JPH10511232A - 不均一サンプル・レートを用いるディジタル/ディジタル変換 - Google Patents

不均一サンプル・レートを用いるディジタル/ディジタル変換

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JPH10511232A JP7529629A JP52962995A JPH10511232A JP H10511232 A JPH10511232 A JP H10511232A JP 7529629 A JP7529629 A JP 7529629A JP 52962995 A JP52962995 A JP 52962995A JP H10511232 A JPH10511232 A JP H10511232A
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Abstract

(57)【要約】 ディジタル・サンプル間の時間的間隔にのシグマ−デルタ変調を用いるディジタル/ディジタル変換の方法および装置。本発明の方法および装置は、不均一サンプリングにより生じるノイズが周知の濾波技術により除去することができる1つの領域へ周波数整形される(即ち、より高い周波数へシフトされる)ように時間基準のシグマ−デルタ変調を行う。一実施例において、ディジタル・データは固定比で補間され(16)、次いで到来するディジタル・データ・ストリームのデータ速度を平均として表わすシグマ−デルタ変調された周波数選定信号の制御下でデシメートされる(21)。その後、ディジタル・データは、コンバータにより出力され次いで固定比でデシメートされる(40)ディジタル・データのデータ速度を平均として表わす第2のシグマ−デルタ変調された周波数選定信号の制御下で(46)補間される(30)。その後、ディジタル・データは、固定比で補間され、次いでコンバータにより出力されるディジタル・データのデータ速度を平均として表わす第2のシグマ−デルタ変調された周波数選定信号の制御下でデシメートされる。第1および第2の周波数信号選定数が、n次mビットのシグマ−デルタ変調器を用いて変調される。当該方法および装置は、到来するディジタル・データ・ストリームのデータ速度を第1のn次mビットシグマ−デルタ変調器のデータ速度へ変換し、次いで第1のシグマ−デルタ変調器(20)からのディジタル・データ・ストリームをn次mビットのシグマ−デルタ変調器(32)により決定される出力データ速度へ変換する。

Description

【発明の詳細な説明】 不均一サンプル・レートを用いるディジタル/ディジタル変換 関連出願の引照 本発明は、1993年9月13日出願の係属中の弊米国特許出願第08/12 0,957号「不均一サンプル・レートを用いるディジタル/アナログ変換(D IGITAL TO ANALOG CONVERSION USING NO NUNIFORM SAPLE RATES)」、1993年9月13日出願の 同第08/121,104号「不均一サンプル・レートを用いるアナログ/ディ ジタル変換(ANALOG TO DIGITAL CONVERSION U SING NONUNIFORM SAMPLE RATES)」、1994年 5月11日出願の同第08/241,059号「不均一サンプル・レートを用い るディジタル/ディジタル変換(DIGITAL TO DIGITAL CO NVERSION USING NONUNIFORM SAMPLE RAT ES)」、1994年9月13日出願の国際特許出願第PCT/US94/10 268号「不均一サンプル・レートを用いるディジタル/アナログ変換(DIG ITAL TO ANALOG CONVERSION USING NONU NIFORM SAMPLE RATES)」の一部継続出願であり、その全体 的な開示が参考のため本文に援用される。 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、ディジタル/ディジタル変換のための方法および回路の分野に関す る。特に、本発明は、ディジタル・サンプル間の時間的間隔のシグマ−デルタ変 調を用いるディジタル/ディジタル信号変換のための方法および回路に関する。 2.関連技術の論議 ディジタル/ディジタル変換のためのディジタル/ディジタル・コンバータ回 路および方法は、当技術において公知である。従来のディジタル/ディジタル・ コンバータの一例は、米国郵便番号02062、マサチューセッツ州Norwo od、P.O.Box 9106、Technology Way 1のAna log Devices社製のAD1890/AD1891非同期サンプル・レ ート・コンバータである。概念的には、これらのコンバータは、300ピコ秒の 時間分解能を持つ超高速の相等内部サンプル・レートまでの入力データを内蔵し 、この内蔵されたデータを所望の出力サンプル・レートまでデシメート(dec imate)する。オーバーサンプルされたディジタル・データの等価周波数は 、約3.2768ギガヘルツである。図1は、AD1890/AD1891の全 体的な機能ブロック図である。図1に示されるように、データ速度(data rate)Fs1における入力ディジタル・データが、補間器により元の入力信 号サンプルのそれぞれの間にゼロ値のサンプルを挿入することにより、ある比で 補間(interpolate)される。このオーバーサンプル信号は、次にデ ィジタルFIR低域通過フィルタへ送られてシーケンスを平滑化しあるいは積分 する。補間され濾波されたディジタル・データは、ゼロ次の保持抵抗(zero −order hold register)へ送られ、次いでデシメーメーシ ョン・ブロックにおいてディジタル・データ・ストリームをデシメートすること により非同期的に再びサンプルされて、データ速度Fs2でディジタル・データ 出力を生じる。 従来のディジタル/ディジタル・コンバータの制限の1つは、等しく隔てられ た時間的間隙における入力信号の大きさを決定するに過ぎないことである。この ことは、均一サンプリング(uniform sampling)として知られ る。更に、従来のディジタル/ディジタル・コンバータにおいては、サンプル速 度、即ち、到来するディジタル・データ・ストリームの速度は、ディジタル/デ ィジタル・コンバータのクロックに用いられるマスター・クロックとは無関係で あり得ない。この到来ディジタル・データの速度は、ディジタル/ディジタル・ コンバータ・チップのマスター・クロックのある整数商(integer di vision)でなければならない。このことは、ディジタル/ディジタル・コ ンバータが必ずしもマスター・クロックに分割可能ではない2つの異なるデータ 速度におけるディジタル・データ(更に一般的には、マスター・クロックに整数 分割し得ない速度におけるディジタル・データ)を受取るものとすれば、ディジ タ ル/ディジタル・コンバータのクロッキングのため利用し得る2つの異なる周波 数のマスター・クロックが存在しなければならない(更に一般的には、ディジタ ル/ディジタル・コンバータのクロックに利用し得る到来ディジタル・データと の整数関係を持つマスター・クロックが存在しなければならない)。 従来のディジタル/ディジタル・コンバータの別の問題は、典型的にこれらコ ンバータが外部から供給されるクロック信号によりクロックされるように設計さ れないことである。ディジタル/ディジタル・コンバータの構成要素は、典型的 には、ディジタル/ディジタル・コンバータ・チップに対してマスター・クロッ クにより決定されるクロック周波数で動作するように最適化される。このことは 、一部のディジタル/ディジタル・コンバータがある外部から供給されるクロッ ク信号に対してロックしてこの信号で動作することができないという付加的な制 限をもたらす。従って、ディジタル・データ速度におけるなんらかの変化がある ならば、ディジタル/ディジタル・コンバータに対する到来ディジタル・データ ・ストリームおよびマスター・クロックが必ずしも相互に関連付けられないため 、到来ディジタル・データ速度およびマスター・クロックの相対的周波数におけ る時間的変化が全体的なディジタル/ディジタル変換プロセスを乱し得る。 更に、FIRフィルタ・タップ数および関連係数が、フィルタを複雑にしかつ 到来ディジタル・データ・ストリームが早いデータ速度を持つ時に高い処理能力 を得ることを困難にするほど非常に大きくなり得る。 従って、本発明の目的は、「不均一(NONUNIFORM)」サンプリング (即ち、サンプリング点の変更可能な時間的間隔)を用いてディジタル/ディジ タル変換を行うための方法および装置を提供することである。 本発明の別の目的は、外部から供給されるクロック信号にロックすることがで き、かつコンバータのマスター・クロックとは独立的なサンプリング・レートを 提供することができるディジタル/ディジタル変換を行うための方法および装置 を提供することである。 発明の概要 本発明は、「不均一」サンプリングを用いるディジタル/ディジタル変換のた めの方法および装置を提供することにより従来技術の制限を克服する。本発明の 一実施例においては、当該装置は、第1の補間器、あるいは第1のデータ速度で ディジタル信号を受取って第1の増加したデータ速度でディジタル信号を供給す るためのサンプルおよびホールド回路のような他の類似の回路と、この第1の補 間器に接続されて第2のデータ速度でディジタル信号を提供するよう第1の増加 したデータ速度でディジタル信号をデシメートするための第1のデシメータ(d ecimator)とを含んでいる。一実施例においては、第1のシグマ−デル タ変調器が第1のデシメータに接続されてこれを制御し、第1のデータ速度を表 わす第1のシグマ−デルタ変調された出力信号を生じ、かつ第2のデータ速度で ディジタル信号を生じるよう第1のデシメータを制御する。本発明のこの部分は 、固定比でディジタル・データを補間し、所望の第2のデータ速度に応じて変更 可能な比で補間されたディジタル・データをデシメートする。別の実施例におい ては、シグマ−デルタ変調器が補間器に接続されてこれを制御し、かつ第1のデ ータ速度を表わすシグマ−デルタ変調された出力信号を生じ、補間器を制御して 、増加したデータ速度でディジタル・データ・ストリームを生じて、デシメータ によるデシメーション(decimation)のときに、ディジタル信号が第 2の速度にあるようにする。本発明のこの部分は、所望の第2のデータ速度に応 じて変更可能な比でディジタル・データを補間し、次いで固定比で補間されたデ ータをデシメートする。特定の用途の性能要件に従って、第2のデータ速度でデ シメートされたディジタル・データは次に、例えば、第1の増加したデータ速度 におけるディジタル・データの変更可能なデシメーションによって誘導されたシ グマ−デルタ・ノイズを除去するように濾波される。 第2のデータ速度におけるディジタル・データは、第2の補間器、あるいは第 2のデータ速度におけるディジタル・データを受取って第2の増加されたデータ 速度のディジタル信号を供給するサンプルおよびホールド回路のような他の類似 の回路へ供給される。第2のデシメータが補間器に接続され、第3のデータ速度 におけるディジタル信号を生じるように第2の増加されたデータ速度のディジタ ル信号をデシメートする。一実施例においては、第2のシグマ−デルタ変調器が 第2の補間器に接続されてこれを制御し、第3のデータ速度を表わす第2のシグ マ−デルタ変調された出力信号を生じ、第2の補間器を制御して、第2のデシメ ータによるデシメーションと同時にディジタル信号が第3のデータ速度にあるよ うに第2の増加されたデータ速度におけるディジタル信号を生じる。本発明のこ の部分は、所望の第3のデータ速度に応じて変更可能な比でディジタル・データ を補間し、次いで固定比で補間されたディジタル・データをデシメートする。別 の実施例においては、シグマ−デルタ変調器がデシメータに接続されてこれを制 御し、第3のデータ速度を表わすシグマ−デルタ変調された出力信号を生じて、 第3のデータ速度におけるディジタル信号を生じるようにデシメータを制御する 。本発明のこの部分は、固定比でディジタル・データを補間し、次いで所望の第 3のデータ速度に応じて変更可能な比で補間されたディジタル・データをデシメ ートする。 本発明の別の実施例においては、ディジタルPLLであるかあるいは出力が第 1のシグマ−デルタ変調器に接続されたアナログPLLである第1のフェーズ・ ロック・ループ(位相同期ループ:PLL)が、第1のデータ速度を表わす信号 を受取ってこの信号にロックし、かつシグマ−デルタ変調された出力信号を生じ るように第1のシグマ−デルタ変調器を制御する第1の制御信号をこの第1のシ グマ−デルタ変調器へ与えるために設けられる。一実施例においては、第1のシ グマ−デルタ変調器が、PLLにおけるディジタル的に制御された発振器の一部 をなしている。この第1のフェーズ・ロック・ループは、回路が任意の外部から 供給されるクロック信号にロックしてこれを追跡することを可能にする。 本発明の別の実施例においては、ディジタルPLLであるかあるいは出力が第 2のシグマ−デルタ変調器に接続されたアナログPLLである第2のフェーズ・ ロック・ループ(PLL)が、第3のデータ速度を表わす信号を受取り、この信 号にロックし、かつ第2のシグマ−デルタ変調出力信号を生じるように第2のシ グマ−デルタ変調器を制御する第2の制御信号をこの第2のシグマ−デルタ変調 器へ与えるために設けられる。この第2のシグマ−デルタ変調器は、PLLにお けるディジタル的に制御される発振器の一部をなしている。この第2のフェーズ ・ロック・ループは、回路が任意の外部から供給されるクロック信号にロックし てこれを追跡することを可能にする。 広義に述べるならば、本発明の方法は、「不均一」サンプリングにより生じる エラーが従来の濾波技術によって除去できる領域へ周波数整形される(即ち、よ り高い周波数へシフトされる)ようなタイム・ベースのシグマ・デルタ変調を含 む。即ち、本発明は、一時的にノイズ整形されるディジタル信号を生じる。 本発明の一部において、当該方法は、固定補間(あるいは、ディジタル信号あ るいはディジタル・データ・ストリームのデータ速度あるいはサンプル・レート を増加する他の方法)を行い、影像(image)を除去するよう濾波して、入 力データ・ストリームのサンプリング周波数またはデータ速度を表わす周波数選 択信号が送られる第1のシグマ−デルタ変調器によってデシメーションが制御さ れる可変デシメーションが後に続く。固定補間(fixed interpol ation)とは、補間比がサンプル・レートの如何に拘わらず同じであること を意味する。可変デシメーション(variable decimation) とは、デシメーション比が所望の出力サンプル・レートの関数として変更される ことを意味する。特に、ある予め定めた限度内のデータ速度におけるディジタル ・データ・ストリームがより高いデータ速度へ補間される。このより高いデータ 速度のディジタル・データ・ストリームは、次に、到来ディジタル・データ・ス トリームのデータ速度を表わすシグマ−デルタ変調信号である制御信号を用いて デシメートされる。周波数選択信号は、第1のn次mビットのシグマ−デルタ変 調器(first n−th order m−bit sigma−delt a modulator)を用いて変調される。この制御信号(第2のシグマ− デルタ変調器により出力されるシグマ−デルタ変調された周波数選択数)は、平 均として、到来ディジタル・データ・ストリーム(incoming digi tal data stream)のデータ速度を表わす。データはこのように 、第1のn次mビットのシグマ−デルタ変調器のクロック周波数における補間/ デシメーション・プロセスから抜けだす。 このように、当該方法のこの部分は、到来ディジタル・データ・ストリームの データ速度を第1のn次mビットのシグマ−デルタ変調器のデータ速度へ変換す る。 到来ディジタル・データ・ストリームのデータ速度がいったん第1のn次mビ ットのシグマ−デルタ変調器のデータ速度へ変換されると、当方法の別の部分は 、 可変補間(あるいは、ディジタル信号またはディジタル・データ・ストリームの データ速度またはサンプリング周波数を増加する他の方法)を行い、濾波して影 像を除去し、所望の出力サンプル・レートを表わす周波数選択信号が送られる第 2のシグマ−デルタ変調器により制御される補間により固定デシメーションが後 に続く。可変補間(variable interpolation)とは、補 間比が所望の出力サンプル・レートの関数として変更されることを意味する。固 定デシメーション(fixed decimation)とは、デシメーション 比がサンプル・レートの如何に拘わらず同じであることを意味する。特に、第1 のn次mビットのシグマ−デルタ変調器のデータ速度におけるディジタル・デー タ・ストリームは、所望の出力データ速度(即ち、サンプル・レートまたはサン プリング周波数)を表わすシグマ−デルタ変調された信号である制御信号を用い て、より高いデータ速度へ補間される。周波数選択信号は、第2のn次mビット のシグマ−デルタ変調器を用いて変調される。この制御信号(第2のシグマ−デ ルタ変調器により出力されるシグマ−デルタ変調された周波数選択信号)は、平 均として、コンバータにより出力されるディジタル・データのサンプル・レート を表わす。制御信号は、固定デシメーションと同時にデータが所望の出力サンプ ル・レートにおける補間/デシメーション・プロセスから抜け出す(現われる) すように、データ速度を増加するよう補間器を制御する。 このように、当方法のこの部分は、可変デシメーション・プロセスにより出力 されるディジタル・データ・ストリームのデータ速度をオーバーサンプルされた 信号から所望のサンプル・レートを持つディジタル・データ・ストリームへ変換 する。 本発明の別の部分において、当方法は、可変補間(あるいは、ディジタル・デ ータ・ストリームのサンプル・レートを増加する他の方法)を行い、影像を除去 するため濾波して、その後、入力データ・ストリームのサンプリング周波数を表 わす周波数選択数が送られるシグマ−デルタ変調器により制御される補間による 固定補間が続く。可変補間(variable interpolation) とは、補間比が所望の出力サンプル・レートの関数として変更されることを意味 する。固定デシメーション(fixed decimation)とは、デシメ ーション比がサンプル・レートの如何に拘わらず同じであることを意味する。あ る予め定めた限度内のデータ速度におけるディジタル・データ・ストリームは、 到来ディジタル・データ・ストリームのデータ速度を表わすシグマ−デルタ変調 された信号である制御信号を用いてより高いデータ速度へ補間される。周波数選 択信号は、n次mビットのシグマ−デルタ変調器を用いて変調される。この制御 信号(シグマ−デルタ変調器により出力されるシグマ−デルタ変調周波数選択数 )は、平均として、到来ディジタル・データ・ストリームのデータ速度を表わす 。制御信号は、固定デシメーションと同時にデータがn次mビットのシグマ−デ ルタ変調器のクロック周波数における補間/デシメーション・プロセスから抜け 出す(現われる)ように、データ速度を増加するよう補間器を制御する。 このように、当方法の前記部分は、到来ディジタル・データ・ストリームのデ ータ速度をn次mビットのシグマ−デルタ変調器のデータ速度へ変換する。 到来ディジタル・データ・ストリームのデータ速度がいったん第1のn次mビ ットのシグマ−デルタ変調器のデータ速度へ変換されると、当方法の別の部分が 固定補間(あるいは、ディジタル・データ・ストリームのサンプル・レートを増 加する他の方法)を行い、影像を除去するよう濾波し、その後、出力ディジタル ・データ・ストリームの所望のデータ速度を表わす周波数選択数が送られる第2 のシグマ−デルタ変調器により制御されるデシメーションにより可変デシメーシ ョンが続く。固定補間(fixed interpolation)とは、補間 比がサンプル・レートの如何に拘わらず同じであることを意味する。可変デシメ ーション(variable decimation)とは、所望の出力サンプ ル・レートの関数として変更されることを意味する。特に、第1のn次mビット のシグマ−デルタ変調器のデータ速度におけるディジタル・データ・ストリーム は、より高いデータ速度へ補間される。このより高いデータ速度のディジタル・ データ・ストリームは次に、所望の出力データ速度(またはサンプル・レート) を表わすシグマ−デルタ変調された信号である制御信号を用いてデシメートされ る。周波数選択信号は、第2のn次mビットのシグマ−デルタ変調器を用いて変 調される。この制御信号(シグマ−デルタ変調器により出力されるシグマ−デル タ変調された周波数選択信号)は、平均として、コンバータにより出力されるデ ィジ タル・データのサンプル・レートを表わす。このように、データは、所望の出力 サンプル・レートにおける補間/デシメーション・プロセスから抜け出す(現わ れる)。 このように、当方法のこの部分は、可変補間プロセスにより出力されるディジ タル・データ・ストリームのデータ速度をオーバーサンプルされた信号から所望 のサンプル・レートを持つディジタル・データ・ストリームへ変換する。 本発明の特徴および利点については、添付図面と、詳細な記述の終りに添付さ れる請求の範囲とに関して参照されるべき本発明の以降の詳細な記述から更に容 易に理解され明らかになるであろう。 図面の簡単な説明 参考のため本文に援用される図面において、類似の要素は同じ参照番号が付さ れる。 図1は、従来のディジタル/ディジタル・コンバータのブロック図、 図2は、本発明の第1の実施例を組込むディジタル/ディジタル・コンバータ 回路のブロック図、 図3は、図2の回路の更に詳細なブロック図、 図4は、図2〜図3、図5〜図5A、図9〜図10、図12および図14〜図 17のn次mビットのシグマ−デルタ変調器に対して前に記憶された周波数を供 給するための回路のブロック図、 図5は、図2〜図3および図16〜図17の回路におけるロッキング回路を示 すブロック図、 図5Aは、図2〜図3および図16〜図17の回路におけるロッキング回路と シグマ−デルタ変調器の組合わせの使用を示すブロック図、 図6は、図2〜図3、図5〜図5A、図9〜図10および図14〜図17の回 路と関連して用いられるロッキング回路のブロック図、 図7は、ディジタル/ディジタル・コンバータを外部から供給されるクロック 信号へロックするため図2〜図3、図5〜図5A、図9〜図10、図12および 図14〜図17の回路と関連して用いられる第2のロッキング回路のブロック図 、 図8は、本発明の方法の第1の実施例の諸ステップを示すフローチャート、 図9は、本発明の第2の実施例を組込むディジタル/ディジタル・コンバータ 回路のブロック図、 図10は、図9の回路の更に詳細なブロック図、 図11は、本発明の方法の第2の実施例の諸ステップを示すフローチャート、 図12は、本発明の第3の実施例を組込むディジタル/ディジタル・コンバー タ回路のブロック図、 図13は、図12の回路における4ビット・コードと対応するサンプリング周 波数との間の関係を示すグラフ、 図14は、図9〜図10、図12、および図14〜図17の回路におけるロッ キング回路を示すブロック図、 図15は、図9〜図10、図12、および図14〜図17の回路におけるロッ キング回路とシグマ−デルタ変調器の組合わせの使用を示すブロック図、 図16は、異なるサンプル・レートを持つ信号をディジタル的に混合する回路 を示すブロック図、 図17は、1つのデータ速度を持つディジタル・データ・ストリームから異な るデータ速度を持つディジタル・データ・ストリームを生じる回路を示すブロッ ク図、 図18は、信号をディジタル的に混合する本発明の方法の諸ステップを示すフ ローチャート、および 図19は、本発明による1つのディジタル・データ・ストリームから複数のデ ィジタル・データ・ストリームを生じる方法の諸ステップを示すフローチャート である。 詳細な説明 例示目的のみのため、また一般性を限定することなく、本発明については、特 定のデータ速度、補間(または更に一般的に、サンプル・レートの増加)比、デ シメーション比、および動作のクロック周波数との関連において次に説明する。 当業者は、本発明が開示された特定の実施例に限定されるものではなく、励磁さ れるものと異なる動作パラメータを有する他の回路および方法に対して更に一般 的に適用できることを認識されよう。 図2は、本発明の第1の実施例を広義に示すブロック図である。回路10の全 目的は、システムの予め定めた動作範囲内の任意のデータ速度で線12上でディ ジタル・データ・ストリームを受取ること、および線42上でディジタル・デー タをディジタル・データ・ストリームへ変換することである。線42上のディジ タル・データ・ストリームのデータ速度は、線12上のディジタル・データ・ス トリームのデータ速度と同じか、より高いか、あるいはより低くてもよい。 回路10は、この機能を、第1のいわゆる「オーバーサンプルされた」信号を 生成するように線12上のディジタル・データ・ストリームのサンプル・レート (Fs1)を増加し、次いで、線14上に存在するデータ・ストリームが固定さ れた予め定めたデータ速度であるようにこのより高い速度のデータ・ストリーム をデシメートすることによって実施する。換言すれば、回路10の回路部分13 が、システムの予め定めた動作範囲内の任意のデータ速度でディジタル・データ を受取り、このデータを別のデータ速度の線14上のディジタル・データ・スト リームへ変換する。線14上のデータ速度は、入力データ・ストリームのデータ 速度と同じでも、同じでなくてもよく、固定速度あるいは可変速度でもよい。線 12上のディジタル・データ・ストリームは、任意の幅(即ち、任意のビット数 )でよい。線12上のディジタル・データがいったん線14上の予め定めたデー タ速度へ変換されると、回路10は線14上のディジタル・データのサンプル・ レートを増加して第2のいわゆる「オーバーサンプル」信号を生成し、次いで線 42上に存在するデータが所望の出力サンプリング・レートであるように、この より高い速度のディジタル・データ・ストリームをデシメートする。換言すれば 、回路10の回路部分15は、固定の予め定めたデータ速度でディジタル・デー タを受取り、このデータを別のデータ速度のディジタル・データ・ストリームへ 変換する。 図2に示される回路10の回路部分13において、補間器16が線12上でデ ィジタル・データ・ストリームを予め定めた動作範囲内の任意のデータ速度(F s1)で受取る。補間器16は、当業者には周知の方法で、例えばデータ・サン プル間にゼロを挿入することにより、線12上でディジタル・データ・ストリー ムのサンプル・レートを増加する(即ち、ディジタル・データ・ストリームをよ り 高いサンプル・レートのディジタル・データ・ストリームへ変換する)。当業者 は、サンプルおよびホールド技術の如く線12上のデータ・ストリームのサンプ ル・レートを増加するために他の技術も使用できることが判るであろう。補間器 16の目的は、オーバーサンプルされた信号を生じるように線12上のディジタ ル・データ・ストリームのサンプル・レートを増加することである。次に、より 高いサンプル・レートのディジタル・データ・ストリーム17がディジタル・フ ィルタ18へ送られ、このフィルタが補間プロセスの結果として元のディジタル 信号の影像を減衰する。次に、線19上の濾波されたディジタル・データ・スト リームが、シグマ−デルタ変調器20の制御下で線19のディジタル・データ・ ストリームをデシメートするデシメーション・ブロック21へ送られる。フィル タ18およびデシメーション・ブロック21を例示目的のため別個の回路要素と して示したが、当業者は、これらの機能がFIRまたはIIRフィルタのような 1つの計算要素によって周知の方法で行われることを理解されよう。 シグマ−デルタ変調器20は、クロック22の周波数でディジタル・データを 生じ、このデータがデシメーション・ブロック21のデシメーションを制御する 。以下において更に詳細に説明されるように、シグマ−デルタ変調器20が、線 12上のディジタル・データ・ストリームのデータ速度(Fs1)を表わす信号 24をシグマ−デルタ変調する。一例が、この機能を例示するのに役立とう。線 12上のデータ・ストリームのデータ速度が48KHzであると仮定しよう。補 間器16が、データを係数384で補間することにより、このデータ速度を18 .432MHzへ増加する。クロック22の周波数が3.072MHzであると仮 定しよう。データ・ストリーム12のデータ速度が48KHzであるので、従っ て信号24は48KHzのサンプリング・レートを表わす多ビットの数字であり 、ここで数字のビット数が、線12上のディジタル・データ・ストリームのデー タ速度を表わすことができる精度を制御する。この数字は、シグマ−デルタ変調 器20によってシグマ−デルタ変調され、ディジタル・データ・ストリーム19 における6サンプルごとに1つの出力信号を生じるようにデシメーション・ブロ ック21を制御するため用いられる。次に、18.432MHzのデータが6の 因数で有効にデシメートされ、従って、線14上のディジタル・データ・ストリ ー ムは平均として3.072MHzのデータ速度である。 シグマ−デルタ変調器20は、n次mビットのシグマ−デルタ変調器であるこ とが望ましい。シグマ−デルタ変調器の次数が高ければ高いほど、線26上の出 力信号のノイズ整形特性は良好になる。シグマ−デルタ変調器20により出力さ れる線26上の信号は、ビット数が増加するに伴いシグマ−デルタ変調器20を 動作させるのに必要なクロック周波数を低減することができるので、mビット( ここで、m≧1であり、望ましい実施例においては、1ビットより大きい)とな るように選定される。しかし、本発明がそのように限定されないことは理解され よう。変調器を動作させるのに用いられるクロック周波数が必要に応じて増加さ れるならば、シグマ−デルタ変調器20はまた1ビット変調器でもよい。 本発明の主特徴は、全体として、また特定の回路部分13においては、この「 不均一」サンプリングによって生じるエラー(即ち、サンプリング点におけるノ イズ)が周波数領域で整形されるように、サンプリング点の時間的間隙がn次m ビットのシグマ−デルタ変調器によって制御されることである。即ち、本発明に より出力されるディジタル信号、ならびにシグマ−デルタ変調器により生じる制 御信号は、一時的にノイズ整形(noise−shaped)される。本発明の 全ての実施例は、この特徴を提供する。シグマ−デルタ型システムの分野で周知 のように、回路部分15によって「不均一」サンプリングの結果として生じるエ ラーにより生じるディジタル信号におけるこのようなノイズは、従来のディジタ ル・フィルタ技術によって取除くことができる。 幾つかの他の利点もまた得られる。シグマ−デルタ間隔のサンプリング点が生 成されるレートと、これらサンプリング点の間隔の制御において用いられるビッ ト数の適切な選定によって、線14上のディジタル・データ・ストリームの信号 /雑音比を制御することができる。オーバーサンプル比を制御するため用いられ るシグマ−デルタ変調器の次数を変化させることによって更なる自由度が得られ る。本発明の別の特質において、線17上のディジタル・データ・ストリームに 対して用いられる濾波の程度もまた、信号/雑音比を同様に変化させるように変 更することができる。 線14上の予め定めたデータ速度におけるディジタル・データは、特定の用途 の性能要件に従って、フィルタ11により任意に濾波される。フィルタ11は、 デシメーション・ブロック21のシグマ−デルタ変調器の制御の結果として、線 14上のディジタル・データ・ストリームにおけるどのようなシグマ−デルタ・ ノイズも除去する。フィルタ11は、当業者には周知のsinc 964フィル タのような同期タイプ・フィルタでよい。線28上のフィルタ11からの濾波さ れたデータは、回路10の回路部分15へ送られる。 図2に示される回路10の回路部分15において、線28上の濾波されたディ ジタル・データ・ストリームが次に補間器30へ送られる。補間器30は、当業 者には周知の方法でクロック周波数の特定数に対するディジタル・サンプルを反 復するサンプルおよびホールド技術を用いることにより、ディジタル・データ・ ストリームのサンプル・レートを増加する(即ち、ディジタル・データ・ストリ ームを線28上のより高いサンプル・レートのディジタル・データ・ストリーム へ変換する)。当業者は、線28上のデータ・ストリームのサンプル・レートを 増加させるために、データ・サンプル間にゼロを挿入する補間技術のような他の 技術も使用できることが理解されよう。補間器30の目的は、オーバーサンプル された信号を生じるように線28上のディジタル・データ・ストリームのサンプ ル・レートを増加することである。 補間比(interpolation (即ち、線28上のディジタル・デー タのサンプル・レートが補間器30により増加される比)は、シグマ−デルタ変 調器32によって制御される。シグマ−デルタ変調器32は、シグマ−デルタ変 調器20と同じタイプの変調器でよい。 次に、線34上のより高いサンプル・レートのディジタル・データ・ストリー ムがディジタル・フィルタ36へ送られ、このフィルタが補間プロセスの結果と して元のディジタル信号の影像を除去する。次に、線38上の濾波されたディジ タル・データ・ストリームは、サンプリング周波数選択信号44により選択され るサンプル・レート(Fs2)を持つディジタル・データ・ストリームを線42 上に生じるため固定デシメーション比により線38上のディジタル・データ・ス トリームをデシメートする判断ブロック40へ送られる。フィルタ36および判 断ブロック40は例示目的のため別個の回路要素として示したが、当業者は、こ れらの機能が周知のようにFIRまたはIIRフィルタのような単一の計算要素 によって実施できることを理解されよう。 シグマ−デルタ変調器32は、クロック22の周波数でディジタル・データを 生じ、このデータが補間器30の補間を制御する。以下において更に詳細に述べ るように、シグマ−デルタ変調器32は、線42上のディジタル・データ・スト リームの所要の出力サンプル・レート(Fs2)を表わす信号44をシグマ−デ ルタ変調する。一例が、この機能を励磁するのに役立とう。線28上のディジタ ル・データ・ストリームのデータ速度が3.072MHzであるものと仮定しよ う。クロック22の周波数は3.072MHzであると仮定しよう。線42上の データ・ストリームの所要のデータ速度が32KHzであるならば、信号44は 従って32KHzのサンプリング・レートを表わす多ビット数字であり、ここで 数字のビット数が線42上のデータ・ストリームのデータ速度(Fs2)を指定 できる精度を制御する。この数字は、シグマ−デルタ変調器32によりシグマ− デルタ変調されて、線28上のディジタル・データ・ストリームのサンプル・レ ートを係数4だけ増加するように補間器30を制御うるため使用される。補間器 28は、データを係数4だけ補間することによりこのデータ速度を12.288 MHzへ増加する。フィルタ36により係数384だけ濾波した後、結果として 得る12.288MHzのデータがデシメートされ(デシメーション比384を 有するデシメータ40)、従って、線42上に出てくるディジタル・データ・ス トリームが平均として32KHzのデータ速度にある。 シグマ−デルタ変調器32は、n次mビットのシグマ−デルタ変調器であるこ とが望ましい。シグマ−デルタ変調器の次数が高くなるほど、線42上の出力信 号のノイズ整形特性がよくなる。シグマ−デルタ変調器32により出力される線 46上の信号は、補間器30を制御するビット数が増加されるに伴い、シグマ− デルタ変調器32を動作させるに必要なクロック周波数を低減できるので、mビ ット(m≧1nであり、望ましい実施例における1ビットより多い)に選定され る。しかし、本発明がそのように限定されるものではないことが理解されよう。 シグマ−デルタ変調器32はまた、変調器を動作するため用いられるクロック周 波数が必要に応じて増加されるならば、1ビット変調器でもよい。 本発明の主な特徴は、全体として(先に述べたように)、特に、このような不 均一サンプリングにより生じるどんなエラー(即ち、サンプリング点におけるノ イズ)も周波数領域で整形されるように、サンプリング点の一時的間隙がn次m ビットのシグマ−デルタ変調器により制御される点において回路部分15である 。即ち、本発明により出力されるディジタル信号ならびにシグマ−デルタ変調器 により生じる制御信号が一時的にノイズ整形される。本発明の全ての実施例がこ の特徴を提供する。シグマ−デルタ・システムの分野で周知のように、回路部分 15によって「不均一」サンプリングの結果として生じるエラーにより生じるデ ィジタル信号におけるこのノイズは、従来のディジタル濾波技術によって除去す ることができる。 他の幾つかの利点もまた得られる。シグマ−デルタ間隔のサンプリング点が生 成されるレートと、これらのサンプリング点の間隔の制御において用いられるビ ット数との適切な選定によって、線42上のディジタル・データ・ストリームの 信号対雑音比を制御することができる。オーバーサンプリング比の制御に用いら れるシグマ−デルタ変調器の次数を変化させることによって、更なる自由度が得 られる。本発明の別の特質において、線34上のディジタル・データ・ストリー ムにおいて用いられる濾波度もまた、信号/雑音比を同様に変化させるために変 更できる。 図3は、図2のディジタル/ディジタル・コンバータの更に詳細な実施例を示 す。回路100では、回路部分51は図2の回路部分13と類似しており、回路 部分91は図2の回路部分15と類似している。図2の回路100においては、 例えば4KHzないし48KHzの範囲内にある線50上のnビット幅のディジタ ル・データ・ストリームは補間器52によって受取られる。補間器52は、例え ば、ディジタル・サンプル間にゼロを挿入するゼロ充填手法を用いて、係数4だ け線50上のディジタル・データ・ストリームのサンプル・レート(Fs1)を 増加する。補間器52により出力されるより高いサンプル・レート(ここでは、 16KHzないし192KHzの範囲内)の信号が、例えば、有限のインパルス応 答タイプのフィルタでよいディジタル低域通過フィルタ54へ送られる。低域通 過フィルタ54は、線53上のディジタル・データ・ストリームから線50上の ディジタル信号の帯域影像を除波する。低域通過フィルタ54からの線56上の 除波されたディジタル・データ・ストリームは、次に、線56上のディジタル・ データ・ストリームのサンプル・レートを係数96だけ増加する補間器58へ送 られる。線56上のディジタル・データ・ストリームへ95個のゼロを挿入する ことで、挿入されたゼロだけ信号の削除のゆえに、元の信号の利得を低減するこ とになる。しかし、周知のように、フィルタ62のパラメータは、この利得損を 補償するように調整することができる。補間器58により与えられる線60上の より高いサンプル・レート(ここでは、1.536MHzないし18.432M Hzの範囲内)のディジタル・データ信号がディジタル・フィルタ62へ送られ る。 先に述べたように、補間器52、58の代わりにサンプル・レートを増加する ためにサンプルおよびホールド技術のような他の技術を用いることができる。サ ンプルおよびホールド技術の使用は、この技術が補間プロセスによる元の信号影 像の生成時のエネルギ損失を自動的に補償するゆえに有利である。 一実施例において、ディジタル・フィルタ62は線60上のディジタル・デー タ・ストリームの影像周波数にゼロを持つように設計されるsinc 964タ イプ・フィルタである。しかし、フィルタ62は、どんなタイプのIIRまたは FIRフィルタでもよい。図3に示された実施例においては、ディジタル・フィ ルタ62は、低域通過フィルタ機能とデシメーション機能の両方を提供する。当 業者は、これら2つの機能を図2に示された方法で分けることができることを理 解しよう。以下において更に詳細に述べるように、フィルタ62は、3.072 MHzで線64上にディジタル・データ・ストリームを出力する。 線53、56、60および64上のディジタル・データ・ストリームが図3に おけるnビット幅として示されることに注意すべきである。Nは、ビット数であ り、典型的には特定用途の信号/雑音比要件と釣り合った最も広いビット・スト リームとなるように選定される。更に、このディジタル・データ・ストリームは 、各線上で異なる幅であり得る。 n次mビットのシグマ−デルタ変調器66は、線64上に出力データ・ストリ ームを生じるようにフィルタ62を制御する4ビット数を線68上に提供する。 シグマ−デルタ変調器66は、一実施例においては、3次の4ビット変調器であ る。シグマ−デルタ変調器66は、3.072MHzのクロック70を用いてク ロックされる。 一実施例において、20ビットの周波数選定数72(Fs1を表わす)がシグ マ−デルタ変調器66Nへ入力される。周波数選定数72は−219ないし+219 の範囲におよぶ。この20ビット数は、シグマ−デルタ変調器66により出力さ れる4ビット数が線50上の入力ディジタル・データ・ストリームのサンプル・ レート(Fs1)を表わす精度を制御する。シグマ−デルタ変調器66は、フィ ルタ62を制御するシグマ−デルタ変調された4ビット・コードを生じるように 20ビット数を変調する。このコードの最初のビットは符号ビットである。残り の3つのビットは、線60上のデータ・ストリームのP個ごとの出力サンプルを 計算して生じるようにフィルタ62に指令するコードを生じ、データ・ストリー ムを変換する有効なサンプル・レートである。 表1は、シグマ−デルタ変調器66により生成される4ビット・コードと、フ ィルタ62が出力を生じる間隔と、この4ビット・コードが3.072MHzク ロックを用いてシグマ−デルタ変調器66がクロックされる時と対応するサンプ リング周波数との間の関係を示す。一部の事例は、システムのこの部分の動作を 示している。 例示のため、線50上のディジタル・データ・ストリームが48KHzのデー タ速度(Fs1)を持つものと仮定しよう。補間器52は、このデータ速度を1 92KHzへ増加する。補間器58は、この192KHzのサンプリング・レート を18.432MHzへ増加する。フィルタ62の出力における3.072MHz (即ち、シグマ−デルタ変調器66を制御するクロックのクロック周波数)で線 64上のディジタル・データ・ストリームを生じるために、18.432MHz における線60上のディジタル・データ・ストリームは、係数6だけデシメート されなければならない。従って、他の4ビット・コードも生じるがより低い発生 頻度なので、3次の4ビット・シグマ−デルタ変調器66によるシグマ−デルタ 変調と同時に生成される4ビット・コードが平均として+2コードとなるように 、20ビットの周波数選定数72が選定される。 想起すべき大切な点は、20ビットの周波数選定数72のシグマ−デルタ変調 と同時に+2コードがシグマ−デルタ変調器66により生じる全てのコードの結 果として得る平均であることである。線64上のデータ・ストリームの入力サン プル・レート(Fs1)および出力サンプル・レートが整数倍で相互に関連する が、+2コードは、シグマ−デルタ変調器66がクロックされるごとに生じるこ とはない。サンプル・レートが相互に整数倍で関連しても、線50上の入力ディ ジタル・データ・ストリームにおけるサンプリング点と線64上の速度が変換さ れたディジタル・データ・ストリームにおけるサンプリング点との間の時間的ず れを結果として生じるどんなに小さなエラーも、信号/雑音比を変換プロセスが 受入れ得ない点まで増大することになる。本発明においては、ノイズを生じる入 力ディジタル・データ・ストリームと速度変換されたディジタル・データ・スト リーム間の時間的ずれによるエラーがより高い周波数範囲へ押し込まれるように 、時間基準(即ち、サンプル間の時間的間隔)がシグマ−デルタ変調される。こ のノイズは、フィルタ74における如き従来の濾波技術によって取除かれる。 表1に示されるように、(平均として)+2コードは、フィルタ62が線60 上のディジタル・データ・ストリームの6データ・サンプルごとに出力を生じる ように指令する。この結果、平均して3.072MHzのデータ速度(即ち、サ ンプル・レートまたはサンプリング周波数)を持つ線64上の出力データ・スト リームを生じる。 別の事例において、線50上のディジタル・データ・ストリームが4KHzの データ速度(即ち、サンプル・レートまたはサンプリング周波数)を有するもの と仮定しよう。補間器52が、このデータ速度を16KHzまで増加する。線6 4上のディジタル・データ・ストリームが3.072MHzのデータ速度(即ち 、クロックを制御するシグマ−デルタ変調器66のクロック周波数)を有するた めには、1.536MHzの線60上のディジタル・データ・ストリームが係数 2だけ有効に補間されねばならない。従って、シグマ−デルタ変調器66が、他 の4ビット・コードが生じるが発生頻度がより低いので、平均として同数の−3 コードと−4コードを生じるように、20ビットの周波数選定数72(Fs1を 表わす)が選定される。即ち、偶発的に、−2、−1、および更に低い頻度で+ 1、 +2のコードが生成されることになる。表1に示されるように、−3コードがs incフィルタ62に、例示したクロック周波数および補間比に対する8KHz のサンプリング周波数と対応する各入力サンプルごとに出力を生じるように指令 する。 −4コードは、フィルタ62が新たな出力は生じずむしろ前の出力を繰返すよ うに、このフィルタを制御するために用いられる。即ち、フィルタ62は、出力 を生じるよう指令されるが、新たなデータ点に達せず前のデータ点が依然として フィルタ入力にあるので、フィルタ62は、計算を繰返して同じ出力を再び生じ る。 例示された補間比とクロック周波数では、−3コードは8KHzのサンプリン グ周波数を表わし、−4コードがDC(即ち、無信号)のサンプリング周波数を 表わす。従って、多くのサンプルの平均として、−3および−4の4ビット・コ ードが4KHzのサンプリング周波数を生じて、線64上に3.072MHzでデ ィジタル・データ・ストリームを生じる。 当業者は、0ないし64KHzの範囲内の任意のサンプリング周波数がシグマ −デルタ変調器66によって生じた4ビット・コードの比(ratio)を変更 することによって生じることが理解されよう。例えば、56KHzと64KHz間 のサンプリング周波数を得るためには、+3および+4コードの適切な比が、2 0ビットの数72の関数としてシグマ−デルタ変調器66によって出力されるこ とになる。当業者はまた、4ビット・コードの適切な組合わせにより、システム の動作範囲内の任意のサンプル・レートを生じることができることを理解されよ う。 シグマ−デルタ変調器66が4ビットのシグマ−デルタ変調器として例示され たが、本発明はそのように限定されるものではない。例えば、変調器に与えられ るクロックのクロック周波数が必要に応じて増加されるならば、より少ないビッ トを出力するシグマ−デルタ変調器を用いることができる。同じように、より大 きいビット数を出力するシグマ−デルタ変調器を用いることができ、従って、変 調器はより低いレートでクロックすることができる。当業者は、使用されるビッ ト数と使用されるクロック周波数とが所望のノイズ整形と信号/雑音比との関数 であること、また特定用途の要件に応じて調整され得ることを理解されよう。 時間基準のシグマ−デルタ変調の利点の1つは、サンプリング点付近のエラー またはジッタの結果として生じるノイズが例えばフィルタ74によって従来の濾 波手法により除去できるシグマ−デルタ特性を有するように、(シグマ−デルタ 変調器20または66の制御下の)ディジタル・フィルタ62またはデシメータ 21がそれぞれ指定されたサンプリング周波数(例示された実施例では、3.0 72MHzのクロック周波数)と正確に対応しない時間間隔で出力サンプルを生 じるという事実によって、サンプリング時間(または、サンプリング間隔)で生 じるジッタ即ち時間的変化がシグマ−デルタ変調器によって変化させられること である。 図4は、周波数選定数72を決定するための代替的なシステムのブロック図で ある。図4においては、メモリ80(例えば、RAMまたはROMでよい)を用 いて、20ビットの数を含む索引テーブルと、これらの数が対応するサンプリン グ周波数とを記憶する。ユーザまたは外部ソースからの周波数選定信号に応答し て、検出器82がメモリ80からの周波数選定信号により指定される所望のサン プリング周波数と最も近似する20ビット数を選定する。この20ビット数は、 バス84上でシグマ−デルタ変調器66に対して出力される。図4のシステムは 、本発明の全ての実施例に関連して用いることができる。 線64上でサンプル・レートが変換したディジタル・データ・ストリームが任 意にフィルタ74へ送られ、このフィルタは図2におけるフィルタ11と類似す る方法で動作する。即ち、特定用途の性能要件に従って、フィルタ74は、si ncフィルタ62のシグマ−デルタ変調制御の結果として線64上のディジタル ・データ・ストリームにおけるシグマ−デルタ・ノイズを除波するために用いら れる。本発明の一実施例では、フィルタ74は、sinc964タイプ・フィル タのようなsincタイプ・フィルタでよい。線86上の3.072MHzのデ ータ速度を持つ濾波されたディジタル・データ・ストリームは、次に回路100 の回路部分90へ送られる。 線86上の濾波されたディジタル・データ・ストリームは、次に補間器92へ 送られる。補間器92は、シグマ−デルタ変調器94の制御下でサンプルおよび ホールド手法または補間手法を用いて、線86上のディジタル・データ・ストリ ームのサンプル・レートを増加する。サンプルおよびホールド手法の使用は、こ れが補間プロセスによる元の信号の影像を生じる際のエネルギ損失を自動的に補 償するゆえに有利である。当業者は、線86上のディジタル・データ・ストリー ムのサンプル・レートを増加するため、データ・サンプル間にゼロを挿入する補 間手法のような他の手法を使用できることを理解されよう。次に、線96上のよ り高い速度のディジタル・データ・ストリームが、補間プロセスの結果として存 在し得る線96上のディジタル・データ・ストリームからの影像およびシグマ− デルタ・ノイズを除去する低域通過フィルタ98へ送られる。一実施例において は、ディジタル・フィルタ98は、sinc963タイプ・フィルタである。し かし、フィルタ52はどんなタイプのIIRまたはFIRフィルタでもよい。 線102上の濾波されたディジタル・データ・ストリームは次に、固定デシメ ーション比(図示された実施例では、96)だけ線102上のディジタル・デー タ・ストリームをデシメートするデシメーション・ブロック104へ送られる。 線106上のデシメートされたディジタル・データ・ストリームは次に、低域通 過フィルタ108によって濾波されて「不均一」サンプリングの結果生じるよう な影像およびシグマ−デルタ・ノイズを除去する。次いで、線110上の濾波さ れたディジタル・データ・ストリームは固定デシメーション比(図示された実施 例では、4)だけ線110上のディジタル・データ・ストリームをデシメートし て、線114上に20ビットサンプリング周波数選定数116により選定される データ速度(Fs2)でディジタル・データ・ストリームを生じるデシメーショ ン・ブロック112へ送られる。 線86、96、102、106および110上のディジタル・データ・ストリ ームが図3にnビット幅として示されることに注意すべきである。Nは、任意の ビット数でよく、典型的には特定用途の信号/雑音比要件に釣り合う最も広いビ ット・ストリームであるように選定される。更に、このディジタル・データ・ス トリームは、各線上で異なる幅であり得る。 n次mビットのシグマ−デルタ変調器94は、線117上に線96上にディジ タル・データ・ストリームを生じるよう補間器92を制御する4ビット数を生じ る。一実施例では、n次mビットのシグマ−デルタ変調器94は3次の4ビット 変調器である。シグマ−デルタ変調器94はまた、3.072MHzクロック7 0を用いてクロックされる。 一実施例において、20ビットサンプリング周波数選定数116(Fs2を表 わす)が、シグマ−デルタ変調器94Nへ入力される。周波数選定数116は、 −219ないし+219の範囲にわたる。この20ビット数は、シグマ−デルタ変調 器94により出力される4ビット数が線114上の出力ディジタル・データ・ス トリームの所望のサンプリング・レートを表わす精度を制御する。シグマ−デル タ変調器94は、シグマ−デルタ変調器94は、補間器92を制御するシグマ− デルタ変調された4ビット・コードを生じるように前記20ビット数を変調する 。このコードの最初のビットは符号ビットである。残りの3ビットは、データ・ ストリームのサンプル・レートを有効に変換するため補間器92により与えられ る補間比(即ち、線86上のディジタル・データ・ストリームのサンプル・レー トが増加される係数)を制御するコードを生じる。 表2は、シグマ−デルタ変調器94により与えられる4ビット・コードと、線 96上のディジタル・データ・ストリームのサンプル・レートが増加される比と 、前記4ビット・コードが変調器94が3.072MHzクロックを用いてクロ ックされる時と対応するサンプリング周波数との間の関係を示す。一部の事例は 、システムの当該部分の動作を示す。 例示のため、線86上のディジタル・データ・ストリームのサンプル・レート が、線50上のディジタル・データ・ストリームに対して回路部分51により行 われる補間/デシメーション・プロセスの結果として3.072MHzの一定の サンプル・レートを有するオーバーサンプルされたデータ・ストリームであるも のと仮定しよう。線114上のディジタル・データ・ストリームの所望のサンプ ル・レート(Fs2)が32KHzであるものと仮定しよう。ディジタル・デー タ・ストリームを線114上に32KHzで生じるために、線110上のディジ タル・データ・ストリームは128KHzのサンプル・レートを持たねばならず 、線96上のディジタル・データ・ストリームは12.288MHzのサンプル ・レートを持たねばならない。従って、3次4ビット・シグマ−デルタ変調器9 4によるシグマ−デルタ変調と同時に生成される4ビット・コードが、他の4ビ ット・コードが生じるが比較的低い発生頻度であるので、平均として0コードと なるように、20ビットサンプリング周波数選定数116が選定される。 一実施例において、補間器92がシグマ−デルタ変調器94の制御下でサンプ ルおよびホールド技術を用いて、線86上のディジタル・データ・ストリームの サンプル・レートを増加する。サンプルおよびホールド技術の使用は、これが補 間プロセスによる元の信号の影像を生成する際のエネルギ損失を自動的に補償す るので有利である。 主な想起点は、20ビットサンプリング周波数選定数116のシグマ−デルタ 変調と同時に、0コードがシグマ−デルタ変調器94により生じる全てのコード の結果として得る平均であることである。線86上のディジタル・データ・スト リームのサンプル・レートおよび線114上のディジタル・データ・ストリーム のサンプル・レートが整数倍で相互に関連するが、0コードは、シグマ−デルタ 変調器94がクロックされるごとに生じることはない。サンプル・レートが整数 倍で相互に関連する場合でも、線86上のディジタル・データ・ストリームにお けるサンプリング点と線96上の速度変換されたディジタル・データ・ストリー ムにおけるサンプリング点との間の時間的ずれを結果として生じる小さくともエ ラーが、変換プロセスが受入れ得ない点まで信号/雑音比を増加することになる 。本発明においては、線86時間的ディジタル・データ・ストリームとノイズを 生じる線96上の速度変換されたディジタル・データ・ストリームとの間の時間 的ずれによるエラーがより高い周波数範囲へ強制されるように、時間基準(即ち 、サンプル間の時間的間隔)がシグマ−デルタ変調される。次にこのノイズは、 ディジタル・フィルタ98および108の如き従来の濾波技術によって除去され る。 表2に示されるように、(平均して)0コードが、補間器92に線86上のデ ィジタル・データ・ストリームのサンプル・レートを係数4だけ増加するように 指令する。一実施例において、補間器92がシグマ−デルタ変調器94の制御下 でサンプルおよびホールド技術を用いて、線86上のディジタル・データ・スト リームのサンプル・レートを増加する。サンプルおよびホールド技術の使用は、 これが補間プロセスを増加する際にエネルギ損失を自動的に補償するので有利で ある。あるいはまた、補間器92は、ゼロ充填手法を用いて線86上のディジタ ル・データ・ストリームの各サンプル間に4つのゼロを挿入する補間法によって サンプル・レートを増加する。ゼロを線86上のディジタル・データ・ストリー ムに 挿入することで、信号の削除のゆえの元の信号利得の低減を生じることになる。 線96上のより高いサンプル・レートのディジタル・データ・ストリームは、本 例では平均して12.288MHzのサンプル・レートを有する。デシメーショ ン・ブロック104およびデシメーション回路112によるデシメーションと同 時に、線114上のディジタル・データ・ストリームは、平均して32KHzの サンプル・レートで生じる。 他の事例では、線114上のディジタル・データ・ストリームの所望のサンプ ル・レートが4KHzであるものと仮定しよう。線114上に4KHzでディジタ ル・データ・ストリームを生じるためには、線110上のディジタル・データ・ ストリームは16KHzのサンプル・レートを持たねばならず、線96上のディ ジタル・データ・ストリームは1.536MHzのサンプル・レートを持たねば ならない。従って、他の4ビット・コードが生じるが発生頻度が低いので、20 ビットサンプリング周波数選定数116は、シグマ−デルタ変調器94が平均し て同数の−3および−4コードを生じる。表2に示されるように、(サンプル・ レートの増加係数が1であるので)−3コードが、補間器92にサンプル・レー トを増加しないように指令する。これは、図示されたクロック周波数および補間 比に対して8KHzのサンプリング周波数と対応する。 前記−4コードは、ディジタル・データ・ストリームのサンプル・レートを係 数ゼロだけ増加するように補間器92を制御する。即ち、補間器92は、−4コ ードに応答して出力を生じじ、これにより線86上のディジタル・データ・スト リームを有効にデシメートする。 図示された補間比およびクロック周波数では、−3コードが8KHzのサンプ リング周波数を表わし、−4コードがDC(即ち、無信号)のサンプリング周波 数を表わす。従って、多くのサンプルの平均として、−3ビットおよび−4ビッ トのコードは、4KHzのサンプリング周波数を表わす。このため、多くのサン プルの平均として、デシメータ104およびデシメータ112によるデシメーシ ョン後、線114上のディジタル・データのデータ速度は平均して4KHzにな る。 当業者は、0ないし64KHzの範囲ないのサンプリング周波数がシグマ−デ ルタ変調器94によって生じる4ビット・コードの比を変化させることによって 生じ得ることを理解されよう。例えば、56KHzと64KHz間のサンプリング 周波数を得るために、+3コードおよび+4コードの適切な比が、20ビット数 116の関数としてシグマ−デルタ変調器94によって出力されることになる。 当業者はまた、4ビット・ことができるの適切な組合わせによりシステムの動作 範囲内のサンプル・レートを生じ得ることを理解しよう。 4ビットのシグマ−デルタ変調が図示されたが、本発明はそのように限定され るものではない。例えば、変調器が比較的早い速度でクロックされるならば、比 較的少ないビットを出力するシグマ−デルタ変調器を使用することができる。同 じように、より多くのビット数を出力するシグマ−デルタ変調器を使用すること ができ、従って、変調器はより低い速度でクロックすることができる。当業者は 、使用されるビット数および使用されるクロック周波数が所望のノイズ整形およ び信号/雑音比の関数であること、および特定用途の要件に従って調整できるこ とを理解しよう。 回路部分51に関して先に論じたように、回路部分90における時間基準のシ グマ−デルタ変調の利点の1つは、補間器92が(シグマ−デルタ変調器94の 制御下で)線117上の指定された出力サンプリング周波数(図示された実施例 では、0KHzないし64KHz)と正確に対応しないことがある時間間隔で出力 サンプルを生じるという事実によりサンプリング時間(または、サンプリング間 隔)時に生じるジッタまたは時間的変化が、サンプリング点付近のエラーまたは ジッタが例えばフィルタ98による従来の濾波技術により除去できるシグマ−デ ルタ特性を有するように、シグマ−デルタ変調器によって変化させられることで ある。 図4に示される如き周波数選定数を決定するための代替的システムもまた、同 じ方法で20ビットサンプリング周波数選定数116を決定するために用いるこ とができる。 図5は、ディジタル・フェーズ・ロック・ループ120および122が図2ま たは図3の回路に組込まれる本発明の別の実施例を示す。このフェーズ・ロック ・ループは、ディジタル/ディジタル・コンバータがオフ・チップ信号の如き外 部クロック信号で動作しかつこれにロックすることを可能にする。フェーズ・ロ ッ ク・ループ120は、線124上の外部周波数ソースにロックしてこれを追跡す る。線124上の周波数ソースは、それぞれ図2および図3に示されるサンプリ ング周波数選定信号または20ビット周波数選定数である。線124上の周波数 ソースは、線126上の回路に達するディジタル・データのデータ速度(Fs1 )で動作するクロックである。あるいはまた、線124上の周波数ソースは、線 126上にデータ速度Fs1でディジタル・データを供給する回路からのクロッ クである。従って、フェーズ・ロック・ループ120は、線126上のディジタ ル・データのデータ速度を制御するクロックにおける変化を追跡し、これにより 回路のこの部分が外部周波数ソースに応答することを可能にする。このように、 線126上のディジタル・データのデータ速度を制御するクロックを追跡するよ うに補間器128、フィルタ130およびデシメータ132を含む回路150の 第1の部分を作ることができ、これによりクロック134のクロック周波数とは 独立的に回路の当該部分を動作させる。同様に、フェーズ・ロック・ループ12 2は、線136上の外部周波数ソースに応答して補間器138、フィルタ140 およびデシメータ142を制御する。線136上の周波数ソースは、それぞれ図 2および図3に示されるサンプリング周波数選定信号あるいは20ビット周波数 選定数である。線136上の外部周波数ソースは、典型的には、線144上のデ ィジタル・データの所望の出力データ速度(Fs2)で動作するクロックである 。このように、線144上のディジタル・データのデータ速度は、フェーズ・ロ ック・ループ122が線136上の外部周波数ソースの周波数にロックしてこれ を追跡するので、クロック134のクロック周波数とは独立的に作ることができ る。 図5Aは、フェーズ・ロック・ループ120が線124上で補間器128へ供 給されるディジタル・データ・ストリームのクロック周波数に等しい周波数を持 つ外部周波数ソースを受取る本発明の別の実施例を示す。フェーズ・ロック・ル ープ120は到来するディジタル・データ・ストリームのデータ速度を有するク ロックに応答するので、線126上でディジタル・データの周波数における変化 がフェーズ・ロック・ループ120によって追跡され、これにより補間器128 、フィルタ130およびデシメータ132の動作を線126上で到来するディジ タル・データのデータ速度と同期状態に保持する。図5Aの回路もまた、図3に 示 されたシグマ−デルタ変調器および可変補間/固定デシメーション回路90を含 んでいる。図5Aの回路のこの部分は、図3に関して述べた方法で動作する。図 5Aの回路は、固定補間、可変デシメーション部分が到来するディジタル・デー タ・ストリームのデータ速度にロックできる点において有利である。線114上 の出てゆくディジタル・データ・ストリームのデータ速度は、20ビットサンプ リング周波数選定数116によって制御される。このように、部分146および 90は、それぞれクロック134のクロック周波数とは独立的にデータを受取り データを出力することができる。更に、線114におけるディジタル・データの データ速度は、線126上のディジタル・データのデータ速度とは独立的であり かつこのデータ速度と関連させ得ない。これらの同じ利点はまた、図5の回路に よっても提供される。当業者は、図5および図5Aが例示であること、およびフ ェーズ・ロック・ループおよびシグマ−デルタ変調器を本発明による他の方法で 組合わせ可能であることを理解しよう。 図6は、図5のフェーズ・ロック・ループ120の詳細な実施例を示している 。フェーズ・ロック・ループ120は、シグマ−デルタ変調器20または66の ようなシグマ−デルタ変調器を組込んでいる。 線124上の外部クロック・ソースは、線124上の外部周波数ソースの周期 を表わす信号を生じる周波数カウンタ164へ印加される。更に、線124上の 外部クロックは、線124上の外部クロックと以下において更に詳細に述べる線 168上の信号との間の位相差に比例する信号を生じる位相検出器166へ印加 される。位相検出器166の出力は、微分フィルタ170によって濾波され、周 波数カウンタ164からの線124上の外部クロック・ソースの周期を表わす信 号と加算器172において加算される。加算器172の出力は、低域通過フィル タとして機能する積分フィルタ174へ送られる。積分フィルタ174の出力は 、1/周期関数を実行して周波数信号の用途依存スケーリングを与えることによ り、前記周期を周波数へ変換する回路176へ送られる。回路176からの信号 は、シグマ−デルタ変調器66へ送られる。シグマ−デルタ変調器66からの4 ビット・コードは、図2および図3の実施例に関してそれぞれ述べたと同じ方法 でデシメータ132またはデシメーション・ブロック21またはsincフィル タ6 2を制御するため用いられる。 前記4ビット・コードはまた、線124上の信号より384倍で出力クロック を有効に生じるクロック生成回路178へ送られる。回路178は、シグマ−デ ルタ変調器66からの4ビット・コードに応答してある数の24.576MHz のクロック・サイクルを抑制することによって、この機能を実行する。以降の事 例は例解に役立とう。シグマ−デルタ変調器66が3.073MHzのクロック でクロックされるものと仮定しよう。3.073MHzのクロックごとに、8つ の24.576MHzクロックが回路178へ印加される。表1によれば、回路 178が多数の24.576MHzクロックをシグマ−デルタ変調器66により 出力される4ビット・コードの関数として抑制する。例えば、線162上の外部 周波数ソースが48KHzであるならば、シグマ−デルタ変調器66は平均とし て+2コードを出力する。この+2コードは、8つの24.576MHzクロッ クの各々から6つを通過させるよう回路178に指令する。別の言いかたをすれ ば、回路178は、+2コードに応答して8つの24.576MHzクロックの 各々から2つを抑制する。 外部クロック周波数ソースが4KHzであるならば、シグマ−デルタ変調器6 6は平均として同数の−3コードおよび−4コードを出力する。この−3コード は、8つの24.576MHzクロックの各々から1つを通過させるように回路 178に指令する(即ち、回路178は、−3コードに応答して8つの24.5 76MHzクロックの各々から7つを抑制する)。前記−4コードは、24.5 76MHzクロックを一切通過させないように回路178に指令する(即ち、回 路178は、−4コードに応答して8つの24.576MHzクロックの各々か ら8つを抑制する)。従って、平均すれば、16の24.576MHzクロック の各々から1つが、−3コードまたは−4コードの平均に応答して抑制回路17 8を通過することになる。 しかし、同じクロックがシグマ−デルタ変調器66からの各4ビット・コード ごとに抑制されるならば、線182上の出力データ・ストリームに不要のトーン が現れるおそれがある。従って、回路178はまた、線182上の出力データ・ ストリームにおける不要のトーンを防止するために、出力データ・ストリームを ランダムに抑制する付加的な機能を実行する。ランダム化は、8つの位置の各々 におけるパルス(シグマ−デルタ変調器66を制御する各3.073MHzクロ ック・サイクルごとに、8つの24.576MHzクロック・パルスがあること を想起されたい)が平均して等しく抑制されることを保証する。これは、前記位 置におけるパルスが抑制される時常にセットされる各ビット位置に対するラッチ を提供することにより行われる。この位置におけるパルスは、全ての位置と対応 する全てのラッチがセットされるまで再び抑制されず、その時ラッチがクリアさ れて、この抑制シーケンスが反復される。これは、クロック・サイクル抑制器か ら結果として生じるトーンを低減する。クロック抑制器回路は、当技術において 周知である。このような回路の一例は、Dr.R.E.Best著「フェーズ・ ロック・ループ、理論、設計および応用(Phase Locked Loop ,Theory,Design,and Application)」(McG raw−Hill Book Company、1984年発行)に見出すこと ができる。クロック・ランダマイザ/抑制器回路178は線182上にクロック 信号を出力し、この信号は除数比96を持つ除算器184と除数比4を持つ除算 器188を経て送られるクロック信号を線182上に出力し、これら除算器は抑 制されランダム化された24.576MHzクロック出力をクロック・ランダマ イザ回路178によって線124上の外部クロックの周波数に減じる。回路18 4および188はカウンタである。 ここに述べたばかりの事例では、線124上の外部クロックが48KHzであ るならば、線182上の信号は略々18.432MHzである。96で除され次 いで4で除されると、線168上の信号は48KHzである。線124上の外部 クロックが4KHzならば、線182上の信号は略々1.536MHzである。9 6で除され、次いで4で除されると、線168上の信号は4KHzである。 回路176、シグマ−デルタ変調器66およびクロック・ランダマイザ/抑制 器回路178は一緒にディジタル的に制御される発振器を形成する。 図7は、図5の回路において使用されるフェーズ・ロック・ループ122の一 実施例を示している。フェーズ・ロック・ループ122は、フェーズ・ロック・ ループ120と同じものである。 回路122において、線136上の外部クロック・ソースは、線136上の外 部周波数ソースの周期を表わす信号を生じる周波数カウンタ164へ与えられる 。更に、線136上の外部クロックは、線136上の外部クロックと以下におい て更に詳細に述べる線166上の信号との間の位相差に比例する信号を生じる位 相検出器166へ与えられる。位相検出器166の出力は、微分フィルタ170 によって濾波され、加算器172において周波数カウンタ164からの線136 上の外部クロック・ソースの周期を表わす信号と加算される。加算器172の出 力は、低域通過フィルタとして機能する積分フィルタ174へ送られる。次に積 分フィルタ174の出力は、1/周期関数を実行して適切なスケーリングを提供 することにより、周期を周波数へ変換する回路176へ送られる。回路136か らの信号は、シグマ−デルタ変調器94へ送られる。シグマ−デルタ変調器94 からの4ビット・コードは、図2および図3の実施例に関してそれぞれ述べたと 同じ方法で補間器138または補間器30または92を制御するために用いられ る。 前記4ビット・コードはまた、線136上の信号の384倍の出力クロックを 有効に生じるクロック生成回路179へ送られる。回路179は、シグマ−デル タ変調器94からの4ビット・コードに応答して、ある数の24.576MHz クロック・サイクルを抑制することによりこの機能を実行する。以降の事例が例 示に役立とう。シグマ−デルタ変調器94が3.072MHzクロックでクロッ クされるものと仮定しよう。3.072MHzクロックごとに、8つの24.5 76MHzクロックが回路179へ与えられる。表2によれば、回路179は、 シグマ−デルタ変調器94により出力される4ビット・コードの関数として多数 の24.576MHzクロックを抑制する。例えば、線136上の外部周波数ソ ースが32KHzならば、シグマ−デルタ変調器94は平均として0コードを出 力する。この0コードは、8つの24.576MHzクロックの各々から4つを 通過させるよう回路179に指令する。別の言いかたをすれば、回路179は、 0コードに応答して8つの24.576MHzクロックの各々から4つを抑制す る。 外部クロック周波数ソースが4KHzならば、シグマ−デルタ変調器94は、 平均として同数の−3コードおよび−4コードを出力する。この−3コードは、 8つの24.576MHzクロックの各々から1つを通過させるよう回路179 に指令する(即ち、回路179が、−3コードに応答して8つの24.576M Hzクロックの各々から7つを抑制する)。−4コードは、一切の24.576 MHzクロックを通過させないように回路179に指令する(即ち、回路179 は、−4コードに応答して8つの24.576MHzクロックの各々から8つを 抑制する)。従って、平均として、−3コードおよび−4コードの平均に応答し て、16の24.576MHzクロックの各々から1つが抑制器回路178を通 過することになる。 ランダマイザ/抑制器回路179、除算器184および除算器188を含むフ ェーズ・ロック・ループ122の残りは、フェーズ・ロック・ループ120に関 して述べたものと同じように動作する。 先に述べたばかりの事例において、線136上の外部クロックが32KHzな らば、線182上の信号は約12.288MHzである。96でデシメートされ 次いで4でデシメートされると、線168上の信号は23KHzである。線13 6上の外部クロックが4KHzならば、線182上の信号は約1.536MHzで ある。96で除され次いで4で除されると、線168上の信号は4KHzである 。 回路176、シグマ−デルタ変調器94およびクロック・ランダマイザ/抑制 器回路179は一緒に、1つのディジタル的に制御される発振器を形成する。 フェーズ・ロック・ループを含む本発明の実施例は、ディジタル/ディジタル ・コンバータがシステムの動作範囲内のデータ速度におけるディジタル・データ を受入れ、かつディジタル/ディジタル・コンバータを制御するマスター・クロ ックと必ずしも同じでないかあるいは更に整数関係または有理数関係ではないデ ータ速度への到来するディジタル・データの変換を可能にする外部から供給され るクロック・ソースにロックすることを可能にする。 図2と図3、および図5と図5Aに示された本発明の実施例は、可変デシメー ションが後続する固定補間と、固定デシメーションが後続する可変補間との組合 わせを用いるものと特徴付けることができる。即ち、図2に関して、線12上の ディジタル・データ・ストリームは、固定比で補間されてサンプル・レートを増 加する。この比較的高いサンプル・レートのディジタル・データは、シグマ−デ ルタ変調器20の制御下で可変的にデシメートされて、別のサンプル・レートで 線14上にディジタル・データ・ストリームを提供する。その後、線28上のデ ィジタル・データ・ストリーム(線14上のディジタル・データ・ストリームと 同じデータ速度を持つ)は、シグマ−デルタ変調器32の制御下で可変的に補間 されて、サンプル・レートを可変的に増加する。この比較的高いサンプル・レー トのディジタル信号は、固定比でデシメートされて別のサンプル・レートで線4 2上にディジタル・データ・ストリームを生じる。線14および28上のディジ タル・データ・ストリームのサンプル・レートは、共通するサンプル・レートで ある。図示された実施例においては、この共通サンプル・レートは3.072M Hzである。 次に、本発明の方法の第1の実施例を示すフローチャートである図8を参照す る。図8は、可変デシメーションが後続する固定補間と、固定デシメーションが 後続する可変補間の方法を示す。 図8において、当該方法は、第1のデータ速度を持つ入力ディジタル・データ が受取られるステップ200で始まる。ステップ200から、本方法はステップ 202へ進み、そこで入力ディジタル・データが固定比で補間されてディジタル ・データのサンプル・レートを増加し、オーバーサンプルされたディジタル・デ ータ・ストリームを生じる。ステップ202から、本方法はステップ204へ進 み、そこでステップ200で受取られたディジタル・データのサンプル・レート を表わす第1のサンプリング周波数選定信号が受取られる。ステップ204から 、本方法はステップ206へ進み、そこで第1のサンプリング周波数選定信号が シグマ−デルタ変調される。ステップ206から、本方法はステップ208へ進 み、そこで補間されたディジタル・データがシグマ−デルタ変調された周波数選 定信号の制御下で、シグマ−デルタ変調された第1のサンプリング周波数選定信 号により決定される比でデシメートされる。ステップ208から、本方法はステ ップ210へ進み、そこで所望の出力サンプル・レートを表わす第2のサンプリ ング周波数選定信号が受取られる。ステップ210から、本方法はステップ21 2へ進み、そこで第2のサンプリング周波数選定信号がシグマ−デルタ変調され る。ステップ212から、本方法はステップ214へ進み、そこでディジタル・ デー タがシグマ−デルタ変調された第2のサンプリング周波数選定信号により決定さ れる比で補間されてディジタル・データのサンプル・レートを増加する。ステッ プ214から、本方法はステップ216へ進み、そこで補間されたディジタル・ データがデシメートされて所望のサンプル・レートで出力ディジタル・データを 生じる。ステップ216から、本方法はステップ218へ進み、そこでディジタ ル信号が出力される。 図9は、本発明の第2の実施例を広く示すブロック図である。図2および図3 に示された第1の実施例におけるように、回路250の全目的は、システムの予 め定めた動作範囲内の任意のデータ速度における線12上のディジタル・データ ・ストリームを受取り、このディジタル・データを線42上のディジタル・デー タ・ストリームへ変換することである。線42上のディジタル・データ・ストリ ームのデータ速度は、線12上のディジタル・データ・ストリームのデータ速度 と同じか、これより高いかあるいは低くてよい。 指定される点を除いて、回路250は、本発明の第1の実施例と同じように動 作する。 図9に示される回路250の回路部分274において、線12のディジタル・ データは、線17上により高いサンプル・レートのディジタル信号を生じるよう にシグマ−デルタ変調器20により更に制御されるクロック・ランダマイザ/抑 制器回路178の制御下で補間器252によって補間される。補間器252は、 当業者には周知の方法で指定数のクロック・サイクルに対してディジタル・サン プルを繰返すサンプルおよびホールド手法を用いて線17上のディジタル・デー タ・ストリームのサンプル・レートを増加する(即ち、ディジタル・データ・ス トリームをより高いサンプル・レートのディジタル・データ・ストリームへ変換 する)。当業者は、線12上のデータ・ストリームのサンプル・レートを増加す るのに、データ・サンプル間にゼロを挿入する補間手法の如き他の手法も使用で きることが理解されよう。補間器252の目的は、いわゆるオーバーサンプル信 号を生じるように線12上のディジタル・データ・ストリームのサンプル・レー トを増加することである。 補間比(即ち、線12上のディジタル・データのサンプル・レートが補間器2 52によって増加される比)は、シグマ−デルタ変調器20により更に制御され るクロック・ランダマイザ/抑制器回路178によって制御される。 次に、線17上のより高いサンプル・レートのディジタル・データ・ストリー ムは、補間プロセスの結果として元のディジタル信号の影像を除去するディジタ ル・フィルタ18へ送られる。線19上の濾波されたディジタル・データ・スト リームは次に、予め定めた固定データ速度を持つディジタル・データ・ストリー ムを線14上に生じるように固定デシメーション比で線19上のディジタル・デ ータ・ストリームをデシメートするデシメーション・ブロック254へ送られる 。フィルタ18およびデシメーション・ブロック254は例示目的のため別個の 回路要素として示されたが、当業者は、これらの機能が周知の方法でFIRまた はIIRフィルタのような単一の計算要素によって行えることを理解しよう。シ グマ−デルタ変調器20は、図2および図3の実施例に関して述べたと同じよう に動作する。 シグマ−デルタ変調器20からの線260上のmビット・コード出力信号は、 線12上のディジタル信号のデータ速度の384倍の出力クロックを有効に生じ るクロック・ランダマイザ/抑制器回路178へ送られる。一実施例において、 クロック262は24.576MHzクロックである。回路178は、図6およ び図7に関して既に述べたと同じ方法で動作する。 回路178は、シグマ−デルタ変調器20からの線260上のmビット・コー ドに応答してクロック262からのある数のクロックを抑制することにより線2 58上にクロックを生じる。しかし、同じ時間的位置におけるクロックがシグマ −デルタ変調器20からの各多重ビット・コードに対して抑制されるならば、不 要のトーンが線258上の出力データ・ストリームに現れることがある。従って 、回路178はまた、線258上の出力データ・ストリームにおける不要のトー ンを阻止するためにクロック・サイクルをランダムに抑制する付加的な機能を行 う。先に述べたように、クロック抑制およびランダマイザ回路は当技術において は周知である。このような回路の一例は、Dr.R.E.Best著「フェーズ ・ロック・ループ(Phase Locked Loops)」(McGraw −Hill Book Company刊、1984年版権)に見出すことがで きる。 クロック・ランダマイザ/抑制器回路178は、シグマ−デルタ変調器20が固 定クロック周波数を用いてクロックされ可変クロック周波数が線12上のデータ を変更可能に補間するために必要とされるので、線258上にサンプリング周波 数選定信号24により指定されるデータ速度の384倍であるクロック周波数を 生じるために第2の実施例において必要とされる。クロック・ランダマイザ/抑 制器回路178は、線258上に補間器252の補間を制御するクロック信号を 出力する。 線14上の予め定めたデータ速度におけるディジタル・データは、本発明の第 1の実施例に関して先に述べた如きフィルタ11によって任意に濾波される。線 28上のフィルタ11からの濾波データは、回路250の回路部分276へ送ら れる。 図9に示された回路250の回路部分276において、線28上の濾波された ディジタル・データ・ストリームが補間器270へ送られる。補間器270は、 例えば当業者には周知の方法でデータ・サンプル間にゼロを挿入することにより 、線28上のディジタル・データ・ストリームのサンプル・レートを増加する( 即ち、ディジタル・データ・ストリームをより高いサンプル・レートのディジタ ル・データ・ストリームへ変換する)。当業者は、線28上のデータ・ストリー ムのサンプル・レートを増加するために、サンプルおよびホールド手法の如き他 の手法も使用できることが理解されよう。先に述べたように、補間器170の目 的は、いわゆるオーバーサンプル信号を生成するように線28上のディジタル・ データ・ストリームのサンプル・レートを増加させることである。 線34上のより高いサンプル・レートのディジタル・データ・ストリームは、 補間プロセスの結果として元のディジタル信号の影像を除去するディジタル・フ ィルタ36へ送られる。線38上の濾波されたディジタル・データ・ストリーム は、以下に更に詳細に説明するように、シグマ−デルタ変調器32により更に制 御されるクロック・ランダマイザ/抑制器回路179の制御下で線38上のディ ジタル・データ・ストリームをデシメートするデシメーション・ブロック272 へ送られる。フィルタ36およびデシメーション・ブロック272が例示のため 別個の回路要素として示されたが、当業者は、これらの機能が周知の方法でFI Rま たはIIRフィルタのような単一の計算要素によって実行できることが理解され よう。シグマ−デルタ変調器20は、図2および図3の実施例に関して述べたと 同じ方法で動作する。 シグマ−デルタ変調器32からの線264上のmビット・コード出力信号は、 線28上のディジタル信号のデータ速度の384倍の出力クロックを有効に生じ るクロック・ランダマイザ/抑制器回路179へ送られる。一実施例において、 クロック262が24.576MHzクロックである。回路179は、回路17 8と同じように動作する。以降の説明は、更に明瞭にするために示される。 回路179は、シグマ−デルタ変調器32からの線264上のmビット・コー ドに応答して、クロック262からのある数のクロック・サイクルを抑制するこ とにより線268上にクロックを生じる。しかし、同じ時間的位置における同じ クロックがシグマ−デルタ変調器32からの各多重ビット・コードに対して抑制 されるならば、不要のトーンが線268上の出力データ・ストリームに現れるこ とがある。従って、回路179はまた、線268上の出力データ・ストリームに おける不要のトーンを阻止するために、クロック・サイクルをランダムに抑制す る付加的な機能を実施する。先に述べたように、クロック抑制およびランダマイ ザ回路は当技術において周知である。このような回路の一例は、Dr.R.E. Best著「フェーズ・ロック・ループ(Phase Locked Loop s)」(McGraw−Hill Book Company刊、1984年版 権)に見出すことができる。クロック・ランダマイザ/抑制器回路179は、シ グマ−デルタ変調器32が固定クロック周波数を用いてクロックされかつ可変ク ロック周波数が線38上のデータを変更可能にデシメートするために必要とされ るので、周波数選定数44をサンプリングすることにより指定されるデータ速度 の384倍であるクロック周波数を持つクロックを線268上に生じるため第2 の実施例において必要とされる。クロック・ランダマイザ/抑制器回路179は 、周波数選定数44をサンプリングすることにより選定されるサンプル・レート (Fs2)を持つディジタル・データ・ストリームを線42上に生じるようにデ シメータ272のデシメーションを制御するクロック信号を線268上に出力す る。 図10は、図9に示された回路の更に詳細な実施例300を示す。回路300 の目的および動作は、図2および図3に示された本発明の第1の実施例と類似し ている。 線60上のより高いサンプル・レートのディジタル・データは、補間プロセス の結果生じる線60上のディジタル・データ・ストリームの影像を除去するsi nc963タイプ・フィルタ302へ送られる。フィルタ310による濾波とデ シメータ314における固定比8によるデシメーションとの後に、線308上の ディジタル・データが3.072MHzのサンプル・レートで線64上に現れる ように、線304上の濾波された更に高いサンプル・レートのディジタル・デー タが可変比でサンプル・レートを増加する補間器306へ送られる。フィルタ3 10は、FIRまたはIIRフィルタでよい。デシメータ314とフィルタ74 の機能は、先に述べたように単一の要素へ組合わせることができる。 シグマ−デルタ変調器66は、クロック70に応答して3.072MHzの一 定比で周波数選定数72を表わす4ビット・コードを生じる。しかし、補間器3 06は、デシメータ314により係数8でデシメートされる時線64上にデータ が3.072MHzのサンプル・レートで現れるように、24.576MHzのサ ンプル・レートを持つディジタル・データ・ストリームを線308上に生じねば ならない。従って、線304上のデータを変更可能に補間するため線316上に 可変周波数のクロックを生じるため、クロック・ランダマイザ/抑制器回路17 8が必要とされる。 表1は、シグマ−デルタ変調器66により生成される4ビット・コードと、ク ロック・ランダマイザ/抑制器回路178を通過させられるクロック数と、変調 器66が3.072MHzクロックを用いてクロックされる時、およびクロック ・ランダマイザ/抑制器回路178と補間器306とが24.576MHzクロ ックを用いてクロックされる時と4ビット・コードが対応する出力サンプル・レ ート間の関係を示している。幾つかの事例が、第2の実施例の動作を示している 。 例示の目的のため、線50上のディジタル・データ・ストリームのサンプル・ レートが48KHzであるものと仮定しよう。補間器52が、このサンプル・レ ートを192KHzへ増加する。補間器58は、前記の192KHz信号を18. 432MHzへ増加する。4次4ビットのシグマ−デルタ変調器66によるシグ マ−デルタ変調と同時に、他の4ビット・コードがより低い発生頻度で生じるが 、生成される4ビット・コードが平均して+2コードになるように、20ビット 周波数選定数72が選定される。表1によれば、+2コードがクロック・ランダ マイザ/抑制器回路178によって処理されて、クロック262からの8つの2 4.576MHzクロック・サイクルの各々から6つを通過させて18.432 MHzの平均周波数を持つクロックを生成する。補間器306は、線308上に 24.576MHzの速度でデータを送出する。データは、本例では18.43 2MHzで線304上で補間器306に到達する。線316上に18.432M Hzクロックがアクティブである時は常に、新たなデータ点が線304上の補間 器入力に到達する。補間器306は、18.432MHzデータが線308上で 24.576MHzで送出されるように、前記データ点を線308上の出力デー タ・ストリームに挿入する。補間器306は、次の18.432MHzデータ点 に達するまで、この機能を24.576MHzクロックごとに18.432MHz の各データ点をサンプルおよびホールドすることによって実行する。あるいはま た、補間器306は、18.432MHzで各データ点間にゼロを挿入してデー タを24.576MHzで送出する。サンプルおよびホールド手法の使用は、こ れが補間プロセスによる元の信号の影像の生成時のエネルギ損失を自動的に補償 するので有利である。結果として、補間器306は、線304上のディジタル・ データ・ストリームのサンプル・レートを線308上で18.432MHzから 24.576MHzへ増加する。フィルタ310による濾波とデシメータ314 によるデシメーションと同時に、ディジタル・データが平均して3.072MH zのサンプル・レートで線64上に現れる。 別の事例においては、線50上のディジタル・データ・ストリームが4KHz のデータ速度を有するものと仮定しよう。補間器52は、このデータ速度を16 KHzへ増加する。補間器58は、この16KHzのデータ速度を1.536MH zへ増加する。線64上のディジタル・データ・ストリームが3.072MHzの データ速度を持つためには、1.536MHzの線60上のディジタル・データ ・ストリームは、線308上のディジタル・データ・ストリームのデータ速度が 2 4.576MHzのデータ速度を持つように、係数16で有効に補間されねばな らない。従って、他の4ビット・コードがより低い発生頻度で生じるが、シグマ −デルタ変調器66が平均して同数の−3コードおよび−4コードを生じるよう に20ビット周波数選定数72が選定される。即ち、偶発的に−2、−1、およ び更に少ない頻度で+1、+2のコードが生成されることになる。表1に示され るように、−3コードは、8つの24.576MHzクロックの各々から1つを 通過させるように回路178に指令する(即ち、回路178は、−3コードに応 答して8つの24.576MHzクロックの各々から7つを抑制する)。−4コ ードは、24.576MHzクロックを一切通過させないように回路178に指 令する(即ち、回路178は、−4コードに応答して8つの24.576MHz クロックの各々から8つを抑制する)。従って、平均として、16の24.57 6MHzクロックの各々から1つが、−3コードおよび−4コードの平均に応答 して抑制器回路178を通過することになる。 励磁した補間比およびクロック周波数では、−3コードは8KHzのサンプリ ング周波数を表わし、−4コードはDC(即ち、無信号)のサンプリング周波数 を表わす。従って、多くのサンプルの平均として、−3コードおよび−4コード のコードは、4KHz×384のサンプリング周波数を表わし、線316上に( 384)(4KHz)=1.536MHzでクロックを生じる。先の例で述べたば かりのように、補間器306は線316上のクロックに応答して、線304上の 1.536MHzデータのサンプリング周波数を線308上の24.576MHz へ増加する。 ディジタル・データ・ストリームがNビット幅として示されることに注意すべ きである。Nは、ビット数であり、典型的には特定用途の信号/雑音比要求と釣 り合う最も広いビット・ストリームであるように選定される。 線64上のサンプル・レートが変換されたディジタル・データ・ストリームが 図3に関して述べたように動作するフィルタ74へ任意に送られる。線86上の 3.072MHzのデータ速度を持つ濾波されたディジタル・データ・ストリー ムは次に、回路300の回路部分303へ送られる。 次に線86上の濾波されたディジタル・データ・ストリームは、補間器320 へ送られる。補間器320は、例えば、ディジタル・サンプル間にゼロを挿入す るゼロ充填手法を用いて、線86上のディジタル・データ・ストリームのサンプ ル・レートを係数8だけ増加する。周知のように、フィルタ324のパラメータ は、利得損を補償するように調整することができる。補間器320により出力さ れる線322上のより高いサンプル・レート(ここでは、24.576MHz) の信号がディジタル・フィルタ324へ送られる。 先に述べたように、補間器320の代わりにサンプリング・レートを増加する ために、サンプルおよびホールド技術のような他の手法を用いることもできる。 線326上の濾波されたより高いサンプル・レートのディジタル・データは、 フィルタ98による濾波と、デシメータ104における固定比96およびデシメ ータ112における固定比4でのデシメーションとの後に、線114上のディジ タル・データが周波数選定数116により指定されるサンプル・レートで線11 4上に現れるように、可変比だけサンプル・レートを減少するデジメータ328 へ送られる。フィルタ98は、sinc963タイプ・フィルタであるが、FI RまたはIIRフィルタの任意のタイプでもよい。更に、フィルタ98およびデ シメータ328は、先に述べたように単一の要素に組合わせることもできる。 シグマ−デルタ変調器94は、クロック70に応答して3.072MHzの一 定速度で周波数選定数116を表わす4ビット・コードを生じる。しかし、デシ メータ328は、出力データ・ストリームの所望のサンプル・レートに従って、 例えば1.536MHzと24.576MHz間のサンプル・レートを持つディジ タル・データ・ストリームを線96上に生じなければならない。従って、クロッ ク・ランダマイザ/抑制器回路179が、線326上のデータを変更可能にデシ メートするように可変速度のクロックを線318上に生じるために必要とされる 。 表2は、シグマ−デルタ変調器94により生じる4ビット・コードと、クロッ ク・ランダマイザ/抑制器回路179を通過させられるクロック数と、変調器9 4が3.072MHzクロックを用いてクロックされる時、およびクロック・ラ ンダマイザ/抑制器回路179が24.576MHzクロックを用いてクロック される時に前記4ビット・コードが対応する出力サンプル・レートとの間の関係 を示している。幾つかの事例が、第2の実施例の動作を例示する。 例示目的のため、線86上のディジタル・データ・ストリームのサンプル・レ ートが3.072MHzの一定サンプル・レートを持つオーバーサンプルされた データ・ストリームであるものと仮定しよう。補間器320は、係数8で線86 上のディジタル・データ・ストリームのデータ速度を24.576MHzまで増 加する。線114上に48KHzでディジタル・データ・ストリームを生じるた めに、線102上にディジタル・データ・ストリームは192KHzのサンプル ・レートを持たねばならず、線110上のディジタル・データ・ストリームはサ ンプル・レート18.432MHzを持たねばならない。従って、4次4ビット のシグマ−デルタ変調器94によるシグマ−デルタ変調と同時に、他の4ビット ・コードがより低い発生頻度で生成されるが、生成される4ビット・コードが平 均として+2コードとなるように、20ビットサンプリング周波数選定数116 が選定される。 この+2コードはクロック・ランダマイザ/抑制器回路179へ与えられる。 シグマ−デルタ変調器94へ与えられる3.072MHzクロックごとに、8つ の24.576MHzクロックがクロック・ランダマイザ/抑制器回路179へ 与えられる。表2によれば、回路179は、シグマ−デルタ変調器94により出 力される4ビット・コードの関数として多くの24.576MHzクロックを抑 制する。この+2コードは、8つの24.576MHzクロックの各々から6つ を通過させるように回路98を指令する。別の言いかたをすれば、回路179は 、+2コードに応答して8つの24.576MHzクロックの各々から2つを抑 制する。先に述べたように、回路179は、線318上の出力データ・ストリー ムにおける不要なトーンを阻止するために指定数のクロック・サイクルを抑制す る。 別の事例において、線114上のディジタル・データ・ストリームの所望のサ ンプル・レートが4KHzであるものと仮定しよう。補間器320は、線86上 のディジタル・データ・ストリームのデータ速度を24.576MHzまで増加 する。線114上にディジタル・データ・ストリームを4KHzで生じるため、 線102上のディジタル・データ・ストリームは16KHzのサンプル・レート を持たねばならず、また線110上のディジタル・データ・ストリームは1.5 36MHzのサンプル・レートを持たねばならない。従って、シグマ−デルタ変 調器94が、他の4ビット・コードがより低い発生頻度で生じるが、平均して同 数の−3コードおよび−4コードを生じるように、20ビットサンプリング周波 数選定数116が選定される。即ち、偶発的に、−2、−1、および更に低い頻 度で+1、+2のコードが生成される。表2に示されるように、−3コードが、 8つの24.576MHzクロックの各々から1つを通過させるよう回路179 に指令する(即ち、回路179は−3コードに応答して8つの24.576MH zクロックの各々から7つを抑制する)。−4コードは、24.576MHzクロ ックを一切通過させないように回路179に指令する(即ち、回路179は、− 4コードに応答して8つの24.576MHzクロックの各々から8つを抑制す る)。従って、平均として、16の24.576MHzクロックの各々から1つ が、−3コードおよび−4コードの平均に応答して抑制回路179を通過する。 図示された補間比およびクロック周波数において、−3コードは8KHzのサ ンプリング周波数を表わし、−4コードはDC(即ち、無信号)のサンプリング 周波数を表わす。従って、多くのサンプルの平均として、前記−3コードおよび −4コードは、4KHz×384のサンプリング周波数を表わし、線318上に (4KHz)(384)=1.536MHzでクロックを生じる。 ディジタル・データ・ストリームがNビット幅として示されることに注意すべ きである。Nは任意のビット数でよく、典型的には特定用途の信号/雑音比要件 と釣り合う最も広いビット・ストリームとなるように選定される。 図9および図10に示される本発明の実施例は、固定デシメーションが後続す る可変補間と、次に可変デシメーションが後続する固定補間との組合わせを用い るものとして特徴付けることができる。即ち、図9によれば、線12上のディジ タル・データ・ストリームは、より高いサンプル・レートで線17にディジタル ・データ・ストリームを生じるようにシグマ−デルタ変調器20の制御下で補間 される。このより高いサンプル・レートのディジタル・データ・ストリームは、 次に固定比でデシメートされて線14上の別のサンプル・レートでディジタル・ データ・ストリームを生じる。その後、線28上のディジタル・データ・ストリ ーム(線14上のディジタル・データ・ストリームと同じデータ速度を持つ)は 固定比で補間されてサンプル・レートを増加する。このより高いサンプル・レー ト のディジタル信号は次に、シグマ−デルタ変調器32の制御下で変更可能にデシ メートされて、線42上に別のデータ速度でディジタル・データ・ストリームを 生じる。線14および28上のディジタル・データ・ストリームのサンプル・レ ートは、共通のサンプル・レートである。図示された実施例においては、共通の サンプル・レートは3.072MHzである。 次に、本発明の方法の第2の実施例を示すフローチャートである図11を参照 する。図11は、固定デシメーションが後続する可変補間と、次に可変デシメー ションが後続する固定補間の方法を示す。 図11において、この方法は、第1のデータ速度を持つ入力ディジタル・デー タが受取られるステップ340で始まる。ステップ340から、本方法はステッ プ342へ進み、そこでステップ340で受取られたディジタル・データのサン プル・レートを表わす第1のサンプリング周波数選定信号が受取られる。ステッ プ340から、本方法はステップ344へ進み、そこで第1のサンプリング周波 数選定信号がシグマ−デルタ変調される。ステップ344から、本方法はステッ プ346へ進み、そこでディジタル・データがシグマ−デルタ変調された第1の サンプリング周波数選定信号により決定される比で補間されて、ディジタル・デ ータのサンプル・レートを増加する。ステップ346から、本方法はステップ3 48へ進み、そこで補間されたディジタル・データが固定比でデシメートされる 。ステップ348から、本方法はステップ350へ進み、そこでステップ348 からのデシメートされたディジタル・データが固定比で補間されて、オーバーサ ンプルされたディジタル・データ・ストリームを生じるようにディジタル・デー タのサンプル・レートを増加する。ステップ350から、本方法はステップ35 2へ進み、そこで所望の出力サンプル・レートを表わす第2のサンプリング周波 数選定信号が受取られる。ステップ352から、本方法はステップ354へ進み 、そこで第2のサンプリング周波数選定信号がシグマ−デルタ変調される。ステ ップ354から、本方法はステップ356へ進み、そこで補間されたディジタル ・データがシグマ−デルタ変調された第2のサンプリング周波数選定信号により 決定された比でシグマ−デルタ変調された周波数選定信号の制御下でデシメート されて、所望のサンプル・レートで出力ディジタル・データを生じる。ステップ 3 56から、本方法はステップ358へ進み、そこでディジタル信号が出力される 。 次に、本発明の第3の実施例370を示す図12を参照する。特に、図12は 、クロック・ランダマイザ/抑制器回路を取除くことにより図10の回路を修正 するものである。他の全ての観点において、図12の回路の構成要素および動作 は図10のそれと同じである。図12の回路は、図11に示された方法に従って 動作する。 クロック・ランダマイザ/抑制器回路が取除かれるので、シグマ−デルタ変調 器94はデシメーション・ブロック328により与えられるデシメーション比を 直接に制御する4ビット・コードを生じ、シグマ−デルタ変調器66は補間器3 06により与えられる補間比を直接に制御する4ビット・コードを生じる。 表3は、シグマ−デルタ変調器66または94により生成される4ビット・コ ードと、デシメータ328が出力を生じる間隔あるいは線304上のサンプル・ レートが増加される比と、4ビット・コードが3.072MHzクロックを用い て変調器66または94がクロックされる時に対応するサンプリング周波数との 間の関係を示している。例えば、−4コードは、線326上のサンプルごとに1 つの出力を生じるようにデシメータ328を制御し、−3コードは、線326上 の8つのサンプルごとに1つの出力を生じるようにデシメータ328を制御する 。同様に、−4コードは、線304上と同じサンプル・レートを維持するように 補間器306を制御し、+3コードは、係数8だけ線304上のサンプル・レー トを増加するように補間器306を制御する。 図13は、4ビット・コードと、対応するサンプリング周波数との間の1/n 関係をグラフで示している。当業者は、単に特定の補間比、デシメーション比お よび選定されたデータ速度のゆえに、システムが4ビット・コードを対応するサ ンプリング周波数へマッピングする意味で非線形的であることを理解されよう。 しかし、システム自体は線形的であり、かつ4ビット・コードの対応するサンプ リング周波数への非線形的マッピングについて補正する動作を提供することによ り、先に述べた最初の2つの実施例における如き線形的にマップするシステムを 提供できる。あるいはまた、4ビット・コードと対応するサンプリング周波数と の間の線形関係があるように、補間比、デシメーション比、およびデータ速度を 選定することもできる。当業者はまた、図13および表2に示した4ビット・コ ードとサンプリング周波数間の1/n関係が単に例示を意図したものに過ぎず、 (本発明の全ての実施例に対して)他の関係も可能であり、本発明の範囲内に見 なされるべきであることが理解されよう。 図12に示された回路は、最初の2つの実施例に関して述べたと同じ方法で4 ビット・コードの比を変更することにより0ないし64KHzの範囲内のサンプ リング周波数を生成することができる。図12に示された実施例はまた、図14 および図15に示された回路で同じように使用することも可能である。 4ビット・コードとサンプリング周波数との間のマッピングは図12に示され た実施例においては非線形であるが、この実施例はある利点を提供するものであ る。図9〜図10に示された実施例においては、クロック・ランダマイザ/抑制 器回路が使用された。このクロック・ランダマイザ/抑制器回路は、クロック・ ランダマイザ/抑制器回路がシグマ−デルタ変調器により生成されたシグマ−デ ルタ変調されたクロック信号を再処理してクロック信号を線形的に抑制するので 、図2〜図3に示された本発明の実施例と対比して、低減した信号/雑音比を有 するシステムをもたらす結果となり得る。このことは、シグマ−デルタ変調器に より生じるノイズ整形を劣化させるおそれがある。図12に示された回路は、ク ロック・ランダマイザ/抑制器回路が取除かれることにより信号/雑音比におけ る低下を回避することにおいて有利である。 図14は、ディジタル・フェーズ・ロック・ループ120および122が図9 または図10の回路に組込まれる本発明の別の実施例251を示す。このフェー ズ・ロック・ループは、図5の論議に関して先に述べたように動作する。 図15は、単一のフェーズ・ロック・ループが本発明の第2の実施例で用いら れる本発明の別の実施例253を示す。このフェーズ・ロック・ループは、図5 Aに関して述べた方法で動作する。 フェーズ・ロック・ループは、本発明の全ての実施例において用いることがで きる。 図16は、必ずしも、異なるデータ速度を持つ多数のディジタル信号を到来す るディジタル・データ・ストリームのデータ速度のどれかでもその整数倍でもな いデータ速度を持つ組合わせあるいは混合されたディジタル信号に組合わせるこ とができる本発明の別の実施例を示す。回路380において、多数のディジタル ・ データ・ストリームが多数の回路部分13、51、146、274あるいは30 1へ供給される。これらの回路部分は、既に先に述べたように動作する。各回路 部分が同じクロック周波数を用いてクロックされる限り、線388、390、、 、392上のディジタル・データ・ストリームは全て加算器394において組合 わせることができる同じデータ速度を持ち、線396上に組合わされたあるいは 混合されたディジタル信号を生じる。本発明のこのような特質においては、共通 のデータ速度でディジタル・データ・ストリームを生じるように回路部分13、 51、146、274、301の任意の組合わせを用いることができる。このよ うに、本発明の当該特質は、異なるデータ速度を有するディジタル信号を混合す る装置を有効に提供する。 図17は、回路400において、出力されるべきディジタル・データ・ストリ ームのデータ速度が共通のディジタル・データ速度の整数倍である必要がない単 一のデータ速度を有するディジタル・データ・ストリームとは異なるデータ速度 を持ち得るディジタル信号を供給するための装置を示す。図17に示されるよう に、線402上の共通のデータ速度を有するディジタル・データ・ストリームは 、多数の回路部分15、90、276、または303へ供給される。これら回路 部分はそれぞれ、共通のデータ速度をとり、ディジタル・データを異なるデータ 速度を持つディジタル・データ・ストリーム404、406、、、408へ変換 することができる。回路部分15、90、276、あるいは303の任意の組合 わせを図17の回路に用いることができる。 図16および図17の両方において、入力ディジタル信号を供給するためアナ ログ/ディジタル・コンバータが用いられる、そして(あるいは)ディジタル/ アナログ・コンバータがこれら回路の出力側に用いられるならば、単一のディジ タル信号かあるいは組合わせたアナログ信号を生じるようにアナログ信号を有効 にディジタル的に組合わせられる装置を提供することができる。 図18は、本発明による、異なるデータ速度を持つディジタル信号をディジタ ル的に混合しあるいは組合わせる方法を示す。図18において、本方法はステッ プ420で始まり、そこで第1のデータ速度におけるディジタル・データが受取 られる。ステップ420から、本方法はステップ422へ進み、そこで第1のデ ータ速度におけるディジタル・データが第1のシグマ−デルタ変調された制御信 号に応答して第2のデータ速度のディジタル・データへ変換されて、第2のデー タ速度における第1のディジタル・データ・ストリームを生じる。ステップ42 2から、本方法はステップ424へ進み、そこで第3のデータ速度のディジタル ・データを受取る。ステップ424から、本方法はステップ426へ進み、そこ で第2のシグマ−デルタ変調された制御信号に応答して、第3のデータ速度のデ ィジタル・データが第2のデータ速度のディジタル・データへ変換されて、第2 のデータ速度の第2のディジタル・データ・ストリームを生じる。ステップ24 6から、本方法はステップ428へ進み、そこで第1および第2のディジタル・ データ・ストリームが単一のディジタル的に混合されるデータ・ストリームへ組 合わされる。ステップ428から、本方法はステップ430へ進み、そこでディ ジタル的に混合されたデータ・ストリームが出力される。 図19は、単一のディジタル・データ・ストリームとは異なるディジタル・デ ータ・ストリームをディジタル的に生じるための本発明の方法を示す。本方法は ステップ440で始まり、そこで第1のデータ速度のディジタル・データが受取 られる。ステップ440から、本方法はステップ442へ進み、そこで第1のデ ータ速度のディジタル・データが、第1のシグマ−デルタ変調された制御信号に 応答して第2のデータ速度のディジタル・データへ変換される。ステップ442 から、本方法はステップ444へ進み、そこで第1のデータ速度のディジタル・ データが、第2のシグマ−デルタ変調された制御信号に応答して第3のデータ速 度のディジタル・データへ変換される。ステップ444から、本方法はステップ 446へ進み、そこで第2のデータ速度のディジタル・データが出力される。ス テップ446から、本方法はステップ448へ進み、そこで第3のデータ速度の ディジタル・データが出力される。 図18および図19に示される方法では、変換ステップ422、426、44 2および444は、図8および図11に示された方法により特に示されるように 実行することができる。 要約すれば、本発明は、一実施例において、オーバーサンプルされた信号を生 成するように補間することにより、次いでオーバーサンプル信号を変更可能にデ シメートすることによって到来するディジタル・データ・ストリームを共通のデ ータ速度へ変換して、共通のデータ速度のディジタル・データ・ストリームを生 じる。次に、共通のデータ速度のディジタル・データ・ストリームが、オーバー サンプル信号を生じるように変更可能に補間され、次いで固定デシメーション比 でデシメートされて、所望のサンプル・レートを持つディジタル・データ・スト リームを出力に生じる。別の実施例においては、本発明は、オーバーサンプル信 号を生じるように到来するディジタル・データ・ストリームを変更可能に補間す ることにより、次いで共通のデータ速度のディジタル・データ・ストリームを生 じるように固定デシメーション比でオーバーサンプル信号をデシメートすること によって、到来ディジタル・データ・ストリームを共通のデータ速度へ変換する 。次に、共通データ速度のディジタル・データ・ストリームが、オーバーサンプ ル信号を生じるように固定比で補間され、所望のサンプル・レートを持つディジ タル・データ・ストリームを出力に生じるように変更可能にデシメートされる。 このように、本発明は、システムの動作範囲内の任意のデータ速度の到来ディジ タル・データをシステムの動作範囲内の任意のデータ速度の出力ディジタル・デ ータ・ストリームへ変換することができる。 本発明はまた、到来するディジタル信号を共通のデータ速度を持つディジタル 信号へ変換するために使用することもできる。例えば、図2において、線12上 の到来するディジタル信号は、線28上の共通データ速度を持つディジタル信号 へ変換することができる。この線28上の共通速度のディジタル信号は、共通の データ速度のディジタル・データを要求する他の装置により使用される出力信号 として出力することができる。本発明のこのような特質は、これが異なるデータ 速度を持つディジタル・データ・ストリームを共通のデータ速度を持つディジタ ル・データ・ストリームへ変換することを可能にするゆえに有利である。この同 種の変換はまた、本発明の全ての実施例によって行われる。結果として、本発明 は、異なるサンプル・レートを持つかも知れない信号をディジタル的に混合しあ るいは組合わせるための有効な装置および方法を提供する。更に、参考のため本 文に援用される係属中の米国特許出願におけるように、組合わされるべきディジ タル信号がアナログ/ディジタル・コンバータによって提供され、ディジタル/ アナログ・コンバータによってアナログ信号へ再変換される時、本発明は、アナ ログ信号源を混合しあるいは組合わせるための装置および方法を提供する。 同様に、本発明は、共通のデータ速度のディジタル・データ・ストリームをシ ステムの動作範囲内の任意のデータ速度のディジタル・データ・ストリームへ変 換することができる。例えば、図2において、線28上のディジタル・データ・ ストリームは、任意のデータ速度のディジタル・データ・ストリームへ変換する ことができ、線42上に出力することができる。本発明のこのような特質は、こ れが共通のデータ速度の線28上のディジタル・データ・ストリームを他の任意 のデータ速度のディジタル・データ・ストリームへ変換することを可能にし、こ れにより本発明が共通のデータ速度と他のディジタル・システムにより要求され るデータ速度との間のインターフェースを提供することを可能にする。この同種 の変換はまた、本発明の全ての実施例によって行われる。更に、参考のため本文 に援用される係属中の米国特許出願におけるように、インターフェースされるべ きディジタル信号がアナログ/ディジタル・コンバータによって提供される時、 および速度変換されたディジタル信号がディジタル/アナログ・コンバータによ ってアナログ信号へ再変換される時、本発明は、異なるサンプル・レートを持つ かも知れないディジタル信号から多くのアナログ信号源を提供するための有効な 装置および方法を提供する。 本発明は、システムの動作範囲内の任意のデータ速度の到来するディジタル・ データ・ストリームをシステムの動作範囲内の任意のデータ速度の出てゆくディ ジタル・データ・ストリームへ有効に変換する。到来するディジタル・データ・ ストリーム、出てゆくディジタル・データ・ストリームのデータ速度、共通のデ ータ速度、およびシステム・クロックのクロック周波数は、整数または有理数の 関係に関連付けられることを必要としない。 本発明の別の著しい利点は、ディジタル/ディジタル・コンバータが、ディジ タル・データを到来または出力ディジタル・データ速度と変調器のクロック周波 数との間の最低の共通周波数までディジタル・データを補間することができる必 要がないことである。これは、サンプリング間隔のシグマ−デルタ変調によるも のである。従来技術のディジタル/ディジタル・コンバータとは異なり、サンプ リング間隔が、到来または出力ディジタル・データ速度と変調器のクロックとの 間の固定された関係に正確に対応する必要がない。本発明においては到来、出力 および共通のサンプル・レートがシグマ−デルタ・コード化されるので、サンプ ル・レートは、平均として、より高い周波数範囲へ強制されるサンプリング点に おけるノイズまたはジッタを含む所望のサンプル・レートを表わすことになる。 このように、本発明は、従来技術では典型的にギガヘルツ・レンジ内にあるVH Fへの補間の必要を回避するため、時間基準のシグマ−デルタ・コーディングを 利用する。このプロセスの更なる利点は、本発明が集積回路内に組込まれる時、 比較的低い補間比を用いることによってチップ面積の著しい節減が具現できるこ とである。 本発明の別の重要な利点は、デシメーションと補間の制御のため使用されるシ グマ−デルタ変調器が固定クロック周波数を用いてクロックすることができ、固 定されたクロック周波数での変調器動作の最適化を可能にすることである。 最後に、適切な比率におけるシグマ−デルタ制御コードの適切な組合わせによ って、出力ディジタル・データ・ストリームに対する充分な数のサンプル・レー トが提供できる。これらのサンプル・レートは、ディジタル/ディジタル・コン バータを動作させるのに使用されるマスター・クロック、あるいは到来するディ ジタル・データ・ストリームのサンプル・レートと何らの整数あるいは有理数の 関係を持つことを必要としない。 本文では、ディジタル・データ・ストリームがより高いサンプル・レートのデ ィジタル・データ・ストリームへ変換される方法の説明に補間が用いられたが、 本発明はそのように限定されるものではない。本発明の実施のために、ディジタ ル・データ・ストリームをより高いサンプル・レートのディジタル・データ・ス トリームへ変換する任意の方法および装置を用いることができる。 本発明において有効な補間器およびデシメータは、J.Proakisおよび D.Manolakis著「ディジタル信号処理の概要(Introducti on to Digital Signal Processing)」(19 88年、Macmillan Publishing Company刊)に示 されるように構成することができる。 シグマ−デルタ・システムについて記載する多くの文献がある。一例は、参考 のため本文に援用されるAnalog Devices社刊「混合信号の設計セ ミナー(Mixed−Signal Design Seminar)」なる名 称である。 本発明の少なくとも1つの実施例について記述したが、当業者には、種々の変 更、修正および改善が容易に想着されよう。このような変更、修正および改善は 、本発明の趣旨と範囲内に含まれるべきものである。従って、本文の記述は、単 なる例示であって、限定を意図するものではない。本発明は、請求の範囲および その相等内容の記載のみに限定される。
【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1996年5月1日 【補正内容】 本発明の少なくとも1つの実施例について記述したが、当業者には、種々の変 更、修正および改善が容易に想着されよう。このような変更、修正および改善は 、本発明の範囲内に含まれるべきものである。従って、本文の記述は、単なる例 示であって、限定を意図するものではない。本発明は、請求の範囲およびその相 等内容に記載される如くにのみ限定される。 請求の範囲 1.第1のデータ・レイトを持つディジタル信号を受取り、第1の増加されたデ ータ・レイトを持つディジタル信号を供給する第1の補間手段と、 前記補間手段に接続され、第1の増加されたデータ・レイトを持つ前記ディジ タル信号をデシメートして第2のデータ・レイトを持つディジタル信号を生じる 第1のデシメーション手段と、 前記第1のデシメーション手段に接続されてこれを制御し、前記第1のデータ ・レイトを表わす第1の変調された出力信号を生じ、かつ第2のデータ・レイト を持つディジタル信号を生じるように前記デシメーション手段を制御する第1の 変調手段と、 前記第1のデシメーション手段に接続されて、前記第2のデータ・レイトを持 つ前記ディジタル信号を受取り、かつ第2の増加されたデータ・レイトを持つデ ィジタル信号を供給する第2の補間手段と、 前記第2の補間手段に接続されて、前記第2の増加されたデータ・レイトを持 つディジタル信号をデシメートして第3のデータ・レイトを持つディジタル信号 を生じる第2のデシメーション手段と、 前記第2の補間手段に接続されてこれを制御し、第3のデータ・レイトを表わ す第2の変調された出力信号を生じ、かつ前記第2の補間手段を制御して前記第 2の増加されたデータ・レイトを持つディジタル信号を生じる第2の変調手段と を備えるディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 2.第1のデータ・レイトを持つディジタル信号を受取り、第1の増加されたデ ータ・レイトを持つディジタル信号を供給する第1の補間手段と、 前記補間手段に接続されて、前記第1の増加されたデータ・レイトを持つディ ジタル信号をデシメートして第2のデータ・レイトを持つディジタル信号を生じ る第1のデシメーション手段と、 前記第1の補間手段の制御に接続されてこれを制御し、前記第1のデータ・レ イトを表わす第1の変調された出力信号を生じ、かつ前記第1の補間手段を制御 して前記第1の増加されたデータ・レイトを持つディジタル信号を生じる第1の 変調手段と、 前記第1のデシメーション手段に接続されて、第2のデータ・レイトを持つデ ィジタル信号を受取り、第2の増加されたデータ・レイトを持つディジタル信号 を供給する第2の補間手段と、 前記第2の補間手段に接続されて、前記第2の増加されたデータ・レイトを持 つディジタル信号をデシメートして第3のデータ・レイトを持つディジタル信号 を生じる第2のデシメーション手段と、 前記第2のデシメーション手段に接続されてこれを制御し、前記第3のデータ ・レイトを表わす第2の変調された出力信号を生じ、かつ前記第2のデシメーシ ョン手段を制御して前記第3のデータ・レイトを持つディジタル信号を生じる第 2の変調手段と を備えるディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 3.前記第1と第2の変調手段がシグマ−デルタ変調器を含む請求項1または2 の1つに記載のディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 4.前記第1と第2の変調された出力信号が多重ビット・コードである請求項3 記載のディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 5.前記第1と第2のシグマ−デルタ変調器がn次変調器(但し、n≧1)であ る請求項3記載のディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 6.前記第1のシグマ−デルタ変調器が前記第1のデータ・レイトを表わすサン プリング周波数選定信号を変調する請求項3記載のディジタル/ディジタル・コ ンバータ・システム。 7.前記第2のシグマ−デルタ変調器が、前記第3のデータ・レイトを表わすサ ンプリング周波数選定信号を変調する請求項6記載のディジタル/ディジタル・ コンバータ・システム。 8.前記第1のデシメーション手段と前記第2の補間手段との間に接続されて、 前記第1のデータ・レイトを持つディジタル信号のノイズと影像を除去するフィ ルタ手段を更に備える請求項1または2の1つに記載のディジタル/ディジタル ・コンバータ・システム。 9.前記第1と第3のデータ・レイトの少なくとも1つを表わす複数の周波数選 定数を記憶するメモリ手段と、選定信号に応答して前記周波数選定数の1つを選 定し、かつ前記選定された数を前記第1と第2のシグマ−デルタ変調器の少なく とも1つにサンプリング周波数選定信号として提供する手段とを更に備える請求 項3記載のディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 10.前記第1の補間手段が、前記第1のデータ・レイトを持つディジタル信号 を固定比で補間する請求項7記載のディジタル/ディジタル・コンバータ・シス テム。 11.前記第1のデシメーション手段が、前記第1の増加されたデータ・レイト を持つディジタル信号を、前記第1のデータ・レイトを表わすサンプリング周波 数選定信号により決定される比でデシメートして、前記第2のデータ・レイトを 持つディジタル信号を生じる請求項9記載のディジタル/ディジタル・コンバー タ・システム。 12.前記第2の補間手段が、前記第2のデータ・レイトを持つディジタル信号 を前記第3のデータ・レイトを表わすサンプリング周波数選定信号により決定さ れる比で補間して、前記第2の増加されたデータ・レイトを持つディジタル信号 を生じる請求項11記載のディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 13.前記第2のデシメーション手段が、前記第2の増加されたデータ・レイト を持つディジタル信号を固定比でデシメートする請求項12記載のディジタル/ ディジタル・コンバータ・システム。 14.前記第1の補間手段が、前記第1のデータ・レイトを持つディジタル信号 を、前記第1のデータ・レイトを表わすサンプリング周波数選定信号により決定 される比で補間して、前記第1のデータ・レイトを持つディジタル信号を生じる 請求項7記載のディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 15.前記第1のデシメーション手段が、前記第1の増加されたデータ・レイト を持つディジタル信号を固定比でデシメートする請求項14記載のディジタル/ ディジタル・コンバータ・システム。 16.前記第2の補間手段が、前記第2のデータ・レイトを持つディジタル信号 を固定比で補間する請求項15記載のディジタル/ディジタル・コンバータ・シ ステム。 17.前記第2のデシメーション手段が、前記第2の増加されたデータ・レイト を持つディジタル信号を、前記第3のデータ・レイトを表わすサンプリング周波 数選定信号により決定される比でデシメートして、第3のデータ・レイトを持つ ディジタル信号を生じる請求項16記載のディジタル/ディジタル・コンバータ ・システム。 18.前記第1の変調手段に接続されて、前記第1の変調された出力信号に応答 して前記第1のデータ・レイトを表わす周波数を持つクロックを生成する第1の クロック発生手段を更に備える請求項17記載のディジタル/ディジタル・コン バータ・システム。 19.前記第2の変調手段に接続されて、前記第2の変調された出力信号に応答 して前記第3のデータ・レイトを表わす周波数を持つクロックを生成する第2の クロック発生手段を更に備える請求項18記載のディジタル/ディジタル・コン バータ。 20.前記第1のシグマ−デルタ変調器手段に接続されて、前記第1のデータ・ レイトを表わす信号を受取り、該信号にロックし、かつ前記第1のシグマ−デル タ変調器手段を制御して前記第1のシグマ−デルタ変調された出力信号を生じる 第1の制御信号を前記第1のシグマ−デルタ変調器手段へ与える第1のフェーズ ・ロック・ループ手段を更に備える請求項1または2の1つに記載のディジタル /ディジタル・コンバータ。 21.前記第2のシグマ−デルタ変調器手段に接続されて、前記第3のデータ・ レイトを表わす信号を受取り、該信号にロックし、かつ前記第2のシグマ−デル タ変調器手段を制御して前記第2のシグマ−デルタ変調された出力信号を生じる 制御信号を前記第2のシグマ−デルタ変調器手段へ与える第2のフェーズ・ロッ ク・ループ手段を更に備える請求項1または2または20の1つに記載のディジ タル/ディジタル・コンバータ。 22.第1のディジタル信号を第2のディジタル信号へ変換する方法において、 第1のデータ・レイトを持つディジタル信号を受取るステップと、 前記第1のデータ・レイトを表わす第1の変調された出力信号を生じるように 第1の制御信号を変調するステップと、 第1の増加されたデータ・レイトを持つディジタル信号を生じるように前記第 1のデータ・レイトを増加するステップと、 第2のデータ・レイトを持つディジタル信号を生じるように、前記第1の変調 された出力信号に応答して、第2のデータ・レイトを持つディジタル信号を生じ るように前記第1の増加されたデータ・レイトを持つディジタル信号をデシメー トするステップと、 第3のデータ・レイトを表わす第2の変調された出力信号を生じるように第2 の制御信号を変調するステップと、 前記第2の変調出力信号に応答して、第2の増加されたデータ・レイトを持つ ディジタル信号を生じるように前記第2のデータ・レイトを増加するステップと 、 第3のデータ・レイトを持つディジタル信号を生じるように、前記第2の増加 されたデータ・レイトを持つディジタル信号をデシメートするステップと を含む方法。 23.第1のディジタル信号を第2のディジタル信号へ変換する方法において、 第1のデータ・レイトを持つディジタル信号を受取るステップと、 第1のデータ・レイトを表わす第1の変調された出力信号を生じるように第1 の制御信号を変調するステップと、 第1の変調制御信号に応答して第1の増加されたデータ・レイトを持つディジ タル信号を生じるように、前記第1のデータ・レイトを増加するステップと、 第2のデータ・レイトを持つディジタル信号を生じるように、前記第1の増加 されたデータ・レイトを持つディジタル信号をデシメートするステップと、 第3のデータ・レイトを表わす第2の変調出力信号を生じるように、第2の制 御信号を変調するステップと、 第2の増加されたデータ・レイトを持つディジタル信号を生じるように前記第 2のデータ・レイトを増加するステップと、 前記第3のデータ・レイトを持つディジタル信号を生じるように、前記第2の 変調出力信号に応答して前記第2の増加されたデータ・レイトを持つディジタル 信号をデシメートするステップと を含む方法。 24.前記第1の制御信号を変調しかつ前記第2の制御信号を変調する前記ステ ップが更に、該第1の制御信号と第2の制御信号とをシグマ−デルタ変調するこ とを含む請求項22または23の1つに記載の方法。 25.前記第2のデータ・レイトを持つディジタル信号を濾波するステップを更 に含む請求項22または23の1つに記載の方法。 26.前記第1のデータ・レイトを増加する前記ステップが該第1のデータ・レ イトを固定比で増加することを含む請求項22記載の方法。 27.前記第1の増加されたデータ・レイトを持つディジタル信号をデシメート する前記ステップが、該第1の増加されたデータ・レイトを持つディジタル信号 を前記第1の変調された出力信号により決定される比でデシメートすることを含 む請求項26記載の方法。 28.前記第2のデータ・レイトを増加する前記ステップが、該第2のデータ・ レイトを前記第2の変調された出力信号により決定される比で増加することを含 む請求項27記載の方法。 29.前記第2の増加されたデータ・レイトを持つディジタル信号をデシメート する前記ステップが、該第2の増加されたデータ・レイトを固定比でデシメート することを含む請求項28記載の方法。 30.前記第1のデータ・レイトを増加する前記ステップが、該第1のデータ・ レイトを前記第1の変調された出力信号により決定される比で増加することを含 む請求項23記載の方法。 31.前記第1の増加されたデータ・レイトを持つディジタル信号をデシメート する前記ステップが、該第1の増加されたデータ・レイトを持つディジタル信号 を固定比でデシメートすることを含む請求項30記載の方法。 32.前記第2のデータ・レイトを増加する前記ステップが該第2のデータ・レ イトを固定比で増加することを含む請求項31記載の方法。 33.前記第2の増加されたデータ・レイトを持つディジタル信号をデシメート する前記ステップが、該第2の増加されたデータ・レイトを持つディジタル信号 を前記第2の変調された出力信号により決定される比でデシメートすることを含 む請求項32記載の方法。 34.少なくとも2つのディジタル信号を組合わせる方法において、 第1のデータ・レイトを持つディジタル信号を受取るステップと、 第1の変調された制御信号に応答して、前記第1のデータ・レイトを持つディ ジタル信号を第2のデータ・レイトを持つ第1のディジタル信号へ変換するステ ップと、 第3のデータ・レイトを持つディジタル信号を受取るステップと、 第2の変調された制御信号に応答して、前記第3のデータ・レイトを持つディ ジタル信号を前記第2のデータ・レイトを持つ第2のディジタル信号へ変換する ステップと、 前記第2のデータ・レイトを持つ前記第1のディジタル信号と前記第2のデー タ・レイトを持つ前記第2のディジタル信号とを前記第2のデータ・レイトを持 つ1つのディジタル信号へ組合わせるステップと を含む方法。 35.1つのディジタル信号から少なくとも2つのディジタル信号を提供する方 法において、 第1のデータ・レイトを持つディジタル信号を受取るステップと、 第1の変調された制御信号に応答して、第1のデータ・レイトを持つディジタ ル信号を第2のデータ・レイトを持つディジタル信号へ変換するステップと、 第2の変調された制御信号に応答して、前記第1のデータ・レイトを持つディ ジタル信号を第3のデータ・レイトを持つディジタル信号へ変換するステップと 、 前記第2のデータ・レイトを持つディジタル信号を出力するステップと、 前記第3のデータ・レイトを持つディジタル信号を出力するステップと を含む方法。 36.前記第1の変調された制御信号と前記第2の変調された制御信号とが、シ グマ−デルタ変調された制御信号を含む請求項34または35の1つに記載の方 法。 37.少なくとも2つのディジタル信号を組合わせる装置において、 第1のデータ・レイトを持つディジタル信号を受取る手段と、 第1の変調された制御信号に応答して、第1のデータ・レイトを持つディジタ ル信号を第2のデータ・レイトを持つ第1のディジタル信号へ変換する手段と、 第3のデータ・レイトを持つディジタル信号を受取る手段と、 第2の変調された制御信号に応答して、前記第3のデータ・レイトを持つディ ジタル信号を前記第2のデータ・レイトを持つ第2のディジタル信号へ変換する 手段と、 前記第2のデータ・レイトを持つ前記第1のディジタル信号と前記第2のデー タ・レイトを持つ前記第2のディジタル信号とを前記第2のデータ・レイトを持 つ1つのディジタル信号へ組合わせる手段と を備える装置。 38.1つのディジタル信号から少なくとも2つのディジタル信号を提供する装 置において、 第1のデータ・レイトを持つディジタル信号を受取る手段と、 第1の変調された制御信号に応答して、前記第1のデータ・レイトを持つディ ジタル信号を第2のデータ・レイトを持つディジタル信号へ変換する手段と、 第2の変調された制御信号に応答して、前記第1のデータ・レイトを持つディ ジタル信号を第3のデータを持つディジタル信号へ変換する手段と、 前記第2のデータ・レイトを持つディジタル信号を出力する手段と、 前記第3のデータ・レイトを持つディジタル信号を出力する手段と を備える装置。 39.前記第1の変調された制御信号と前記第2の変調された制御信号とがシグ マ−デルタ変調された制御信号を含む請求項37または38の1つに記載の装置 。 40.第1の変調された制御信号に応答して、第1のデータ・レイトを持つディ ジタル信号を第2のデータ・レイトを持つディジタル信号へ変換する手段と、 第2の変調された制御信号に応答して、前記第2のデータ・レイトを持つディ ジタル信号を第3のデータ・レイトを持つディジタル信号へ変換する手段と を備えるディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 41.前記第1の変調された制御信号と前記第2の変調された制御信号とがシグ マ−デルタ変調された制御信号を含む請求項40記載のディジタル/ディジタル ・ コンバータ。 42.第1のディジタル信号を第2のディジタル信号へ変換する方法において、 第1の変調された制御信号に応答して、第1のデータ・レイトを持つディジタ ル信号を第2のデータ・レイトを持つディジタル信号へ変換するステップと、 第2の変調された制御信号に応答して、前記第2のデータ・レイトを持つディ ジタル信号を第3のデータ・レイトを持つディジタル信号へ変換するステップと を含む方法。 43.前記第1の変調された制御信号と前記第2の変調された制御信号とがシグ マ−デルタ変調された制御信号を含む請求項42記載の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 PCT/US94/10269 (32)優先日 1994年9月13日 (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),JP,US (72)発明者 セリーニ,ロナルド・エイ アメリカ合衆国マサチューセッツ州02160, ニュートン,ワイルドウッド・アベニュー 24 (72)発明者 ソボル,ジェームズ・エム アメリカ合衆国マサチューセッツ州02056, ノーフォーク,ウェア・ドライブ 17 【要約の続き】 れる。第1および第2の周波数信号選定数が、n次mビ ットのシグマ−デルタ変調器を用いて変調される。当該 方法および装置は、到来するディジタル・データ・スト リームのデータ速度を第1のn次mビットシグマ−デル タ変調器のデータ速度へ変換し、次いで第1のシグマ− デルタ変調器(20)からのディジタル・データ・スト リームをn次mビットのシグマ−デルタ変調器(32) により決定される出力データ速度へ変換する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.第1のデータ速度を持つディジタル信号を受取り、第1の増加されたデータ 速度を持つディジタル信号を供給する第1の補間手段と、 前記補間手段に接続され、第1の増加されたデータ速度を持つ前記ディジタル 信号をデシメートして第2のデータ速度を持つディジタル信号を生じる第1のデ シメーション手段と、 前記第1のデシメーション手段に接続されてこれを制御し、前記第1のデータ 速度を表わす第1の変調された出力信号を生じ、かつ第2のデータ速度を持つデ ィジタル信号を生じるよう前記デシメーション手段を制御する第1の変調手段と 、 前記第1のデシメーション手段に接続されて、前記第2のデータ速度を持つ前 記ディジタル信号を受取り、かつ第2の増加されたデータ速度を持つディジタル 信号を供給する第2の補間手段と、 前記第2の補間手段に接続されて、前記第2の増加されたデータ速度を持つデ ィジタル信号をデシメートして第3のデータ速度を持つディジタル信号を生じる 第2のデシメーション手段と、 前記第2の補間手段に接続されてこれを制御し、前記第3のデータ速度を表わ す第2の変調された出力信号を生じ、かつ前記第2の補間手段を制御して前記第 2の増加されたデータ速度を持つディジタル信号を生じる第2の変調手段と を備えるディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 2.第1のデータ速度を持つディジタル信号を受取り、第1の増加されたデータ 速度を持つディジタル信号を供給する第1の補間手段と、 前記補間手段に接続されて、前記第1の増加されたデータ速度を持つディジタ ル信号をデシメートして第2のデータ速度を持つディジタル信号を生じる第1の デシメーション手段と、 前記第1の補間手段の制御に接続されて、前記第1のデータ速度を表わす第1 の変調された出力信号を生じ、かつ前記第1の補間手段を制御して前記第1の増 加されたデータ速度を持つディジタル信号を生じる第1の変調手段と、 前記第1のデシメーション手段に接続されて、第2のデータ速度を持つディジ タル信号を受取り、第2の増加されたデータ速度を持つディジタル信号を供給す る第2の補間手段と、 前記第2の補間手段に接続されて、前記第2の増加されたデータ速度を持つデ ィジタル信号をデシメートして第3のデータ速度を持つディジタル信号を生じる 第2のデシメーション手段と、 前記第2のデシメーション手段に接続されてこれを制御し、前記第3のデータ 速度を表わす第2の変調された出力信号を生じ、かつ前記第2のデシメーション 手段を制御して前記第3のデータ速度を持つディジタル信号を生じる第2の変調 手段と を備えるディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 3.前記第1と第2の変調手段がシグマ−デルタ変調器を含む請求項1記載のデ ィジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 4.前記第1と第2の変調された出力信号が多重ビット・コードである請求項3 記載のディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 5.前記第1と第2のシグマ−デルタ変調器がn次変調器(但し、n≧1)であ る請求項3記載のディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 6.前記第1のシグマ−デルタ変調器が前記第1のデータ速度を表わすサンプリ ング周波数選定信号を変調する請求項3記載のディジタル/ディジタル・コンバ ータ・システム。 7.前記第2のシグマ−デルタ変調器が、前記第3のデータ速度を表わすサンプ リング周波数選定信号を変調する請求項6記載のディジタル/ディジタル・コン バータ・システム。 8.前記第1のデシメーション手段と前記第2の補間手段との間に接続されて、 前記第1のデータ速度を持つディジタル信号のノイズと影像を除去するフィルタ 手段を更に備える請求項1または2の1つに記載のディジタル/ディジタル・コ ンバータ・システム。 9.前記第1と第3のデータ速度の少なくとも1つを表わす複数の周波数選定数 を記憶するメモリ手段と、選定信号に応答して前記周波数選定数の1つを選定し 、かつ前記選定された数を前記第1と第2のシグマ−デルタ変調器の少なくとも 1 つにサンプリング周波数選定信号として提供する手段とを更に備える請求項3記 載のディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 10.前記第1の補間手段が、前記第1のデータ速度を持つディジタル信号を固 定比で補間する請求項7記載のディジタル/ディジタル・コンバータ・システム 。 11.前記第1のデシメーション手段が、前記第1の増加されたデータ速度を持 つディジタル信号を、前記第1のデータ速度を表わすサンプリング周波数選定信 号により決定される比でデシメートして、前記第2のデータ速度を持つディジタ ル信号を生じる請求項9記載のディジタル/ディジタル・コンバータ・システム 。 12.前記第2の補間手段が、前記第2のデータ速度を持つディジタル信号を前 記第3のデータ速度を表わすサンプリング周波数選定信号により決定される比で 補間して、前記第2の増加されたデータ速度を持つディジタル信号を生じる請求 項11記載のディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 13.前記第2のデシメーション手段が、前記第2の増加されたデータ速度を持 つディジタル信号を固定比でデシメートする請求項12記載のディジタル/ディ ジタル・コンバータ・システム。 14.前記第1の補間手段が、前記第1のデータ速度を持つディジタル信号を、 前記第1のデータ速度を表わすサンプリング周波数選定信号により決定される比 で補間して、前記第1のデータ速度を持つディジタル信号を生じる請求項7記載 のディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 15.前記第1のデシメーション手段が、前記第1の増加されたデータ速度を持 つディジタル信号を固定比でデシメートする請求項14記載のディジタル/ディ ジタル・コンバータ・システム。 16.前記第2の補間手段が、前記第2のデータ速度を持つディジタル信号を固 定比で補間する請求項15記載のディジタル/ディジタル・コンバータ・システ ム。 17.前記第2のデシメーション手段が、前記第2の増加されたデータ速度を持 つディジタル信号を、前記第3のデータ速度を表わすサンプリング周波数選定信 号により決定される比でデシメートして第3のデータ速度を持つディジタル信号 を生じる請求項16記載のディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 18.前記第1の変調手段に接続されて、前記第1の変調された出力信号に応答 して前記第1のデータ速度を表わす周波数を持つクロックを生成する第1のクロ ック発生手段を更に備える請求項17記載のディジタル/ディジタル・コンバー タ・システム。 19.前記第2の変調手段に接続されて、前記第2の変調された出力信号に応答 して前記第3のデータ速度を表わす周波数を持つクロックを生成する第2のクロ ック発生手段を更に備える請求項18記載のディジタル/ディジタル・コンバー タ・システム。 20.前記第1のシグマ−デルタ変調器手段に接続されて、前記第1のデータ速 度を表わす信号を受取り、該信号にロックし、かつ前記第1のシグマ−デルタ変 調器手段を制御して前記第1のシグマ−デルタ変調された出力信号を生じる第1 の制御信号を前記第1のシグマ−デルタ変調器手段へ与える第1のフェーズ・ロ ック・ループ手段を更に備える請求項1または2の1つに記載のディジタル/デ ィジタル・コンバータ・システム。 21.前記第2のシグマ−デルタ変調器手段に接続されて、前記第3のデータ速 度を表わす信号を受取り、該信号にロックし、かつ前記第2のシグマ−デルタ変 調器手段を制御して前記第2のシグマ−デルタ変調された出力信号を生じる制御 信号を前記第2のシグマ−デルタ変調器手段へ与える第2のフェーズ・ロック・ ループ手段を更に備える請求項1または2または20の1つに記載のディジタル /ディジタル・コンバータ・システム。 22.第1の補間器と、 前記第1の補間器の出力に電気的に接続された入力を有する第1のデシメータ と、 前記第1のデシメータの制御入力に電気的に接続されて、該第1のデシメータ により与えられるデシメーション比を制御する一時的にノイズ整形された制御信 号を生じる第1の変調器と、 前記第1のデシメータの出力に電気的に接続された入力を有する第2の補間器 と、 前記第2の補間器の出力に電気的に接続された入力を有する第2のデシメータ と、 前記第2の補間器の制御入力に電気的に接続されて、該第2の補間器により与 えられる補間比を制御する一時的にノイズ整形された制御信号を生じる第2の変 調器と を備えるディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 23.第1の補間器と、 前記第1の補間器の出力に電気的に接続された入力を有する第1のデシメータ と、 前記第1の補間器の制御入力に電気的に接続されて、該第1の補間器により与 えられる補間比を制御する一時的にノイズ整形された制御信号を生じる第1の変 調器と、 前記第1のデシメータの出力に電気的に接続された入力を有する第2の補間器 と、 前記第2の補間器の出力に電気的に接続された入力を有する第2のデシメータ と、 前記第2のデシメータの制御入力に電気的に接続されて、該第2のデシメータ により与えられるデシメーション比を制御する一時的にノイズ形状された制御信 号を生じる第2の変調器と を備えるディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 24.前記第1と第2の変調器がシグマ−デルタ変調器を含む請求項22または 23の1つに記載のディジタル/ディジタル・コンバータ。 25.第1のディジタル信号を第2のディジタル信号へ変換する方法において、 第1のデータ速度を持つディジタル信号を受取るステップと、 前記第1のデータ速度を表わす第1の変調された出力信号を生じるように第1 の制御信号を変調するステップと、 第1の増加されたデータ速度を持つディジタル信号を生じるように前記第1の データ速度を増加するステップと、 第2のデータ速度を持つディジタル信号を生じるように、前記第1の変調され た出力信号に応答して前記第1の増加されたデータ速度を持つディジタル信号を デシメートするステップと、 第3のデータ速度を表わす第2の変調された出力信号を生じるように第2の制 御信号を変調するステップと、 前記第2の変調出力信号に応答して、第2の増加されたデータ速度を持つディ ジタル信号を生じるように前記第2のデータ速度を増加するステップと、 第3のデータ速度を持つディジタル信号を生じるように、前記第2の増加され たデータ速度を持つディジタル信号をデシメートするステップと を含む方法。 26.第1のディジタル信号を第2のディジタル信号へ変換する方法において、 第1のデータ速度を持つディジタル信号を受取るステップと、 第1のデータ速度を表わす第1の変調された出力信号を生じるように第1の制 御信号を変調するステップと、 第1の変調制御信号に応答して第1の増加されたデータ速度を持つディジタル 信号を生じるように前記第1のデータ速度を増加するステップと、 第2のデータ速度を持つディジタル信号を生じるように前記第1の増加された データ速度を持つディジタル信号をデシメートするステップと、 第3のデータ速度を表わす第2の変調出力信号を生じるように第2の制御信号 を変調するステップと、 第2の増加されたデータ速度を持つディジタル信号を生じるように前記第2の データ速度を増加するステップと、 前記第3のデータ速度を持つディジタル信号を生じるように、前記第2の変調 出力信号に応答して前記第2の増加されたデータ速度を持つディジタル信号をデ シメートするステップと を含む方法。 27.前記第1の制御信号を変調しかつ前記第2の制御信号を変調する前記ステ ップが更に、該第1の制御信号と第2の制御信号とをシグマ−デルタ変調するこ とを含む請求項25または26の1つに記載の方法。 28.前記第2のデータ速度を持つディジタル信号を濾波するステップを更に含 む請求項25または26の1つに記載の方法。 29.前記第1のデータ速度を増加する前記ステップが該第1のデータ速度を固 定比で増加することを含む請求項25記載の方法。 30.前記第1の増加されたデータ速度を持つディジタル信号をデシメートする 前記ステップが、該第1の増加されたデータ速度を持つディジタル信号を前記第 1の変調された出力信号により決定される比でデシメートすることを含む請求項 29記載の方法。 31.前記第2のデータ速度を増加する前記ステップが、該第2のデータ速度を 前記第2の変調された出力信号により決定される比で増加することを含む請求項 30記載の方法。 32.前記第2の増加されたデータ速度を持つディジタル信号をデシメートする 前記ステップが、該第2の増加されたデータ速度を固定比でデシメートすること を含む請求項31記載の方法。 33.前記第1のデータ速度を増加する前記ステップが、該第1のデータ速度を 前記第1の変調された出力信号により決定される比で増加することを含む請求項 26記載の方法。 34.前記第1の増加されたデータ速度を持つディジタル信号をデシメートする 前記ステップが、該第1の増加されたデータ速度を持つディジタル信号を固定比 でデシメートすることを含む請求項33記載の方法。 35.前記第2のデータ速度を増加する前記ステップが該第2のデータ速度を固 定比で増加することを含む請求項34記載の方法。 36.前記第2の増加されたデータ速度を持つディジタル信号をデシメートする 前記ステップが、該第2の増加されたデータ速度を持つディジタル信号を前記第 2の変調された出力信号により決定される比でデシメートすることを含む請求項 35記載の方法。 37.第1のディジタル信号を第2のディジタル信号へ変換する方法において、 第1のデータ速度を持つディジタル信号を受取るステップと、 第1の増加されたデータ速度を持つディジタル信号を生じるように、前記第1 のデータ速度を固定比で増加するステップと、 第2のデータ速度を持つ一時的にノイズ整形されたディジタル信号を生じるよ うに、前記第1の増加されたデータ速度を持つディジタル信号をデシメートする ステップと、 第2の増加されたデータ速度を持つ一時的にノイズ整形されたディジタル信号 を生じるように、前記第2のデータ速度を可変比で増加するステップと、 第3のデータ速度を持つディジタル信号を生じるように、前記第2の増加され たデータ速度を持つ前記ノイズ整形されたディジタル信号を固定比でデシメート するステップと を含む方法。 38.第1のディジタル信号を第2のディジタル信号へ変換する方法において、 第1の増加されたデータ速度を持つ一時的にノイズ整形されたディジタル信号 を生じるように、前記第1のデータ速度を可変比で増加するステップと、 第2のデータ速度を持つディジタル信号を生じるように、前記第1の増加され たデータ速度を持つ前記ノイズ整形されたディジタル信号を固定比でデシメート するステップと、 第2の増加されたデータ速度を持つディジタル信号を生じるように、前記第2 のデータ速度を固定比で増加するステップと、 第3のデータ速度を持つ一時的にノイズ整形されたディジタル信号を生じるよ うに、前記第2の増加されたデータ速度を持つディジタル信号をデシメートする ステップと を含む方法。 39.少なくとも2つのディジタル信号を組合わせる方法において、 第1のデータ速度を持つディジタル信号を受取るステップと、 第1の変調された制御信号に応答して、前記第1のデータ速度を持つディジタ ル信号を第2のデータ速度を持つ第1のディジタル信号へ変換するステップと、 第3のデータ速度を持つディジタル信号を受取るステップと、 第2の変調された制御信号に応答して、前記第3のデータ速度を持つディジタ ル信号を前記第2のデータ速度を持つ第2のディジタル信号へ変換するステップ と、 前記第2のデータ速度を持つ前記第1のディジタル信号と前記第2のデータ速 度を持つ前記第2のディジタル信号とを前記第2のデータ速度を持つ1つのディ ジタル信号へ組合わせるステップと を含む方法。 40.1つのディジタル信号から少なくとも2つのディジタル信号を提供する方 法において、 第1のデータ速度を持つディジタル信号を受取るステップと、 第1の変調された制御信号に応答して、第1のデータ速度を持つディジタル信 号を第2のデータ速度を持つディジタル信号へ変換するステップと、 第2の変調された制御信号に応答して、前記第1のデータ速度を持つディジタ ル信号を第3のデータ速度を持つディジタル信号へ変換するステップと、 前記第2のデータ速度を持つディジタル信号を出力するステップと、 前記第3のデータ速度を持つディジタル信号を出力するステップと を含む方法。 41.前記第1の変調された制御信号と前記第2の変調された制御信号とが、シ グマ−デルタ変調された制御信号を含む請求項39または40の1つに記載の方 法。 42.少なくとも2つのディジタル信号を組合わせる装置において、 第1のデータ速度を持つディジタル信号を受取る手段と、 第1の変調された制御信号に応答して、第1のデータ速度を持つディジタル信 号を第2のデータ速度を持つ第1のディジタル信号へ変換する手段と、 第3のデータ速度を持つディジタル信号を受取る手段と、 第2の変調された制御信号に応答して、前記第3のデータ速度を持つディジタ ル信号を前記第2のデータ速度を持つ第2のディジタル信号へ変換する手段と、 前記第2のデータ速度を持つ前記第1のディジタル信号と前記第2のデータ速 度を持つ前記第2のディジタル信号とを前記第2のデータ速度を持つ1つのディ ジタル信号へ組合わせる手段と を備える装置。 43.1つのディジタル信号から少なくとも2つのディジタル信号を提供する装 置において、 第1のデータ速度を持つディジタル信号を受取る手段と、 第1の変調された制御信号に応答して、前記第1のデータ速度を持つディジタ ル信号を第2のデータ速度を持つディジタル信号へ変換する手段と、 第2の変調された制御信号に応答して、前記第1のデータ速度を持つディジタ ル信号を第3のデータを持つディジタル信号へ変換する手段と、 前記第2のデータ速度を持つディジタル信号を出力する手段と、 前記第3のデータ速度を持つディジタル信号を出力する手段と を備える装置。 44.前記第1の変調された制御信号と前記第2の変調された制御信号とがシグ マ−デルタ変調された制御信号を含む請求項42または43の1つに記載の装置 。 45.第1の変調された制御信号に応答して、第1のデータ速度を持つディジタ ル信号を第2のデータ速度を持つディジタル信号へ変換する手段と、 第2の変調された制御信号に応答して、前記第2のデータ速度を持つディジタ ル信号を第3のデータ速度を持つディジタル信号へ変換する手段と を備えるディジタル/ディジタル・コンバータ・システム。 46.前記第1の変調された制御信号と前記第2の変調された制御信号とがシグ マ−デルタ変調された制御信号を含む請求項45記載のディジタル/ディジタル ・コンバータ。 47.第1のディジタル信号を第2のディジタル信号へ変換する方法において、 第1の変調された制御信号に応答して、第1のデータ速度を持つディジタル信 号を第2のデータ速度を持つディジタル信号へ変換するステップと、 第2の変調された制御信号に応答して、前記第2のデータ速度を持つディジタ ル信号を第3のデータ速度を持つディジタル信号へ変換するステップと を含む方法。 48.前記第1の変調された制御信号と前記第2の変調された制御信号とがシグ マ−デルタ変調された制御信号を含む請求項47記載の方法。
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