JPH10173487A - Digital filter - Google Patents

Digital filter

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Publication number
JPH10173487A
JPH10173487A JP8330705A JP33070596A JPH10173487A JP H10173487 A JPH10173487 A JP H10173487A JP 8330705 A JP8330705 A JP 8330705A JP 33070596 A JP33070596 A JP 33070596A JP H10173487 A JPH10173487 A JP H10173487A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
output
adder
rounding
bits
Prior art date
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Pending
Application number
JP8330705A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuhiko Kaneaki
哲彦 金秋
Yasunori Tani
泰範 谷
Hideaki Hatanaka
秀晃 畠中
Akira Sobashima
彰 傍島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP8330705A priority Critical patent/JPH10173487A/en
Publication of JPH10173487A publication Critical patent/JPH10173487A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a digital filter capable of reducing a circuit scale without lowering a dynamic range and increasing a word length, and generating no limit cycle noise. SOLUTION: For example, in a BI-QUAD digital filter DF which is a kind of IIR type (circulating type) filter, a rounding circuit 11 is provided at the immediately before the node 15 of an output terminal 14 and a feedback loop. The circuit 11 obtains difference data between data to be performed rounding processing and data to be outputted after the rounding processing, feed backs data in that the difference data is delayed by one sample period, adds this to data to be performed rounding processing then, and regards that added data as data to be performed the aforementioned rounding processing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてディジタ
ルオーディオ機器に用いられるディジタルフィルタに関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital filter mainly used for digital audio equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の技術に係るディジタルフィルタと
して、例えば特開平8−172343号公報に記載され
たものが知られている。図7はこの従来の技術に係るデ
ィジタルフィルタの構成を示すブロック図である。この
ディジタルフィルタDF1 は、IIR型(Infinite Imp
ulse Response:巡回型)のフィルタの一種であり、特
に、BI−QUAD(バイ・クワッド)型と呼ばれてい
る。
2. Description of the Related Art As a digital filter according to the prior art, for example, a digital filter described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-172343 is known. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a digital filter according to this conventional technique. This digital filter DF 1 is an IIR type (Infinite Imp
It is a type of filter of the "ulse Response: cyclic type", and is particularly called a BI-QUAD (bi-quad) type filter.

【0003】遅延器1〜4は入力された信号を1サンプ
ル期間遅延させて出力する。ここでは、遅延器1,2お
よび乗算器5に対する入力は、その語長を例えば16ビ
ットとする。乗算器5〜9は入力された信号に対してそ
れぞれA0,A1,A2,B1,B2なるフィルタ係数
の乗算を行い出力する。加算器10は乗算器5〜9から
の出力の加算を行い出力する。ここでは、遅延器3,4
の出力、乗算器5〜9の出力および加算器10の出力を
例えば24ビットとする。
The delay units 1 to 4 delay the input signal by one sample period and output it. Here, the inputs to the delay units 1 and 2 and the multiplier 5 have a word length of, for example, 16 bits. Multipliers 5 to 9 multiply the input signals by filter coefficients A0, A1, A2, B1, and B2, respectively, and output the result. The adder 10 adds the outputs from the multipliers 5 to 9 and outputs the result. Here, delay units 3 and 4
, The outputs of the multipliers 5 to 9 and the output of the adder 10 are, for example, 24 bits.

【0004】このディジタルフィルタにおける演算式は
(数1)となる。入力端子13からの入力データがX
(n)、出力端子14からの出力データがY(n)であ
る。X(n−1)は1サンプル前の入力データ、X(n
−2)は2サンプル前の入力データ、Y(n−1)は1
サンプル前の出力データ、Y(n−2)は2サンプル前
の出力データである。
The arithmetic expression in this digital filter is (Equation 1). If the input data from the input terminal 13 is X
(N), the output data from the output terminal 14 is Y (n). X (n-1) is the input data one sample before, X (n
-2) is input data two samples before, Y (n-1) is 1
The output data before the sample, Y (n−2), is the output data two samples before.

【0005】[0005]

【数1】 (Equation 1)

【0006】BI−QUAD型のディジタルフィルタで
はDCリミットサイクルノイズが発生しやすい。DCリ
ミットサイクルノイズは語長が無限であれば発生しない
が、語長を無限にすることは回路規模上不可能なことで
あり、語長はどうしても有限であるからDCリミットサ
イクルノイズが発生することになる。ただし、入力デー
タを16ビットから24ビットに上げているので、DC
リミットサイクルノイズは少しは低減されている。
In a BI-QUAD type digital filter, DC limit cycle noise is likely to occur. DC limit cycle noise does not occur if the word length is infinite, but it is impossible to make the word length infinite because of the circuit scale, and since the word length is absolutely finite, DC limit cycle noise occurs. become. However, since the input data is increased from 16 bits to 24 bits, DC
The limit cycle noise is slightly reduced.

【0007】ここで、加算器102はディザ発生器10
1が発生するディザ信号を加算器10からの出力に加
え、遅延器3へと出力する。これにより従来のBI−Q
UAD型ディジタルフィルタで発生しやすいとされるD
Cリミットサイクルノイズを抑制するようにしたもので
ある。
Here, the adder 102 is connected to the dither generator 10
The dither signal generated by 1 is added to the output from the adder 10 and output to the delay unit 3. Thereby, the conventional BI-Q
D which is likely to occur in UAD digital filters
The C limit cycle noise is suppressed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、加えたディザ信号によりダイナミック
レンジが低下してしまう。また、ディザ信号によってS
/N特性に影響がでることを避けることはむずかしく、
この影響を抑えようとするとシステム全体の語長を大き
くする必要があり、特に、ディザ発生器101の後段側
の遅延器3,4の語長を大きくしなければならず、回路
規模が大きくなってしまうという問題があった。
However, in the above configuration, the dynamic range is reduced by the added dither signal. Also, the dither signal causes S
It is difficult to avoid affecting the / N characteristics,
In order to suppress this effect, it is necessary to increase the word length of the entire system. In particular, it is necessary to increase the word length of the delay units 3 and 4 on the subsequent stage of the dither generator 101, and the circuit scale becomes large. There was a problem that would.

【0009】本発明は、このような問題点に鑑みて創案
されたものであって、ダイナミックレンジを損なうこと
なく、また、語長を大きくする必要がなくて回路規模を
削減することができ、さらにリミットサイクルノイズを
発生させないディジタルフィルタを提供することを目的
としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and can reduce the circuit scale without impairing the dynamic range and without increasing the word length. It is another object of the present invention to provide a digital filter that does not generate limit cycle noise.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明に係るディジタルフィルタは、出力端子と帰還
ループとの接続点の直前部に、丸め処理を行うデータと
丸め処理が行われた後の出力すべきデータとの差分デー
タを得てその差分データを1サンプル期間遅延させたデ
ータを帰還させて次に丸め処理を行うべきデータに加算
し、その加算したデータを前記の丸め処理を行うデータ
となす丸め回路を設けてあることを特徴としている。丸
め回路によって丸め処理を行うことにより誤差蓄積がな
くなるため、丸め処理によって発生する量子化雑音を抑
えることができ、ディジタルフィルタの構成要素の語長
の増大を抑えて回路規模も削減することができ、さら
に、ダイナミックレンジが小さくなることを抑制し、D
Cリミットサイクルノイズの発生を抑制することができ
る。
In order to solve this problem, in a digital filter according to the present invention, data for performing rounding processing and rounding processing are performed immediately before a connection point between an output terminal and a feedback loop. The difference data from the data to be output later is obtained, the difference data is delayed by one sample period, the data is fed back and added to the data to be rounded next, and the added data is subjected to the rounding process. It is characterized in that a rounding circuit for performing data to be performed is provided. Since the error accumulation is eliminated by performing the rounding processing by the rounding circuit, quantization noise generated by the rounding processing can be suppressed, and the increase in the word length of the components of the digital filter can be suppressed, thereby reducing the circuit scale. Further, the dynamic range is suppressed from being reduced, and D
Generation of C limit cycle noise can be suppressed.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明に係る請求項1のディジタ
ルフィルタは、出力端子と帰還ループとの接続点の直前
部に、丸め処理を行うデータと丸め処理が行われた後の
出力すべきデータとの差分データを得てその差分データ
を1サンプル期間遅延させたデータを帰還させて次に丸
め処理を行うべきデータに加算し、その加算したデータ
を前記の丸め処理を行うデータとなす丸め回路を設けて
あることを特徴としている。丸め回路によって丸め処理
を行うことにより誤差蓄積がなくなるため、丸め処理に
よって発生する量子化雑音を抑えることができ、ディジ
タルフィルタの構成要素の語長の増大を抑えることがで
き、したがって、回路規模も削減することができる。さ
らに、従来の技術のようにディザを加えているのではな
いからダイナミックレンジが小さくなることはない。さ
らに、順次に丸め処理を行うべきデータが直流である場
合には、データが変化せず差分データが無限小となり
(丸め処理による量子化誤差がなくなり)、直流成分に
関しては実質的に無限大の語長を有することになるた
め、DCリミットサイクルノイズの発生を抑制すること
ができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A digital filter according to a first aspect of the present invention should output data to be subjected to rounding processing and data after rounding processing immediately before a connection point between an output terminal and a feedback loop. Data obtained by subtracting the difference data from the data and feeding back the data obtained by delaying the difference data by one sample period are added to the data to be subjected to the next rounding process, and the added data is subjected to the above-mentioned rounding process. A circuit is provided. Since the error accumulation is eliminated by performing the rounding processing by the rounding circuit, the quantization noise generated by the rounding processing can be suppressed, and the increase in the word length of the components of the digital filter can be suppressed. Can be reduced. Further, the dynamic range is not reduced because dither is not added unlike the prior art. Further, when the data to be sequentially rounded is DC, the data does not change and the difference data becomes infinitesimal (the quantization error due to the rounding is eliminated), and the DC component is substantially infinite. Since it has a word length, the occurrence of DC limit cycle noise can be suppressed.

【0012】本発明に係る請求項2のディジタルフィル
タは、上記請求項1において、丸め回路として、丸め処
理を行うデータが正のときに切り捨て処理を実行し、丸
め処理を行うデータが負のときに切り上げ処理を行うよ
うに構成されていることを特徴としている。ディジタル
フィルタへの入力が正からゼロになった場合、出力値が
常にゼロに近づく方向で出力され、ゼロへの収束を速め
ることができる。
According to a second aspect of the present invention, in the digital filter according to the first aspect, the rounding circuit performs a round-down process when the data to be rounded is positive, and performs a round-off process when the data to be rounded is negative. It is characterized by performing round-up processing. When the input to the digital filter changes from positive to zero, the output value is always output in a direction approaching zero, and convergence to zero can be accelerated.

【0013】本発明に係る請求項3のディジタルフィル
タは、循環ループにおけるフィルタ係数が小数点以下の
乗算器の出力側に、丸め処理を行うデータと丸め処理が
行われた後の出力すべきデータとの差分データを得てそ
の差分データを1サンプル期間遅延させたデータを帰還
させて次に丸め処理を行うべきデータに加算し、その加
算したデータを前記の丸め処理を行うデータとなす丸め
回路を設けてあることを特徴としている。丸め回路によ
って丸め処理を行うことにより誤差蓄積がなくなるた
め、丸め処理によって発生する量子化雑音を抑えること
ができ、ディジタルフィルタの構成要素の語長を削減
し、ダイナミックレンジを損なうことなく回路規模を削
減することができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a digital filter in which data to be rounded and data to be output after the rounding are output to the output side of the multiplier whose filter coefficient in the circulating loop is smaller than the decimal point. The data obtained by delaying the differential data by one sample period is fed back and added to the data to be subjected to the rounding processing, and the rounded-off circuit forms the added data with the data to be subjected to the rounding processing. It is characterized by being provided. Since the error accumulation is eliminated by performing the rounding processing by the rounding circuit, quantization noise generated by the rounding processing can be suppressed, the word length of the components of the digital filter can be reduced, and the circuit scale can be reduced without impairing the dynamic range. Can be reduced.

【0014】以下、本発明に係るディジタルフィルタの
具体的な実施の形態について、図面に基づいて詳細に説
明する。
Hereinafter, specific embodiments of a digital filter according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0015】〔実施の形態1〕図1は本発明の実施の形
態1に係るディジタルフィルタDFの構成を示すブロッ
ク図である。図1において、従来の技術に係る図7にお
けるのと同一符号は同一構成を示し、接続関係を示すた
めに改めて説明すると、入力端子13はフィルタ係数A
0の乗算器5の入力端子に接続され、乗算器5の出力端
子は加算器10の入力端子に接続されている。また、入
力端子13は1サンプル期間の遅延量をもつ遅延器1の
入力端子に接続され、遅延器1の出力端子は同様に1サ
ンプル期間の遅延量をもつ遅延器2の入力端子に接続さ
れているとともにフィルタ係数A1の乗算器6の入力端
子に接続され、乗算器6の出力端子は加算器10の入力
端子に接続されている。そして、遅延器2の出力端子は
フィルタ係数A2の乗算器7の入力端子に接続され、乗
算器7の出力端子は加算器10の入力端子に接続されて
いる。加算器10の出力端子は後述する丸め回路11を
介して出力端子14および1サンプル期間の遅延量をも
つ遅延器3の入力端子に接続されている。遅延器3の出
力端子は同様に1サンプル期間の遅延量をもつ遅延器4
の入力端子に接続されているとともにフィルタ係数B1
の乗算器8の入力端子に接続され、乗算器8の出力端子
は加算器10の入力端子に接続されている。そして、遅
延器4の出力端子はフィルタ係数B2の乗算器9の入力
端子に接続され、乗算器9の出力端子は加算器10の入
力端子に接続されている。
[First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital filter DF according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. 7 according to the prior art denote the same components, and will be described again to show the connection relationship.
0 is connected to the input terminal of the multiplier 5, and the output terminal of the multiplier 5 is connected to the input terminal of the adder 10. The input terminal 13 is connected to the input terminal of the delay unit 1 having a delay amount of one sample period, and the output terminal of the delay unit 1 is connected to the input terminal of the delay unit 2 also having a delay amount of one sample period. The output terminal of the multiplier 6 is connected to the input terminal of the adder 10. The output terminal of the delay unit 2 is connected to the input terminal of the multiplier 7 for the filter coefficient A2, and the output terminal of the multiplier 7 is connected to the input terminal of the adder 10. An output terminal of the adder 10 is connected to an output terminal 14 and an input terminal of the delay unit 3 having a delay amount of one sample period via a rounding circuit 11 described later. Similarly, the output terminal of the delay unit 3 is a delay unit 4 having a delay amount of one sample period.
And the filter coefficient B1
, And the output terminal of the multiplier 8 is connected to the input terminal of the adder 10. The output terminal of the delay unit 4 is connected to the input terminal of the multiplier 9 for the filter coefficient B2, and the output terminal of the multiplier 9 is connected to the input terminal of the adder 10.

【0016】以下の説明において、ディジタルデータは
すべて2の補数表示によるものとする。
In the following description, all digital data is expressed in two's complement.

【0017】入力端子13から入力されるサンプリング
データX(n)は16ビット、遅延器1,2の出力も1
6ビットであるのに対して、乗算器5〜7および加算器
10の出力は24ビットになる。
The sampling data X (n) inputted from the input terminal 13 is 16 bits, and the outputs of the delay units 1 and 2 are 1
The output of the multipliers 5 to 7 and the adder 10 becomes 24 bits, while the output is 6 bits.

【0018】出力端子14と遅延器3の入力端子との接
続点15と加算器10の出力端子との間に、すなわち、
出力端子14と帰還ループとの接続点15の直前部に、
加算器10の出力の24ビットを、それから下位8ビッ
トを除いた16ビットに丸める丸め回路11が挿入され
ている。したがって、出力端子14に出力される出力デ
ータY(n)は16ビットとなる。遅延器3への入力も
16ビット、遅延器3,4の出力も16ビットであるの
に対して、乗算器8,9の出力は24ビットとなる。
Between the connection point 15 between the output terminal 14 and the input terminal of the delay unit 3 and the output terminal of the adder 10,
Immediately before the connection point 15 between the output terminal 14 and the feedback loop,
A rounding circuit 11 for rounding 24 bits of the output of the adder 10 to 16 bits excluding the lower 8 bits is inserted. Therefore, the output data Y (n) output to the output terminal 14 has 16 bits. The input to the delay unit 3 is 16 bits, and the outputs of the delay units 3 and 4 are 16 bits, whereas the outputs of the multipliers 8 and 9 are 24 bits.

【0019】従来の技術(図7)の場合のディザ発生器
101および加算器102は用いられていない。
The dither generator 101 and the adder 102 in the case of the conventional technique (FIG. 7) are not used.

【0020】図2は丸め回路11の具体的構成を示すブ
ロック図である。図2に示す丸め回路11は、24ビッ
トの加算器20と8ビットの遅延器21から構成されて
いる。加算器20の24ビットの入力ラインは図1の加
算器10の24ビットの出力ラインに接続され、加算器
20の上位16ビットの出力ラインは図1の出力端子1
4および遅延器3に接続され、加算器20の下位8ビッ
トの出力ラインは遅延器21の入力ラインに接続され、
遅延器21の下位8ビットの出力ラインは加算器20の
下位8ビットの入力ラインに接続されている。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the rounding circuit 11. The rounding circuit 11 shown in FIG. 2 includes a 24-bit adder 20 and an 8-bit delay unit 21. The 24-bit input line of the adder 20 is connected to the 24-bit output line of the adder 10 of FIG. 1, and the upper 16-bit output line of the adder 20 is connected to the output terminal 1 of FIG.
4 and the delay unit 3, the output line of the lower 8 bits of the adder 20 is connected to the input line of the delay unit 21,
The output line of the lower 8 bits of the delay unit 21 is connected to the input line of the lower 8 bits of the adder 20.

【0021】加算器20からの出力の24ビットのうち
上位16ビットを出力端子14および遅延器3に出力
し、下位8ビットは帰還のために遅延器21に入力さ
れ、ここで1サンプル期間遅延された後、加算器20へ
と帰還入力される。ここでは上位16ビットをそのまま
出力するようにしているので、下位8ビットがそのまま
丸め処理によって発生する誤差(量子化誤差)となる。
この下位8ビットは次のサンプリングタイミングにおい
て加算器20に帰還入力され、加算器10から入力され
る24ビットのデータの下位8ビットに加算される。
The upper 16 bits of the 24 bits output from the adder 20 are output to the output terminal 14 and the delay unit 3, and the lower 8 bits are input to the delay unit 21 for feedback, where the delay is one sample period. After that, the signal is fed back to the adder 20. Here, since the upper 16 bits are output as they are, the lower 8 bits become the error (quantization error) generated by the rounding processing as it is.
The lower 8 bits are fed back to the adder 20 at the next sampling timing, and are added to the lower 8 bits of the 24-bit data input from the adder 10.

【0022】もし、下位8ビットを加算器20に帰還さ
せることなく、単に、入力されてきた24ビットデータ
から上位16ビットデータを取り出すだけでは、遅延器
3・乗算器8および遅延器4・乗算器9を介しての加算
器10への帰還の繰り返しによって誤差が蓄積され、D
Cリミットサイクルノイズの原因となる。しかし、丸め
回路11の内部において、入力されてきた24ビットデ
ータから上位16ビットデータを取り出すとともに下位
8ビットデータを遅延器21を介して1サンプル期間遅
延させて加算器20に帰還させているので、丸め回路1
1における丸め処理によって発生する誤差成分を次回の
サンプリングタイミングで補正することができ、誤差蓄
積が生じないので、DCリミットサイクルノイズを抑制
することができる。
If the high-order 16-bit data is simply taken out of the input 24-bit data without returning the low-order 8 bits to the adder 20, the delay unit 3 / multiplier 8 and the delay unit 4 / multiplication The error is accumulated by repeating the feedback to the adder 10 via the adder 9 and
It causes C limit cycle noise. However, since the upper 16-bit data is extracted from the input 24-bit data and the lower 8-bit data is delayed by one sample period via the delay unit 21 and fed back to the adder 20 inside the rounding circuit 11. , Rounding circuit 1
The error component generated by the rounding process in No. 1 can be corrected at the next sampling timing, and no error accumulation occurs, so that DC limit cycle noise can be suppressed.

【0023】この丸め回路11の入出力の関係をZ変換
表示で表す。丸め回路11における加算器20への入力
データをX′(Z)(これは当然、入力端子13に対し
て入力されるサンプリングデータX(Z)とは異な
る)、加算器20からの24ビットの出力データをA
(Z)、そのうちの上位16ビットの出力データをY
(Z)(これは当該のディジタルフィルタDFの出力デ
ータである)、入出力における誤差成分(24ビットか
ら16ビットに切り換えられるときの量子化誤差)をV
q(Z)とすると、
The input / output relationship of the rounding circuit 11 is represented by a Z-transform representation. The input data to the adder 20 in the rounding circuit 11 is represented by X ′ (Z) (which is naturally different from the sampling data X (Z) input to the input terminal 13), and the 24-bit data from the adder 20. Output data to A
(Z), the output data of the upper 16 bits is Y
(Z) (this is the output data of the digital filter DF), and the error component at input and output (quantization error when switching from 24 bits to 16 bits) is represented by V
If q (Z),

【0024】[0024]

【数2】 (Equation 2)

【0025】であるから、遅延器21に入力される下位
8ビット相当の誤差成分は、
Therefore, the error component corresponding to the lower 8 bits input to the delay unit 21 is

【0026】[0026]

【数3】 (Equation 3)

【0027】となる。これが遅延器21で1サンプル期
間遅延されるので、−Z-1・Vq(Z)となり、加算器
20での入出力の関係が、
## EQU1 ## Since this is delayed by one sample period in the delay unit 21, it becomes −Z −1 · Vq (Z), and the input / output relationship in the adder 20 is

【0028】[0028]

【数4】 (Equation 4)

【0029】より、From the above,

【0030】[0030]

【数5】 (Equation 5)

【0031】となる。## EQU1 ##

【0032】要するに、この丸め回路11は、加算器2
0から出力される24ビットのデータA(Z)を上位1
6ビットのデータY(Z)と下位8ビットのデータ−V
q(Z)とに分けることにより、丸め処理を行うデータ
A(Z)と丸め処理が行われた後の出力すべきデータY
(Z)との差分データ−Vq(Z)を得るようにし、か
つ、その差分データ−Vq(Z)を1サンプル期間遅延
させたデータ−Z-1・Vq(Z)を丸め回路11に入力
されてくる次に丸め処理を行うべき入力データX′
(Z)に加算し、その加算したデータを前記の丸め処理
を行うデータA(Z)とするように構成されたものであ
る。
In short, the rounding circuit 11 includes the adder 2
0-bit 24-bit data A (Z) output from upper 1
6-bit data Y (Z) and lower 8-bit data -V
q (Z), the data A (Z) for performing the rounding process and the data Y to be output after the rounding process are performed
The difference data -Vq (Z) from (Z) is obtained, and the data -Z -1 · Vq (Z) obtained by delaying the difference data -Vq (Z) by one sample period is input to the rounding circuit 11. Input data X 'to be rounded next
(Z), and the added data is used as data A (Z) for performing the rounding process.

【0033】(数5)から明らかなように、入力データ
X′(Z)が直流(周波数=0)である場合には、デー
タが変化しないので、(数3)より24ビットと16ビ
ットの差がなくなって誤差成分Vq(Z)が無限小とな
り、その結果、(数5)は、
As is apparent from (Equation 5), if the input data X '(Z) is DC (frequency = 0), the data does not change. The difference disappears and the error component Vq (Z) becomes infinitesimal. As a result, (Equation 5) becomes

【0034】[0034]

【数6】 (Equation 6)

【0035】となり、丸め回路11からの出力データY
(Z)は16ビットであるが、直流成分のみに関して言
えば、(数6)のようにデータ不変となるために実質的
に無限大の語長を有することになる。
The output data Y from the rounding circuit 11
Although (Z) is 16 bits, as for only the DC component, since the data is invariant as in (Equation 6), it has a substantially infinite word length.

【0036】ここで図1に示すディジタルフィルタDF
において考えると、丸め回路11からの出力は16ビッ
トであるが、上記のように直流成分に関しては実質的に
無限の語長を有することになる。DCリミットサイクル
ノイズは語長が有限であることに起因して生じるもので
あるので、直流成分に対して語長が無限となる本実施の
形態1においてはDCリミットサイクルノイズを抑制す
ることができる。
Here, the digital filter DF shown in FIG.
In consideration of the above, the output from the rounding circuit 11 is 16 bits, but as described above, the DC component has a substantially infinite word length. Since the DC limit cycle noise is generated due to the finite word length, the DC limit cycle noise can be suppressed in the first embodiment in which the word length is infinite with respect to the DC component. .

【0037】そして、丸め回路11によって、加算器1
0から出力された24ビットのデータを16ビットに丸
めて出力し、出力端子14より出力データとして出力す
るとともに、帰還のために遅延器3へ与える。これによ
り、遅延器3,4としては、従来の技術の場合の語長2
4ビットから16ビットへと大幅に削減することができ
るため、その回路規模も大幅に削減することができる。
さらに、従来の技術のようにディザを加えているのでは
ないからダイナミックレンジが小さくなることはない。
The adder 1 is added by the rounding circuit 11.
The 24-bit data output from 0 is rounded to 16 bits and output, output from the output terminal 14 as output data, and provided to the delay unit 3 for feedback. Thus, the delay units 3 and 4 have a word length of 2 in the case of the related art.
Since the number of bits can be greatly reduced from 4 bits to 16 bits, the circuit scale can be significantly reduced.
Further, the dynamic range is not reduced because dither is not added unlike the prior art.

【0038】〔実施の形態2〕実施の形態2は丸め回路
11についての別の構成に係るものである。図3は実施
の形態2に係るディジタルフィルタDFにおける丸め回
路11の具体的構成を示すブロック図である。
[Second Embodiment] A second embodiment relates to another configuration of the rounding circuit 11. FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of the rounding circuit 11 in the digital filter DF according to the second embodiment.

【0039】この丸め回路11は、24ビットの加算器
30と、8ビットの遅延器31と、1ビットの遅延器3
2と、8ビットのゼロ検出器33と、ANDゲート34
と、16ビットの半加算器35とから構成されている。
加算器30の24ビットの入力ラインは図1の加算器1
0の24ビットの出力ラインに接続され、加算器30の
24ビットの出力ラインのうち上位16ビットの出力ラ
インが半加算器35の入力ラインに接続され、下位8ビ
ットの出力ラインが遅延器31の入力ラインとゼロ検出
器33の入力ラインとに接続され、MSBの出力ライン
が遅延器32の入力端子とANDゲート34の入力端子
とに接続されている。遅延器31の下位8ビットの出力
ラインは加算器30の下位8ビットの入力ラインに接続
され、遅延器32のMSB(最上位ビット)の出力ライ
ンは加算器30の9ビット目の入力ラインに接続されて
いる。ゼロ検出器33は、入力されてくる下位8ビット
がオールゼロのときに“0”を出力し、それ以外のとき
に“1”を出力するように構成されている。このゼロ検
出器33の出力端子がANDゲート34の入力端子に接
続されている。このゼロ検出器33は、例えば8入力の
ORゲートで構成できる。ANDゲート34の出力端子
は半加算器35のキャリーイン入力端子(CI端子)3
5aに接続されている。
The rounding circuit 11 includes a 24-bit adder 30, an 8-bit delay unit 31, and a 1-bit delay unit 3.
2, an 8-bit zero detector 33, and an AND gate 34
And a 16-bit half adder 35.
The 24-bit input line of the adder 30 is the adder 1 of FIG.
0 of the 24-bit output line of the adder 30, the upper 16-bit output line of the adder 30 is connected to the input line of the half adder 35, and the lower 8-bit output line is connected to the delay unit 31. , And the input line of the zero detector 33, and the output line of the MSB is connected to the input terminal of the delay unit 32 and the input terminal of the AND gate 34. The lower 8 bit output line of the delay unit 31 is connected to the lower 8 bit input line of the adder 30, and the MSB (most significant bit) output line of the delay unit 32 is connected to the 9th bit input line of the adder 30. It is connected. The zero detector 33 is configured to output “0” when the input lower 8 bits are all zero, and to output “1” otherwise. The output terminal of the zero detector 33 is connected to the input terminal of the AND gate 34. This zero detector 33 can be constituted by, for example, an 8-input OR gate. The output terminal of the AND gate 34 is a carry-in input terminal (CI terminal) 3 of the half adder 35.
5a.

【0040】遅延器31は加算器30から出力される2
4ビットのうちの下位8ビットを入力して1サンプル期
間の遅延を行って加算器30に出力し、遅延器32は加
算器30から出力される24ビットのうちのサインビッ
ト(正のときは“0”で負のときは“1”)であるMS
Bを入力して1サンプル期間の遅延を行って加算器30
に出力するので、加算器30に対してはMSBを含んだ
9ビットが帰還入力される。この9ビットのデータも2
の補数表示によるデータである。加算器30は図1の加
算器10から入力されてくる24ビットと帰還入力され
てくる9ビットとの加算を行う。
The delay unit 31 outputs 2
The lower 8 bits of the 4 bits are input, delayed for one sample period and output to the adder 30, and the delay unit 32 outputs the sign bit (the positive sign bit) of the 24 bits output from the adder 30. MS that is “1” when “0” is negative.
B is input and delayed for one sample period,
, And 9 bits including the MSB are fed back to the adder 30. This 9-bit data is also 2
This is data in complement notation. The adder 30 performs addition of 24 bits input from the adder 10 of FIG. 1 and 9 bits input as feedback.

【0041】半加算器35は加算器30が出力する24
ビットのうちの上位16ビットを入力するとともに、A
NDゲート34からの出力をキャリーイン入力端子35
aに入力し、加算して出力する。ゼロ検出器33は加算
器30より出力される24ビットのうちの下位8ビット
を入力し、オールゼロならば“0”を、それ以外は
“1”をANDゲート34に出力する。ゼロ検出器33
からの出力と加算器30より出力される24ビットのサ
インビットであるMSBとの論理積をANDゲート34
でとり、半加算器35のキャリーイン入力端子35aに
入力している。
The half adder 35 outputs 24
Input the upper 16 bits of the bits and
The output from the ND gate 34 is supplied to the carry-in
Input to a, add and output. The zero detector 33 inputs the lower 8 bits of the 24 bits output from the adder 30, and outputs "0" to the AND gate 34 if all zeros, and "1" otherwise. Zero detector 33
Of the output from the adder 30 and the MSB, which is a 24-bit sign bit output from the adder 30, is AND gate 34
The signal is input to the carry-in input terminal 35a of the half adder 35.

【0042】次に、図3に示す丸め回路11の動作を説
明する。
Next, the operation of the rounding circuit 11 shown in FIG. 3 will be described.

【0043】先ず、加算器30からの24ビットの出力
データが正であるときは、サインビットであるMSBが
“0”であるので、下位8ビットの値の如何にかかわら
ずANDゲート34の出力は“0”となり、半加算器3
5は加算器30からの出力の上位16ビットをそのまま
出力する。つまり、加算器30の出力に対して半加算器
35において切り捨て処理が行われる。一方、加算器3
0からの出力の下位8ビットおよびMSBはそれぞれ遅
延器31,32にそれぞれ入力され、1サンプル期間遅
延された後に加算器30に与えられる。ここで、MSB
が“0”であるので、単純に下位8ビットのみが加算さ
れることとなり、その動作は図2の丸め回路11の場合
と同じとなる。
First, when the 24-bit output data from the adder 30 is positive, the MSB, which is the sign bit, is "0", so that the output of the AND gate 34 is independent of the value of the lower 8 bits. Becomes “0” and the half adder 3
5 outputs the upper 16 bits of the output from the adder 30 as it is. That is, the output of the adder 30 is subjected to a round-down process in the half adder 35. On the other hand, adder 3
The lower 8 bits and the MSB of the output from 0 are input to delay units 31 and 32, respectively, and applied to adder 30 after being delayed by one sample period. Where MSB
Is "0", only the lower 8 bits are simply added, and the operation is the same as that of the rounding circuit 11 in FIG.

【0044】次に、加算器30からの24ビットの出力
データが負であるときは、サインビットであるMSBが
“1”であるので、ゼロ検出器33により、下位8ビッ
トの値がオールゼロでない場合はANDゲート34の出
力が“1”となり、半加算器35のキャリーイン入力端
子35aに“1”が加えられ、加算器30からの上位1
6ビットのLSB(最下位ビット)に対して“1”が加
算される。すなわち、加算器30出力に対して半加算器
35において切り上げ処理が行われる。一方、加算器3
0からの出力の下位8ビットおよびMSBはそれぞれ遅
延器31,32にそれぞれ入力され、1サンプル期間遅
延された後に加算器30に与えられる。ここで、MSB
が“1”であるので、加算器30では実質的に減算処理
が行われる。
Next, when the 24-bit output data from the adder 30 is negative, the MSB, which is the sign bit, is "1". In this case, the output of the AND gate 34 becomes "1", "1" is added to the carry-in input terminal 35a of the half adder 35, and the upper 1
“1” is added to the 6-bit LSB (least significant bit). That is, the half adder 35 performs a round-up process on the output of the adder 30. On the other hand, adder 3
The lower 8 bits and the MSB of the output from 0 are input to delay units 31 and 32, respectively, and applied to adder 30 after being delayed by one sample period. Where MSB
Is “1”, the adder 30 substantially performs a subtraction process.

【0045】具体例を1つあげて説明する。24ビット
の入力をA、上位16ビットをB、下位8ビットをCで
表すとして、例えば、 A=1110 1010 0100 0100 0110 0110 B=1110 1010 0100 0100 C= 0110 0110 とする。このとき、半加算器35には“1”が加算され
るから、その16ビット出力Dは、BのLSBに“1”
を加算して、 D=1110 1010 0100 0101 となる。この16ビットの出力Dは入力Aに対して、 E= 1001 1010 を加算したものに等しい(E=D−A)。つまり、E
が、丸め処理によって発生する誤差成分となる。この値
Eを補正するために、換言すれば、余分に足された値を
引くために、次のサンプルタイミングのときの入力から
Eの値を減算する。いま、−Eは、1 0000 00
00からEを引くことで、 −E= 1 0110 0110 となる。この値は、Aの下位8ビットであるCに、Aの
MSBを添えた値に等しい。上記した実質的な減算処理
によって引かれる値は、−Eではなく、+Eとなり(−
Eを引くのではなく、Eを引くので)、また、その引か
れる+Eが半加算器35において切り上げ処理によって
余分に加えられた値と等しくなっている。すなわち、遅
延器31,32によって得られた値が、丸め処理によっ
て発生する誤差成分に相当している。また、切り上げ処
理を行っているので、入力が負の場合には、当然にゼロ
に近づく方向での演算処理が行われる。したがって、デ
ィジタルフィルタDFへの入力が正からゼロになったと
き、出力値が常にゼロに近づく方向で出力され、ゼロへ
の収束を速めることができる。
A specific example will be described. Assuming that the input of 24 bits is represented by A, the upper 16 bits by B, and the lower 8 bits by C, for example, A = 111010100100010001100110B = 1110101001000100C = 0110110. At this time, since “1” is added to the half adder 35, the 16-bit output D is “1” added to the LSB of B.
Is added to obtain D = 1110101001000101. This 16-bit output D is equal to the sum of the input A and E = 1001 1010 (E = DA). That is, E
Is an error component generated by the rounding process. In order to correct the value E, in other words, to subtract the value added extra, the value of E is subtracted from the input at the next sample timing. Now, -E is 1 000 000
By subtracting E from 00, −E = 1101100110. This value is equal to a value obtained by adding the MSB of A to C, which is the lower 8 bits of A. The value subtracted by the above-described substantial subtraction processing is not -E but + E (-
Since E is subtracted instead of E), the subtracted + E is equal to the value added by the round-up process in the half adder 35. That is, the values obtained by the delay units 31 and 32 correspond to error components generated by the rounding process. Further, since the round-up process is performed, when the input is negative, the calculation process in a direction approaching zero is naturally performed. Therefore, when the input to the digital filter DF changes from positive to zero, the output value is always output in a direction approaching zero, and convergence to zero can be accelerated.

【0046】〔実施の形態3〕図4は本発明に係るディ
ジタルフィルタDF′を3次デルタ・シグマ変調回路D
Sに応用した実施の形態3の構成を示すブロック図であ
る。
[Embodiment 3] FIG. 4 shows a digital filter DF 'according to the present invention in which a third-order delta-sigma modulation circuit D is used.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a third embodiment applied to S.

【0047】この図4の実施の形態3を説明するのに先
立って、改良前のディジタルフィルタDF″を3次デル
タ・シグマ変調回路DS1 に適用している場合の比較例
を図6に示して、説明する。
Prior to describing the third embodiment of FIG. 4, a comparative example in which the digital filter DF ″ before the improvement is applied to the third-order delta-sigma modulation circuit DS 1 is shown in FIG. I will explain.

【0048】図6において、41は加算器、42は量子
化器、43は減算器である。量子化器42は、N=13
824=28・33・2として、入力される18ビットの
信号に対し、−3N〜+3Nの7階調に量子化を行い、
出力する。すなわち、表1に示すように、−13107
2(=−217)〜−34560(=−2.5N)のとき
は−3Nを、−34559〜−20736(=−1.5
N)のときは−2Nを、−20735〜−6912(=
−0.5N)のときは−Nを、−6911〜+6911
のときは0を、+6912(=+0.5N)〜+207
35のときは+Nを、+20736(=+1.5N)〜
+34559のときは+2Nを、+34560(=+
2.5N)〜+131071(=+217−1)のときは
+3Nを出力するように量子化ステップが定められてい
る。
In FIG. 6, reference numeral 41 denotes an adder, 42 denotes a quantizer, and 43 denotes a subtractor. The quantizer 42 calculates N = 13
Assuming that 824 = 2 8 3 3 2, the input 18-bit signal is quantized to seven gradations of −3N to + 3N,
Output. That is, as shown in Table 1, -13107
2 (= - 2 17) - -34 560 - the -3N when the (= 2.5N), -34559~-20736 (= - 1.5
N), −20N, −20735 to −6912 (=
-0.5N), -N is set to -6911 to +6911.
0, +6912 (= + 0.5N) to +207
At the time of 35, + N, +20736 (= + 1.5N)-
In the case of +34559, + 2N and +34560 (= +
The quantization step is determined so as to output + 3N in the case of (2.5N) to +131071 (= + 2 17 -1).

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】減算器43は、量子化器42の入出力端子
間に挿入されて量子化器42による量子化誤差Vq
(Z)を取り出し、これをディジタルフィルタDF″の
入力データX1(Z)としている。ディジタルフィルタ
DF″の出力データY1(Z)は加算器41に帰還され
ている。すなわち、減算器43と加算器41との間にデ
ィジタルフィルタDF″が挿入されている。
The subtracter 43 is inserted between the input and output terminals of the quantizer 42 and has a quantization error Vq
(Z) is extracted and used as input data X1 (Z) of the digital filter DF ". Output data Y1 (Z) of the digital filter DF" is fed back to the adder 41. That is, a digital filter DF "is inserted between the subtractor 43 and the adder 41.

【0051】そのディジタルフィルタDF″は、遅延器
51と、減算器52と、遅延器53と、乗算器54と、
加算器56と、遅延器57と、乗算器58と、減算器5
9とから構成されている。遅延器51の入力端子は減算
器43の出力端子に接続され、遅延器51の出力端子は
減算器52の(+)入力端子と乗算器58の入力端子に
接続されている。減算器52の出力端子は遅延器53の
入力端子に接続され、遅延器53の出力端子は乗算器5
4の入力端子に接続され、乗算器54の出力端子は加算
器56の入力端子に接続されている。加算器56の出力
端子は減算器59の(+)入力端子に接続されていると
ともに帰還用の遅延器57の入力端子に接続されてい
る。遅延器57の出力端子は加算器56の入力端子に接
続されているとともに減算器52の(−)入力端子に接
続されている。乗算器58の出力端子は減算器59の
(−)入力端子に接続され、減算器59の出力端子は加
算器41の入力端子に接続されている。すなわち、量子
化誤差Vq(Z)がディジタルフィルタDF″を介して
加算器41へとフィードバックされるように構成してあ
る。乗算器54のフィルタ係数は0.5、乗算器58の
フィルタ係数は2に設定してある。
The digital filter DF ″ includes a delay unit 51, a subtractor 52, a delay unit 53, a multiplier 54,
Adder 56, delay unit 57, multiplier 58, subtractor 5
9. The input terminal of the delay unit 51 is connected to the output terminal of the subtractor 43, and the output terminal of the delay unit 51 is connected to the (+) input terminal of the subtractor 52 and the input terminal of the multiplier 58. The output terminal of the subtracter 52 is connected to the input terminal of the delay unit 53, and the output terminal of the delay unit 53 is connected to the multiplier 5
4 and the output terminal of the multiplier 54 is connected to the input terminal of the adder 56. The output terminal of the adder 56 is connected to the (+) input terminal of the subtractor 59 and to the input terminal of the feedback delay device 57. The output terminal of the delay unit 57 is connected to the input terminal of the adder 56 and to the (−) input terminal of the subtractor 52. The output terminal of the multiplier 58 is connected to the (−) input terminal of the subtractor 59, and the output terminal of the subtractor 59 is connected to the input terminal of the adder 41. That is, the quantization error Vq (Z) is configured to be fed back to the adder 41 via the digital filter DF ". The filter coefficient of the multiplier 54 is 0.5, and the filter coefficient of the multiplier 58 is It is set to 2.

【0052】いま、減算器52の出力データをa
(Z)、加算器56の出力データをb(Z)とする。
Now, the output data of the subtractor 52 is
(Z), let the output data of the adder 56 be b (Z).

【0053】[0053]

【数7】 (Equation 7)

【0054】[0054]

【数8】 (Equation 8)

【0055】[0055]

【数9】 (Equation 9)

【0056】(数7)〜(数9)を解くと、By solving (Equation 7) to (Equation 9),

【0057】[0057]

【数10】 (Equation 10)

【0058】となる。Is as follows.

【0059】ここで、3次デルタ・シグマ変調回路DS
1 に対する入力データをX(Z)、出力データをY
(Z)、加算器41の出力データをc(Z)とすると、
Here, the third-order delta-sigma modulation circuit DS
Input data for 1 is X (Z), output data is Y
(Z), if the output data of the adder 41 is c (Z),

【0060】[0060]

【数11】 [Equation 11]

【0061】[0061]

【数12】 (Equation 12)

【0062】[0062]

【数13】 (Equation 13)

【0063】であるから、(数10)〜(数13)を解
いて、
Therefore, by solving (Equation 10) to (Equation 13),

【0064】[0064]

【数14】 [Equation 14]

【0065】となる。すなわち、図6に示す3次デルタ
・シグマ変調回路DS1 は、(1−Z-13 ゆえに3次
であり、(数14)に示すとおりの伝達関数を有するデ
ルタ・シグマ変調回路となる。この3次デルタ・シグマ
変調回路DS1 を64倍のオーバーサンプリングで動作
させることにより、約115dBのダイナミックレンジ
を得ることができる。
Is obtained. That is, third-order delta-sigma modulation circuit DS 1 shown in FIG. 6, (1-Z -1) is 3 because the third order, the delta-sigma modulation circuit having a transfer function of, as shown in equation (14) . By operating the third-order delta-sigma modulation circuit DS 1 with 64-times oversampling, it is possible to obtain a dynamic range of approximately 115dB.

【0066】遅延器53からの出力は乗算器54によっ
て0.5倍される。遅延器53の出力は17ビットであ
り、0.5倍することはデータの1ビット右シフトに相
当するので、実質的な語長は18ビット必要となる(た
だし、上位2ビットはサインビットであり、常に同じ値
となる)。このデータは加算器56、遅延器57、減算
器52を介して遅延器53に戻る。このループでの一巡
でデータの1ビット右シフトが行われデータが1ビット
増えるので、ループでの循環が繰り返されることによ
り、理論上は無限大の語長が必要である。
The output from the delay unit 53 is multiplied by 0.5 by the multiplier 54. Since the output of the delay unit 53 is 17 bits, and multiplying by 0.5 corresponds to a right shift of data by 1 bit, a substantial word length of 18 bits is required (however, the upper 2 bits are sign bits). And always have the same value). This data returns to the delay unit 53 via the adder 56, the delay unit 57, and the subtractor 52. Since the data is shifted right by one bit in one round in this loop and the data is increased by one bit, the circulation in the loop is repeated, so that a theoretically infinite word length is required.

【0067】しかし、図6に示される3次デルタ・シグ
マ変調回路DS1 でのディジタルフィルタDF″におい
ては、有限の語長のデータしか扱えないのが実情である
から、そのダイナミックレンジは、乗算器54の出力の
語長、遅延器53,57の出力の語長によって支配され
てしまうことになる。
However, since the digital filter DF ″ in the third-order delta-sigma modulation circuit DS 1 shown in FIG. 6 can handle only data having a finite word length, the dynamic range is multiplied. Will be governed by the word length of the output of the delay unit 54 and the word length of the outputs of the delay units 53 and 57.

【0068】そして、回路規模の削減のため、例えば、
入力を16ビットから14ビット、、13ビット、12
ビット…と減らしていけば、各乗加算器、遅延器の出力
ビット数も2ビット、3ビット、4ビット…と少なくす
ることができるのではあるが、これに連れてダイナミッ
クレンジも104dB、101dB、98dB…と低下
してしまうことになる。
Then, in order to reduce the circuit scale, for example,
Input from 16 bits to 14 bits, 13 bits, 12 bits
By reducing the number of bits, the number of output bits of each multiplier / adder and delay unit can be reduced to 2 bits, 3 bits, 4 bits, etc., but with this, the dynamic range is also 104 dB and 101 dB. , 98 dB...

【0069】そこで、本実施の形態3に係る3次デルタ
・シグマ変調回路DSにおけるディジタルフィルタD
F′においては、図4に示すとおり、丸め回路55を乗
算器54の出力端子と加算器56の入力端子との間に挿
入している。そして、後述するようにして、乗加算器、
遅延器の語長を削減できることから、入力のビット数を
図6の場合の16ビットから12ビットへと4ビット減
らしている。それに伴って、各部のビット数も図6の場
合に比べてそれぞれ4ビットずつ少なくなっている。
Therefore, the digital filter D in the third-order delta-sigma modulation circuit DS according to the third embodiment
In F ', a rounding circuit 55 is inserted between the output terminal of the multiplier 54 and the input terminal of the adder 56 as shown in FIG. Then, as described later, a multiply-adder,
Since the word length of the delay unit can be reduced, the number of input bits is reduced by 4 bits from 16 bits in FIG. 6 to 12 bits. Accordingly, the number of bits of each part is reduced by 4 bits as compared with the case of FIG.

【0070】図5は丸め回路55の具体的構成を示すブ
ロック図である。この丸め回路55は、14ビットの加
算器60と1ビットの遅延器61から構成されている。
加算器60の14ビットの入力ラインは図4の乗算器5
4の14ビットの出力ラインに接続され、加算器60の
上位13ビットの出力ラインは図4の加算器56に接続
され、加算器60の最下位ビットであるLSBの出力ラ
インは1ビットの遅延器61の入力ラインに接続され、
遅延器61の1ビットの出力ラインは加算器60のLS
Bの入力ラインに接続されている。
FIG. 5 is a block diagram showing a specific configuration of the rounding circuit 55. The rounding circuit 55 includes a 14-bit adder 60 and a 1-bit delay unit 61.
The 14-bit input line of the adder 60 is connected to the multiplier 5 of FIG.
4, the upper 13-bit output line of the adder 60 is connected to the adder 56 of FIG. 4, and the LSB output line, which is the least significant bit of the adder 60, has a one-bit delay. Connected to the input line of the
The 1-bit output line of the delay unit 61 is connected to the LS of the adder 60.
B is connected to the input line.

【0071】加算器60からの出力の14ビットのうち
上位13ビットを加算器56に出力し、LSBは帰還の
ために遅延器61に入力され、ここで1サンプル期間遅
延された後、加算器60へと帰還入力される。ここでは
上位13ビットをそのまま出力するようにしているの
で、LSBがそのまま丸め処理によって発生する誤差
(量子化誤差)となる。このLSBは次のサンプリング
タイミングにおいて加算器60に帰還入力され、乗算器
54から入力される14ビットのデータのLSBに加算
される。
The upper 13 bits of the 14 bits of the output from the adder 60 are output to the adder 56, and the LSB is input to the delay unit 61 for feedback, where the LSB is delayed by one sample period and then added. The signal is fed back to 60. Here, since the upper 13 bits are output as they are, the LSB becomes an error (quantization error) generated by the rounding processing as it is. This LSB is fed back to the adder 60 at the next sampling timing and added to the 14-bit data LSB input from the multiplier 54.

【0072】もし、LSBを加算器60に帰還させるこ
となく、単に、入力されてきた14ビットデータから上
位13ビットデータを取り出すだけでは、加算器56・
遅延器57・減算器52・遅延器53・乗算器54のル
ープでの循環の繰り返しによって誤差が蓄積される。し
かし、丸め回路55の内部において、入力されてきた1
4ビットデータから上位13ビットデータを取り出すと
ともにLSBを遅延器61を介して1サンプル期間遅延
させて加算器60に帰還させているので、丸め回路55
における丸め処理によって発生する誤差成分を次回のサ
ンプリングタイミングで補正することができ、誤差蓄積
が生じないので、ダイナミックレンジを損なうことなく
入力ビット数を削減することができる。
If the LSB is not fed back to the adder 60, but the upper 13-bit data is simply extracted from the input 14-bit data, the adder 56
An error is accumulated by repeating the circulation in the loop of the delay unit 57, the subtractor 52, the delay unit 53, and the multiplier 54. However, in the rounding circuit 55, the input 1
Since the upper 13-bit data is extracted from the 4-bit data and the LSB is delayed by one sample period via the delay unit 61 and fed back to the adder 60, the rounding circuit 55
The error component generated by the rounding process can be corrected at the next sampling timing, and no error accumulation occurs, so that the number of input bits can be reduced without impairing the dynamic range.

【0073】この丸め回路55の入出力の関係をZ変換
表示で表すと、(数5)の場合と全く同様に、
When the relationship between the input and output of the rounding circuit 55 is represented by a Z-transformation expression, just as in the case of (Equation 5),

【0074】[0074]

【数15】 (Equation 15)

【0075】となる。Is obtained.

【0076】以上のようにして、丸め回路55における
丸め処理による誤差の蓄積が防げるため、入力を12ビ
ットにして、各乗加算器、遅延器の語長を削減しても前
述の約115dBのダイナミックレンジを確保すること
ができる。すなわち、回路全体の語長を大幅に削減する
ことができ、ダイナミックレンジを損なうことなく回路
規模を削減することができる。
As described above, since the accumulation of errors due to the rounding process in the rounding circuit 55 can be prevented, even if the input is made 12 bits and the word length of each multiplying adder and delay unit is reduced, the above-mentioned approximately 115 dB is obtained. A dynamic range can be secured. That is, the word length of the entire circuit can be significantly reduced, and the circuit scale can be reduced without impairing the dynamic range.

【0077】なお、丸め回路55として、図3に示す構
成の丸め回路、すなわち、丸めを行うときに、常にゼロ
に近づく方向での丸めを行う方式の丸め回路を用いても
よいことはいうまでもない。この方式の丸め回路を用い
れば、入力に微小な直流値を与えると、出力にゼロが連
続して現れ、例えばCDプレーヤでの駆動を停止すると
きのクリック音を発生させることなく回路全体をリセッ
トすることができる。このとき与える微小な直流値とし
ては、0,0,…,0,1LSB,0,0,…,0,1
LSB,0,…といった具合に、例えば32回に1回、
1LSBを与えるようにすればよい。
It is needless to say that a rounding circuit having the configuration shown in FIG. 3, that is, a rounding circuit that always rounds in a direction approaching zero may be used as the rounding circuit 55. Nor. With this type of rounding circuit, when a small DC value is applied to the input, zeros appear continuously in the output, and for example, the entire circuit is reset without generating a clicking sound when stopping driving in a CD player. can do. .., 0, 1 LSB, 0, 0,..., 0, 1
LSB, 0,..., For example, once every 32 times,
What is necessary is just to give 1LSB.

【0078】また、図示はしていないが、例えば、積和
演算を行うFIR型(Finite Impulse Response:非巡回
型)のフィルタにおいて、特定のタップ係数のみが小数
点以下を含むような場合に、その乗算器出力を丸め回路
55を介して他の乗算器出力との和を得るといった手法
も有効である。
Although not shown, for example, in the case of a FIR (Finite Impulse Response: non-cyclic type) filter that performs a product-sum operation, when only a specific tap coefficient includes a decimal part, the It is also effective to obtain the sum of the multiplier output and other multiplier outputs via the rounding circuit 55.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、丸め処理
による誤差蓄積がなくなるため、丸め処理によって発生
する量子化雑音を抑えることができ、ディジタルフィル
タ全体の語長の増大を抑えることができる。また、直流
に対しては等価的に無限の語長を有することとなるた
め、DCリミットサイクルノイズをも抑えることができ
る。さらに、ダイナミックレンジを損なうことなく回路
規模を削減することができる。
As described above, according to the present invention, since error accumulation due to rounding processing is eliminated, quantization noise generated by rounding processing can be suppressed, and an increase in the word length of the entire digital filter can be suppressed. it can. In addition, since DC has an infinite word length equivalently, DC limit cycle noise can also be suppressed. Further, the circuit scale can be reduced without impairing the dynamic range.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1に係るディジタルフィル
タの構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital filter according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】実施の形態1に係るディジタルフィルタにおけ
る丸め回路の具体例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific example of a rounding circuit in the digital filter according to the first embodiment.

【図3】本発明の実施の形態2に係るディジタルフィル
タにおける丸め回路の具体例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a specific example of a rounding circuit in a digital filter according to Embodiment 2 of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態3に係るディジタルフィル
タを応用した3次デルタ・シグマ変調回路の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a third-order delta-sigma modulation circuit to which a digital filter according to a third embodiment of the present invention is applied.

【図5】実施の形態3に係るディジタルフィルタにおけ
る丸め回路の具体例を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a specific example of a rounding circuit in a digital filter according to a third embodiment.

【図6】実施の形態3についての改良前のディジタルフ
ィルタを応用した3次デルタ・シグマ変調回路の構成を
示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a third-order delta-sigma modulation circuit to which a digital filter before improvement according to a third embodiment is applied.

【図7】従来の技術に係るディジタルフィルタの構成を
示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a digital filter according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜4……遅延器 5〜9……乗算器 10……加算器 11……丸め回路 15……出力端子と帰還ループとの接続点 20……加算器 21……遅延器 30……加算器 31,32……遅延器 33……ゼロ検出器 34……ANDゲート 35……半加算器 35a…キャリーイン入力端子 51,53,57……遅延器 52,59……減算器 54,58……乗算器 55……丸め回路 60……加算器 61……遅延器 DF……ディジタルフィルタ DF′…ディジタルフィルタ DS……3次デルタ・シグマ変調回路 1 to 4 Delay device 5 to 9 Multiplier 10 Adder 11 Rounding circuit 15 Connection point between output terminal and feedback loop 20 Adder 21 Delay device 30 Addition Units 31, 32 Delay unit 33 Zero detector 34 AND gate 35 Half adder 35a Carry-in input terminal 51, 53, 57 Delay unit 52, 59 Subtractor 54, 58 ...... Multiplier 55 ...... Rounding circuit 60 ...... Adder 61 ...... Delayer DF ...... Digital filter DF '... Digital filter DS ...... Third-order delta-sigma modulation circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 傍島 彰 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Akira Fukushima 1006 Oaza Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 出力端子と帰還ループとの接続点の直前
部に、丸め処理を行うデータと丸め処理が行われた後の
出力すべきデータとの差分データを得てその差分データ
を1サンプル期間遅延させたデータを帰還させて次に丸
め処理を行うべきデータに加算し、その加算したデータ
を前記の丸め処理を行うデータとなす丸め回路を設けて
あることを特徴とするディジタルフィルタ。
1. A difference data between a data to be rounded and data to be outputted after the rounding process is obtained immediately before a connection point between an output terminal and a feedback loop, and the difference data is sampled. A digital filter comprising a rounding circuit for feeding back data delayed for a period, adding the data to data to be rounded next, and forming the added data as data to be rounded.
【請求項2】 丸め回路として、丸め処理を行うデータ
が正のときに切り捨て処理を実行し、丸め処理を行うデ
ータが負のときに切り上げ処理を行うように構成されて
いることを特徴とする請求項1に記載のディジタルフィ
ルタ。
2. The rounding circuit according to claim 1, wherein the rounding processing is performed when the data to be rounded is positive, and the rounding processing is performed when the data to be rounded is negative. The digital filter according to claim 1.
【請求項3】 循環ループにおけるフィルタ係数が小数
点以下の乗算器の出力側に、丸め処理を行うデータと丸
め処理が行われた後の出力すべきデータとの差分データ
を得てその差分データを1サンプル期間遅延させたデー
タを帰還させて次に丸め処理を行うべきデータに加算
し、その加算したデータを前記の丸め処理を行うデータ
となす丸め回路を設けてあることを特徴とするディジタ
ルフィルタ。
3. The difference data between the data to be rounded and the data to be output after the rounding process is obtained on the output side of the multiplier whose filter coefficient in the circulation loop is smaller than the decimal point, and the difference data is obtained. A digital filter provided with a rounding circuit for feeding back data delayed by one sample period, adding the data to the next rounding processing, and forming the added data as data for performing the rounding processing. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012049819A (en) * 2010-08-26 2012-03-08 Japan Radio Co Ltd Rounding method and program

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