JPS5952850B2 - AD conversion device - Google Patents

AD conversion device

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JPS5952850B2
JPS5952850B2 JP14956376A JP14956376A JPS5952850B2 JP S5952850 B2 JPS5952850 B2 JP S5952850B2 JP 14956376 A JP14956376 A JP 14956376A JP 14956376 A JP14956376 A JP 14956376A JP S5952850 B2 JPS5952850 B2 JP S5952850B2
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signal
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章 伊賀
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変
換装置に関する。 一般にアナログ信号をデジタル信号に変換するには、ア
ナログ信号をサンプリングして、サンプリングされた振
幅を量子化し、更に量子数をコード化する操作が必要で
あり、通常はアナログ信号の振幅を2°個のステップで
分割してnビットのコードに変換するのを普通とする。 このステップ数が多いほど量子化ノイズが少なくなるが
、回路構成が複雑となる。 そこで、入力信号の振幅をいくつかの範囲に分割して、
この分割された範囲を夫々2n個のステップで量子化し
てnビットのコードに変換することにより、使用ビット
数が増加することなくステップ数を増加させたのと等価
な効果を得ることが考えられている。 更に、アナログ信号がオーディオ信号である場合には、
オーディオ信号の振幅が大きいときでは量子化ノイズが
マスキングされる特徴があるので、オーディオ信号をA
D変換する際には、オーディオ信号の振幅が大きいとき
では量子化ステップを粗くし、その振幅が小さいときで
は量子化ステップを細くすることが好ましい。 このように、アナログ信号の振幅により量子化ステップ
を異ならせるものは非直線形AD変換装置と称される。 第1図は従来の非直線形AD変換装置の一例で、入力端
子1からのアナログ信号はサンプリングホールド回路2
に供給され、そのサンプリング出力がアンプ3に供給さ
れると共に、比較器4に供給される。 比較器4はアナログ信号の振幅が(0−Vm)で゛ある
場合に、サンプリング出力Viと基準電圧とを比較する
ことにより、サンプリンVm Vm グ出力Viが(Vm≧Vi> 2 ) c’)範囲E
7. (T−≧vi> −)の範囲E6.・・・・・
・(N匹≧Vi≧0)Vm 4 64 の範囲E1の例えば7つの何れの範囲にあるかを検出す
るもので、各範囲E1〜E7を示すレンジビットを発生
する。 このレンジビットによりアンプ3のゲインが切り換えら
れる。 即ちサンプリング出力Viが範囲E7にあるときは、ア
ンプ3のゲインは1倍とされ、それが範囲E6にあると
きはアンプ3のゲインは2倍とされ、以下各範囲に応じ
てアンプ3のゲインが4倍、8倍・・・・・・64倍に
切り換えられる。 従ってアンプ3の出力■。がAD変換器(符号化回路)
5に供給されてnビットのコードに変換され、その出力
端子6に現れる。 このnビットのコード及び比較器4よりのレンジビット
が出力となる。 また、図示せずもかかる非直線形AD変換装置からのテ
゛ジタル信号をアナログ信号とするには、nビットのコ
ードをDA変換器(復号化回路)に与えて、その出力ア
ナログ信号をレンジビットによりゲインが1倍、172
倍、174倍、178倍、・・・・・・1764倍に切
り換えられるアンプに供給することによりもとのアナロ
グ信号を得ることができる。 上述の非直線形AD変換装置に依れば、アナログ信号の
振幅が小さいほど、量子化ステップを細かいものとでき
、オーディオ信号をPCM化するうえで都合が良い。 しかしながら、比較器4の基準電圧の変動等による誤差
により精度が低い欠点がある。 一例として、 (Vm=10V) としたとき、サン
プリング出力Viが5.1■にも拘らず、比較器4が4
.99Vと判断したとすると、アンプ3のゲインは2倍
とされて、アンプ3の出力■。 が10、2Vとなってしまう。 このためAD変換器5は10V迄しかAD変換できない
ので、その出力は最下位ピッ) (LSB)から最上
位ビット (MSB)迄全て1゛となる。 このテ゛ジタル信号をレンジビットによりDA変換を行
なうと、10vのDA変換出力を172とするので5■
のアナログ出力が得られ、もとの5.1vとは0.1V
の誤差が生じることになる。 また、アンプ3は、そのゲインが非常に高速度で7段階
のように広範囲に切り換わる必要があり、このような機
能を有している特性の良好なアンプは実現が困難でアン
プ3においても誤差が発生することになる。 他の非直線形AD変換装置として、サンプリング出力を
そのままAD変換してから、デジタル的に非直線化処理
するものも考えられるが、この場合は高精度とできても
、ビット数の多いAD変換器が必要となり、これと共に
、非直線化処理を行なうデジタル回路の構成も複雑とな
り、装置が高価複雑となる欠点がある。 本発明は高精度で且つ安価なAD変換装置を提供せんと
するものである。 また、本発明はオーディオ信号をPCM化するのに用い
て好適な非直線形AD変換装置である。 オーディオ信号をPCM化する装置としてVTRを用い
たものが提案されており、本発明はかかる装置に好適な
ものであり、第2図はこのような装置の全体を示すもの
である。 第2図において、7は例えば回転2ヘツド形VTRを示
す。 回転2ヘツド形VTR7は周知のように映像信号入力端
子81からの映像信号を変調して一対の回転磁気ヘッド
で磁気テープに順次傾斜したトラックとして記録し、再
生時には回転磁気ヘッドからの再生信号を復調して映像
信号出力端子80に得るものである。 また、9Lはステレオオーテ゛イオ信号の左方信号の供
給される端子で、9Rはその右方信号の供給される端子
である。 この左方信号はローパスフィルタIOLを介してサンプ
リングホールド回路11Lに供給され、そのサンプリン
グ出力がAD変換器12Lに供給される。 右方信号も同様にローパスフィルタ10R及びサンプリ
ングホールド回路11Rを介してAD変換器12Rに供
給される。 これらAD変換器12L、12Rの出力は並列コードで
あり、これが並列直列変換回路13に供給されて直列化
される。 この並列直列変換回路13の出力はメモリー装置14に
書き込まれる。 このメモリー装置14から読み出されたコードは同期信
号混合回路15に供給される。 この同期信号混合回路15の出力がVTR7の映像信号
入力端子81に供給される。 上述のメモリー装置14はコードの時間軸を圧縮して映
像信号の垂直ブランキング期間に相当するデータ欠如期
間を形成するもので、また同期信号混合回路15にて垂
直同期信号、水平同期信号及び等比パルスが付加されて
PCM信号は映像信号と同一の信号形態となされる。 これは、本来映像信号を記録再生するVTRをそのまま
用いることを可能とするためである。 再生時では映像信号出力端子80から映像信号と同様の
形態のPCM信号が得られ、これが同期分離回路16に
供給される。 この同期分離回路16にて分離された同期信号をタイム
ベースとして再生系のタロツクパルスが形成される。 そして同期信号が除去されたPCM信号がメモリー装置
17に書き込まれる。 メモリー装置17は直列のPCM信号の時間軸を伸長し
て欠如期間のない連続した信号となすものである。 そしてメモリー装置17から読み出されたコードは並列
直列変換回路18により並列コードとされて、DA変換
器19L及び19Rに供給され、DA変換器19L及び
19Rにアナログ出力がローパスフィルタ20L及び2
0Rを介して出力端子21L及び21Rに導かれる。 出力端子21Lにはステレオ左方信号が現れ、出力端子
21Rにはステレオ右方信号が現れる。 このように、VTR7を用いてPCM記録或いは再生を
行なうことにより、PCM専用の広帯域信号記録再生装
置を用意する必要はなく、また、テレビ放送を利用して
PCM信号を伝送し、受信側でVTRを用いて記録する
など、高品位のオーディオ信号を容易に得ることができ
る。 本発明は上述のオーディオ信号のPCM記録再生装置に
使用されるものである。 第3図は本発明の一実施例を示し、入力端子1からのア
ナログ信号がサンプリングホールド回路2に供給され、
Viなるサンプリング出力が生じ、このサンプリング出
力Viがアンプ30a、30b、30Cに供給される。 アンプ30aはゲインが1倍、アンプ30bはゲインが
4倍、アンプ30Cはゲインが16倍のものであり、こ
れらアンプ30a、30b、30Cの出力がスイッチン
グ回路31の入力端子a、 l)、 cに供給され
、このスイッチング回路31の出力V。 が12ビツトのAD変換器32に供給される。 また、サンプリング出力Viが比較回路33,34,3
5,36に供給され、基準電圧±vr1及びVF2と比
較される。 これら比較回路33.34,35,36の出力がエンコ
ーダ37に与えられて、エンコーダ37からの2ビツト
のゲイン選択コードが発生し、このゲイン選択コードに
よってスイッチング回路31の状態が制御される。 即ち第4図に示すようにVm〜−Vmのピークツウピー
タ値のアナログ入力信号として表わされたサンプリング
出力Viに対して、比較器33の基準電圧−Vrlは に選ばれ、比較器34の基準電圧Vr1はに選ばれ、比
較器35の基準電圧−VF6はに選ばれ、比較器36の
基準電圧vr2はに選ばれる。 比較器33,34,35,36はサンプリング出力Vi
の絶対値が基準電圧vr1及び■r2以上となるときに
“0”の出力を第4図に示すように発生するものである
。 この比較器33゜34.35,36の出力がエンコーダ
37に与えられることにより、サンプリング出力Viが
、(Vm≧Vi≧Vr1.− Vm≦Vi≦−VF1)
の範囲にあるとき、 〔11〕なるゲイン選択コードが
発生して、これによりスイッチング回路31の出力端子
が入力端子aと接続され、サンプリング出力Viが、
(Vrl> Vi≧Vr2.−vrl〈Vi≦−VF6
)ノ範囲にあるとき、 〔01〕なるゲイン選択コード
が発生して、これによりスイッチング回路31の出力端
子が入力端子すと接続され、サンプリング出力Viが、
(VF6> Vi > −VF6) (7)範囲にあ
るとき、
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an AD converter that converts an analog signal into a digital signal. Generally, to convert an analog signal to a digital signal, it is necessary to sample the analog signal, quantize the sampled amplitude, and further encode the quantum number. Normally, the code is divided into n-bit codes in steps of . The larger the number of steps, the lower the quantization noise, but the more complex the circuit configuration becomes. Therefore, by dividing the amplitude of the input signal into several ranges,
By quantizing each of these divided ranges in 2n steps and converting them into n-bit codes, it is possible to obtain an effect equivalent to increasing the number of steps without increasing the number of bits used. ing. Furthermore, if the analog signal is an audio signal,
When the amplitude of the audio signal is large, the quantization noise is masked, so the audio signal is
When performing D conversion, it is preferable to make the quantization step coarse when the amplitude of the audio signal is large, and to make the quantization step thin when the amplitude is small. An apparatus that changes the quantization step depending on the amplitude of the analog signal in this way is called a nonlinear AD converter. Figure 1 shows an example of a conventional non-linear AD converter, in which the analog signal from input terminal 1 is sent to sampling hold circuit 2.
The sampling output thereof is supplied to the amplifier 3 and also to the comparator 4. When the amplitude of the analog signal is (0-Vm), the comparator 4 compares the sampling output Vi with the reference voltage, so that the sampling output Vi is (Vm≧Vi>2)c') Range E
7. Range E6 of (T-≧vi>-).・・・・・・
- (N animals≧Vi≧0) It detects which of the seven ranges E1 of Vm 4 64 is in, for example, and generates range bits indicating each range E1 to E7. The gain of the amplifier 3 is switched by this range bit. That is, when the sampling output Vi is in the range E7, the gain of the amplifier 3 is set to 1, and when it is in the range E6, the gain of the amplifier 3 is set to 2. can be switched to 4x, 8x...64x. Therefore, the output of amplifier 3■. is an AD converter (encoding circuit)
5 is converted into an n-bit code and appears at its output terminal 6. This n-bit code and the range bit from the comparator 4 are output. Although not shown, in order to convert a digital signal from such a non-linear AD converter into an analog signal, an n-bit code is given to a DA converter (decoding circuit), and the output analog signal is converted into an analog signal using a range bit. Gain is 1x, 172
The original analog signal can be obtained by supplying the signal to an amplifier that can be switched to multiply by 174 times, 178 times, . . . 1764 times. According to the above-mentioned non-linear AD converter, the smaller the amplitude of the analog signal, the finer the quantization step, which is convenient for converting the audio signal into PCM. However, it has the disadvantage of low accuracy due to errors caused by fluctuations in the reference voltage of the comparator 4, etc. As an example, when (Vm=10V), even though the sampling output Vi is 5.1■, the comparator 4 is 4.
.. If it is determined to be 99V, the gain of amplifier 3 is doubled, and the output of amplifier 3 becomes ■. becomes 10.2V. Therefore, since the AD converter 5 can perform AD conversion only up to 10V, its output is all 1 from the least significant bit (LSB) to the most significant bit (MSB). When this digital signal is subjected to DA conversion using the range bit, the DA conversion output of 10V is 172, so 5.
An analog output is obtained, and the original 5.1V is 0.1V.
This will result in an error of In addition, the gain of amplifier 3 must be switched over a wide range of 7 levels at very high speed, and it is difficult to create an amplifier with good characteristics that has such a function. An error will occur. As other non-linear AD conversion devices, it is possible to perform AD conversion of the sampling output as it is and then digitally perform non-linear processing, but in this case, even if high precision is achieved, AD conversion requires a large number of bits. In addition to this, the configuration of the digital circuit for performing the non-linearization process becomes complicated, resulting in a disadvantage that the device becomes expensive and complicated. The present invention aims to provide a highly accurate and inexpensive AD conversion device. Further, the present invention is a non-linear AD conversion device suitable for use in converting an audio signal into PCM. A device using a VTR has been proposed as a device for converting audio signals into PCM, and the present invention is suitable for such a device, and FIG. 2 shows the entirety of such a device. In FIG. 2, numeral 7 indicates, for example, a rotary two-head type VTR. As is well known, the rotating two-head type VTR 7 modulates the video signal from the video signal input terminal 81 and records it on a magnetic tape as sequentially inclined tracks using a pair of rotating magnetic heads. The signal is demodulated and obtained at the video signal output terminal 80. Further, 9L is a terminal to which the left side signal of the stereo audio signal is supplied, and 9R is a terminal to which the right side signal is supplied. This left signal is supplied to a sampling hold circuit 11L via a low-pass filter IOL, and its sampling output is supplied to an AD converter 12L. The right signal is also supplied to the AD converter 12R via the low pass filter 10R and the sampling hold circuit 11R. The outputs of these AD converters 12L and 12R are parallel codes, which are supplied to the parallel-serial conversion circuit 13 and serialized. The output of this parallel-to-serial conversion circuit 13 is written into the memory device 14. The code read from this memory device 14 is supplied to a synchronization signal mixing circuit 15. The output of this synchronizing signal mixing circuit 15 is supplied to a video signal input terminal 81 of the VTR 7. The above-mentioned memory device 14 compresses the time axis of the code to form a data missing period corresponding to the vertical blanking period of the video signal, and the synchronizing signal mixing circuit 15 compresses the time axis of the code to form a data missing period corresponding to the vertical blanking period of the video signal. The ratio pulse is added to make the PCM signal have the same signal form as the video signal. This is to enable the VTR, which originally records and reproduces video signals, to be used as is. During playback, a PCM signal having the same format as the video signal is obtained from the video signal output terminal 80 and is supplied to the synchronization separation circuit 16. Using the synchronization signal separated by the synchronization separation circuit 16 as a time base, a reproduction system tarok pulse is formed. The PCM signal from which the synchronization signal has been removed is then written into the memory device 17. The memory device 17 expands the time axis of the serial PCM signal to make it a continuous signal with no missing periods. The code read from the memory device 17 is converted into a parallel code by the parallel-to-serial conversion circuit 18, and is supplied to the DA converters 19L and 19R.
It is led to output terminals 21L and 21R via 0R. A stereo left signal appears at the output terminal 21L, and a stereo right signal appears at the output terminal 21R. In this way, by using the VTR7 to perform PCM recording or playback, there is no need to prepare a wideband signal recording and playback device exclusively for PCM, and it is also possible to transmit the PCM signal using television broadcasting and record it on the VTR on the receiving side. High-quality audio signals can be easily obtained by recording using . The present invention is used in the above-mentioned PCM recording and reproducing apparatus for audio signals. FIG. 3 shows an embodiment of the present invention, in which an analog signal from an input terminal 1 is supplied to a sampling and holding circuit 2,
A sampling output Vi is generated, and this sampling output Vi is supplied to amplifiers 30a, 30b, and 30C. The amplifier 30a has a gain of 1, the amplifier 30b has a gain of 4, and the amplifier 30C has a gain of 16. and the output V of this switching circuit 31. is supplied to a 12-bit AD converter 32. Also, the sampling output Vi is the comparator circuit 33, 34, 3
5 and 36, and is compared with reference voltages ±vr1 and VF2. The outputs of these comparison circuits 33, 34, 35, and 36 are applied to an encoder 37, and a 2-bit gain selection code is generated from the encoder 37, and the state of the switching circuit 31 is controlled by this gain selection code. That is, as shown in FIG. 4, for the sampling output Vi expressed as an analog input signal with a peak-to-peak value of Vm to -Vm, the reference voltage -Vrl of the comparator 33 is selected as The reference voltage Vr1 of the comparator 35 is selected to be , the reference voltage -VF6 of the comparator 35 is selected to be , and the reference voltage vr2 of the comparator 36 is selected to be . Comparators 33, 34, 35, and 36 have sampling outputs Vi
When the absolute value of is greater than the reference voltages vr1 and r2, an output of "0" is generated as shown in FIG. The outputs of the comparators 33, 34, 35 and 36 are given to the encoder 37, so that the sampling output Vi becomes (Vm≧Vi≧Vr1.-Vm≦Vi≦-VF1)
When the gain selection code [11] is within the range of
(Vrl>Vi≧Vr2.-vrl<Vi≦-VF6
), a gain selection code [01] is generated, which connects the output terminal of the switching circuit 31 to the input terminal, and the sampling output Vi becomes
(VF6 > Vi > -VF6) (7) When within the range,

〔00〕なるゲイン選択コードが発生して、こ
れによりスイッチング回路31の出力端子が入力端子C
と接続される。 このようにしてゲイン選択コードにより制御されるスイ
ッチング回路31の出力voはAD変換器32にてAD
変換される。 ここでスイッチング回路31の出力V。 は、基準電圧子Vr□及び士■r2が前述のように選ば
れていることにより、この基準電圧が若干変動したり或
いは比較器33,34,35,36の動作が正規のもの
とは若干具なっても、必らずVmより小さく、−Vmよ
り大きいものとなる。 そしてAD変換器31の12ビツトの出力D1〜D工2
(DlがMSB、 D1□がLSB)は第5図Aに示す
ように、スイッチング回路31の出力V。 が−Vmで全て”0”となり、これよりV。 が大きいほどのステップでD□〜D1□が大きくなり、
VmでD1〜D12の全てが“1”となるものである。 かかるAD変換器32の出力D1〜D12が後の処理の
簡単化のために、コード変換回路38に供給されて、折
り返し2進コードの形式のコードR1〜R1□となされ
る。 このコードR1〜R1□は第5図Bに示すように、0に
相当するAD変換器32の出力は、MSBであるR1の
みが′1”で他のビットは全て′0゛となり、+側に大
となるほど、R1は°゛1”のままで順次デジタル出力
が大となり、逆に一側では、R1のみが0゛で一側に絶
対値が大となるほど順次テ゛ジタル出力が大となるよう
に、+側及び一側がR1(通常サインビットと称される
)で区別されて、R2〜R1□は絶対値に関して同一の
コードとなるもので゛ある。 この折り返し2進コードの形成とされたAD変換出力R
1〜R1□は、そのうちのR□がそのまま伝送されると
共に(図ではR1′で表わす)、R3〜R1□の10ビ
ツトのうちの8ビツトがスイッチング回路39で選択さ
れてR5′〜R1□′として伝送される。 また、AD変換出力R1〜R1□のうちR1を除く高位
の3ビットR2,R3,R4が判別回路40に供給され
、判別回路40からビット選択コードが発生して、この
ビット選択コードによりスイッチング回路39の状態が
3通りに切り換えられる。 この判別回路40はAD変換出力のどのビットに°“0
“が存在しているかを判別するものである。 またスイッチング回路39は10個のスイッチを有し、
このスイッチの夫々の入力端子にR3−R1゜の各ビッ
トが与えられ、その出力端子a、 b、 cが8個
の出力端子に結線されたものである。 これら10個のスイッチはビット選択コードでスイッチ
ング状態が共通に制御されるもので、各スイッチの入力
端子が出力端子aと接続されるスイッチング状態Aと、
各スイッチの入力端子が出力端子すと接続されるスイッ
チング状態Bと、各スイッチの入力端子が出力端子Cと
接続されるスイッチング状態Cの3つの状態をとりつる
。 スイッチング状態Aでは、R3〜R1oの8ビツトが出
力R5′〜R12′として取り出され、スイッチング状
態BではR4〜R1□の8ビツトが出力R5′〜R12
′として取り出され、スイッチング状態Cで゛はR5−
R1゜の8ビツトが出力R5′〜R1□′として取り出
される。 なお、スイッチング回路39及び前述のスイッチング回
路31は、夫々ビット選択コード及びゲイン選択コード
に応じて制御されるゲート回路等よりなるデジタル的ス
イッチング回路である。 更に、エンコーダ37からのゲイン選択コード及び判別
回路40からのビット選択コードがレンジビットエンコ
ーダ41が与えられ、R2′、R3′。 R4′の3ビツトのレンジビットが形成される。 上述の本発明の一実施例の動作を第6図を参照して説明
するに、本例は+側及び一側のサンプリング出力Viを
E1〜E7の7段階の範囲で非直線AD変換するもので
あり、+側及び一側はビットR1を除いて同様であるの
で、+側について説明する。 まず、基準電圧Vr1より大きいレベルのサンプリング
出力ViはそのままのレベルでAD変換器32に供給さ
れるので、このレベルV。 の大きさに応じたAD変換出力R1〜R12が生じる。 このAD変換出力で1/2VmからVm迄の範囲E7の
ものは、R2のビットに°0“が存在しないから、これ
が判別回路40で判別されてスイッチング回路39をス
イッチング状態Aとするビット選択コードが発生する。 従ってこの範囲ではR3〜R1oの8ビツトが出力R5
′〜R12′とされる。 次に、1/4Vmから(1/2Vm−ΔV) (Δ■
は1量子化ステツプ)迄の範囲E6のAD変換出力R1
〜R12はビットR2,R3のうちR2のみが°゛0“
となるから、これが判別回路40で判別されてスイッチ
ング回路39をスイッチング状態Bとするビット選択コ
ードが発生して、R4〜R1□の8ビツトが出力R5′
〜R□2′とされる。 更に(1/4Vm−Δ■)から基準電圧■r1迄の範囲
(R5の一部)のAD変換出力R1〜R1゜はピッ)
R2及びR3が共に0“となるから、これが判別回路4
0で判別されてスイッチング回路39をスイッチング状
態Cとするビット選択コードが発生して、R5〜R1□
の8ビツトが出力R5′〜R工2′とされる。 また、基準電圧vr2より大きくVr1迄のサンプリン
グ出力Viは4倍とされるので、AD変換器32にはv
rl(vrl−4vr2の場合)からVmを越えない範
囲のレベルのものが供給されることになる。 従ってこの4倍とされたレベル範囲のAD変換出力に対
して上述と同様にしてビット選択コードが発生してスイ
ッチング状態がA、 B及びCと切り換わり8ビツト
が選択され、範囲E5の残部、範囲E4及び範囲E3の
一部の夫々における出力R5′〜R1□′が発生する。 更に基準電圧vr2より小さいサンプリング出力Viは
16倍とされるので、AD変換器32には0からVmを
越えない範囲のレベルのものが供給されて、この16倍
とされたレベル範囲のAD変換出力に対して上述と同様
に範囲E3の残部及び範囲E2の夫々における出力R5
′〜R1□′が発生する。 更に範囲E1に関しては、ゲイン選択コードが16倍で
あることを示すことを検出してスイッチング状態Bのま
まとする。 このようにしてスイッチング回路39により選択されて
出力とされる8ビツトを第6図において破線で囲んで表
わす。 また、伝送される8ビツトのコードR5′〜R1□′よ
り高位のビットは範囲E1を除いて必らず:゛1”であ
るので、これは伝送されずDA変換時で”1“′を付加
するようになされる。 また範囲E1では高位のビットは0“とするようになさ
れる。 そしてDA変換時に必要なゲイン情報は第6図に示すよ
うに、範囲E1及びE2ではけ732倍)、範囲E3で
は(1716倍)、範囲E4では(178倍)、範囲E
5では(174倍)、範囲E6では(172倍)、範囲
E7では(1倍)であり、また範囲E1及びE2では、
高位に1゛を付加するか、0“を付加するかを区別する
のが必要であり、結局レンジビットR2′、R3′、R
4′としては7通り必要であり、例えば第6図に示すよ
うに定める。 かかるAD変換装置による3ビツトのレンジビットR2
′、R3′、R4′を含む12ビツトの例えばPCM信
号は前述のように直列とされ、更にテレビ信号と同一形
式とされてVTR7により記録される。 そしてVTR7から再生されたPCM信号は時間軸伸長
されてからDA変換される。 DA変換装置の一例を第7図を参照して説明する。 まず、正負の極性を示すMSBのR1′とレンジビット
R2′、R3′。 R4′がテ゛コーダ42に与えられて7ビツトの出力コ
ードと変換されて7ビツトODA変換器43に供給され
る。 このDA変換器43の出力には、レンジビットR2′、
R3′、R4′により、正負夫々の6通りの基準電圧が
発生する。 また、R5′〜R1゜′は1ビツト付加回路44に供給
される。 1ビツト付加回路44はR5′〜R1゜′の最高位より
高位に゛。 1゛を付加するものであるが、範囲E1に相当するもの
には”0゛を付加するように動作するものであり、この
ためレンジビットR2′、R3′、R4′が検出回路4
5に供給されて、検出回路45の出力で°1゛又は″0
゛を付加するのかが決定される。 そして1ビツト付加回路44からの9ビツトの出力がD
A変換器46に供給される。 このDA変換器46は梯子形抵抗回路によるものであり
、基準電圧が前述のDA変換器43で形成されてその端
子47に与えられる。 このDA変換器46の出力にアナログ信号が現われる。 ががるDA変換装置は異なるゲインの複数個のアンプ或
いはゲインが切り換えられるアンプを使用する代りに、
DA変換器43によ1)DA変換器46に供給される基
準電圧をレンジビットにより異ならせるものである。 従ってアンプにおける誤差が生ぜず高精度のものである
。 以上述べた本発明によるAD変換装置は高精度で然も安
価なものである。 即ち上述実施例では、基準電圧子■r1及び士■r2に
おいてレベル判別を行なっているが、基準電圧の変動、
比較回路における誤差によって例えばl/4Vmと1/
8Vmとの間で判別レベルが変動してサンプリング出力
Viのレベルが4倍とすべきでないにも拘らず4倍とし
たとしても、AD変換器32に与えられる電圧はVmを
越えないから、AD変換器32の出力は真値を示すもの
となり、DA変換したときには真値を得ることができる
。 然もAD変換器32の必要ビット数はデジタル的にのみ
処理する場合に比して少なくすることができる。 一般にAD変換器はビット数が多くなるほど可及的に価
格が高くなるので、ビット数を少なくてすませることは
、装置を安価なものとする点で有利である。 勿論、本発明によるAD変換装置は冒頭に述べた非直線
形AD変換装置としての特長を有するものである。
A gain selection code [00] is generated, which causes the output terminal of the switching circuit 31 to become the input terminal C.
connected to. In this way, the output vo of the switching circuit 31 controlled by the gain selection code is converted to AD by the AD converter 32.
converted. Here, the output V of the switching circuit 31. Because the reference voltage Vr□ and the voltage Vr2 are selected as described above, this reference voltage may fluctuate slightly or the operation of the comparators 33, 34, 35, and 36 may differ slightly from the normal one. Even if it is, it will always be smaller than Vm and larger than -Vm. Then, the 12-bit outputs D1 to D2 of the AD converter 31
(Dl is MSB, D1□ is LSB) is the output V of the switching circuit 31, as shown in FIG. 5A. becomes all "0" at -Vm, and from this V. The larger the step, the larger D□~D1□ becomes.
All of D1 to D12 are "1" at Vm. The outputs D1 to D12 of the AD converter 32 are supplied to a code conversion circuit 38 to simplify subsequent processing, and are converted into codes R1 to R1□ in the form of folded binary codes. As shown in FIG. 5B, the codes R1 to R1□ correspond to 0, and the output of the AD converter 32 is only the MSB, R1, is '1' and all other bits are '0', on the + side. As R1 becomes larger, the digital output becomes larger sequentially while R1 remains at 1. Conversely, on one side, only R1 is 0, and as the absolute value becomes larger on one side, the digital output becomes larger sequentially. In addition, the + side and the one side are distinguished by R1 (usually called a sign bit), and R2 to R1□ are the same code in terms of absolute value. The AD conversion output R that forms this folded binary code
Of 1 to R1□, R□ is transmitted as is (represented by R1' in the figure), and 8 bits out of 10 bits of R3 to R1□ are selected by the switching circuit 39 and transmitted to R5' to R1□. ’. Furthermore, the three high-order bits R2, R3, and R4 excluding R1 among the AD conversion outputs R1 to R1□ are supplied to the discrimination circuit 40, and the discrimination circuit 40 generates a bit selection code. 39 states can be switched in three ways. This discrimination circuit 40 determines which bit of the AD conversion output
The switching circuit 39 has 10 switches,
Each bit of R3-R1° is applied to each input terminal of this switch, and its output terminals a, b, and c are connected to eight output terminals. The switching states of these 10 switches are commonly controlled by a bit selection code, and the switching state A is in which the input terminal of each switch is connected to the output terminal a,
There are three states: switching state B in which the input terminal of each switch is connected to the output terminal, and switching state C in which the input terminal of each switch is connected to the output terminal C. In switching state A, 8 bits from R3 to R1o are taken out as outputs R5' to R12', and in switching state B, 8 bits from R4 to R1□ are taken out as outputs R5' to R12'.
', and in switching state C, ' is R5-
The 8 bits of R1° are taken out as outputs R5' to R1□'. Note that the switching circuit 39 and the switching circuit 31 described above are digital switching circuits including gate circuits and the like that are controlled according to a bit selection code and a gain selection code, respectively. Furthermore, a range bit encoder 41 is provided with a gain selection code from the encoder 37 and a bit selection code from the discriminator circuit 40, R2' and R3'. A 3-bit range bit of R4' is formed. The operation of the embodiment of the present invention described above will be explained with reference to FIG. 6. In this embodiment, the + side and one side sampling output Vi is subjected to non-linear AD conversion in a range of 7 stages from E1 to E7. Since the + side and the one side are the same except for bit R1, the + side will be explained. First, since the sampling output Vi at a level higher than the reference voltage Vr1 is supplied to the AD converter 32 at the same level, this level V. AD conversion outputs R1 to R12 are generated according to the magnitude of . In the range E7 of this AD conversion output from 1/2Vm to Vm, since °0'' does not exist in the bit of R2, this is determined by the discrimination circuit 40 and is a bit selection code that sets the switching circuit 39 to switching state A. Therefore, in this range, the 8 bits from R3 to R1o are the output R5.
' to R12'. Next, from 1/4Vm to (1/2Vm-ΔV) (Δ■
is the AD conversion output R1 of the range E6 up to 1 quantization step)
~R12 is bit R2 and R3, only R2 is °゛0“
Therefore, this is determined by the discriminating circuit 40, and a bit selection code is generated to set the switching circuit 39 to switching state B, and the 8 bits from R4 to R1□ are outputted to R5'.
~R□2'. Furthermore, the AD conversion output R1~R1° in the range from (1/4Vm-Δ■) to the reference voltage ■r1 (part of R5) is audible.
Since both R2 and R3 become 0, this is the discrimination circuit 4.
A bit selection code that is determined as 0 and sets the switching circuit 39 to switching state C is generated, and R5 to R1□
The 8 bits are outputs R5' to R2'. In addition, since the sampling output Vi which is larger than the reference voltage vr2 and reaches Vr1 is quadrupled, the AD converter 32
A level within a range from rl (in the case of vrl-4vr2) to Vm is supplied. Therefore, a bit selection code is generated in the same way as described above for the AD conversion output of the level range quadrupled, the switching state is changed to A, B, and C, and 8 bits are selected, and the remaining part of the range E5, Outputs R5' to R1□' are generated in the range E4 and part of the range E3, respectively. Furthermore, since the sampling output Vi, which is smaller than the reference voltage vr2, is multiplied by 16, the AD converter 32 is supplied with a level within the range from 0 to Vm, and performs AD conversion in the level range that is set to be 16 times. Similarly to the above, the output R5 in the remainder of the range E3 and the range E2 is
'~R1□' occurs. Furthermore, regarding the range E1, it is detected that the gain selection code indicates 16 times, and the switching state B is maintained. The 8 bits selected and outputted by the switching circuit 39 in this manner are shown surrounded by broken lines in FIG. Also, the bits higher than the transmitted 8-bit code R5' to R1□' are always ``1'' except for the range E1, so they are not transmitted and are changed to ``1'' during DA conversion. In addition, in the range E1, the high-order bits are set to 0. As shown in Fig. 6, the gain information necessary for DA conversion is 732 times in ranges E1 and E2), (1716 times) in range E3, (178 times) in range E4, and (178 times) in range E4.
5 (174x), range E6 (172x), range E7 (1x), and ranges E1 and E2:
It is necessary to distinguish whether to add 1 or 0 to the high order, and in the end, range bits R2', R3', and R
4' is required in seven ways, and is determined as shown in FIG. 6, for example. The 3-bit range bit R2 by this AD converter
For example, the 12-bit PCM signal including ', R3', and R4' is serialized as described above, and is recorded by the VTR 7 in the same format as the television signal. The PCM signal reproduced from the VTR 7 is time-axis expanded and then DA converted. An example of a DA converter will be described with reference to FIG. 7. First, MSB R1' indicating positive and negative polarity and range bits R2' and R3'. R4' is applied to a coder 42, converted into a 7-bit output code, and supplied to a 7-bit ODA converter 43. The output of this DA converter 43 includes a range bit R2',
Six types of positive and negative reference voltages are generated by R3' and R4'. Further, R5' to R1°' are supplied to a 1-bit addition circuit 44. The 1-bit addition circuit 44 is placed at a higher level than the highest level of R5' to R1'. 1" is added, but it operates to add "0" to those corresponding to the range E1. Therefore, the range bits R2', R3', and R4' are added to the detection circuit 4.
5, and the output of the detection circuit 45 is °1" or "0".
It is determined whether to add ``. Then, the 9-bit output from the 1-bit addition circuit 44 is D.
A converter 46 is supplied. This DA converter 46 is a ladder-type resistance circuit, and a reference voltage is formed by the DA converter 43 described above and applied to its terminal 47. An analog signal appears at the output of this DA converter 46. Instead of using multiple amplifiers with different gains or amplifiers with switchable gains, the Gagaru DA converter uses
1) The reference voltage supplied to the DA converter 46 by the DA converter 43 is varied depending on the range bit. Therefore, there is no error in the amplifier and it is highly accurate. The AD converter according to the present invention described above is highly accurate and inexpensive. That is, in the above-mentioned embodiment, level discrimination is performed at the reference voltage terminals r1 and r2, but fluctuations in the reference voltage,
For example, 1/4Vm and 1/4Vm due to errors in the comparator circuit.
Even if the discrimination level fluctuates between 8Vm and the level of the sampling output Vi is quadrupled even though it should not be quadrupled, the voltage applied to the AD converter 32 will not exceed Vm. The output of the converter 32 indicates the true value, and when DA conversion is performed, the true value can be obtained. However, the required number of bits of the AD converter 32 can be reduced compared to the case where processing is performed only digitally. Generally, the price of an AD converter increases as the number of bits increases, so reducing the number of bits is advantageous in terms of making the device inexpensive. Of course, the AD converter according to the present invention has the features as the non-linear AD converter mentioned at the beginning.

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

第1図は従来の非直線形AD変換装置のブロック図、第
2図は本発明を適用しうるPCM方式によるオーディオ
信号の記録再生装置、第3図は本発明の一実施例のブロ
ック図、第4図〜第6図はその動作説明に用いる波形図
及び線図、第7図はDA変換装置の一例のブロック図で
ある。 1は入力端子、2はサンプリングホールド回路、30a
、30b、30Cはアンプ、32はAD変換器、33,
34,35,36は比較回路である。
FIG. 1 is a block diagram of a conventional non-linear AD conversion device, FIG. 2 is a PCM audio signal recording and reproducing device to which the present invention can be applied, and FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the present invention. 4 to 6 are waveform charts and diagrams used to explain the operation, and FIG. 7 is a block diagram of an example of the DA converter. 1 is an input terminal, 2 is a sampling hold circuit, 30a
, 30b, 30C are amplifiers, 32 are AD converters, 33,
34, 35, and 36 are comparison circuits.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 所定ビット数の出力を発生するAD変換器を備え、
このAD変換器に少なくともアナログ信号及びアナログ
信号を2に倍に増幅した信号を選択して供給するように
なし、この選択を上記アナ口1 グ信号とその最大振幅の2に〜21□の範囲で選ばれた
基準レベルとの比較出力によって行ない、上記AD変換
器の出力のうち、その上位複数ビットの状態によって選
択され、上記アナログ信号の一定の変化幅において変化
しない上位ビットを除く複数の下位ビットのうち上記所
定ビット数よりも少なく隣接する一定数の上位ビットと
、上記比較出力と上位複数ビットの状態とによって決定
される複数のレンジビットとをテ゛ジタル出力とするよ
うにしたAD変換装置。
[Claims] 1. An AD converter that generates an output of a predetermined number of bits,
At least an analog signal and a signal amplified by 2 times the analog signal are selected and supplied to this AD converter, and this selection is made within the range of 2 to 21□ to the above-mentioned analog signal and its maximum amplitude. This is done by comparing the output with a reference level selected in An AD conversion device configured to digitally output a certain number of adjacent high-order bits smaller than the predetermined number of bits and a plurality of range bits determined by the comparison output and the state of the high-order bits.
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