JPH09153805A - フロ−ティングａ／ｄ変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フローティングＡ／Ｄ変換装置に関し、複数
のゲインの信号を切り換えて出力する際の不都合を是正
する。 【解決手段】 ｎ個のＡ／Ｄ変換器１を有して、入力信
号のレベルに応じた増幅利得にて出力信号のゲインを調
整するフロ−ティングＡ／Ｄ変換装置であり、ゲイン差
補正初期値設定回路３と、信号間のゲイン差をＮ回の量
子化結果によって初期値Ｃ0 から基準値Ｃi を検出する
信号間ゲイン差検出回路５と、Ａ／Ｄ変換器１から出力
されされる信号間のゲイン差を検出するゲイン差検出間
チェック回路４と、検出した信号間のゲイン差を記憶す
る補正係数値ホ−ルドメモリ６と、補正係数より信号間
のゲインを統一する信号レベル補正回路等とから成り、
切り換え時の信号間のゲイン差による歪みを抑制した
り、温度変化等によって生じるアナログ部でのゲインの
ずれに対応した調整を可能にして、ノイズ等の影響を受
けにくくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フローティングＡ
／Ｄ変換装置に係り、信号間のゲイン差検出及びゲイン
調整処理部等に適用され、信号切り換え時のゲイン差に
よる切り換え歪みを抑制する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、フローティングＡ／Ｄ変換装
置では、信号間のゲイン差が切り換え時の信号歪みとな
っており、このゲイン差歪みを抑えるためにアナログ増
幅器での利得精度を高めることで補正時の精度を確保し
たり、切り換えタイミングを工夫することで歪みの画質
や音質への影響を小さくしていた。しかしこのような手
法では、温度変化などによるゲイン変化への対応が困難
であったり、切り換え頻度が粗くなり信号レベルの変化
に効率よく追従する切り換えができず、フローティング
方式の優位性を充分に生かし切れていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、フローティ
ングＡ／Ｄ変換装置のような複数のゲインの信号を切り
換えて出力する際、各信号の出力ゲインを同一ゲインに
統一し、切り換え時の信号間のゲイン差による歪みを抑
制したり、温度変化等によって生じるアナログ部でのゲ
インのずれに対応した調整を可能としたり、ノイズ等の
影響を受け難く、安定して信号間のゲイン差を検出し、
検出所要時間を短くすることでシステム起動時のゲイン
ずれの生じる時間を短くし、かつ、随時高性能なゲイン
補正を可能として再生される信号（画質、音質）の劣化
の防止を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、ｎ個のＡ／Ｄ変換手段を有し
て、入力信号のレベルに応じた増幅利得にて出力信号の
ゲインをそれぞれ調整するフロ−ティングＡ／Ｄ変換装
置において、ゲイン補正係数の初期値Ｃ0 を定める手段
と、信号間のゲイン差をＮ回の量子化結果によって前記
初期値Ｃ0 から基準値Ｃiを検出する手段と、前記Ａ／
Ｄ変換手段から出力されされる信号間のゲイン差を検出
するための手段と、前記検出した信号間のゲイン差を補
正係数Ｃn としてホールドする手段と、前記補正係数Ｃ
n より信号間のゲインを統一する手段とからなることを
特徴とするフロ−ティングＡ／Ｄ変換装置を提供するも
のである。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、好ましい実施例により説明する。図１は本発明の第
１実施例に係るフロ−ティングＡ／Ｄ変換装置の概略ブ
ロック図である。同図において、入力信号Ｓｉがｎ個か
ら成る増幅器１（１-1，・・・，１-n）によって増幅さ
れる。この時、各増幅器の増幅利得は、それぞれ異なる
値のＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎである。これらの各増幅
利得で増幅した信号は、Ａ／Ｄ変換器２によって量子化
され、データＤ1 ，Ｄ2 ，・・・，Ｄn に変換される。

【０００６】３はゲイン差補正初期値設定回路で、この
回路３は起動後の数サンプルのデータによってゲイン差
補正初期値を求める。この回路３は初期値設定後は処理
経路から切りはなすことで以降のデータ処理への負担が
軽減される。次に、４はゲイン差検出区間チェック回路
で、入力信号レベルを判定し、Ｓ／Ｎの影響が小さく且
つ信号がクリップレベルに達していないかをデ−タＤ1
・・・Ｄn によって判定し、後述の信号間ゲイン差検出
回路５及び補正係数値ホールドメモリ６を制御するもの
である。

【０００７】５は信号間ゲイン差検出回路で、ゲイン差
補正初期値設定回路３から得られた補正係数初期値を基
に精度の高いゲイン差補正係数を算出する回路であり、
サンプリング毎に得られた結果を帰還処理することで検
出精度を高めており、ゲイン差検出区間チェック回路４
によって与えられる検出区間内の各サンプリングデータ
に対して実行される。また、各サンプリングにおいて算
出された補正係数は補正係数値ホールドメモリ６に検出
区間外の間はホールドし、検出区間内では随時検出値を
更新する。また、この更新及びホールドした係数が次の
検出機会（サンプル）において帰還利用される。

【０００８】７は信号レベル補正回路で、補正係数値ホ
ールドメモリ６にホールドされている各信号のゲイン補
正係数（Ｃ1 ・・・Ｃn ）によって各信号をゲイン調整
する（Ｃn ×Ｄn ）。これによってゲイン統一された信
号は、フロ−ティング切替え回路８において入力レベル
応じた信号として出力に選択される。

【０００９】次に、図３は前記ゲイン差補正初期値設定
回路３の詳細ブロック図である。この回路は量子化され
た各信号データ（Ｄ1 ・・・Ｄn ）を起動後の信号入力
後の数サンプルのみに対して動作するものであり、３−
３及び３−６の各スイッチ回路によって係数算出の全体
処理より切り放される。３−４は基準信号データＤ1 と
各信号（Ｄ2 ・・・Ｄn ）との比を演算するための回路
であり、除算処理を用いることで１サンプル又は数サン
プルでおおよその各データ比を得ることができる。これ
によって得られた各値は係数初期値テーブルメモリ３−
５に保持し、以降の処理における初期係数として用いる
構成となっている。

【００１０】また、図４は前記ゲイン差検出区間チェッ
ク回路４の詳細ブロック図である。この回路４は量子化
された各信号データ（Ｄ1 ・・・Ｄn ）がゲイン差検出
に適した値か否かをチェックし、適したデータのみを以
降の信号間ゲイン検出回路３に供給するものである。４
−５は検出に適したデータのみをゲイン差検出回路５に
供給するためのスイッチである。このスイッチ４−５
は、レベルチェック回路４−３，４−４のチェック信号
によって制御される。レベルチェック回路４−５はゲイ
ン差検出時における信号のＳ／Ｎ影響を小さくするため
に入力レベルがＶthSNレベル以上の時を判断するもので
あり、レベルチェック回路４−４の各レベルでの判定は
各信号がクリップレベル以下かを判定するための回路で
ある。ここでの例では、各レベル判定を基準信号をＤ1
とした上でこのＤ1 データによって各信号のレベル判定
に代用している。もちろん各々の信号を用いた判定を行
うことでもこのブロックを構成できる。

【００１１】また、図５は前記信号間ゲイン差検出回路
５の詳細ブロック図である。この回路５は、量子化され
検出区間内にある各データにおいて、基準信号とのゲイ
ン差を検出するものである。ここでは、基準信号をＤ1
とし、出力基準ゲイン係数をＣ1 （０）とした場合の例
である。５−３は基準信号を出力レベルに調整するた
め、データＤ1 と係数Ｃ1 （０）の乗算を行うもの乗算
器である。５−４は各信号と基準出力信号Ｃ1 （０）×
Ｄ1 と各信号データＤn とのゲイン差を検出するための
ゲイン差演算部である。

【００１２】更に、図６は信号間ゲイン差演算部５−４
内の一つである演算部５−４−１を示した図である。た
だし、繁雑さを避けるために増幅器を２個用いた場合で
示してある。この演算部５−４−１は、補正係数値ホ−
ルドメモリ６、信号レベル補正回路７において、ゲイン
補正したデータＤｎｃｏｒの大きさを比較部５−４−１
ａ、５−４−１ｂによって比較し、その結果によって加
減調整部５−４−１ｄで係数を加減調整する。また、こ
こで用いる係数は加減調整値メモリテ−ブル５−４−１
ｃによって設定する。

【００１３】次に、ゲイン差検出につき、演算部５−４
−１におけるデ−タＤ1 とデ−タＤ2 とのゲイン差検出
を例にとり、図７及び図８のフローチャートを用いて説
明する。図７は補正係数の加減調整を１／ｆｓ内（１サ
ンプリング当たり）に１回行い、図８は加減調整を１／
ｆｓ内に３度までの調整を行って補正係数を求める場合
の処理手順である。図７の例では、Step7-1 でゲイン差
を検出する２つの信号データＤ1 ，Ｄ2 を入力する。St
ep7-2 で出力基準ゲイン係数Ｃ1 （０）（基準信号Ｄ1
を出力基準に調整する係数）をゲイン差補正初期値設定
回路３から読み込む。Step7-3 で前サンプルまでに求め
たデ−タＤ2 の補正係数Ｃ2 （ｎ）を補正係数値ホール
ドメモリ６より読み込む。但し、初回の調整の場合は設
定した初期値Ｃ2 （０）を読み込む。

【００１４】Step7-4 及びStep7-5 において、各読み込
まれた係数によって各々の信号をゲイン補正し、補正デ
ータＤ1cor、Ｄ2corを算出する。Step7-6 においてこの
Ｄ1corとＤ2corの差ΔＤcor を求め、Step7-7 〜Step7-
8 で加減調整値ΔＣ2nを決定し入力する。このΔＣ2nの
決定はΔＤcor とＤ1 の大きさを基に決定する。この手
法については後述する。Step7-9 においてＤ1corとＤ2c
orの大小関係を判定し、この結果によってStep7-10にお
いて係数を加減調整し、Step7-11で調整された係数をホ
ールドする。つまり、Ｄ2 cor の方が小さい場合には用
いた係数が所期の値Ｃｉより小さかったことを意味する
ため、加減調整値ΔＣ2nを用いた係数Ｃ2 （ｎ）に加え
る。また、Ｄ2corの方が大きかった時はΔＣ2nを引くこ
とになり、Ｄ2cor＝Ｄ1corの場合には用いた係数で正し
くゲイン補正できているため用いた係数をホールドす
る。このStep7-1 〜Step7-11を検出区間内の１／ｆｓ内
毎に１度実行することで、数サンプルに対してこの処理
が行われると、検出係数Ｃ2nは所期の値Ｃi に収束す
る。

【００１５】次に、図８の例では、Step8-1 でゲイン差
を検出する２つの信号データを入力する。Step8-2 で出
力基準ゲイン係数Ｃ1 （０）（基準信号Ｄ1 を出力基準
に調整する係数）をゲイン差補正初期値設定回路３から
読み込む。Step8-4 で前サンプルまでに求めたＤ2 の補
正係数Ｃ2 （ｎ）を係数ホールドメモリより読み込む。
但し、初回の調整の場合は設定した初期値Ｃ2 （０）を
読み込む。Step8-3 及びStep8-5 において各読み込まれ
た係数によって各々の信号をゲイン補正し、補正データ
Ｄ1cor、Ｄ2corを算出する。Step8-6 で１回目／ｆｓの
加減調整値Ｘを読み込む。Step8-7 においてＤ1corとＤ
2corの大小関係を判定し、この結果によってStep8-8 に
おいて係数をＸで加減調整し、Step8-9 でこのＸで調整
された係数によってもう一度Ｄ2 をゲイン補正しＤ2cor
を求める。Step8-11で２回目／ｆｓの加減調整値Ｙを読
み込み、Step8-11〜Step8-12でＹを用いた係数の加減調
整を行い、更に、Step8-13〜Step8-16で３回目／ｆｓの
加減調整値Ｚを用いて同様な調整を行い得られた係数を
次の検出調整が行われるまでホールドする。このStep8-
1 〜Step8-17を検出区間内の１／ｆｓ内毎に１度実行す
ることで、数サンプルに対してこの処理が行われると、
検出係数Ｃ2nは所期の値Ｃi に収束する。

【００１６】ここで、図７の例のように加減調整値ΔＣ
n をΔＤcor とＤ1 の大きさより決定する手法として、
図９及び図１０に示す例がある。図９は９−１によって
入力信号のレベルが予め分割された幾つかのレベル区間
のいずれの区間にあるかをチェックし、９−２によって
予め用意した各区間に応じた演算係数ａm を指定し、９
−３においてこの演算係数ａm とΔＤcor を乗じて係数
加減調整値を設定する。これにより、加減値を係数のＣ
i への収束状態に応じて比較的適切に設定することがで
き、少ないサンプル数（加減調整回数）で係数Ｃn を所
期の値Ｃi に収束することが可能となる。

【００１７】また、図１０の例では信号レベルの大きさ
とΔＤcor の大きさによって予め設定した加減値テーブ
ルより適切な加減値ΔＣ2n-mを読みとる。つまり、１０
−１によって入力信号のレベルをチェックし、１０−２
でΔＤcor の大きさをチェックし、これらの結果より１
０−３の加減調整値テーブルより加減値を読みとる。
尚、この加減調整値テーブルは、図１１に示すように補
正信号誤差ΔＤcor と基準レベルＤ1 によって定めたテ
−ブルで実現できる。

【００１８】なお、図８に示したような加減調整を１／
ｆｓ内に３度まで行うような手法では、この３度の加減
調整値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の加減コンビネーションによって
実質の１／ｆｓ内で調整される加減量が決められる。ま
た、この（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の間にはＸ−Ｙ＝２Ｚの関係を
持たせることで、検出値Ｃｎは初期値Ｃｉに対してＣｉ
±Ｚ内に収束させることができる。

【００１９】次に、第２実施例につき説明する。図２
は、その第２実施例に係るフロ−ティングＡ／Ｄ変換装
置の概略ブロック図である。同図において、入力信号Ｓ
ｉがｎ個から成る増幅器１１によって増幅される。この
時、各増幅器の増幅利得は、それぞれ異なる値のＡ１，
Ａ２，・・・，Ａｎである。これらの各増幅利得で増幅
した信号は、Ａ／Ｄ変換器１２によって量子化され、デ
ータＤ1 、Ｄ2 、・・・Ｄn に変換される。

【００２０】１３はゲイン差補正初期値テ−ブルメモリ
で、予め増幅器設計時に与えられた各増幅器の利得（Ａ
１・・・Ａｎ）の比（Ａ2 ／Ａ１，・・・，Ａｎ／Ａ
１）を記憶させており、信号間ゲイン差検出回路１５の
係数算出処理の初期値として用いる。これはメモリに予
め適切な値を保持しておくことで初期値算出などの処理
負担を軽減できる。このゲイン差補正初期値テ−ブルメ
モリ１３は図３に示したと同様の構成である。

【００２１】１４はゲイン差検出区間チェック回路で、
入力信号レベルを判定し、Ｓ／Ｎの影響が小さく且つ信
号がクリップレベルに達していないかをデ−タＤ1 ・・
・Ｄn によって判定し、その他の各処理ブロックを制御
するものである。

【００２２】前記信号間ゲイン差検出回路１５は、ゲイ
ン差補正初期値テ−ブルメモリ１３による補正係数初期
値を基に精度の高いゲイン差補正係数算出する回路であ
り、サンプリング毎に得られた結果を帰還処理すること
で検出精度を高めており、ゲイン差検出区間チェック回
路１４によって与えられる検出区間内の各サンプリング
データに対して実行される。また、各サンプリングにお
いて算出された補正係数は補正係数値ホールドメモリ１
６に検出区間外の間はホールドし、検出区間内では随時
検出値を更新する。また、この更新及びホールドした係
数が次の検出機会（サンプル）において帰還利用され
る。

【００２３】１７は信号レベル補正回路で、補正係数値
ホールドメモリ１６にホールドしている各信号のゲイン
補正係数（Ｃ1 ・・・Ｃn ）によって各信号をゲイン調
整する（Ｃn ×Ｄn ）。これによってゲイン統一された
信号は、フロ−ティング切り替え回路１８において入力
レベル応じた信号として出力に選択される。なお信号間
ゲイン差検出回路１５及び補正係数値ホールドメモリ１
６内の各処理の内容および各ブロック間の関係は図５〜
図１１で説明したと同様である。

【００２４】上述したように、本実施例のフローティン
グＡ／Ｄ変換装置によれば次のような効果を有する。例
えば、図１２に示すように異なる利得で増幅された信号
は、図１２（Ａ）に示すように量子化後（Ｄ1 、Ｄ2 ）
においてもレベル差を持っており、理想状態ならばＤ2
／Ｄ1 ＝Ａ2 ／Ａ1 ＝一定となるはずである。ところ
が、実際には図１２（Ｂ）に示すようにＤ2 ／Ｄ1 は一
定ではなく信号レベルかある程度大きい（Ｄ1 ＞ＶthS
N）場合には、Ｄ2 ／Ｄ1 はＡ2 ／Ａ1 に比較的近い値
を得るもののＤ2 ／Ｄ1 ＝Ａ2 ／Ａ1 ＝一定にはならな
い。また、ＶthSN＞Ｄ1 では信号のＳ／Ｎの影響により
Ｄ2 ／Ｄ1 はＡ2 ／Ａ1 の値とは大きく異なる。即ち、
本実施例では、このようなサンプル毎のデータ比が一定
しない信号系において、図１２（Ｃ）に示すように、Ｄ
2 ／Ｄ1 の値をほぼＡ2 ／Ａ1 の値に保つことが可能
で、安定したゲイン補正ができ、同時に信号切り換え時
にゲイン差による不連続歪みを抑制することが可能であ
る。

【００２５】また、図１３は一方の信号Ｄ2 がクリップ
した場合を前記の図１２と同様に示したものである。更
に、図１４には本実施例のゲイン差検出において、検出
係数Ｃ（n)が所期の値Ｃｉ＝Ａ2 ／Ａ1 に収束する様子
を示している。図１４（Ａ）では加減値をΔＣとし、係
数の初期値をＣ２（０）とＣ１（０）の２種類で行った
場合を示している。ここに示すように、初期値がＣｉに
近い方が求めたＣｎがＣｉに速く収束する。つまり、本
実施例における初期値設定法を用いて適切な初期値を与
えることで、いち早く係数を所期の値とすることが可能
となる。

【００２６】また、図１４（Ｂ）に示すように、同じ初
期値で加減値がΔＣ１＜ΔＣ２の各場合では加減値の大
きいΔＣ２の方がＣｉへの収束時間は短くできるもの
の、収束後のばらつきは加減値の小さいΔＣ１を用いた
場合である。そこで、本実施例では、加減値をテーブル
化又は加減値を演算処理にて求めることで図１４（Ｃ）
に示すようにＣｎがＣｉに近づくつれて加減値ΔＣｎを
小さくすることができ、効率よくＣｎをＣｉに収束させ
更に収束（検出）誤差も小さくすることができる。

【００２７】また、図１４（Ｄ）に示すように、１／ｆ
ｓ内に加減調整を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の３値を用いて３度ま
で行うことで（図１４Ｃ）の場合と同様、Ｃｎを効率よ
くＣｉに近づけ、収束後はＣｉ−Ｚ＜Ｃｎ＜Ｃｉ＋Ｚの
精度を得ることができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明のフローティングＡ／Ｄ変換装置
によれば、複数のゲインの信号を切り換えて出力する
時、各信号の出力ゲインを同一ゲインに統一し、切り換
え時の信号間のゲイン差による歪みを抑制したり、温度
変化等によって生じるアナログ部でのゲインのずれに対
応した調整を可能としたり、ノイズ等の影響を受け難
く、安定して信号間のゲイン差を検出し、検出所要時間
を短くすることでシステム起動時のゲインずれの生じる
時間を短くし、かつ、随時高性能なゲイン補正を可能と
して再生される信号（画質、音質）の劣化の防止ができ
る等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るフローティングＡ／
Ｄ変換装置の概略ブロック図である。

【図２】本発明の第２実施例に係るフローティングＡ／
Ｄ変換装置の概略ブロック図である。

【図３】図３は前記ゲイン差補正初期値設定回路３の詳
細ブロック図である。

【図４】図４は前記ゲイン差検出区間チェック回路４の
詳細ブロック図である。

【図５】図５は前記信号間ゲイン差検出回路５の詳細ブ
ロック図である。

【図６】図６は信号間ゲイン差演算部５−４の概略ブロ
ック図である。

【図７】ゲイン検出処理の係数加減調整を１／ｆｓ内に
１回のみ行う場合を示すフローチャートである。

【図８】ゲイン検出処理の係数加減調整を１／ｆｓ内に
３度まで行う場合を示すフローチャートである。

【図９】ゲイン補正係数の加減調整における加減調整値
を演算処理を用いて設定する場合の概略構成図ある。

【図１０】ゲイン補正係数の加減調整における加減調整
値をテーブル化して設定する場合の処理構成図概略構成
図ある。。

【図１１】加減調整値設定のテーブル化を示す図であ
る。

【図１２】異なるゲインを与えたクリップしていない信
号間のサンプルデータ間の比と本実施例の装置によって
求めるゲイン補正係数を示しグラフである。

【図１３】異なるゲインを与え一方がクリップした信号
間のサンプルデータ間の比と本実施例の装置によって求
めるゲイン補正係数を示したグラフである。

【図１４】補正係数を１／ｆｓ毎に加減調整して係数を
所期の値に収束させるようすを示した図である。

【符号の説明】

１ 増幅器 ２ Ａ／Ｄ変換器 ３ ゲイン差補正初期値設定回路 ４ ゲイン差検出区間チェック回路 ５ 信号間ゲイン差検出回路 ６ 補正係数値ホールドメモリ ７ 信号レベル補正回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ｎ個のＡ／Ｄ変換手段を有して、入力信号
   のレベルに応じた増幅利得にて出力信号のゲインをそれ
   ぞれ調整するフロ−ティングＡ／Ｄ変換装置において、 ゲイン補正係数の初期値Ｃ0 を定める手段と、 信号間のゲイン差をＮ回の量子化結果によって前記初期
   値Ｃ0 から基準値Ｃiを検出する手段と、 前記Ａ／Ｄ変換手段から出力されされる信号間のゲイン
   差を検出するための手段と、 前記検出した信号間のゲイン差を補正係数Ｃn としてホ
   ールドする手段と、 前記補正係数Ｃn より信号間のゲインを統一する手段と
   からなることを特徴とするフロ−ティングＡ／Ｄ変換装
   置。