JPH11154871A - D/a変換装置 - Google Patents
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- JPH11154871A JPH11154871A JP31863397A JP31863397A JPH11154871A JP H11154871 A JPH11154871 A JP H11154871A JP 31863397 A JP31863397 A JP 31863397A JP 31863397 A JP31863397 A JP 31863397A JP H11154871 A JPH11154871 A JP H11154871A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 PWMの様に高いクロックを必要とせず、ま
たD/A変換回路に高い精度を必要としないD/A変換
装置を実現すること。 【構成】 入力端子101からの入力信号はディジタルフ
ィルタ102で帯域制限かつオーバーサンプリングされ、
ノイズシェーパ103で語長制限されデコーダ104に入力さ
れる。デコーダ104はノイズシェーパ103の出力を1ビッ
トのデータ列に変換し、1ビットのD/A変換器列105
を通じてアナログ信号に変換する。加算器106はこの出
力を合成し、出力端子107から出力する。上記デコーダ1
04にノイズシェーパの特性を持たせることで1ビットD
/A変換器列105で発生する誤差を除去できる効果が得
られる。
たD/A変換回路に高い精度を必要としないD/A変換
装置を実現すること。 【構成】 入力端子101からの入力信号はディジタルフ
ィルタ102で帯域制限かつオーバーサンプリングされ、
ノイズシェーパ103で語長制限されデコーダ104に入力さ
れる。デコーダ104はノイズシェーパ103の出力を1ビッ
トのデータ列に変換し、1ビットのD/A変換器列105
を通じてアナログ信号に変換する。加算器106はこの出
力を合成し、出力端子107から出力する。上記デコーダ1
04にノイズシェーパの特性を持たせることで1ビットD
/A変換器列105で発生する誤差を除去できる効果が得
られる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル信号を
アナログ信号に変換するD/A変換装置に関するもので
あり、特に入力されたディジタル信号をディジタルフィ
ルタとノイズシェーパでオーバーサンプリング及びビッ
ト圧縮を行う型のD/A変換装置に関するものである。
アナログ信号に変換するD/A変換装置に関するもので
あり、特に入力されたディジタル信号をディジタルフィ
ルタとノイズシェーパでオーバーサンプリング及びビッ
ト圧縮を行う型のD/A変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】入力されたディジタル信号をディジタル
フィルタとノイズシェーパでオーバーサンプリング及び
ビット圧縮を行う型のD/A変換装置は、入力信号の振
幅精度を時間軸精度に変換することで、回路に高精度の
トリミングをしなくとも高い変換精度が実現できる。こ
の様なD/A変換装置としては、例えば雑誌『ラジオ技
術』1988年5月号pp140〜143に記載されているよう
なD/A変換装置があった。
フィルタとノイズシェーパでオーバーサンプリング及び
ビット圧縮を行う型のD/A変換装置は、入力信号の振
幅精度を時間軸精度に変換することで、回路に高精度の
トリミングをしなくとも高い変換精度が実現できる。こ
の様なD/A変換装置としては、例えば雑誌『ラジオ技
術』1988年5月号pp140〜143に記載されているよう
なD/A変換装置があった。
【0003】以下に、従来のD/A変換装置について説
明する。
明する。
【0004】図5はD/A変換装置のブロック図であ
る。図5において、501はディジタルフィルタ、50
2はノイズシェーパ、503はパルス幅変調器(PW
M)、504は1ビットD/A変換器、505はローパ
スフィルタである。
る。図5において、501はディジタルフィルタ、50
2はノイズシェーパ、503はパルス幅変調器(PW
M)、504は1ビットD/A変換器、505はローパ
スフィルタである。
【0005】まず、ディジタルフィルタ501は入力信
号のサンプリング周波数をm倍(mは2以上の整数)の
サンプリング周波数に変換しかつfs/2以上の(fs
はサンプリング周波数)不要帯域を減衰させる。次に、
ノイズシェーパ502はディジタルフィルタ501の出
力信号の語長制限とノイズの周波数特性を所定の特性に
変化させる。つまり、ノイズシェーパ502への入力信
号はfs/2以下の周波数帯域において元の信号と同等
の精度を有するサンプリング周波数が高く語長が小さい
信号に変換される。次に、パルス幅変調器503はノイ
ズシェーパ502の出力信号を1ビットの信号に変換す
る。そして、1ビットD/A変換器504はパルス幅変
調器503の出力信号をアナログ信号に変換する。ロー
パスフィルタ505は1ビットD/A変換器504の出
力から所望の帯域(fs/2以下)の信号を取り出して出
力信号を生成する。
号のサンプリング周波数をm倍(mは2以上の整数)の
サンプリング周波数に変換しかつfs/2以上の(fs
はサンプリング周波数)不要帯域を減衰させる。次に、
ノイズシェーパ502はディジタルフィルタ501の出
力信号の語長制限とノイズの周波数特性を所定の特性に
変化させる。つまり、ノイズシェーパ502への入力信
号はfs/2以下の周波数帯域において元の信号と同等
の精度を有するサンプリング周波数が高く語長が小さい
信号に変換される。次に、パルス幅変調器503はノイ
ズシェーパ502の出力信号を1ビットの信号に変換す
る。そして、1ビットD/A変換器504はパルス幅変
調器503の出力信号をアナログ信号に変換する。ロー
パスフィルタ505は1ビットD/A変換器504の出
力から所望の帯域(fs/2以下)の信号を取り出して出
力信号を生成する。
【0006】以上のように、入力信号の振幅精度を時間
軸精度に変換することで回路に高精度のトリミングをし
なくとも高い変換精度が実現できる。
軸精度に変換することで回路に高精度のトリミングをし
なくとも高い変換精度が実現できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、以下に示す問題点を有していた。
の構成では、以下に示す問題点を有していた。
【0008】即ち、パルス幅変調器においてノイズシェ
ーパで語長制限したデータを1ビットのディジタル信号
に変換する際に高速のクロックが必要となる。例えば、
ノイズシェーパの出力が11値、64fsであれば、パ
ルス幅変調器のクロック周波数は少なくとも11×64
fsとなる。そのため、不要輻射ノイズが広い周波数帯
にわたって発生するという問題点を有していた。
ーパで語長制限したデータを1ビットのディジタル信号
に変換する際に高速のクロックが必要となる。例えば、
ノイズシェーパの出力が11値、64fsであれば、パ
ルス幅変調器のクロック周波数は少なくとも11×64
fsとなる。そのため、不要輻射ノイズが広い周波数帯
にわたって発生するという問題点を有していた。
【0009】また、高速クロックはそのパルス幅が小さ
いため高精度なクロックが得られにくい。そのため、ク
ロックのパルス幅変動がパルス幅変調器の出力信号のパ
ルス幅を変動させる。即ち、クロックの精度がD/A変
換器全体の精度を決定するという問題点を有していた。
いため高精度なクロックが得られにくい。そのため、ク
ロックのパルス幅変動がパルス幅変調器の出力信号のパ
ルス幅を変動させる。即ち、クロックの精度がD/A変
換器全体の精度を決定するという問題点を有していた。
【0010】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、高速クロックを必要としないため不要輻射ノイズの
発生が小さい、また高速クロックを必要とせずかつ、D
/A変換器で発生するノイズや歪みを低減する構成を持
つため、クロック精度の影響を受けにくいD/A変換器
を提供することを目的とする。
で、高速クロックを必要としないため不要輻射ノイズの
発生が小さい、また高速クロックを必要とせずかつ、D
/A変換器で発生するノイズや歪みを低減する構成を持
つため、クロック精度の影響を受けにくいD/A変換器
を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、入力されたディジタル信号
の不要な帯域を減衰させかつサンプリング周波数をm倍
(m≧2)するディジタルフィルタと、前記ディジタルフ
ィルタの出力信号の語長制限とノイズの周波数特性を所
定の特性に変化させる第1のノイズシェーパと、前記第
1のノイズシェーパの出力信号を1ビットの信号列に変
換するデコーダと、前記デコーダの出力をアナログ信号
に変換する1ビットD/A変換器列と、前記1ビットD
/A変換器列の出力を加算する加算器とを備え、前記デ
コーダは、前記第1のノイズシェーパが出力するk通り
の値を0から始まる連続した正の整数値に変換する第1
の変換器と、前記第1の変換器の出力を入力とする第2
のノイズシェーパを少なくとも(k−1)個とを備え、前
記第1のノイズシェーパが出力するk通り(kは正の整
数)の値を持つ信号に対して、少なくとも(k−1)個の
1ビットの信号列を出力するものであり、前記第2のノ
イズシェーパは、前記第1の変換器の出力信号と帰還信
号を加算する第1の加算器と、前記第1の加算器の出力
を量子化する量子化器と、前記量子化器の出力に重み付
けを与える係数器と、前記量子化器の入力から前記係数
器の出力を減算する第2の加算器と、前記第2の加算器
の出力を入力とする所定の伝達特性を有するフィルタ
と、前記量子化器の出力を1ビットの信号列に変換する
第2の変換器とを有し、前記第1の加算器に入力される
前記帰還信号は前記フィルタの出力であり、前記フィル
タは、0から始まる少なくとも(k−1)個の独立しかつ
連続した正の整数値を初期値に持ち、前記量子化器は、
少なくとも(k−1)個ある前記第2の加算器の出力が0
から始まる少なくとも(k−1)個の独立しかつ連続した
値で、かつ出力の総和が所定の値で一定になるように前
記第1の加算器の出力を量子化することを特徴とするD
/A変換装置であり、以下のような作用をする。
に、請求項1記載の発明は、入力されたディジタル信号
の不要な帯域を減衰させかつサンプリング周波数をm倍
(m≧2)するディジタルフィルタと、前記ディジタルフ
ィルタの出力信号の語長制限とノイズの周波数特性を所
定の特性に変化させる第1のノイズシェーパと、前記第
1のノイズシェーパの出力信号を1ビットの信号列に変
換するデコーダと、前記デコーダの出力をアナログ信号
に変換する1ビットD/A変換器列と、前記1ビットD
/A変換器列の出力を加算する加算器とを備え、前記デ
コーダは、前記第1のノイズシェーパが出力するk通り
の値を0から始まる連続した正の整数値に変換する第1
の変換器と、前記第1の変換器の出力を入力とする第2
のノイズシェーパを少なくとも(k−1)個とを備え、前
記第1のノイズシェーパが出力するk通り(kは正の整
数)の値を持つ信号に対して、少なくとも(k−1)個の
1ビットの信号列を出力するものであり、前記第2のノ
イズシェーパは、前記第1の変換器の出力信号と帰還信
号を加算する第1の加算器と、前記第1の加算器の出力
を量子化する量子化器と、前記量子化器の出力に重み付
けを与える係数器と、前記量子化器の入力から前記係数
器の出力を減算する第2の加算器と、前記第2の加算器
の出力を入力とする所定の伝達特性を有するフィルタ
と、前記量子化器の出力を1ビットの信号列に変換する
第2の変換器とを有し、前記第1の加算器に入力される
前記帰還信号は前記フィルタの出力であり、前記フィル
タは、0から始まる少なくとも(k−1)個の独立しかつ
連続した正の整数値を初期値に持ち、前記量子化器は、
少なくとも(k−1)個ある前記第2の加算器の出力が0
から始まる少なくとも(k−1)個の独立しかつ連続した
値で、かつ出力の総和が所定の値で一定になるように前
記第1の加算器の出力を量子化することを特徴とするD
/A変換装置であり、以下のような作用をする。
【0012】即ち、入力信号はディジタルフィルタで帯
域制限かつオーバーサンプリングされ、ノイズシェーパ
で語長制限されデコーダに入力される。デコーダはノイ
ズシェーパの出力信号を1ビットのデータ列に変換し、
1ビットのD/A変換列を通じてアナログ信号に変換す
る様にしている。
域制限かつオーバーサンプリングされ、ノイズシェーパ
で語長制限されデコーダに入力される。デコーダはノイ
ズシェーパの出力信号を1ビットのデータ列に変換し、
1ビットのD/A変換列を通じてアナログ信号に変換す
る様にしている。
【0013】また、請求項2記載の発明は、前記フィル
タは、1−(1−z-1)2で記述される伝達特性を持ち、
前記量子化器は、前記第1の加算器の出力が負であれ
ば−1を、正であれば前記第1の加算器の出力を前記1
ビットD/A変換器の数(少なくとも(k−1)個)で除算
後整数に量子化した値をまた前記量子化値が3以上の場
合は2を出力し、 前記第2の変換器は、前記量子化器
が出力する4値の信号(−1,0,1,2)を1ビットの
信号列に変換することを特徴とする請求項1記載のD/
A変換器であり、以下のような作用をする。
タは、1−(1−z-1)2で記述される伝達特性を持ち、
前記量子化器は、前記第1の加算器の出力が負であれ
ば−1を、正であれば前記第1の加算器の出力を前記1
ビットD/A変換器の数(少なくとも(k−1)個)で除算
後整数に量子化した値をまた前記量子化値が3以上の場
合は2を出力し、 前記第2の変換器は、前記量子化器
が出力する4値の信号(−1,0,1,2)を1ビットの
信号列に変換することを特徴とする請求項1記載のD/
A変換器であり、以下のような作用をする。
【0014】即ち、入力信号はディジタルフィルタで帯
域制限かつオーバーサンプリングされ、ノイズシェーパ
で語長制限されデコーダに入力される。デコーダは2次
のノイズシェーパの伝達特性を有し、第1のノイズシェ
ーパの出力信号を1ビットのデータ列に変換し、1ビッ
トのD/A変換列を通じてアナログ信号に変換する様に
している。
域制限かつオーバーサンプリングされ、ノイズシェーパ
で語長制限されデコーダに入力される。デコーダは2次
のノイズシェーパの伝達特性を有し、第1のノイズシェ
ーパの出力信号を1ビットのデータ列に変換し、1ビッ
トのD/A変換列を通じてアナログ信号に変換する様に
している。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
【0016】(実施の形態1)図1は本発明の第1の実
施の形態におけるD/A変換装置のブロック図を示す。
施の形態におけるD/A変換装置のブロック図を示す。
【0017】図1において、101は入力端子、102
はディジタルフィルタ、103はノイズシェーパ、10
4はデコーダ、105は1ビットD/A変換器列、10
6は加算器、107は出力端子である。
はディジタルフィルタ、103はノイズシェーパ、10
4はデコーダ、105は1ビットD/A変換器列、10
6は加算器、107は出力端子である。
【0018】図2は、上記デコーダ104の詳しい内容
を示す図である。図2において、201は入力端子、2
02は変換器、203はノイズシェーパ、204は加算
器、205は量子化器、206は係数器、207は加算
器、208はフィルタ、209は変換器である。
を示す図である。図2において、201は入力端子、2
02は変換器、203はノイズシェーパ、204は加算
器、205は量子化器、206は係数器、207は加算
器、208はフィルタ、209は変換器である。
【0019】この様に構成された本発明の第1の実施の
形態のD/A変換装置について、以下その動作について
説明する。
形態のD/A変換装置について、以下その動作について
説明する。
【0020】入力端子101を通じてディジタル信号が
入力される。この信号がコンパクトディスク(CD)から
再生されたものであれば、サンプリング周波数(fs)4
4.1kHz、語長16ビットの信号である。
入力される。この信号がコンパクトディスク(CD)から
再生されたものであれば、サンプリング周波数(fs)4
4.1kHz、語長16ビットの信号である。
【0021】ディジタルフィルタ102は、入力端子1
01を介して入力された信号のサンプリング周波数をm
倍(mは正の整数)し、かつ不要な帯域を減衰させる。C
Dを例に取れば、mは4か8で、20kHz以上を60
dB以上減衰させるのが一般的である。
01を介して入力された信号のサンプリング周波数をm
倍(mは正の整数)し、かつ不要な帯域を減衰させる。C
Dを例に取れば、mは4か8で、20kHz以上を60
dB以上減衰させるのが一般的である。
【0022】次に、ノイズシェーパ103はディジタル
フィルタ102の出力を数ビットの語長を持つディジタ
ル信号に変換する。このとき入力端子101から入力さ
れた信号のfs/2以下の周波数帯域における性能(ダ
イナミックレンジ)を劣化させずに語長制限するため
に、オーバーサンプリング及び量子化ノイズの周波数特
性を所望の特性(fs/2以下の周波数帯域で元の入力
信号と同等のダイナミックレンジが得られる)に変換す
る。CDを例にとれば、入力された信号(16ビット以
上、4fsまたは8fs、16ビット以上になるのはデ
ィジタルフィルタでの演算誤差をできるだけ少なくする
ためである。)を1〜4ビット(2〜16値)程度に語長
制限、32fs〜256fs程度にオーバーサンプリン
グ、量子化ノイズの周波数特性を1〜5次程度の微分特
性またはハイパス特性に変換するのが一般的である。本
実施の形態1ではノイズシェーパ103の出力語長は3
値(1.58ビット)以上とする。
フィルタ102の出力を数ビットの語長を持つディジタ
ル信号に変換する。このとき入力端子101から入力さ
れた信号のfs/2以下の周波数帯域における性能(ダ
イナミックレンジ)を劣化させずに語長制限するため
に、オーバーサンプリング及び量子化ノイズの周波数特
性を所望の特性(fs/2以下の周波数帯域で元の入力
信号と同等のダイナミックレンジが得られる)に変換す
る。CDを例にとれば、入力された信号(16ビット以
上、4fsまたは8fs、16ビット以上になるのはデ
ィジタルフィルタでの演算誤差をできるだけ少なくする
ためである。)を1〜4ビット(2〜16値)程度に語長
制限、32fs〜256fs程度にオーバーサンプリン
グ、量子化ノイズの周波数特性を1〜5次程度の微分特
性またはハイパス特性に変換するのが一般的である。本
実施の形態1ではノイズシェーパ103の出力語長は3
値(1.58ビット)以上とする。
【0023】デコーダ104は、ノイズシェーパ103
の出力(k値)を少なくとも(k−1)個の1ビット(2値)
の信号列に変換する。入力がk値であるにもかかわらず
出力が(k−1)個で十分なのは、入力が0の場合は(k
−1)個の出力を全て0にすれば実現できるから、この
場合を省略することができ、少なくとも(k−1)個の出
力で実現できる。以降、デコーダはk値の入力に対して
(k−1)個の1ビット信号列を出力する場合を例にとっ
て説明する。
の出力(k値)を少なくとも(k−1)個の1ビット(2値)
の信号列に変換する。入力がk値であるにもかかわらず
出力が(k−1)個で十分なのは、入力が0の場合は(k
−1)個の出力を全て0にすれば実現できるから、この
場合を省略することができ、少なくとも(k−1)個の出
力で実現できる。以降、デコーダはk値の入力に対して
(k−1)個の1ビット信号列を出力する場合を例にとっ
て説明する。
【0024】1ビットD/A変換器列105は、(k−
1)個の1ビットD/A変換器で構成され、デコーダ1
04の出力をアナログ信号に変換する。
1)個の1ビットD/A変換器で構成され、デコーダ1
04の出力をアナログ信号に変換する。
【0025】そして、加算器106は(k−1)個の1ビ
ットD/A変換器の出力を加算し、出力端子107を介
して信号を出力する。
ットD/A変換器の出力を加算し、出力端子107を介
して信号を出力する。
【0026】次に、デコーダ104の動作を図2を用い
て説明する。
て説明する。
【0027】まず、変換器202は、入力端子201か
ら入力されたk値の信号(ノイズシェーパ103の出力)
を0から始まる連続した正の整数値に変換する。例え
ば、入力が−2〜+2の5値の信号であればこの信号を
0〜4の5値の信号に変換することを意味する。
ら入力されたk値の信号(ノイズシェーパ103の出力)
を0から始まる連続した正の整数値に変換する。例え
ば、入力が−2〜+2の5値の信号であればこの信号を
0〜4の5値の信号に変換することを意味する。
【0028】この様に変換された信号は(k−1)個ある
ノイズシェーパ203にて1ビットの信号列に変換さ
れ、そして1ビットD/A変換器列105でアナログ信
号に返還後、加算器106で加算され出力端子107か
ら出力される。
ノイズシェーパ203にて1ビットの信号列に変換さ
れ、そして1ビットD/A変換器列105でアナログ信
号に返還後、加算器106で加算され出力端子107か
ら出力される。
【0029】次に、ノイズシェーパ203の動作を説明
する。加算器204は変換器202の出力とフィルタ2
08の出力を加算する。そして、量子化器205は加算
器204の出力を量子化する。加算器207は量子化器
205の入力信号から係数器206で量子化器205の
出力に対して重み付けを行った出力信号の差、即ち量子
化器205で発生した量子化ノイズを算出する。フィル
タ208はこの量子化ノイズの周波数特性を所望の特性
に変換し、加算器204に出力する。以上の構成で、ノ
イズシェーパ203を構成する。そして、変換器209
は量子化器205の出力階調に応じて信号を1ビットの
信号に変換している。
する。加算器204は変換器202の出力とフィルタ2
08の出力を加算する。そして、量子化器205は加算
器204の出力を量子化する。加算器207は量子化器
205の入力信号から係数器206で量子化器205の
出力に対して重み付けを行った出力信号の差、即ち量子
化器205で発生した量子化ノイズを算出する。フィル
タ208はこの量子化ノイズの周波数特性を所望の特性
に変換し、加算器204に出力する。以上の構成で、ノ
イズシェーパ203を構成する。そして、変換器209
は量子化器205の出力階調に応じて信号を1ビットの
信号に変換している。
【0030】ここで、量子化器205は加算器204の
出力を(k−1)で除算し、除算結果を整数化する。更に
(k−1)個あるノイズシェーパ203で発生する量子化
ノイズの総和が一定値になるように算出した整数値を制
御している。具体的には、フィルタ208の初期値を0
から始まる(k−1)個の独立しかつ連続した正の整数値
とし、かつ(k−1)個ある加算器207の出力(−Ni)
が0から始まる(k−1)個の独立しかつ連続した値にな
るようにしている。この様にして、量子化器205は加
算器204の出力を量子化している。
出力を(k−1)で除算し、除算結果を整数化する。更に
(k−1)個あるノイズシェーパ203で発生する量子化
ノイズの総和が一定値になるように算出した整数値を制
御している。具体的には、フィルタ208の初期値を0
から始まる(k−1)個の独立しかつ連続した正の整数値
とし、かつ(k−1)個ある加算器207の出力(−Ni)
が0から始まる(k−1)個の独立しかつ連続した値にな
るようにしている。この様にして、量子化器205は加
算器204の出力を量子化している。
【0031】また、変換器209は、量子化器205の
出力サンプリングレートを量子化器205の階調数倍
し、この階調数倍したサンプリングレートのパルス幅を
持つパルスを量子化器205の出力値に応じた数出力す
る。この様にして、変換器209は量子化器205の出
力を1ビットの信号列に変換している。
出力サンプリングレートを量子化器205の階調数倍
し、この階調数倍したサンプリングレートのパルス幅を
持つパルスを量子化器205の出力値に応じた数出力す
る。この様にして、変換器209は量子化器205の出
力を1ビットの信号列に変換している。
【0032】以上を数式を用いて説明する。ノイズシェ
ーパ203の入力信号をx、フィルタ208の伝達関数
をH(z)、各量子化器205で発生する量子化ノイズを
Ni(i=0,1,…,k−1)、各量子化器205の出
力をQi、各1ビットD/A変換器の出力及び発生する
誤差をそれぞれDi及びEi、各1ビットD/A変換器
の出力値の総加平均値をD、加算器106の出力をyと
すると(数1)、(数2)、(数3)が成立する。ここで、数
式は量子化器205のサンプリングレートを基準に表現
している。そのため、変換器209の出力は量子化器2
05の出力と同一になるため省いている。
ーパ203の入力信号をx、フィルタ208の伝達関数
をH(z)、各量子化器205で発生する量子化ノイズを
Ni(i=0,1,…,k−1)、各量子化器205の出
力をQi、各1ビットD/A変換器の出力及び発生する
誤差をそれぞれDi及びEi、各1ビットD/A変換器
の出力値の総加平均値をD、加算器106の出力をyと
すると(数1)、(数2)、(数3)が成立する。ここで、数
式は量子化器205のサンプリングレートを基準に表現
している。そのため、変換器209の出力は量子化器2
05の出力と同一になるため省いている。
【0033】
【数1】
【0034】
【数2】
【0035】
【数3】 また、1ビットD/A変換器の出力の平均値Dは総加平
均であるから(数4)で算出できる。
均であるから(数4)で算出できる。
【0036】
【数4】 従って、(数2)と(数4)より(数5)の関係が成立する。
【0037】
【数5】 以上の数式を用いて(数3)を整理すると(数6)となる。
【0038】
【数6】 また、量子化器205は量子化ノイズNiの総和が一定
になるように加算器204の出力を量子化している。
(数7)
になるように加算器204の出力を量子化している。
(数7)
【0039】
【数7】 また、{1−H(z)}を微分特性とすると、{1−H
(z)}と一定値との積、即ち一定値の微分は0となる。
(数8)
(z)}と一定値との積、即ち一定値の微分は0となる。
(数8)
【0040】
【数8】 以上より、(数9)、(数10)が成立するから、出力y
は(数11)となる。
は(数11)となる。
【0041】
【数9】
【0042】
【数10】
【0043】
【数11】 従って、(数11)より加算器106の出力は1ビットD
/A変換器の出力平均値Dとノイズシェーパ103の出
力との積と、1ビットD/A変換器で発生する誤差と
{1−H(z)}との積の和で表現できる。{1−H
(z)}は微分特性であるため、fs/2以下の帯域で1
ビットD/A変換器で発生する誤差成分を小さくでき、
1ビットD/A変換器の回路精度を高めなくても、精度
の良いD/A変換装置を提供できる。
/A変換器の出力平均値Dとノイズシェーパ103の出
力との積と、1ビットD/A変換器で発生する誤差と
{1−H(z)}との積の和で表現できる。{1−H
(z)}は微分特性であるため、fs/2以下の帯域で1
ビットD/A変換器で発生する誤差成分を小さくでき、
1ビットD/A変換器の回路精度を高めなくても、精度
の良いD/A変換装置を提供できる。
【0044】以上の様に、本発明の第1の実施の形態に
示したD/A変換装置はディジタルフィルタ及びノイズ
シェーパで帯域制限、オーバーサンプリング、語長制
限、及び量子化ノイズの周波数特性変換を行い、そのデ
ータをデコーダで1ビットの信号列に変換し、1ビット
のD/A変換器列でアナログ信号に変換し加算器で加算
して出力する構成を有している。
示したD/A変換装置はディジタルフィルタ及びノイズ
シェーパで帯域制限、オーバーサンプリング、語長制
限、及び量子化ノイズの周波数特性変換を行い、そのデ
ータをデコーダで1ビットの信号列に変換し、1ビット
のD/A変換器列でアナログ信号に変換し加算器で加算
して出力する構成を有している。
【0045】そのため、ノイズシェーパの出力をPWM
を用いて1ビット信号に変換する必要がないため高いク
ロックを必要としない。そのため、不要輻射ノイズの発
生が少なくなる。また、1ビットD/A変換器で発生す
る誤差はデコーダのノイズシェーパ特性により低減でき
る。そのため、1ビットD/A変換器の回路精度を高め
なくとも高精度なD/A変換装置が実現できる。
を用いて1ビット信号に変換する必要がないため高いク
ロックを必要としない。そのため、不要輻射ノイズの発
生が少なくなる。また、1ビットD/A変換器で発生す
る誤差はデコーダのノイズシェーパ特性により低減でき
る。そのため、1ビットD/A変換器の回路精度を高め
なくとも高精度なD/A変換装置が実現できる。
【0046】(実施の形態2)図3は本発明の第2の実
施の形態におけるD/A変換装置のデコーダのブロック
図を示す。
施の形態におけるD/A変換装置のデコーダのブロック
図を示す。
【0047】図3において、301は入力端子、302
は変換器、303はノイズシェーパ、304は加算器、
305は量子化器、306は係数器、307は加算器、
308はフィルタ、309は変換器である。
は変換器、303はノイズシェーパ、304は加算器、
305は量子化器、306は係数器、307は加算器、
308はフィルタ、309は変換器である。
【0048】また、図4は図3に示した変換器309の
動作説明図を示す。
動作説明図を示す。
【0049】この様に構成された本発明の第2の実施の
形態のD/A変換装置について、以下その動作について
説明する。ここでは、本発明の第1の実施の形態と異な
る動作をする部分を中心に説明をする。デコーダ104
の動作を図3を用いて説明する。
形態のD/A変換装置について、以下その動作について
説明する。ここでは、本発明の第1の実施の形態と異な
る動作をする部分を中心に説明をする。デコーダ104
の動作を図3を用いて説明する。
【0050】まず、変換器302は、入力端子301か
ら入力されたk値の信号(ノイズシェーパ103の出力)
を0から始まる連続した正の整数値に変換する。例え
ば、入力が−2〜+2の5値の信号であればこの信号を
0〜4の5値の信号に変換することを意味する。
ら入力されたk値の信号(ノイズシェーパ103の出力)
を0から始まる連続した正の整数値に変換する。例え
ば、入力が−2〜+2の5値の信号であればこの信号を
0〜4の5値の信号に変換することを意味する。
【0051】この様に変換された信号は(k−1)個ある
ノイズシェーパ303にて1ビットの信号列に変換さ
れ、そして1ビットD/A変換器列105でアナログ信
号に返還後加算器106で加算され出力端子107から
出力される。
ノイズシェーパ303にて1ビットの信号列に変換さ
れ、そして1ビットD/A変換器列105でアナログ信
号に返還後加算器106で加算され出力端子107から
出力される。
【0052】次に、ノイズシェーパ303の動作を説明
する。加算器304は変換器302の出力とフィルタ3
08の出力を加算する。そして、量子化器305は加算
器304の出力を量子化する。加算器307は量子化器
305の入力信号から係数器306で量子化器305の
出力を重み付けした出力信号の差を算出する。即ち量子
化器305で発生した量子化ノイズを算出する。フィル
タ308はこの量子化ノイズの周波数特性を所望の特性
に変換し、加算器304に出力する。以上の構成で、ノ
イズシェーパ303を構成する。本第2の実施の形態で
はフィルタ308の伝達関数が1−(1−z-1)2である
ため、(数1)より全体では2次のノイズシェーパを構成
する。
する。加算器304は変換器302の出力とフィルタ3
08の出力を加算する。そして、量子化器305は加算
器304の出力を量子化する。加算器307は量子化器
305の入力信号から係数器306で量子化器305の
出力を重み付けした出力信号の差を算出する。即ち量子
化器305で発生した量子化ノイズを算出する。フィル
タ308はこの量子化ノイズの周波数特性を所望の特性
に変換し、加算器304に出力する。以上の構成で、ノ
イズシェーパ303を構成する。本第2の実施の形態で
はフィルタ308の伝達関数が1−(1−z-1)2である
ため、(数1)より全体では2次のノイズシェーパを構成
する。
【0053】そして、量子化器305は(数7)を満たす
ために以下の動作をする。まず、(k−1)個のフィルタ
308は2次の多項式であるため、各々において2個の
初期値を有する。この2つの初期値を同一とし、かつ0
から始まる(k−1)個の連続した正の整数値とし、加算
器304の出力が負であれば−1を出力する。また、正
であれば加算器304の出力を1ビットD/A変換器の
数(少なくとも(k−1)個)で除算し、その結果を整数に
量子化し出力する。更に、量子化値が2以上にならない
様に3以上は2を出力する。
ために以下の動作をする。まず、(k−1)個のフィルタ
308は2次の多項式であるため、各々において2個の
初期値を有する。この2つの初期値を同一とし、かつ0
から始まる(k−1)個の連続した正の整数値とし、加算
器304の出力が負であれば−1を出力する。また、正
であれば加算器304の出力を1ビットD/A変換器の
数(少なくとも(k−1)個)で除算し、その結果を整数に
量子化し出力する。更に、量子化値が2以上にならない
様に3以上は2を出力する。
【0054】具体例を示す。入力端子301に入力され
る信号は−2〜+2の5値の信号で{−2,−1,0,
1,2,0}の信号が入力した場合の各部の出力値を表
1に示す。ここでは、説明を簡単化するために1ビット
D/A変換器105の振幅値を1、発生する変換誤差を
0としている。この表1より、入力信号である変換器3
02の出力と出力端子107から出力される信号とが一
対一で対応していることがわかる。
る信号は−2〜+2の5値の信号で{−2,−1,0,
1,2,0}の信号が入力した場合の各部の出力値を表
1に示す。ここでは、説明を簡単化するために1ビット
D/A変換器105の振幅値を1、発生する変換誤差を
0としている。この表1より、入力信号である変換器3
02の出力と出力端子107から出力される信号とが一
対一で対応していることがわかる。
【表1】
【0055】次に量子化器305から出力される4値の
信号(−1,0,1,2)は、変換器309で1ビットの
信号列に変換される。即ち、図4において、(a)は変換
器309の入力信号波形、(b)は変換器309の出力信
号波形である。図4に示すように、量子化器305の出
力信号に1を加算する。次に、量子化器305の出力信
号のサンプリングレート(3T)を3つに分割(T)し、各
値に対応した数のパルス幅Tのパルスを出力すること
で、量子化器305の出力を1ビットの信号列に変換し
ている。
信号(−1,0,1,2)は、変換器309で1ビットの
信号列に変換される。即ち、図4において、(a)は変換
器309の入力信号波形、(b)は変換器309の出力信
号波形である。図4に示すように、量子化器305の出
力信号に1を加算する。次に、量子化器305の出力信
号のサンプリングレート(3T)を3つに分割(T)し、各
値に対応した数のパルス幅Tのパルスを出力すること
で、量子化器305の出力を1ビットの信号列に変換し
ている。
【0056】以上のようにして、全体としてノイズシェ
ーパ303は2次のノイズシェーパ特性を実現してい
る。その結果、fs/2以下の帯域で1ビットD/A変
換器で発生する誤差成分を小さくでき、1ビットD/A
変換器の回路精度を高めなくても、精度の良いD/A変
換装置を提供できる。
ーパ303は2次のノイズシェーパ特性を実現してい
る。その結果、fs/2以下の帯域で1ビットD/A変
換器で発生する誤差成分を小さくでき、1ビットD/A
変換器の回路精度を高めなくても、精度の良いD/A変
換装置を提供できる。
【0057】以上の様に、本発明の第2の実施の形態に
示したD/A変換装置はディジタルフィルタ及びノイズ
シェーパで帯域制限、オーバーサンプリング、語長制
限、及び量子化ノイズの周波数特性変換を行い、そのデ
ータをデコーダで1ビットの信号列に変換し、1ビット
のD/A変換器列でアナログ信号に変換し加算器で加算
して出力する構成を有している。
示したD/A変換装置はディジタルフィルタ及びノイズ
シェーパで帯域制限、オーバーサンプリング、語長制
限、及び量子化ノイズの周波数特性変換を行い、そのデ
ータをデコーダで1ビットの信号列に変換し、1ビット
のD/A変換器列でアナログ信号に変換し加算器で加算
して出力する構成を有している。
【0058】そのため、ノイズシェーパの出力をPWM
を用いて1ビット信号に変換する必要がないため高いク
ロックを必要としない。そのため、不要輻射ノイズの発
生が少なくなる。また、デコーダの伝達特性がノイズシ
ェーパの特性を持つため1ビットD/A変換器で発生す
る誤差を低減できる。そのため、1ビットD/A変換器
の回路精度を高めるなくとも高精度なD/A変換装置が
実現できる。
を用いて1ビット信号に変換する必要がないため高いク
ロックを必要としない。そのため、不要輻射ノイズの発
生が少なくなる。また、デコーダの伝達特性がノイズシ
ェーパの特性を持つため1ビットD/A変換器で発生す
る誤差を低減できる。そのため、1ビットD/A変換器
の回路精度を高めるなくとも高精度なD/A変換装置が
実現できる。
【0059】
【発明の効果】以上の様に、本発明は、入力された信号
をディジタルフィルタ及びノイズシェーパで帯域制限、
オーバーサンプリング、語長制限、及び量子化ノイズの
周波数特性変換を行い、そのデータをデコーダで1ビッ
トの信号列に変換し、1ビットのD/A変換器列でアナ
ログ信号に変換し加算器で加算して出力することで、ノ
イズシェーパの出力をPWMを用いて1ビット信号に変
換する必要がないため高いクロックを必要としない。そ
のため、不要輻射ノイズの発生が少なくなる効果が得ら
れる。
をディジタルフィルタ及びノイズシェーパで帯域制限、
オーバーサンプリング、語長制限、及び量子化ノイズの
周波数特性変換を行い、そのデータをデコーダで1ビッ
トの信号列に変換し、1ビットのD/A変換器列でアナ
ログ信号に変換し加算器で加算して出力することで、ノ
イズシェーパの出力をPWMを用いて1ビット信号に変
換する必要がないため高いクロックを必要としない。そ
のため、不要輻射ノイズの発生が少なくなる効果が得ら
れる。
【0060】また、1ビットD/A変換器で発生する誤
差はデコーダのノイズシェーパ特性により低減できる。
そのため、1ビットD/A変換器の回路精度を高めなく
とも高精度なD/A変換装置が実現できる効果が得られ
る。
差はデコーダのノイズシェーパ特性により低減できる。
そのため、1ビットD/A変換器の回路精度を高めなく
とも高精度なD/A変換装置が実現できる効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるD/A変換
装置の構成を示すブロック図
装置の構成を示すブロック図
【図2】本発明の第1の実施の形態におけるデコーダを
中心とする詳しいブロック図
中心とする詳しいブロック図
【図3】本発明の第2の実施の形態におけるD/A変換
装置の構成を示すブロック図
装置の構成を示すブロック図
【図4】本発明の第2の実施の形態におけるD/A変換
装置の動作を説明するタイミングチャート
装置の動作を説明するタイミングチャート
【図5】従来のD/A変換装置の構成を示すブロック図
101 入力端子 102 ディジタルフィルタ 103 ノイズシェーパ 104 デコーダ 105 1ビットD/A変換器列 106 加算器 107 出力端子
Claims (2)
- 【請求項1】 入力されたディジタル信号の不要な帯域
を減衰させかつサンプリング周波数をm倍(m≧2)する
ディジタルフィルタと、 前記ディジタルフィルタの出力信号の語長制限とノイズ
の周波数特性を所定の特性に変化させる第1のノイズシ
ェーパと、 前記第1のノイズシェーパの出力信号を1ビットの信号
列に変換するデコーダと、 前記デコーダの出力をアナログ信号に変換する1ビット
D/A変換器列と、 前記1ビットD/A変換器列の出力を加算する加算器と
を備え、 前記デコーダは、前記第1のノイズシェーパが出力する
k通りの値を0から始まる連続した正の整数値に変換す
る第1の変換器と、前記第1の変換器の出力を入力とす
る第2のノイズシェーパを少なくとも(k−1)個とを備
え、前記第1のノイズシェーパが出力するk通り(kは
正の整数)の値を持つ信号に対して、少なくとも(k−
1)個の1ビットの信号列を出力するものであり、 前記第2のノイズシェーパは、前記第1の変換器の出力
信号と帰還信号を加算する第1の加算器と、前記第1の
加算器の出力を量子化する量子化器と、 前記量子化器の出力に重み付けを与える係数器と、前記
量子化器の入力から前記係数器の出力を減算する第2の
加算器と、前記第2の加算器の出力を入力とする所定の
伝達特性を有するフィルタと、前記量子化器の出力を1
ビットの信号列に変換する第2の変換器とを有し、 前記第1の加算器に入力される前記帰還信号は前記フィ
ルタの出力であり、 前記フィルタは、0から始まる少なくとも(k−1)個の
独立しかつ連続した正の整数値を初期値に持ち、 前記量子化器は、少なくとも(k−1)個ある前記第2の
加算器の出力が0から始まる少なくとも(k−1)個の独
立しかつ連続した値で、かつ出力の総和が所定の値で一
定になるように前記第1の加算器の出力を量子化するこ
とを特徴とするD/A変換装置。 - 【請求項2】 前記フィルタは、1−(1−z-1)2で記
述される伝達特性を持ち、 前記量子化器は、前記第1
の加算器の出力が負であれば−1を、正であれば前記第
1の加算器の出力を前記1ビットD/A変換器の数(少
なくとも(k−1)個)で除算後整数に量子化した値をま
た前記量子化値が3以上の場合は2を出力し、 前記第
2の変換器は、前記量子化器が出力する4値の信号(−
1,0,1,2)を1ビットの信号列に変換することを
特徴とする請求項1記載のD/A変換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31863397A JPH11154871A (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | D/a変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31863397A JPH11154871A (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | D/a変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11154871A true JPH11154871A (ja) | 1999-06-08 |
Family
ID=18101325
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31863397A Pending JPH11154871A (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | D/a変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11154871A (ja) |
-
1997
- 1997-11-19 JP JP31863397A patent/JPH11154871A/ja active Pending
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