信号が入力されるとディジタル入力信号とn次微分特性
(n≧1)を有する第1の再量子化誤差を出力すると共
に、第1の再量子化誤差が積分器で積分される。第2の
ΔΣ変調器は積分器出力を入力とし、1重積分された逆
相の第1の再量子化誤差と、m次微分特性(m≧1)を
有する第2の再量子化誤差を出力する。第2のΔΣ変調
器出力は微分器群により(n+1)回微分処理され、逆
相のn次微分特性を有する第1の再量子化誤差成分と
(m+n+1)次微分特性を有する第2の再量子化誤差
を出力する。第1のΔΣ変調器の出力と微分器の出力を
加算器により加算することにより、本回路は、ディジタ
ル入力信号成分と(m+n+1)次微分特性を有する第
2の再量子化誤差を出力する。
【0018】この構成によって、本発明のノイズシェー
ピング型再量子化器は、(N−1)次ノイズシェーピン
グMASH型AD/DA変換装置(N≧3)を用いて、
N次のノイズシェーピング特性を持つ回路規模の小さい
ノイズシェーピング型再量子化器を実現する。
【0019】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。
【0020】図1は、本発明の第1の実施例のノイズシ
ェーピング型再量子化器の構成を示すブロック図であ
る。図1において、図6と同一の構成を有するものにつ
いては、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【0021】図1に於いて、141は積分器であり、第
1のΔΣ変調器101から第1の再量子化誤差(−Vq
1)を入力とし、その信号を積分し、第2のΔΣ変調器
102の入力信号Sinとする。132は第2の微分器で
あり、第1の微分器131の出力を1回微分し、信号Y
2を出力する。
【0022】以上のように構成されたノイズシェーピン
グ型再量子化器について、以下その動作について説明す
る。
【0023】ディジタル入力信号Xは第1の加算器16
1を用いて、1サンプリング時間前の第1の再量子化誤
差(−Vq1・Z-1)と加算される。そして第1の再量子
化器111により再量子化され、出力信号Y1((数
1)を参照)を出力すると共に、第2のΣ変調器102
では積分器141に第1の再量子化誤差(−Vq1)が入
力され、積分器出力信号Sin
【0024】
【数4】
【0025】を得る。積分器出力信号Sinは第2のΔΣ
変調器102において、再量子化され第2のΔΣ変調器
出力
【0026】
【数5】
【0027】を得る。第1のΔΣ変調器出力Y1に含ま
れるの第1の再量子化誤差(Vq1)の1回微分された信
号を打ち消すために、第2のΔΣ変調器出力信号Y2
は、第2の再量子化器出力を2回微分する必要があり、
第1の微分器131と第2の微分器132を用いて微分
し出力信号Y2
【0028】
【数6】
【0029】を得る。そして、第1のΔΣ変調器出力信
号Y1と第2の微分器132の出力信号Y2が第6の加算
器166で加算されると、第1の再量子化誤差(Vq1)
の1回微分された信号は打ち消され、出力信号Y
【0030】
【数7】
【0031】を得る。このように、第1の実施例によれ
ば、ノイズシェーピング型再量子化器の出力信号Yのノ
イズシェーピング特性は、従来のノイズシェーピング型
再量子化器によるその特性と比較すると、微分次数が1
次増加している。これにより、(N−1)次ノイズシェ
ーピングMASH型AD/DA変換装置(N≧3)を用
いて、N次のノイズシェーピング特性を実現することが
できる。
【0032】本発明の第2の実施例について説明する。
図2は、本発明の第2の実施例におけるノイズシェーピ
ング型再量子化器の構成を示すブロック図であり、図3
は、本発明の第2の実施例におけるノイズシェーピング
型再量子化器の積分器142の構成を示すブロック図で
ある。第1の実施例と第2の実施例の構成上の相違は、
積分器と第2のΔΣ変調器の内部構成が異なる点であ
る。積分器142は入力信号振幅を1/g倍(g>1.
0)に変換し出力する。積分器142の出力は第2のΔ
Σ変調器103によりm次ΔΣ変調(m≧1)が行われ
る。この際、第2のΔΣ変調器103の内部の再量子化
器は再量子化階調を増やすことで信号振幅をg倍に変換
し出力する。積分値を1/g倍に変換する方法として
は、A/D変換器では、抵抗分割やオペアンプを用いた
ものなどがあり、D/A変換器では、ビットシフト等に
よる割り算がある。
【0033】このように、第2の実施例によれば、積分
器142及び第2のΔΣ変調器103の信号振幅変換機
能により、積分器142及び第2のΔΣ変調器103
は、オーバーフローしにくくなる。
【0034】本発明の第3の実施例について説明する。
図4は、本発明の第3の実施例におけるノイズシェーピ
ング型再量子化器の構成を示すブロック図であり、図5
は、本発明の第3の実施例におけるノイズシェーピング
型再量子化器の積分器143の構成を示すブロック図で
ある。第1の実施例と第3の実施例の構成上の相違は、
積分器と、積分器から再量子化器(第1のΔΣ変調器1
01と第2のΔΣ変調器102)へリセット信号を付加
した点である。
【0035】図5に積分器143の構成を示す。積分器
143は積分値が信号振幅許容範囲を超えた時を検出す
ると共に、リセット信号を発生する。
【0036】以上のように構成されたノイズシェーピン
グ型再量子化器について、以下その動作について説明す
る。
【0037】積分器143がオーバーフローを起こした
ときは、積分器143がオーバーフローを検出し、リセ
ット信号を発生する。そのリセット信号は本ノイズシェ
ーピング型再量子化器に対するリセット信号として使用
する。
【0038】このように、本発明の第3の実施例によれ
ば、積分器143がオーバーフローを起こした時、積分
器143の発生するリセット信号により、本ノイズシェ
ーピング型再量子化器は初期化モードにはいり、初期化
が終わると通常動作に復帰する。このことにより、積分
器143がオーバーフローし続ける状態を回避できる。
【0039】さらに、上記の第1の実施例と上記の第2
の実施例と上記の第3の実施例を組み合わせることによ
り、本手法回路の更なる安定動作を実現する。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、従来の
(N−1)次ノイズシェーピングMASH型AD/DA
変換装置を用いて、安定に動作可能なN次のノイズシェ
ーピング特性を実現でき、回路規模の削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のノイズシェーピング型
再量子化器の構成を示すブロック図
【図2】本発明の第2の実施例のノイズシェーピング型
再量子化器の構成を示すブロック図
【図3】本発明の第2の実施例におけるノイズシェーピ
ング型再量子化器の積分器142の構成を示すブロック
【図4】本発明の第3の実施例のノイズシェーピング型
再量子化器の構成を示すブロック図
【図5】本発明の第3の実施例におけるノイズシェーピ
ング型再量子化器の積分器143の構成を示すブロック
【図6】従来のノイズシェーピング型再量子化器の全体
構成を示すブロック図
【図7】1次微分器の構成を示すブロック図
【図8】1重積分器の構成を示すブロック図
【符号の説明】
Vq1 第1の再量子化誤差 Vq2 第2の再量子化誤差 101 第1のΔΣ変調器 102 第2のΔΣ変調器 111 第1の再量子化器 112 第2の再量子化器 121 第1の遅延器 122 第2の遅延器 123 第3の遅延器 131 第1の微分器 132 第2の微分器 141 積分器 151 係数乗算器 161 第1の加算器 162 第2の加算器 163 第3の加算器 164 第4の加算器 165 第5の加算器 166 第6の加算器
フロントページの続き (72)発明者 谷 泰範 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数ビットのディジタル入力信号に対し
    てn次ΔΣ変調(n≧1)を行う第1のΔΣ(デルタ・
    シグマ)変調器と、前記第1のΔΣ変調器の再量子化誤
    差を入力とし積分処理を行う積分器と、前記積分器の出
    力に対しm次ΔΣ変調(m≧1)を行う第2のΔΣ変調
    器と、前記第2のΔΣ変調器の出力に対し(n+1)回
    の微分処理を行う微分器と、前記第1のΔΣ変調器の出
    力と前記微分器の出力に対し加算処理を行う加算器を備
    えたことを特徴とするノイズシェーピング型再量子化
    器。
  2. 【請求項2】 積分器が入力信号振幅を1/g倍(g>
    1.0)にする機能を備え、第2のΔΣ変調器が内部の
    再量子化器の階調を増やすことで信号振幅をg倍にする
    機能を備えたことを特徴とする請求項1記載のノイズシ
    ェーピング型再量子化器。
  3. 【請求項3】 積分器が信号振幅許容範囲を超えたこと
    を検出し、ノイズシェーピング型再量子化器のリセット
    信号を発生する機能を備えたことを特徴とする請求項1
    記載のノイズシェーピング型再量子化器。
JP24277594A 1994-10-06 1994-10-06 ノイズシェーピング型再量子化器 Pending JPH08107362A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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