JPH10242863A - アナログディジタル変換器 - Google Patents

アナログディジタル変換器

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JPH10242863A
JPH10242863A JP6240897A JP6240897A JPH10242863A JP H10242863 A JPH10242863 A JP H10242863A JP 6240897 A JP6240897 A JP 6240897A JP 6240897 A JP6240897 A JP 6240897A JP H10242863 A JPH10242863 A JP H10242863A
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JP
Japan
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converter
characteristic
analog
emphasis circuit
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Application number
JP6240897A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Yazawa
弘行 矢澤
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Nippon Columbia Co Ltd
Original Assignee
Nippon Columbia Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シグマデルタ型A/D変換器から出力された
ディジタルオーディオ信号の量子化ノイズを低減し、量
子化ノイズのノイズ・フロアを一定値とすることを目的
とする。 【解決手段】 シグマデルタ型A/D変換器の前段にプ
リエンファシス回路を、後段にデエンファシス回路をそ
れぞれ設けたことを特徴とするアナログディジタル信号
変換器とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シグマデルタ変調
回路によりノイズシェーピングを行うアナログディジタ
ル変換器(以下、シグマデルタ型A/D変換器とい
う。)に特有の量子化ノイズを低減するアナログディジ
タル変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】アナログ信号をディジタルオーディオ信
号に変換するためにアナログディジタル変換器が用いら
れ、とくに、シグマデルタ型A/D変換器が多く用いら
れる。シグマデルタ型とは、量子化器を帰還ループ内に
設けることにより、量子化ノイズに微分特性、すなわち
高域上がりの特性、を与える方式である。シグマデルタ
型A/D変換器を用いることにより低周波数帯域の量子
化ノイズの除去が可能となる。
【0003】しかし、高周波数帯域の量子化ノイズは逆
に増大するという問題がある。このような量子化ノイズ
を低減するために、A/D変換器の前段にプリエンファ
シス回路及び後段にデエンファシス回路を設ける技術が
特開平6−195065に開示されている。また、ノイ
ズシェーピング回路の前段にプリエンファシス回路及び
後段にデエンファシス回路を設ける装置に関連する技術
が特開平3−226110号に開示されている。
【0004】しかし、シグマデルタ型A/D変換器は、
一般にA/D変換部、オーバサンプリング回路及びシグ
マデルタ変調回路を備え、シグマデルタ型A/D変換器
固有の量子化ノイズを有している。このシグマデルタ型
A/D変換器の量子化ノイズの特性は、オーバサンプリ
ングの倍率や、また、ノイズシェーピングの微分の次数
nにより、それぞれ相違する。
【0005】A/D変換されたディジタルオーディオ信
号は、記録装置により媒体に記録保存され、その後、エ
フェクタやミキサ等によりディジタルオーディオ信号に
種々な編集処理が行われる。しかし、記録時に用いられ
たシグマデルタ型A/D変換器が異なるとディジタルオ
ーディオ信号の量子化ノイズの特性が異なるため、編集
によっては、量子化ノイズが強調され音質の劣化を招く
ことがある。このため、記録時に用いられたシグマデル
タ型A/D変換器の特性に応じて編集処理を変更する必
要がある。
【0006】シグマデルタ型A/D変換器も技術の発展
にともない、オーバサンプリングの倍率や、また、ノイ
ズシェーピングの微分の次数nも変化する。この変化に
伴って、量子化ノイズの特性がシグマデルタ型A/D変
換器毎に相違する場合が多い。しかし、従来の技術で
は、複数のシグマデルタ型A/D変換器を用いると特性
が異なる量子化ノイズを含むディジタルオーディオ信号
が生じるという欠点があった。シグマデルタ型A/D変
換器に起因する特有の量子化ノイズを低減し、かつ、シ
グマデルタ型A/D変換器によらず量子化ノイズ特性を
一定にしたいという要求があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、シグマデ
ルタ型A/D変換器固有の量子化ノイズのノイズ・フロ
アをそれぞれの周波数において一定にすることで、シグ
マデルタ型A/D変換器の種類に因らず量子化ノイズの
ノイズ・フロアのみが一定に変換されたディジタルオー
ディオ信号を生成するアナログディジタル変換器を提供
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、高周波数帯域の信号を強調
する処理をアナログ信号に施すプリエンファシス回路
と、アナログ信号をディジタル信号に変換しシグマデル
タ変調によりノイズシェーピングを行うシグマデルタ型
A/D変換器と、該シグマデルタ型A/D変換器から出
力されたディジタル信号にプリエンファシス特性の逆特
性のデエンファシス処理を施すデエンファシス回路とを
備え、前記プリエンファシス回路の周波数特性は前記ノ
イズシェーピングによる量子化ノイズの周波数特性にゲ
イン定数を掛け合わせた特性と略等しいことを特徴とす
る。
【0009】また、請求項2記載の発明は、請求項1に
記載のアナログディジタル変換器において、前記プリエ
ンファシス回路のプリエンファシス特性と前記デエンフ
ァシス回路のデエンファシス特性とを連動して変化さ
せ、プリエンファシス特性の逆特性がデエンファシス特
性であることを維持する制御を行うエンファシス回路制
御部を備えたことを特徴とする。
【0010】請求項1記載の発明によると、シグマデル
タ型A/D変換器の前段にノイズシェーピングの周波数
特性と略等しいプリエンファシス回路を設けてアナログ
オーディオ信号の高周波数帯域を強調し、シグマデルタ
型A/D変換器によりノイズシェーピングの量子化ノイ
ズを含むディジタルオーディオ信号に変換し、プリエン
ファシス特性の逆特性を有するデエンファシス回路を用
いてディジタルオーディオ信号の強調された高周波数帯
域とともに量子化ノイズのノイズ・フロアを一定にする
ことができる。
【0011】請求項2記載の発明によると、前記デエン
ファシス回路の特性が前記プリエンファシス回路の逆特
性であることを維持するように、前記プリエンファシス
回路のプリエンファシス特性と同時にデエンファシス回
路のデエンファシス特性を変化することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明のアナログディジ
タル変換器の一実施例のブロック図である。図2は、本
発明のアナログディジタル変換器の一実施例のシグマデ
ルタ型A/D変換器のブロック図である。図3は、本発
明のアナログディジタル変換器の一実施例の各構成部か
ら出力される信号の周波数スペクトル線図である。図4
は、本発明のアナログディジタル変換器の一実施例の各
構成部から出力される信号の周波数−量子化ノイズのパ
ワースペクトル密度図である。以下、図1、図2、図3
及び図4を用いて説明する。
【0013】図1の入力端子1には図示しない外部再生
装置から図3(a)に示すような周波数スペクトルを有
するアナログオーディオ信号が入力される。このアナロ
グオーディオ信号は、プリエンファシス回路2により、
高周波数帯域の信号成分を強調するようなプリエンファ
シス特性を付加する。このプリエンファシス特性は、a
・G(f)という周波数特性を有する。ここに、aはゲ
イン定数である。このプリエンファシス回路2から出力
されたアナログオーディオ信号の周波数スペクトルを図
3(b)に示す。
【0014】プリエンファシス回路2からの出力は、シ
グマデルタ型A/D変換器3に入力される。本実施例に
おいては図2に示すようなシグマデルタ型A/D変換器
としたが、シグマデルタ型A/D変換器3には多数の種
類があり、シグマデルタ変調回路を備えるA/D変換器
ならば、本発明は適用できる。
【0015】次に図2を用いて、シグマデルタ型A/D
変換器3の動作を説明する。加算器3aにおいて、プリ
エンファシス回路2の出力信号が、同時に入力されるN
ビットD/A変換器3bの出力信号により減算され、こ
の差信号がH(f)アナログフィルタ3cに入力され
る。H(f)アナログフィルタ3cは、低周波数帯域に
おいて高ゲインであり、高周波数帯域において低ゲイン
な特性であって、積分器等の特性が用いられる。
【0016】H(f)アナログフィルタ3cの出力は、
NビットA/D変換器3dに入力される。NビットA/
D変換器3dは、1サンプルにつきNビットのディジタ
ルオーディオ信号に変換する。ここにサンプリング周波
数f0のディジタルオーディオ信号を得る場合、サンプ
リング周波数f0のM倍の周波数で標本化することで、
M倍オーバサンプリングを行う。本実施例では、2倍の
オーバサンプリングとしたが、64倍オーバサンプリン
グなども一般的になりつつある。
【0017】NビットA/D変換器3dからの出力は、
NビットD/A変換器3bに入力されて、アナログオー
ディオ信号に変換された後に加算器3aに出力されてフ
ィードバックループを構成する。シグマデルタ型A/D
変換器3によりアナログオーディオ信号は、図3(c)
に示すような周波数スペクトルを有するディジタルオー
ディオ信号に変換される。
【0018】このとき、シグマデルタ型A/D変換器3
へ入力されるアナログオーディオ信号をX’とし、シグ
マデルタ型A/D変換器3から出力されるディジタルオ
ーディオ信号をY3とすると、出力Y3は、
【数1】 となることが知られている。ここに量子化ノイズパワー
スペクトルNqは図2のNビットA/D変換器3dにお
いて入力と無相関に発生する。
【0019】もしシグマデルタ変調されていないなら
ば、量子化ノイズパワースペクトルNqは図4(a)に
示すように直流成分からf0まで平坦な量子化ノイズパ
ワースペクトル密度となるが、シグマデルタ型A/D変
換器3から出力される量子化ノイズの量子化ノイズパワ
ースペクトル密度は図4(b)に示すような分布とな
り、一般に
【数2】 という式で表される。ここにfsはサンプリング周波数
である。
【0020】X’はプリエンファシス回路2により高周
波数帯域を強調する特性a・G(f)が付加されている
ので、
【数3】 が成立する。
【0021】ここで特性G(f)は、ディジタル領域で
G(z)であるように設計されており、
【数4】 が成立する。したがって、シグマデルタ型A/D変換器
3からの出力は、
【数5】 となる。
【0022】シグマデルタ型A/D変換器3からの出力
は、低域フィルタ4へ入力され、f0/2からf0までの
周波数帯域の信号を除去する。図3(c)に示すように
f0/2からf0までの周波数帯域においてディジタルオ
ーディオ信号は存在しないが、量子化ノイズは高周波数
帯域にあるので、量子化ノイズを除去する。低域フィル
タ4からの量子化ノイズパワースペクトル成分の出力を
図4(c)に示す。f0/2からf0までの周波数帯域に
おける量子化ノイズパワースペクトル成分が除去されて
いる。このときの量子化ノイズパワースペクトル成分
を、Nq’とする。
【0023】低域フィルタ4からの出力は、デシメーシ
ョン回路5へ入力され、再標本化を行う。本実施例では
サンプリング周波数を1/2倍にする例で説明する。デ
シメーション回路5によりディジタルオーディオ信号
は、図3(d)に示すような周波数スペクトルを有する
ディジタルオーディオ信号として出力される。そして、
量子化ノイズは図4(d)に示すように低域にシフトす
る。このとき量子化ノイズパワースペクトルはNq’を
維持する。
【0024】デシメーション回路5からの出力は、デエ
ンファシス回路6へ入力され、図3(e)に示すような
周波数スペクトルを有するディジタルオーディオ信号が
出力される。このディジタルオーディオ信号は、デエン
ファシス回路6により、高周波数帯域の信号成分を減衰
するようなデエンファシス特性を付加する。このデエン
ファシス特性は1/(a・G(z))という周波数特性
を有するので、デエンファシス回路6からの出力Y6
は、
【数6】 となる。このようにデエンファシス特性は、プリエンフ
ァシス特性の逆特性であって互いに討ち消すような特性
となる。
【0025】さらにプリエンファシス特性G(z)とノ
イズシェーピング特性1/H(z)は略等しく設けられ
ているのでG(z)・H(z)=1であり、出力Y6
は、
【数7】 となる。デエンファシス回路6から出力されるディジタ
ルオーディオ信号の量子化ノイズパワースペクトル密度
を図4(e)に示す。量子化ノイズは図4(e)に示す
ように一定のノイズ・フロアとなる。
【0026】エンファシス回路制御部7は、アナログオ
ーディオ信号用のプリエンファシス回路2とディジタル
オーディオ信号用のデエンファシス回路6においてプリ
エンファシス特性の逆特性が常にデエンファシス特性で
あることを維持するように制御する回路である。例え
ば、アナログ回路であるプリエンファシス回路2がノイ
ズシェーピング特性と略等しくなるように調整をすると
き、DSP(DigitalSignal Processor)などで構成さ
れたデエンファシス回路6がプリエンファシス特性の逆
特性を維持するように連動させ、アナログオーディオ信
号用のプリエンファシス回路2とディジタルオーディオ
信号用のデエンファシス回路6を一定の値を維持するよ
うに制御する。
【0027】このとき、1/H(z)がノイズシェーピ
ング特性と略等しいときにノイズ・フロアが一定値とな
るので、調整を終了させる。よって、特定の周波数のノ
イズ・フロアに大小が生ずることなく一定値を維持でき
る。そして、デシメーション回路6からの出力されるデ
ィジタルオーディオ信号は、出力端子8から出力され
る。
【0028】これは、プリエンファシス特性の逆特性が
エンファシス特性と一致しない場合、ディジタルオーデ
ィオ信号はアナログオーディオ信号から正しく変換され
ないからである。また、前記プリエンファシス回路と前
記デエンファシス回路を個別に調整してプリエンファシ
ス特性の逆特性をデエンファシス特性に一致させる調整
が困難であるからである。しかし、本実施例ではアナロ
グオーディオ信号からディジタルオーディオ信号へ正し
く変換し、ディジタルオーディオ信号に影響を与えるこ
となくノイズ・フロアを一定にする調整ができる。
【0029】
【発明の効果】本発明のアナログディジタル変換器によ
れば、シグマデルタ型A/D変換器固有の量子化ノイズ
のノイズ・フロアがそれぞれの周波数において一定にす
ることで、シグマデルタ型A/D変換器の種類に係わら
ず量子化ノイズのノイズ・フロアのみが一定に変換され
たディジタルオーディオ信号を生成するアナログディジ
タル変換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアナログディジタル変換器の一実施例
のブロック図。
【図2】本発明のアナログディジタル変換器のシグマデ
ルタ型A/D変換器のブロック図。
【図3】本発明のアナログディジタル変換器の一実施例
の各構成部から出力される信号の周波数−スペクトル線
図。
【図4】本発明のアナログディジタル変換器の一実施例
の各構成部から出力される信号の周波数−量子化ノイズ
のパワースペクトル密度図。
【符号の説明】
1・・・・入力端子 2・・・・プリエンファシス回路 3・・・・シグマデルタ型A/D変換器 4・・・・低域フィルタ 5・・・・デシメーション回路 6・・・・デエンファシス回路 7・・・エンファシス回路制御部 8・・・出力端子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高周波数帯域の信号を強調する処理をアナ
    ログ信号に施すプリエンファシス回路と、 アナログ信号をディジタル信号に変換しシグマデルタ変
    調によりノイズシェーピングを行うシグマデルタ型A/
    D変換器と、 該シグマデルタ型A/D変換器から出力されたディジタ
    ル信号にプリエンファシス特性の逆特性のデエンファシ
    ス処理を施すデエンファシス回路とを備え、 前記プリエンファシス回路の周波数特性は前記ノイズシ
    ェーピングによる量子化ノイズの周波数特性にゲイン定
    数を掛け合わせた特性と略等しいことを特徴とするアナ
    ログディジタル変換器。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のアナログディジタル変換
    器において、 前記プリエンファシス回路のプリエンファシス特性と前
    記デエンファシス回路のデエンファシス特性とを連動し
    て変化させ、プリエンファシス特性の逆特性がデエンフ
    ァシス特性であることを維持する制御を行うエンファシ
    ス回路制御部を備えたことを特徴とするアナログディジ
    タル変換器。
JP6240897A 1997-02-28 1997-02-28 アナログディジタル変換器 Pending JPH10242863A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003527043A (ja) * 2000-03-15 2003-09-09 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 直交装置におけるミスマッチの補償
JP2016213683A (ja) * 2015-05-08 2016-12-15 株式会社アクセル 音声信号処理装置、音声信号処理方法

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