JPH11317668A - 振幅変換装置及びデータ加算装置 - Google Patents

振幅変換装置及びデータ加算装置

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JPH11317668A
JPH11317668A JP17026198A JP17026198A JPH11317668A JP H11317668 A JPH11317668 A JP H11317668A JP 17026198 A JP17026198 A JP 17026198A JP 17026198 A JP17026198 A JP 17026198A JP H11317668 A JPH11317668 A JP H11317668A
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JP
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amplitude
negative feedback
bit
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JP17026198A
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Inventor
Koji Matsuda
公司 松田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路規模の縮小及び消費電力の削減を図っ
た、高品質な振幅変換を行う。 【解決手段】 乗算器10は、1ビットデータと、振幅
値と、を乗算して乗算データDmを生成する。加算器2
1は、乗算データDmと、負帰還データDfと、を加算
して加算データDaを生成する。積分器22は、加算デ
ータDaを積分して積分データDiを生成する。コンパ
レータ23は、積分データDiを2値化して1ビットデ
ータDqを生成する。負帰還制御器24は、1ビットデ
ータDqを反転制御して負帰還データDfを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は振幅変換装置及びデ
ータ加算装置に関し、特に小規模な回路構成で高品質化
を図った振幅変換を行う振幅変換装置及び複数のΔΣ変
換されたデータの加算を行うデータ加算装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ΔΣ変換を利用した符号・復号化
回路が注目されており、主にADコンバータやDAコン
バータのような電源回路に利用されている。
【0003】例えば、ΔΣ変換を利用したADコンバー
タの特徴としては、高精度なアナログ回路を必要としな
いため、アナログ回路のトリミングや調整が不要なこと
があげられる。
【0004】このため、経年変化や温度安定度にすぐれ
ており、計測やオーディオ等の分野で広く利用されてい
る。図6はΔΣ変換を利用した基本的なADコンバータ
のブロック構成を示す図である。ΔΣ型ADコンバータ
100は、加算器111、積分器112、1ビットのA
Dコンバータ113、1ビットのDAコンバータ114
からなるΔΣ変換器110と、ローパスフィルタ120
と、から構成される。
【0005】まず、アナログ信号が加算器111を介し
て積分器112に入力される。ADコンバータ113は
積分器112の出力をAD変換し、ディジタル出力とす
る。このディジタル出力データは入力に戻される。ま
た、ディジタル出力データは、ローパスフィルタ120
でフィルタリングされて出力される。
【0006】DAコンバータ114は、ディジタル出力
データをDA変換して、アナログ出力とする。加算器1
11は、このアナログ出力データを入力のアナログ信号
に加算する。
【0007】このように、ΔΣ型ADコンバータ100
は、出力をフィードバックして入力との誤差を最小にす
るように働く。図7はΔΣ変換を利用した基本的なDA
コンバータのブロック構成を示す図である。ΔΣ型DA
コンバータ200は、オーバサンプリング部230と、
ΔΣ変換器210と、ローパスフィルタ220と、から
構成される。
【0008】まず、16ビットのディジタル信号がオー
バサンプリング部230に入力する。オーバサンプリン
グ部230は内部のディジタルフィルタによってオーバ
サンプリングを行う。
【0009】そして、オーバサンプリングされた16ビ
ットのディジタル信号は、ΔΣ変換器210でノイズシ
ェーピングされて、ローパスフィルタ220通過後、1
ビットのデータを出力する。
【0010】一方、このような従来のΔΣ型DAコンバ
ータに対し、1ビットのデータにアナログ波形相当のボ
リューム操作(振幅変換操作)を行いたい場合、ΔΣ変
換を行う前、あるいは多数ビットデータへの変換を行っ
た後に、乗算器を置くなどして、アナログ値振幅の操作
を行っていた。
【0011】また、同一信号から2系統以上の異なる出
力が必要な場合、2系統以上のΔΣ変換器を使用する
か、あるいはΔΣ変換を行った後、分岐させてアナログ
のボリューム調整器(可変抵抗器による分割など)を用
いて供給していた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
振幅変換では、多数ビットデータへ変換するための変換
器及び乗算器の両方をあらたに付加しなければならず、
回路規模が増大するといった問題があった。
【0013】また、2系統以上のΔΣ変換器を使用し
て、同一信号から2系統以上の異なる出力を得ようとす
ると信号の品質は保たれるが、回路規模が増大し、消費
電力も大きくなるといった問題があった。
【0014】さらに、アナログのボリューム調整器を用
いた場合、ボリュームの品質によって音声データなどの
品位は落ちることがあり、経年変化による特性の変化な
どにより、要求される特性が得られないといった問題が
あった。
【0015】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、回路規模の縮小、消費電力の削減を図った、
高品質な振幅変換装置を提供することを目的とする。ま
た、本発明の他の目的は、回路規模の縮小、消費電力の
削減を図った、高品質なデータ加算装置を提供すること
である。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、小規模な回路構成で振幅変換を行う振幅
変換装置において、1ビットデータと、振幅値と、を乗
算して乗算データを生成する乗算器と、前記乗算データ
と、負帰還データと、を加算して加算データを生成する
加算器と、前記加算データを積分して積分データを生成
する積分器と、前記積分データを2値化して1ビットデ
ータを生成するコンパレータと、前記1ビットデータを
反転制御して前記負帰還データを生成する負帰還制御器
と、から構成され、振幅変換された前記量子化データを
出力するΔΣ変換器と、を有することを特徴とする振幅
変換装置が提供される。
【0017】ここで、乗算器は、1ビットデータと、振
幅値と、を乗算して乗算データを生成する。加算器は、
乗算データと、負帰還データと、を加算して加算データ
を生成する。積分器は、加算データを積分して積分デー
タを生成する。コンパレータは、積分データを2値化し
て1ビットデータを生成する。負帰還制御器は、1ビッ
トデータを反転制御して負帰還データを生成する。
【0018】また、複数のΔΣ変換されたデータの加算
を行うデータ加算装置において、1ビットデータと、振
幅値と、を乗算して乗算データを生成する複数の乗算器
と、複数の前記乗算データと、負帰還データと、を加算
して加算データを生成する加算器と、前記加算データを
積分して積分データを生成する積分器と、前記積分デー
タを2値化して1ビットデータを生成するコンパレータ
と、前記1ビットデータを反転制御して前記負帰還デー
タを生成する負帰還制御器と、から構成され、振幅変換
されて複数の前記1ビットデータが加算された前記量子
化データを出力するΔΣ変換器と、を有することを特徴
とするデータ加算装置が提供される。
【0019】ここで、複数の乗算器は、1ビットデータ
と、振幅値と、を乗算して乗算データを生成する。加算
器は、複数の乗算データと、負帰還データと、を加算し
て加算データを生成する。積分器は、加算データを積分
して積分データを生成する。コンパレータは、積分デー
タを2値化して1ビットデータを生成する。負帰還制御
器は、1ビットデータを反転制御して負帰還データを生
成する。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は本発明の振幅変換装置の原
理図である。振幅変換装置1は、乗算器10とΔΣ変換
器20とから構成される。
【0021】乗算器10は、1ビットデータと、振幅値
(以降、ボリュームレベルと呼ぶ)と、を乗算して乗算
データDmを生成する。乗算器10では、ディジタル的
に2値のデータにボリュームレベルの値を乗算するの
で、あるボリュームレベルの時の乗算後の値も2値とな
り、この乗算器10は排他的論理和回路等で構成でき
る。
【0022】加算器21は、乗算データDmと、負帰還
データDfと、を加算して加算データDaを生成する。
積分器22は、加算データDaを積分して積分データD
iを生成する。通常、1ビットのディジタル出力はロー
パスフィルタを通して出力信号となるが、本発明ではロ
ーパスフィルタを通さずにΔΣ変換器20の積分器22
を共用している。このため回路規模の縮小が可能にな
る。
【0023】コンパレータ23は、積分データDiを2
値化して1ビットデータDqを生成する。コンパレータ
23は、あらかじめ設定された参照レベルと、積分デー
タDiと、の比較を行う。
【0024】負帰還制御器24は、1ビットデータDq
を反転制御して負帰還データDfを生成する。この負帰
還制御器24でネガティブ・フィードバックをかけるこ
とで入力と出力の誤差を最小にしていく。
【0025】以上説明したように、本発明の振幅変換装
置1は、1ビットデータと、振幅値と、を乗算した後に
ΔΣ変換器20を通して振幅変換を行う構成とした。し
たがって、出力をフィードバックして入力との誤差を最
小にするように働きながら、振幅変換を効率的に行うこ
とができるので、1ビット入力で1ビット出力のボリュ
ーム調整を容易に行うことが可能になる。
【0026】次に本発明の振幅変換装置1の具体的構成
について説明する。図2は振幅変換装置1の構成を示す
図である。乗算器10であるExNORゲート10a〜
10jの一方の端子に1ビットデータが入力する。ま
た、ExNORゲート10jの他方の端子には固定値
1、ExNORゲート10g〜10iの他方の端子には
固定値0が入力する。ExNORゲート10a〜10f
の他方の端子にはボリュームレベルが入力する。
【0027】ExNORゲート10a〜10jの出力D
0〜D9は、加算器21aのA1端子に入力する。加算
器21aの10ビット出力は、D型フリップフロップ2
3aのD端子に入力する。そして、Q端子からの出力D
0〜D3が加算器21aのa4端子へ入力し、Q端子か
らの出力D4〜D9が負帰還制御器24であるインバー
タ24a〜24fに入力する。
【0028】インバータ24a〜24fの出力はD0〜
D5となり、またD6〜D9までが固定値1となって、
加算器21aのa3端子に入力する。さらに、インバー
タ24fの出力がD0〜D5となり、インバータ24f
の入力信号がD6〜D9となって、これらD0〜D9が
加算器21aのA2端子に入力する。そして、D型フリ
ップフロップ23aのQ端子出力のD9が1ビットデー
タ出力となる。
【0029】次に振幅変換した正弦波のオーバサンプリ
ング時の波形と、そのS/Nについてのシミュレーショ
ン結果について説明する。図3は振幅変換した正弦波の
オーバサンプリング時の波形を示す図である。縦軸は信
号レベル、横軸が時間である。
【0030】図では、波形S1が振幅1倍、波形S2が
振幅1/2倍、波形S3が振幅1/4倍の1/4fs
(fs:サンプリング周波数)の198・fsオーバサ
ンプリング時の波形を示している。なお、出力には1次
ローパスフィルタを用いている。
【0031】図4はS/Nを示す図である。縦軸はS/
N、横軸がfsである。図に示すように図3の示した波
形S1〜S3のS/Nはほぼ一致しており、本発明を利
用した振幅変化後の波形に対してS/Nが変動しないこ
とがわかる。
【0032】次に振幅変換装置1の応用例としてデータ
加算装置について説明する。図5はデータ加算装置の原
理を示す図である。データ加算装置1aは、乗算器11
a〜11nと、ΔΣ変換器20aと、から構成され複数
のΔΣ変換されたデータの加算を行う。
【0033】複数の乗算器11a〜11nは、1ビット
データと、ボリュームレベルと、を乗算して乗算データ
Dma〜Dmnを生成する。加算器21bは、複数の乗
算データDma〜Dmnと、負帰還データDfと、を加
算して加算データDaを生成する。
【0034】積分器22は、加算データDaを積分して
積分データDiを生成する。コンパレータ23は、積分
データDiを2値化して1ビットデータDqを生成す
る。負帰還制御器24は、1ビットデータDqを反転制
御して負帰還データDfを生成する。
【0035】以上説明したように、本発明のデータ加算
装置1aでは、振幅変換装置1を応用することによっ
て、振幅変換が容易に行え、複数のΔΣ変換された1ビ
ットデータの加算を行う装置を小規模な回路で構成する
ことが可能になる。
【0036】以上説明したように、本発明の振幅変換装
置1は、1ビットデータと、振幅値と、を乗算した後に
ΔΣ変換器20を通して振幅変換を行う構成とした。こ
の振幅変換装置1を例えばΔΣ型ADコンバータの出力
である1ビットデータ列に対して用いることにより、ボ
リューム操作を効率的に行うことができる。
【0037】また、多ビット(例えば16ビット)のデ
ータをオーバサンプリングなどをして、ΔΣ変換を行う
1ビットDAコンバータなどに対して、2系統の異なる
ボリュームレベルによる変換が必要な場合に、1系統の
ΔΣ変換器の後ろに本発明の振幅変換装置1を配置する
ことによって、もう一方の1ビットデータ列を生成する
ことができる。
【0038】このため、多ビットの段階で2系統に分
け、一方に乗算器を使用して双方にΔΣ変換を行う場合
に比べ、オーバサンプリングの回路など大幅な削減がで
き、回路規模の縮小、DSPの負担軽減、さらに消費電
力の削減等が可能になる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の振幅変換
装置は、1ビットデータと、振幅値と、を乗算した後に
ΔΣ変換器を通して振幅変換を行う構成とした。これに
より、ΔΣ変換を行う前に多数ビットデータへの変換等
を行う必要がないため、回路規模が縮小され、消費電力
の削減を図ることが可能になる。さらに、アナログのボ
リューム調整器のような特性の変化しやすい部品を用い
ずに振幅変換が行えるので、品質の向上を図ることが可
能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の振幅変換装置の原理図である。
【図2】振幅変換装置の構成を示す図である。
【図3】振幅変換した正弦波のオーバサンプリング時の
波形を示す図である。
【図4】S/Nを示す図である。
【図5】データ加算装置の原理を示す図である。
【図6】ΔΣ変換を利用した基本的なADコンバータの
ブロック構成を示す図である。
【図7】ΔΣ変換を利用した基本的なDAコンバータの
ブロック構成を示す図である。
【符号の説明】
1……振幅変換装置、10……乗算器、20……ΔΣ変
換器、21……加算器、22……積分器、23……コン
パレータ、24……負帰還制御器、Dm……乗算デー
タ、Da……加算データ、Di……積分データ、Dq…
…1ビットデータ、Df……負帰還データ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振幅変換の高品質化を図る振幅変換装置
    において、 1ビットデータと振幅値とを乗算して乗算データを生成
    する乗算器と、 前記乗算データと、負帰還データと、を加算して加算デ
    ータを生成する加算器と、前記加算データを積分して積
    分データを生成する積分器と、前記積分データを2値化
    して1ビットデータを生成するコンパレータと、前記1
    ビットデータを反転制御して前記負帰還データを生成す
    る負帰還制御器と、から構成され、振幅変換された前記
    量子化データを出力するΔΣ変換器と、 を有することを特徴とする振幅変換装置。
  2. 【請求項2】 前記乗算器は、前記1ビットデータと、
    前記振幅値と、の排他的論理和をとって前記乗算データ
    を生成することを特徴とする請求項1記載の振幅変換装
    置。
  3. 【請求項3】 複数のΔΣ変換されたデータの加算を行
    うデータ加算装置において、 1ビットデータと、振幅値と、を乗算して乗算データを
    生成する複数の乗算器と、 複数の前記乗算データと、負帰還データと、を加算して
    加算データを生成する加算器と、前記加算データを積分
    して積分データを生成する積分器と、前記積分データを
    2値化して1ビットデータを生成するコンパレータと、
    前記1ビットデータを反転制御して前記負帰還データを
    生成する負帰還制御器と、から構成され、振幅変換され
    て複数の前記1ビットデータが加算された前記量子化デ
    ータを出力するΔΣ変換器と、 を有することを特徴とするデータ加算装置。
JP17026198A 1998-03-03 1998-06-17 振幅変換装置及びデータ加算装置 Pending JPH11317668A (ja)

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JP10-50829 1998-03-03
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003526979A (ja) * 2000-03-04 2003-09-09 クゥアルコム・インコーポレイテッド 調整可能な時間応答を有するディジタル・アナログ変換インタフェース回路
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