JPH098664A - Digital sigma modulator - Google Patents
Digital sigma modulatorInfo
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- JPH098664A JPH098664A JP15315395A JP15315395A JPH098664A JP H098664 A JPH098664 A JP H098664A JP 15315395 A JP15315395 A JP 15315395A JP 15315395 A JP15315395 A JP 15315395A JP H098664 A JPH098664 A JP H098664A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はデルタシグマ変調器に関
し、特にA/D変換回路あるいはD/A変換回路に用い
られるデルタシグマ変調器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a delta sigma modulator, and more particularly to a delta sigma modulator used in an A / D conversion circuit or a D / A conversion circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】デルタシグマ変調器はアナログ信号をこ
れに対応するパルス密度変調信号に変換するものであ
り、その基本原理は、例えば、電子情報通信学会編,デ
ィジタル信号処理ハンドブック,第235〜236頁,
オーム社(平成5年)(文献1)に記載されているよう
に、入力信号とD/A変換された信号との差を量子化し
てD/A変換器に戻すフイードバックループ内に雑音整
形用のフィルタを有し、このフィルタを量子化器の直前
に設けた方式の変調器であり、量子化雑音のスペクトラ
ムが高い周波数により多く分布することから雑音整形型
とも呼ばれる。量子化器を1ビットにすると、D/A変
換器の分解能も1ビットで済むので集積回路化に適し、
符号出力に間引フィルタを付加して高精度のA/D変換
器を構成したり、ディジタル信号列を補間フィルタに通
して高サンプリングレート化後ディジタルのデルタシグ
マ変調器を通すことにより高精度のD/A変換器を構成
する。2. Description of the Related Art A delta-sigma modulator converts an analog signal into a corresponding pulse density modulated signal, and its basic principle is, for example, edited by Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Digital Signal Processing Handbook, No. 235-236. page,
As described in Ohmsha (1993) (Reference 1), for noise shaping in a feedback loop that quantizes the difference between the input signal and the D / A converted signal and returns it to the D / A converter. Is a modulator of the type in which this filter is provided immediately before the quantizer, and it is also called a noise shaping type because the spectrum of the quantization noise is distributed more in high frequencies. If the quantizer is set to 1 bit, the resolution of the D / A converter is also 1 bit, so it is suitable for integrated circuits.
By adding a thinning filter to the code output to form a high precision A / D converter, or by passing a digital signal sequence through an interpolation filter to a high sampling rate and then passing it through a digital delta sigma modulator, a high precision Configure a D / A converter.
【0003】従来のこの種のデルタシグマ変換器は、例
えば、特開平2−138609号公報(文献2)記載の
アナログ演算回路や特開平3−125517号公報(文
献3)記載のA/D変換器の各々の主要構成要素として
用いられている。A conventional delta-sigma converter of this type is, for example, an analog arithmetic circuit described in Japanese Patent Laid-Open No. 138609/1990 (Reference 2) or an A / D converter described in Japanese Patent Laid-Open No. 125355/1993 (Reference 3). It is used as the main component of each vessel.
【0004】文献1,2記載の従来のデルタシグマ変調
器をブロックで示す図4を参照すると、この従来のデル
タシグマ変調器は、出力信号Yを遅延させ遅延信号Dを
出力する遅延器4と、遅延信号Dを1ビットのアナログ
信号Aに変換する1ビットのD/A変換器(DAC)5
と、アナログ信号Aと入力信号Xとを減算し差信号Bを
生成する加算器1と、差信号Bを積分して積分信号Cを
生成するアナログの積分器2と、積分信号Cを量子化し
て出力信号Yを生成する比較器である量子化器3とを備
える。Referring to FIG. 4 which shows a block diagram of a conventional delta sigma modulator described in Documents 1 and 2, this conventional delta sigma modulator is a delay device 4 for delaying an output signal Y and outputting a delay signal D. , A 1-bit D / A converter (DAC) 5 for converting the delay signal D into a 1-bit analog signal A
An adder 1 that subtracts the analog signal A and the input signal X to generate a difference signal B; an analog integrator 2 that integrates the difference signal B to generate an integrated signal C; And a quantizer 3 which is a comparator for generating an output signal Y.
【0005】次に、図4を参照して、従来のデルタシグ
マ変調器の動作について説明すると、まず、加算器1は
入力信号Xと1ビットDACの出力のアナログ信号Aと
の差信号Bを生成し、積分器2はこの差信号Bを積分し
て積分信号Cを生成し量子化器3に供給する。量子化器
3は、この積分信号Cを量子化するが、ここに量子化雑
音Qが加わるので出力信号Yは次式で表される。 Y=(X−YZ-1)/(1−Z-1)+Q……………………………………(1) これを変形して Y=X+Q(1−Z-1)………………………………………………………(2) ただし、Zは遅延演算子とする。さらに、わかりやすく
するためにこの式を周波数領域で表現すると次式が得ら
れる。Next, referring to FIG. 4, the operation of the conventional delta-sigma modulator will be described. First, the adder 1 outputs the difference signal B between the input signal X and the analog signal A output from the 1-bit DAC. Then, the integrator 2 integrates the difference signal B to generate an integrated signal C, which is supplied to the quantizer 3. The quantizer 3 quantizes the integrated signal C, but since the quantization noise Q is added thereto, the output signal Y is expressed by the following equation. Y = (X−YZ −1 ) / (1−Z −1 ) + Q …………………………………… (1) Transforming this, Y = X + Q (1−Z −1 ). ……………………………………………………… (2) However, Z is a delay operator. Furthermore, if this expression is expressed in the frequency domain for the sake of clarity, the following expression is obtained.
【0006】 [0006]
【0007】よって、 |Y|=|X|+|Q||sin(πf/fs)|………………………(4) ただし、fsはサンプリング周波数とする。Therefore, | Y | = | X | + | Q || sin (πf / fs) | ... (4) where fs is the sampling frequency.
【0008】この結果から本構成による従来のデルタシ
グマ変調器が量子化雑音Qにたいして低周波を阻止する
特性となること、すなわち、変調動作を行っていること
がわかる。From these results, it can be seen that the conventional delta-sigma modulator with this configuration has a characteristic of blocking low frequencies with respect to the quantization noise Q, that is, performs a modulation operation.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のデルタ
シグマ変調器は、積分器としてアナログ積分器を必要と
するため、アナログ回路である演算増幅器等の高ゲイン
の増幅器と積分用のキャパシタとを必須構成要素として
用いるが、アナログ回路はプロセス変動に弱く、また、
上記キャパシタの電荷の漏れ等が積分誤差の要因となる
という欠点があった。Since the above-mentioned conventional delta-sigma modulator requires an analog integrator as an integrator, it has a high gain amplifier such as an operational amplifier which is an analog circuit and a capacitor for integration. Although used as an essential component, analog circuits are vulnerable to process variations, and
There is a drawback in that the leakage of the electric charge of the capacitor causes an integration error.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明のデルタシグマ変
調器は、ディジタル出力信号を積分しn(整数)ビット
の積分信号を出力するディジタル積分回路と、前記積分
信号をアナログ信号に変換するnビットのD/A変換回
路と、前記アナログ信号と入力信号との減算を行い差信
号を生成する加算回路と、クロックの供給に応答して前
記差信号を1クロック分遅延し遅延差信号を生成する遅
延回路と、前記遅延差信号を1ビットで量子化して前記
ディジタル出力信号を出力する量子化回路とを備えて構
成されている。A delta-sigma modulator according to the present invention comprises a digital integrating circuit for integrating a digital output signal and outputting an integrated signal of n (integer) bits, and n for converting the integrated signal into an analog signal. A bit D / A conversion circuit, an adder circuit for subtracting the analog signal and the input signal to generate a difference signal, and a delay difference signal for delaying the difference signal by one clock in response to a clock supply to generate a delayed difference signal. And a quantization circuit that quantizes the delay difference signal with 1 bit and outputs the digital output signal.
【0011】[0011]
【実施例】次に、本発明の実施例を図4と共通の構成要
素には共通の参照文字/数字を付して同様にブロックで
示す図1を参照すると、この図に示す本実施例のデルタ
シグマ変調器は、従来と共通の加算器1と量子化器3と
に加えて、ディジタルの出力信号Yを積分してnビット
の積分信号CDを生成するディジタルの積分器7と、積
分信号CDをDA変換しアナログ信号AAを生成するn
ビットのDAC8と、クロックCKがHレベルのとき差
信号Bを量子化器3に転送する遅延器6とを備える。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Next, referring to FIG. 1, which is a block diagram in which components common to those of FIG. 4 are designated by common reference characters / numerals, the embodiment of the present invention shown in FIG. In addition to the conventional adder 1 and quantizer 3, the delta sigma modulator of (1), a digital integrator 7 that integrates a digital output signal Y to generate an n-bit integrated signal CD, The signal CD is DA converted to generate an analog signal AA.
A bit DAC 8 and a delay unit 6 that transfers the difference signal B to the quantizer 3 when the clock CK is at the H level are provided.
【0012】次に、図1および各部のタイムチャートを
示す図2を参照して本実施例の動作について説明する
と、まず、遅延器6はクロックCKがHレベルのときに
前段の加算器1の差信号Bを量子化器3に転送する。図
2ではこのときの量子化器3のの出力信号Yが’+1’
となり、積分器7に累積され、このとき積分信号CDは
11となる。次のDA変換器8はこの積分信号CDに応
じたアナログ信号AAを出力し、加算器1は再び入力信
号Xとの差をとり差信号Bを出力する。このようにして
次々に出力信号Yを出力する。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 2 showing the time charts of the respective parts. First, the delayer 6 operates when the clock CK is at the H level. The difference signal B is transferred to the quantizer 3. In FIG. 2, the output signal Y of the quantizer 3 at this time is “+1”.
And is accumulated in the integrator 7, and the integrated signal CD becomes 11 at this time. The next DA converter 8 outputs an analog signal AA corresponding to the integrated signal CD, and the adder 1 again takes the difference from the input signal X and outputs a difference signal B. In this way, the output signal Y is output one after another.
【0013】ここで説明の便宜上DAC8のビット数n
を5として、具体的な動作について説明する。For convenience of explanation, the number of bits n of the DAC 8 is n.
5, the specific operation will be described.
【0014】まず、入力信号Xが’0.3’で積分結果
が’10’であるとすると、DAC8の出力信号AA
は’10/32’となる。加算器1で算出した入力信号
Xとアナログ信号AAとの差信号BをΔ(n)とすると
次式のようになる。 Δ(n)=0.3−10/32=−0.0125<0……………………(5) この差信号Bが遅延器2を経由して遅延信号DBとして
量子化器3に入力され、量子化器3は出力信号Y(n)
として’−1’を出力する。続いて、この出力信号Y
(n)の供給を受けて積分器7は内部をデクリメントし
積分信号CD’9’を出力する。入力信号Xは先ほどと
変わらないので加算器1の出力する差信号Bの値Δ(n
+1)は次式のようになる。 Δ(n+1)=0.3−9/32=0.01875>0…………………(6) この場合の量子化器3の出力信号Y(n+1)として’
+1’を出力する。以上を繰り返し実行することによ
り、出力信号Yを出力する。First, assuming that the input signal X is "0.3" and the integration result is "10", the output signal AA of the DAC 8 is
Will be '10 / 32 '. When the difference signal B between the input signal X and the analog signal AA calculated by the adder 1 is Δ (n), the following equation is obtained. Δ (n) = 0.3−10 / 32 = −0.0125 <0 ……………… (5) This difference signal B passes through the delay device 2 and becomes the delay signal DB as the quantizer 3 , And the quantizer 3 outputs the output signal Y (n)
'-1' is output as. Then, this output signal Y
In response to the supply of (n), the integrator 7 decrements the inside and outputs an integrated signal CD'9 '. Since the input signal X is the same as before, the value Δ (n of the difference signal B output from the adder 1
+1) is as follows. Δ (n + 1) = 0.3-9 / 32 = 0.01875> 0 (6) As the output signal Y (n + 1) of the quantizer 3 in this case, '
+1 'is output. The output signal Y is output by repeatedly executing the above.
【0015】次に、入力信号Xを変化させていった場合
のシミュレーション結果を示す図3を参照してこの変調
器の動作を説明すると、まず、遅延器6と量子化器3と
で入力信号Xとディジタル積分信号CDのD/A変換後
のアナログ信号AAとの差が遅延器6と量子化器3とで
遅延比較されるため、ここに量子化雑音Qが加わり、し
たがって出力信号Yは次式で表される。 Y={X−Y/(1−Z-1)}Z-1+Q……………………………………(7) これを変形して Y=(XZ-1+Q)(1−Z-1)……………………………………………(8) ただし、Zは遅延演算子とする。さらに、わかりやすく
するためにこの式を周波数領域で表現すると次式が得ら
れる。Next, the operation of this modulator will be described with reference to FIG. 3 showing simulation results when the input signal X is changed. First, the input signal of the delay device 6 and the quantizer 3 will be described. Since the difference between X and the analog signal AA after the D / A conversion of the digital integrated signal CD is delayed and compared by the delay device 6 and the quantizer 3, the quantization noise Q is added here, and therefore the output signal Y is It is expressed by the following equation. Y = {X−Y / (1−Z −1 )} Z −1 + Q ……………………………… (7) By modifying this, Y = (XZ −1 + Q) ( 1-Z -1 ) ………………………………………… (8) However, Z is a delay operator. Furthermore, if this expression is expressed in the frequency domain for the sake of clarity, the following expression is obtained.
【0016】 [0016]
【0017】よって、 |Y|=(|X|+|Q|)|sin(πf/fs)|………………(10) この結果から本実施例のデルタシグマ変調器が量子化雑
音Qにたいして低周波を阻止する特性となること、すな
わち、従来と同様の変調動作を行っていることがわか
る。Therefore, | Y | = (| X | + | Q |) | sin (πf / fs) | ... (10) From these results, the delta-sigma modulator of the present embodiment can quantize noise. It can be seen that Q has a characteristic of blocking low frequencies, that is, the same modulation operation as in the past is performed.
【0018】このように、本実施例のデルタシグマ変調
器は、プロセス変動に弱くばらつきの多い高ゲインの演
算増幅器等のアナログ回路や誤差発生要因であった積分
用キャパシタを除去でき、集積回路化が容易になる。As described above, the delta-sigma modulator according to the present embodiment can eliminate the analog circuit such as a high-gain operational amplifier which is weak in the process variation and has a large variation and the integrating capacitor which is a cause of the error, and can be integrated into an integrated circuit. Will be easier.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のデルタシ
グマ変調器は、ディジタル出力信号を積分しnビットの
積分信号を出力するディジタル積分回路と、nビットの
D/A変換回路とを備えることにより、積分誤差発生要
因となるキャパシタやプロセス変動に弱い増幅器等のア
ナログ回路等を除去できるので、集積回路化が容易にな
るという効果がある。As described above, the delta-sigma modulator of the present invention includes a digital integrating circuit that integrates a digital output signal and outputs an n-bit integrated signal, and an n-bit D / A conversion circuit. As a result, it is possible to remove an analog circuit such as an amplifier or the like, which is a factor that causes an integration error and is weak against process fluctuations.
【図1】本発明のデルタシグマ変調器の一実施例を示す
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a delta-sigma modulator of the present invention.
【図2】本実施例のデルタシグマ変調器における動作の
一例を示すタイムチャートである。FIG. 2 is a time chart showing an example of the operation of the delta sigma modulator of the present embodiment.
【図3】本実施例のデルタシグマ変調器における各部信
号波形のシミュレーション結果の一例を示す波形図であ
る。FIG. 3 is a waveform diagram showing an example of a simulation result of signal waveforms at various parts in the delta-sigma modulator of the present embodiment.
【図4】従来のデルタシグマ変調器の一例を示すブロッ
ク図である。FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional delta-sigma modulator.
1 加算器 2,7 積分器 3 量子化器 4,6 遅延器 5,8 DAC 1 adder 2,7 integrator 3 quantizer 4,6 delay device 5,8 DAC
Claims (2)
ビットの積分信号を出力するディジタル積分回路と、 前記積分信号をアナログ信号に変換するnビットのD/
A変換回路と、 前記アナログ信号と入力信号との減算を行い差信号を生
成する加算回路と、 クロックの供給に応答して前記差信号を1クロック分遅
延し遅延差信号を生成する遅延回路と、 前記遅延差信号を1ビットで量子化して前記ディジタル
出力信号を出力する量子化回路とを備えることを特徴と
するデルタシグマ変調器。1. A digital output signal is integrated to obtain n (integer).
A digital integrator circuit that outputs a bit integration signal, and an n-bit D / that converts the integration signal into an analog signal
An A conversion circuit; an adder circuit that subtracts the analog signal and an input signal to generate a difference signal; and a delay circuit that delays the difference signal by one clock in response to the supply of a clock to generate a delayed difference signal. A quantized circuit that quantizes the delay difference signal with 1 bit and outputs the digital output signal.
の判定を行い前記ディジタル出力信号を生成する比較回
路を備えることを特徴とする請求項1記載のデルタシグ
マ変調器。2. The delta-sigma modulator according to claim 1, wherein the quantization circuit includes a comparison circuit that determines whether the delay difference signal is positive or negative and generates the digital output signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15315395A JPH098664A (en) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | Digital sigma modulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15315395A JPH098664A (en) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | Digital sigma modulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH098664A true JPH098664A (en) | 1997-01-10 |
Family
ID=15556191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15315395A Pending JPH098664A (en) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | Digital sigma modulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH098664A (en) |
-
1995
- 1995-06-20 JP JP15315395A patent/JPH098664A/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971202 |