JPS6014534B2 - Offset compensation method and circuit - Google Patents

Offset compensation method and circuit

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JPS6014534B2
JPS6014534B2 JP54162517A JP16251779A JPS6014534B2 JP S6014534 B2 JPS6014534 B2 JP S6014534B2 JP 54162517 A JP54162517 A JP 54162517A JP 16251779 A JP16251779 A JP 16251779A JP S6014534 B2 JPS6014534 B2 JP S6014534B2
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JP
Japan
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negative
signal
positive
polarity
circuit
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JP54162517A
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孝文 中条
道信 大畑
昌夫 山沢
正行 高橋
俊彦 松村
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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    • H04L25/061Dc level restoring means; Bias distortion correction ; Decision circuits providing symbol by symbol detection providing hard decisions only; arrangements for tracking or suppressing unwanted low frequency components, e.g. removal of dc offset
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • HELECTRICITY
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    • H04L25/061Dc level restoring means; Bias distortion correction ; Decision circuits providing symbol by symbol detection providing hard decisions only; arrangements for tracking or suppressing unwanted low frequency components, e.g. removal of dc offset
    • H04L25/063Setting decision thresholds using feedback techniques only
    • H04L25/064Subtraction of the threshold from the signal, which is then compared to a supplementary fixed threshold

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はオフセット補償回路、特にPCM通信システム
における符号・復号器に用いて好適なオフセット補償回
路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an offset compensation circuit, and particularly to an offset compensation circuit suitable for use in a coder/decoder in a PCM communication system.

一般に演算増幅器等を含んでなる回路においては、不整
合等の種々の要因に基づいて直流誤差が生ずるのが普通
である。
Generally, in a circuit including an operational amplifier or the like, DC errors usually occur due to various factors such as mismatch.

この直流誤差は通常オフセットと呼ばれ、その補償をな
すべきことが要求される。この演算増幅器を含んでなる
ものとして例えば符号・復合器があるが、この符号・復
合器において前記オフセットが生ずると、再生された音
声の音質が悪化しあるいは無通話時における雑音が大に
なるという問題を伴うことになり、是非とも解決すべき
ことが要求される。この問題を解決する場合、符号・復
合器がディスクリートな部品で構成されるときはその解
決は比較的容易である。なぜなら、その内部回路の全て
が外部に露出しているからである。ところが、近年は該
符号・復合器を大規模集積回路をもって形成するのが普
通になってきている。これは、性能の安定化あるいは量
産による低価格化を狙ったものである。このため、前記
問題を解決するに当って、その内部回路に直接手を加え
ることが不可能となった。強いて手を加えるとすれば大
規模集積回路の外部に突出した入出力ピンに何らかの策
を施し得るのみである。例えば、入出力ピンのいずれか
に対して外付けコンデンサあるいは外付け抵抗を接続す
るという策である。然しながら、大規模集積回路の1つ
1つに最適なこれら外付け素子を設けることは、性能の
安定化にとって好ましくないし、またコスト増にもつな
がる。このため、前記外付け素子等を用いることなく自
らオフセット補償し得る回路の提案が種々なされてきた
。その中でA/D変換器の出力符号の極性ビットの“1
’’、“0”の個数が等しくなるようにオフセット補正
電圧を信号に加算する方法がある。このような方法にお
いてサンプリング周期の奇数倍の周期を基本周期とする
周期的な信号が入力された場合を考える。この場合には
、1周期に含まれるサンプルの個数は奇数個となる。従
って、信号処理回路の内部でオフセット電圧が重畳しな
くても、1周期内に含まれる正のサンプルの個数と負の
サンプルの固数は等しくならない。このような信号に対
しても、オフセット補償回路は、オフセット補正動作を
行うこととなる。この結果、出力信号はあるオフセット
電圧を重畳した状態で安定となる。このオフセット電圧
は、信号の周波数、振幅およびサンプリング・クロック
との位相に大きく依存する。従って、これらの値が変動
すれば、それとともに、その値に応じたオフセット電圧
が童畳し、出力信号が振動することとなる。従って本発
明は、かかる出力信号が振動することとなる欠点を除去
するオフセット補償方法及びその方法の実施に直接使用
される回路を提供することを目的とするものである。
This DC error is usually called an offset, and it is required to compensate for it. For example, there is an encoder/decoder that includes this operational amplifier, but if the offset occurs in this encoder/decoder, the sound quality of the reproduced voice will deteriorate or noise will increase during no calls. This poses a problem, and it is imperative that it be resolved. Solving this problem is relatively easy when the encoder/decoder is composed of discrete components. This is because all of its internal circuits are exposed to the outside. However, in recent years, it has become common to form the encoder/decoder using a large-scale integrated circuit. This is aimed at stabilizing performance or lowering prices through mass production. Therefore, in order to solve the above problem, it has become impossible to directly modify the internal circuit. If we were forced to make any changes, we would only be able to do something about the input/output pins that protrude to the outside of the large-scale integrated circuit. For example, connect an external capacitor or external resistor to one of the input/output pins. However, providing these optimal external elements for each large-scale integrated circuit is not desirable for stabilizing performance and also leads to increased costs. For this reason, various proposals have been made for circuits that can perform offset compensation by themselves without using the external elements or the like. Among them, the polarity bit of the output code of the A/D converter is “1”.
'', there is a method of adding an offset correction voltage to the signal so that the number of "0"s becomes equal. Consider a case in which a periodic signal whose basic period is an odd multiple of the sampling period is input in such a method. In this case, the number of samples included in one period is an odd number. Therefore, even if offset voltages are not superimposed inside the signal processing circuit, the number of positive samples and the number of negative samples included in one cycle are not equal. The offset compensation circuit performs an offset compensation operation for such a signal as well. As a result, the output signal becomes stable with a certain offset voltage superimposed thereon. This offset voltage is highly dependent on the signal's frequency, amplitude and phase with respect to the sampling clock. Therefore, if these values fluctuate, the offset voltage corresponding to the value fluctuates, causing the output signal to oscillate. It is therefore an object of the present invention to provide an offset compensation method which eliminates the drawbacks that result in oscillations in the output signal, and a circuit that can be used directly for implementing the method.

そして本発明に係る補償方法は、信号の振幅の極性が正
、負等確率となるような信号を入力する信号処理回路の
内部で発生するオフセット電圧を、出力信号のサンプル
値の極性が正であるサンプルの個数と、負であるサンプ
ルの個数とが等しくなるように補正するオフセット補償
方法において、該信号のサンプリング周期の奇数倍の周
期を基本周期とする周期的な信号を検出し、オフセット
補償動作を停止するようにしたことを特徴とするもので
ある。更にかかる方法に直接使用されるオフセット補償
回路の構成は、信号の振幅の樋性が正、負等確率となる
ような信号を入力する信号処理回路の内部で発生するオ
フセット電圧を、出力信号のサンプル値の磁性が正であ
るサンプルの個数と、負であるサンプルの個数とが等し
くなるように補正するオフセット補償回路において、信
号のサンプル値の極性が負から正に変わる時点と、この
次に、負から正に変わる時点との間に入る極性が正のサ
ンプルの個数Npと、極性が負のサンプルの個数Nnと
を計数する手段と、このNp、Nnの差が1となる場合
が2度以上連続すれば次に計数値Np、Nnの差が1で
はなくなるまで、オフセット電圧を補正する動作を停止
させる信号を発生する手段を有することを特徴とするも
のである。以下図面に従って本発明を詳細に説明する。
The compensation method according to the present invention eliminates the offset voltage generated inside a signal processing circuit that inputs a signal whose amplitude polarity is positive and negative with equal probability. In an offset compensation method that corrects the number of samples to be equal to the number of negative samples, a periodic signal whose basic period is an odd multiple of the sampling period of the signal is detected, and offset compensation is performed. The feature is that the operation is stopped. Furthermore, the configuration of the offset compensation circuit used directly in such a method is such that the offset voltage generated inside the signal processing circuit, which receives a signal whose amplitude has equal probability of positive or negative, is compensated for by the offset voltage of the output signal. In an offset compensation circuit that corrects so that the number of samples whose magnetic properties are positive and the number of samples whose magnetic properties are negative are equal, the polarity of the signal sample value changes from negative to positive, and then , a means for counting the number of samples Np with positive polarity and the number Nn of samples with negative polarity that occur between the time point when the polarity changes from negative to positive, and the case where the difference between Np and Nn is 1 is 2. The present invention is characterized in that it has a means for generating a signal to stop the operation of correcting the offset voltage if the offset voltage continues to be greater than or equal to 1, until the difference between the counted values Np and Nn is no longer 1. The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

尚、以下において、信号処理回路として、アナログ/デ
ィジタル変換器を想定して説明をする。第1図は一般的
なオフセット補償回路を備えたアナログ/ディジタル変
換器を示すブロック図である。本図において、A,nは
アナログノディジタル変換すべき入力アナログ信号であ
り、音声であればその極性は統計的に正、負等確率で現
われることが知られている。
Note that the following description assumes that an analog/digital converter is used as the signal processing circuit. FIG. 1 is a block diagram showing an analog/digital converter equipped with a general offset compensation circuit. In this figure, A and n are input analog signals to be converted from analog to digital, and it is known that, in the case of audio, the polarity appears statistically with equal probability of positive or negative.

なお入力アナログ信号Ainは既に低域ろ波フィル夕(
図示せず)により例えば3.4kHz以下の周波数帯城
に制限されている。入力アナログ信号Ainはアナログ
加算器11を経由してアナログ/ディジタル変換器12
に印加され、これにより出力ディジタル信号D。utが
取り出される。この世力ディジタル信号D。utは通常
その極性を表わす符号ビットと、これに続く数ビットの
レベル表示ビットとからなり、このうち符号ビットを積
分回路13に印加する。この積分回路13は原理的にC
R積分を行ない、その時定数は極めて大である。時定数
が大であることにより、出力ディジタル信号○。utの
音声成分に基づく短周期且つ統計的に正、負等確率であ
る符号ビットに関する周波数成分は殆んどが除去され、
絹局長周期のオフセットに起因して変動する極めて低い
周波数成分、あるいは直流分が抽出され、アナログ加算
器11に負帰還される。ここにオフセット補償がなされ
る。然しながら、第1図に示す一般的なオフセット補償
回路では、次の様な欠点がある。
Note that the input analog signal Ain has already been passed through the low-pass filter filter (
(not shown), the frequency band is limited to, for example, 3.4 kHz or less. The input analog signal Ain is sent to the analog/digital converter 12 via the analog adder 11.
, thereby producing an output digital signal D. ut is taken out. This world power digital signal D. ut usually consists of a sign bit representing its polarity and several level indicating bits following this, of which the sign bit is applied to the integrating circuit 13. In principle, this integrating circuit 13
R-integration is performed, and its time constant is extremely large. Due to the large time constant, the output digital signal is ○. Most of the frequency components related to code bits that have a short period and statistically equal probability of positive or negative based on the audio component of ut are removed,
An extremely low frequency component or a DC component that fluctuates due to the offset of the silk bureau cycle is extracted and negatively fed back to the analog adder 11. Offset compensation is performed here. However, the general offset compensation circuit shown in FIG. 1 has the following drawbacks.

■ オフセット補償が常時実行されるため、出力ディジ
タル信号Doutの音声成分に歪が付加されてしまうこ
と。
(2) Since offset compensation is constantly executed, distortion is added to the audio component of the output digital signal Dout.

■ 積分回路13のCおよびRとして大容量、高抵抗の
ものを使用しなければならず、大規模集積回路化が図れ
ないこと。
(2) Large-capacity, high-resistance elements must be used as C and R of the integrating circuit 13, and large-scale integration cannot be achieved.

等である。etc.

また、この他の形式として、定期的にオフセットを検出
し、アナログ加算器に負帰還する形式のものがあるが、
この場合は、オフセット検出のための期間を挿入しなけ
ればならず、高速のアナログ/ディジタル変換が実行で
きない欠点がある。
In addition, there is another format that periodically detects the offset and provides negative feedback to the analog adder.
In this case, a period for offset detection must be inserted, and high-speed analog/digital conversion cannot be performed.

上述した欠点のうち、■の欠点は後述のスイッチドキャ
パシタ形積分回路によって解消できる(本出願人より提
案済み)。従って、本発明は、残る2欠点を解消するの
に適したオフセット補償回路を提供するものである。第
2図は本発明方法に基づくオフセット補償回路を含むア
ナログ/ディジタル変換器の一実施例を示すブ。
Among the above-mentioned drawbacks, the drawback (2) can be solved by a switched capacitor type integrating circuit described later (already proposed by the applicant). Therefore, the present invention provides an offset compensation circuit suitable for eliminating the remaining two drawbacks. FIG. 2 shows an embodiment of an analog/digital converter including an offset compensation circuit based on the method of the present invention.

ック図である。本図において、第1図と同様の構成要素
については同一の参照番号または記号を付して示す。図
中20は本発明方法に従うオフセット補償回路であって
、オフセット補償信号発生回路21と信号検出回路22
とで構成されている。オフセット補償信号発生回路21
はA/D変換器1 2の出力符号の極性ビット(MSB
)の“1”、“0”の個数が等しくなるように、入力信
号に加算すべきオフセット補正電圧を発生する機能を持
つ回路であってその一例として本出願人によって先に特
許出願されている特願隅54−73953号の発明に係
る回路が適用される。
This is a diagram. In this figure, components similar to those in FIG. 1 are designated with the same reference numbers or symbols. 20 in the figure is an offset compensation circuit according to the method of the present invention, which includes an offset compensation signal generation circuit 21 and a signal detection circuit 22.
It is made up of. Offset compensation signal generation circuit 21
is the polarity bit (MSB) of the output sign of A/D converters 1 and 2.
) is a circuit that has a function of generating an offset correction voltage to be added to an input signal so that the number of "1" and "0" of The circuit according to the invention of Japanese Patent Application No. 54-73953 is applied.

そしてその具体回路例は第3図に示されるブロック21
に対応するものである。従って第2図に示すアップダウ
ンカウンタ32は第3図のアップダウンカウンタ32と
同じものである。本発明の理解を容易にすべく、先に第
3図のオフセット補償信号発生回路21の動作について
説期する。
A concrete example of the circuit is block 21 shown in FIG.
This corresponds to Therefore, the up/down counter 32 shown in FIG. 2 is the same as the up/down counter 32 shown in FIG. In order to facilitate understanding of the present invention, the operation of the offset compensation signal generation circuit 21 shown in FIG. 3 will first be explained.

オフセット補償信号発生回路21はバッファ手段30と
大時定数の積分回路13により構成される。バッファ手
段30は、出力ディジタル信号D。
The offset compensation signal generation circuit 21 is composed of a buffer means 30 and an integrating circuit 13 with a large time constant. Buffer means 30 outputs digital signal D.

utのうち音声成分に基づく変動についてはこれに応答
せず、一方、オフセット談出力ディジタル信号Dout
のうちオフセットに起因して累積加算された変動が正ま
たは負の許容範囲を超えたときはこれに応答し、制御信
号D(D,およびD2からなる)を出力する。制御信号
Dは、積分回路13を起動し、正のオフセットに対して
は、負の帰還電圧を、負のオフセットに対しては正の帰
還電圧を、それぞれアナログ加算器11に印加する。こ
のバッファ手段30は、一具体例として出力ディジタル
信号D。utを一部分岐してこれをストアするレジスタ
31と、レジスタ31にストアされた信号○。utの符
号ビットSをカウント制御入力U/DとしクロックCL
K3を計数するアップ/ダウンカウンタ32と、アップ
/ダウンカウンタ32のディジタル出力A,A2・・・
・・…・・・・・・・Awを受信するコントロール回路
33とから構成される。コントロール回路33は制御信
号D,およびD2を出力する。制御信号D,およびD2
は共に積分回路13に入力され、これを起動する。前記
レジスタ31内の符号ビットSは極性を表示するビット
であり、サンプリング毎(例えば桃比)に更新される。
It does not respond to fluctuations based on the audio component of ut, and on the other hand, the offset talk output digital signal Dout
When the cumulatively added variation due to the offset exceeds the positive or negative tolerance range, a control signal D (consisting of D and D2) is output in response. The control signal D activates the integrating circuit 13 and applies a negative feedback voltage to the analog adder 11 for a positive offset, and a positive feedback voltage for a negative offset, respectively. This buffer means 30 outputs an output digital signal D as a specific example. A register 31 that partially branches ut and stores it, and a signal ○ stored in the register 31. The sign bit S of ut is used as the count control input U/D and the clock CL
An up/down counter 32 that counts K3 and digital outputs A, A2, etc. of the up/down counter 32.
. . . It is composed of a control circuit 33 that receives Aw. Control circuit 33 outputs control signals D and D2. Control signals D and D2
are both input to the integrating circuit 13 to start it up. The sign bit S in the register 31 is a bit indicating polarity, and is updated every sampling (eg, peach ratio).

この符号ビットU/Dが“1”(正)であるか“0”(
負)であるかに応じて、クロックCLK3を計数するア
ップ/ダウンカウンタ32は、その計数値をそれぞれカ
ウントアップまたはカウントダウンする。カウンタ32
がカウント出力A(.A2……………AM)として(0
0……………0)から(11……………1)までとり得
るものとすれば、カウントダウンおよびカウントアップ
の基準値を例えば(10……………0)に設定しておく
。この基準値は、図中プリセットデータB,B…………
…BMとして示される。このプリセツトデ−タB,&…
…………BMのプリセットは、制御信号D2の一部をO
Rゲート34を通してプリセット入力(PRESET)
とすることにより行なわれる。音声信号は正負極性をも
って変化するから、カウンタ32の計数値は(00・・
・・・・・・・・・・・・・0)側または(11・・・
・・・・・・・・・・・・1)側へ向って変動する。
This sign bit U/D is “1” (positive) or “0” (
The up/down counter 32 that counts the clock CLK3 counts up or down, respectively, depending on whether the clock CLK3 is negative (negative). counter 32
is (0
If it is possible to take values from 0...0) to (11...1), the reference value for countdown and countup is set to (10...0), for example. This reference value is the preset data B, B...... in the figure.
...denoted as BM. This preset data B, &...
...... BM preset is to set a part of the control signal D2 to O.
Preset input (PRESET) through R gate 34
This is done by Since the audio signal changes with positive and negative polarities, the count value of the counter 32 is (00...
・・・・・・・・・・・・0) side or (11...
・・・・・・・・・・・・1) Fluctuation toward the side.

この場合、正負極性の発生確率は統計的にほぼ等しいか
ら、長期的にみてプリセット値(10・・・・・・・・
・・・・・・・0)に安定している。このプリセット値
から最も遠ざかるのは音声が、帯城の下限である300
HZになったときである。すなわち、サンプリングが桃
位で行なわれるとすれば符号ビットU/Dは連続して1
3回“0”となり(若しくは13回連続して“1”)、
カウント出力(00……………0)(若し〈は(11・
・・・・・・・・・・・…1))に接近する。然し、カ
ウンタ32はこの様な場合にも、音声信号の1周期以内
ではアンダーフローもオーバーフローもしないように例
えば5ビット構成となっている。従って、積分回路13
を何ら起動しない。ところが、出力ディジタル信号D肌
にオフセットが含まれていたとすると、符号ビットUノ
Dは“1”側若しくは“0”側に過多となりL音声信号
の数周期の間にはカウンタ32はオバーフ。
In this case, since the probability of occurrence of positive and negative polarities is statistically almost equal, the preset value (10...
It is stable at 0). The furthest distance from this preset value is the audio, which is the lower limit of 300.
This is when it became HZ. That is, if sampling is performed at the top, the sign bit U/D will be 1 continuously.
It becomes “0” 3 times (or “1” 13 times in a row),
Count output (00………0) (or (11・
・・・・・・・・・・・・1) Approach. However, even in such a case, the counter 32 has a 5-bit configuration, for example, so that neither underflow nor overflow occurs within one period of the audio signal. Therefore, the integrating circuit 13
does not start at all. However, if the output digital signal D contains an offset, the code bits U and D will be excessively on the "1" side or the "0" side, and the counter 32 will overflow during several cycles of the L audio signal.

一若し〈はダウンフローする。これら、オーバーフロー
若しくはアンダーフローが制御信号D,,D2となる。
これにより、アンダーフローの時(負のオフセットあり
)、積分回路13は正の帰還電圧+Vfを加算器11に
印加して負のオフセットを補償する。逆に、オーバーフ
ローの時(正のオフセットあり)、積分回路13は負の
帰還電圧−Vfを加算器11に印加し、この正のオフセ
ットを補償する。いずれのオフセット補償がなされても
、制御信号D2によりカウンタ32はプリセットされ基
準値(B,Z……………BM)に戻され、再び同様の操
作を繰り返す。従ってこの制御信号D2はオーバーフロ
ーまたはアンダーフローのいずれかが発生したことを表
示する信号である。一方、制御信号D,はオフセットが
正側か負側かを表示するための信号である。オフセット
が正側であれば(カウンタ32のカウント出力が(10
……………0)より(11……………1)側にある場合
)、スイッチSW,を接点P,側へ接続し、正の基準電
圧十Vrefを受信する。正負いずれか選択された基準
電圧は、必要であれば減衰器ATIを通して「 スイッ
チSW2の接点P,に印加され、サンプル・ホールド9
コンデンサC,に充電される。もし、前記オーバーフロ
ー若しくはアンダーフローがあれば、信号D2によりス
イッチSW2は接点P2側に切り換わり、演算増幅器O
Pの帰還ループに設けた積分コンデンサC2を充電する
。これら、スイッチSW2、サンプル・ホールド・コン
デンサC,、演算増幅器OPおよび積分コンデンサC2
は全体として、いわゆるスイッチドキヤパシタ形積分回
路をなす。ここに積分コンデンサC2の容量値は演算増
幅器OPによって拡大され、CR積分回路としての抵抗
(R)値もまたスイッチドキヤパシタにより拡大される
。なお、スイッチドキャパシタ形積分回路を利用して、
第1図のCおよびRを縮小し、大規模集積回路化に適し
たオフセット補償回路を実現することは、本出願人によ
り提案済みである。演算増幅器OPからの出力電圧は、
必要であれば減衰器AT2を通し、正または負のオフセ
ット帰還電圧士Vfとなる。
It will flow down. These overflows or underflows become control signals D, D2.
As a result, when there is an underflow (there is a negative offset), the integrating circuit 13 applies a positive feedback voltage +Vf to the adder 11 to compensate for the negative offset. Conversely, in the event of an overflow (with a positive offset), the integrating circuit 13 applies a negative feedback voltage -Vf to the adder 11 to compensate for this positive offset. No matter which offset compensation is performed, the counter 32 is preset by the control signal D2 and returned to the reference value (B, Z...BM), and the same operation is repeated again. Therefore, this control signal D2 is a signal indicating that either overflow or underflow has occurred. On the other hand, the control signal D is a signal for indicating whether the offset is on the positive side or the negative side. If the offset is on the positive side (the count output of the counter 32 is (10
. . . 0) to the (11 . . . . 1) side), connect the switch SW to the contact P side and receive the positive reference voltage 10 Vref. The selected reference voltage, either positive or negative, is applied to the contact P of switch SW2 through an attenuator ATI if necessary, and is applied to the sample hold 9.
Capacitor C is charged. If there is an overflow or underflow, the switch SW2 is switched to the contact P2 side by the signal D2, and the operational amplifier O
The integrating capacitor C2 provided in the feedback loop of P is charged. These include switch SW2, sample-and-hold capacitor C, operational amplifier OP, and integrating capacitor C2.
The circuit as a whole forms a so-called switched capacitor type integrating circuit. Here, the capacitance value of the integrating capacitor C2 is expanded by the operational amplifier OP, and the resistance (R) value as the CR integrating circuit is also expanded by the switched capacitor. In addition, using a switched capacitor type integrating circuit,
The present applicant has already proposed reducing C and R in FIG. 1 to realize an offset compensation circuit suitable for large-scale integration. The output voltage from the operational amplifier OP is
If necessary, it passes through an attenuator AT2 and becomes a positive or negative offset feedback voltage Vf.

さらに、アナログ加算器量亀で入力アナログ信号Ain
に重畳しトオフセットを補償する。ところで、前述の説
明は、周波数はランダムに変動するが正負極性が統計的
にほぼ等確率で現われる生の音声を対象として行なった
が、この他本発明では入力アナログ信号Ainとして周
波数が一定でしかも正負極性が統計的に等確率で現われ
る信号についても考慮する。
Furthermore, the input analog signal Ain is added using an analog adder.
to compensate for the offset. By the way, the above explanation was made with reference to raw audio whose frequency fluctuates randomly but where positive and negative polarities appear with statistically almost equal probability. Consideration will also be given to signals in which positive and negative polarities appear with statistically equal probability.

というのは、この種の信号、例えば母音を長期間引き延
ばした様な音声、が入力されたとき、本発明のオフセッ
ト補償回路が誤動作することが予想されるからである。
通常、入力アナログ信号A:nは、サンプリング定理に
よって例えば球Hzの一定サンプリング周波数でサンプ
リングされた信号であるが、この場ム口、一定周波数の
信号を一定サンプリング周波数でサンプリングすること
になるからしサンプリングされる信号の位相とサンプリ
ング信号の位相との関係がある特別の条件下におかれる
と、ある有限区間内において前記サンプリングされる信
号の正側(または負側)の方により多く片寄ってサンプ
リングなされることがある。
This is because when this type of signal, for example, speech in which vowels are prolonged for a long period of time, is input, it is expected that the offset compensation circuit of the present invention will malfunction.
Normally, the input analog signal A:n is a signal sampled at a constant sampling frequency of, for example, spherical Hz according to the sampling theorem, but in this case, a signal with a constant frequency is sampled at a constant sampling frequency. When the relationship between the phase of the sampled signal and the phase of the sampled signal is under special conditions, the sampled signal is sampled more toward the positive side (or negative side) within a certain finite interval. There are things that can be done.

そうなると、現実には当該信号の極性が正負等確率であ
るにもかかわらず、オフセット補償回路としては、正(
または負)のオフセットが発生したものとみなしてこれ
を補償しようと動作する。然し、これは明らかに謀まり
であり、そのまま放置すれば正常な信号に逆にオフセッ
トを与えてしまう結果となる。そこで第3図のオフセッ
ト信号発生器では、この様な事態に対処すべく、アップ
/ダウンカゥン夕32のカウント出力を適宜、その中心
値である(10…・・・・・・…・・・0)に強制的に
リセットすることとしている。
In this case, even though in reality the polarity of the signal is equally likely to be positive or negative, as an offset compensation circuit, the polarity is positive (
It is assumed that an offset (or negative) has occurred and an attempt is made to compensate for this. However, this is clearly a conspiracy, and if left as is, it will result in an offset being given to a normal signal. Therefore, in order to cope with such a situation, the offset signal generator shown in FIG. ).

適宜とは、第3図に示す如く、前記制御信号D2が出力
された後、遅延回路(タイマー)35によって一定期間
Tが遅延したタイミングを意味する。すなわち、制御信
号D2によって、ORゲート34を介し遅延回路35が
リセットされると、それから一定期間Tが経過したとき
、D2′が出力され、ORゲート34を介してアップ/
ダウンカウンタ32をプリセットするのである。この場
合、一定期間Tの探り方は、入力されることが予想され
るアナログ信号の波形によって適宜定めることができる
が、このTが余り短か過ぎると本来のオフセット補償動
作が阻害されることとなり、逆に余り長過ぎると、この
遅延回路25の存在意義が失なわれてしまう。一具体例
を挙げれば、T=30〔仇S〕として所期の目的を効果
的に果すことが確認された。以上第2図の本発明方式の
実施例に関連して、オフセット補償信号発生回路21を
前述した本出願人による先願(特豚昭54−73953
号)発明に係る回路を使用して説明したが、本発明はか
かる回路に限定されるものでない。
Appropriate means the timing at which T is delayed by a certain period of time by the delay circuit (timer) 35 after the control signal D2 is output, as shown in FIG. That is, when the delay circuit 35 is reset via the OR gate 34 by the control signal D2, D2' is output after a certain period T has passed, and the up/down signal is output via the OR gate 34.
The down counter 32 is preset. In this case, the way to find the fixed period T can be determined as appropriate depending on the waveform of the analog signal that is expected to be input, but if this T is too short, the original offset compensation operation will be hindered. On the other hand, if the delay circuit 25 is too long, the reason for the existence of the delay circuit 25 will be lost. To give one specific example, it has been confirmed that the intended purpose can be effectively achieved with T=30 [enemy S]. Regarding the embodiment of the system of the present invention shown in FIG.
No.) Although the description has been made using a circuit according to the invention, the present invention is not limited to such a circuit.

即ち極性ビット(MSB)の“1”、“0”の個数が等
しくなるようオフセット補償電圧を発生するものであれ
ばよい。しかし乍らかかる回路の動作において、サンプ
リング周期の奇数倍の周期を基本周期とする周期的な信
号が入力された場合を考える。
That is, it is sufficient to generate an offset compensation voltage so that the numbers of "1" and "0" of the polarity bits (MSB) are equal. However, in the operation of such a circuit, consider a case where a periodic signal whose basic period is an odd multiple of the sampling period is input.

この場合には1周期に含まれるサンプルの個数は奇数個
となる。従って、信号処理回路(A/○変換器)の内部
でオフセット電圧が車畳しなくても、1周期内に含まれ
る正のサンプルの個数と、負のサンプルの個数は、等し
くならない。このような信号に対してもオフセット補償
信号が発生し、オフセット補償動作を行なうこととなる
。この結果、出力信号はあるオフセット電圧を軍畳した
状態で安定となる。
In this case, the number of samples included in one period is an odd number. Therefore, even if the offset voltage does not overlap inside the signal processing circuit (A/○ converter), the number of positive samples and the number of negative samples included in one cycle are not equal. An offset compensation signal is also generated for such a signal, and an offset compensation operation is performed. As a result, the output signal becomes stable with a certain offset voltage applied.

このオフセット電圧は、信号の周波数、振幅およびサン
プリング・クロツクとの位相に大きく依存する。従って
、これらの値が変動すれば、それとともに、その値に応
じたオフセット電圧が童畳し、出力信号が振動すること
となる。この問題点を解決するには、信号の周期を検出
し、それがサンプリング周期の奇数倍の周期であれば、
オフセット補償の対象から除けば良い。
This offset voltage is highly dependent on the signal's frequency, amplitude, and phase with respect to the sampling clock. Therefore, if these values fluctuate, the offset voltage corresponding to the value fluctuates, causing the output signal to oscillate. To solve this problem, detect the period of the signal, and if it is an odd multiple of the sampling period,
It is sufficient to exclude it from the object of offset compensation.

このために本発明方式においては、第2図実施例に示す
ように、信号検出回路22が設けられている。この回路
によって極性ビットMSBよりオフセット補償動作を必
要としない期間を検出し、オフセット補償信号発生回路
21を制御する信号を端子Lに発生する。第4図は、第
2図の動作波形タイムチャートである。
For this purpose, in the system of the present invention, a signal detection circuit 22 is provided, as shown in the embodiment of FIG. This circuit detects a period in which no offset compensation operation is required from the polarity bit MSB, and generates a signal at terminal L to control the offset compensation signal generation circuit 21. FIG. 4 is an operation waveform time chart of FIG. 2.

A/D変換器12の出力符号の極性ビット信号MSBは
、オフセット補償信号発生回路21のアップ・ダウンカ
ウンタ32のカウントアップ、カウントダウンを制御す
るとともに、信号検出回路22のフリツプフロツプ23
に入力される。
The polarity bit signal MSB of the output sign of the A/D converter 12 controls the up/down counter 32 of the offset compensation signal generation circuit 21 to count up and count down, and also controls the flip-flop 23 of the signal detection circuit 22.
is input.

フリップフロッブ23に記憶されている前のサンプル値
の極性と、現在のサンプル値の極性をもとに、ゲート2
4がサンプルの極性が負(極性ビット“0”)から正(
極性ビット“1”)へかわる時点を検出する。これはア
ンドゲート24からの出力P,が“1”となった時点で
ある。次に信号P,が“1”ならば、アップ/ダウンカ
ウンタ25に、CLK2のタイミングでアンドゲート2
6からのトリガP3により、プリセツトデータ(LS
B) 〔ご導き“.へP岬=‐‐‐‐‐……‐‐‐‐:R=“
Based on the polarity of the previous sample value stored in the flip-flop 23 and the polarity of the current sample value, the gate 2
4 indicates that the polarity of the sample is from negative (polarity bit “0”) to positive (
Detect the time point when the polarity bit changes to "1"). This is the point in time when the output P from the AND gate 24 becomes "1". Next, if the signal P is "1", the up/down counter 25 receives an AND gate 2 at the timing of CLK2.
By trigger P3 from 6, preset data (LS
B) [Guidance “.P Cape=-----……----:R=“
.

へP。:“1”をセットしアップ/ダウンカウンタ25
はクロツクCLK3をカウントすることになる。ここで
アップ/ダウンカウンタ25は、オフセット補償信号発
生回路21におけるアップ/ダウンカウンタロ o
己が、“1”ならばカウントアップ、‘‘0”なら
ばカウントダウンする。
ToP. : Set “1” and up/down counter 25
will count the clock CLK3. Here, the up/down counter 25 is an up/down counter counter in the offset compensation signal generation circuit 21.
If it is "1", it counts up, and if it is "0", it counts down.

これと同時に、ゲート27は、カウンタの出力が(MS
B) QM−,=“1”、QM‐2=……………=Q2=“0
”、Q=“0”となる時点を検出する。
At the same time, gate 27 detects that the output of the counter is (MS
B) QM-,=“1”, QM-2=………………=Q2=”0
”, the time point when Q=“0” is detected.

プリセットされた計数値を0とすると、上記の計数値は
、±1に相等することになる。即ち「正のサンプルの個
数と、負のサンプルの個数の差が1であることに対応す
る。かくして再びP,が“1”になったとき、ート27
の検出結果P4をゲート28を介して得られる信号P2
によりフリツプフロツプ29にラツチする。これとフリ
ツプフロツプ30にラツチされている前の検出結果Pと
が共に、“1”(カゥンタの計数値が±1)であれば、
信号P6がゲート31を介して得られこれが端子T2に
現われ、オフセット信号発生回路21のアップ/ダウン
カウンタ32の計数動作を停止させることになる。同期
に信号P3が再びカウンタ25の計数値の初期設定を行
ない、上記の動作を繰り返す。以上述べたごと〈、本発
明により、信号の周期がサンプリング周期の奇数倍であ
っても、これに起因するオフセット電圧が信号の振幅と
サンプリングクロックの位相に大きく依存することによ
り生ずる出力信号の振動を防止することが達成される。
If the preset count value is 0, the above count value will be equivalent to ±1. In other words, "This corresponds to the fact that the difference between the number of positive samples and the number of negative samples is 1. Thus, when P becomes "1" again,
A signal P2 obtained from the detection result P4 through the gate 28
latches to flip-flop 29. If this and the previous detection result P latched in the flip-flop 30 are both "1" (counter value is ±1),
A signal P6 is obtained via the gate 31 and appears at the terminal T2, causing the up/down counter 32 of the offset signal generating circuit 21 to stop counting. At the same time, the signal P3 again initializes the count value of the counter 25, and the above operation is repeated. As stated above, according to the present invention, even if the signal period is an odd multiple of the sampling period, the offset voltage caused by this is largely dependent on the amplitude of the signal and the phase of the sampling clock, resulting in vibration of the output signal. is achieved.

さらに、単純な論理回路を挿入するのみであるから大規
模集積回路化も容易である。
Furthermore, since only a simple logic circuit is inserted, large-scale integration is easy.

等の利点を備えたオフセット補償回路が実現される。An offset compensation circuit having the following advantages is realized.

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

第1図は一般的なオフセット補償回路を備えたアナログ
ノディジタル変換器を示すブロック図、第2図は本発明
に基づくオフセット補償回路を備えたアナログノデイジ
タル変換器を示すブロック図である。 第3図は本発明の前提となる信号検出回路を備えない、
オフセット補償信号発生回路の実施例、第4図は第2図
の本発明実施例の動作波形タイムチャートを示す。図に
おいて、11はアナログ加算器、12はアナログノディ
ジタル変換器、13は積分回路、21はバッファ手段、
25,32はアップ/ダウンカウンタ、Ainは入力ア
ナログ信号、D肌は出力ディジタル信号、Sは符号ビッ
ト、MSBは極性ピツト。 第3図 第1図 第2図 第4図
FIG. 1 is a block diagram showing an analog-to-digital converter equipped with a general offset compensation circuit, and FIG. 2 is a block diagram showing an analog-to-digital converter equipped with an offset compensation circuit according to the present invention. FIG. 3 does not include a signal detection circuit, which is a premise of the present invention.
Embodiment of Offset Compensation Signal Generating Circuit FIG. 4 shows an operating waveform time chart of the embodiment of the present invention shown in FIG. In the figure, 11 is an analog adder, 12 is an analog-to-digital converter, 13 is an integrating circuit, 21 is a buffer means,
25 and 32 are up/down counters, Ain is an input analog signal, D skin is an output digital signal, S is a sign bit, and MSB is a polarity pit. Figure 3 Figure 1 Figure 2 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 振幅の極性が正負等確率となるようなアナログ入力
信号を所定の周期でサンプリングして、各サンプル値を
デジタル信号として出力する信号処理回路の各サンプル
値の極性が正である個数と負である個数とを計数して、
各々の個数が等しくなるように該信号処理回路の内部で
発生するオフセツト電圧を補正するオフセツト補償方法
であって、 前記サンプル値の極性が負から正に変わる
時点を検出し、 連続する2つの時点の間で計数された
各サンプル値の極性が正である個数と負である個数の差
が1であることにより、前記入力アナログ信号の周期が
前記サンプリングの周期の奇数倍であることを識別して
、前記オフセツト電圧の補正を停止することを特徴とす
るオフセツト補償方法。 2 振幅の極性が正負等確率となるようなアナログ入力
信号を所定の周期でサンプリングして、各サンプル値を
デジタル信号として出力する信号処理回路の各サンプル
値の極性が正である個数と負である個数とを計数する計
数手段と、 該計数手段により計数された各々の個数が
等しくなるように該信号処理回路の内容で発生するオフ
セツト電圧を補正手段とを備えたオフセツト補償回路で
あって、 前記サンプル値の極性が負から正に変わる変
化時点を検出する検出手段と、該検出手段により連続し
て検出された2つの変化時点間で前記計数手段により計
数された各サンプル値の極性が正である個数と負である
個数の差が1であるとき信号を出力する手段と、該信号
が2度以上連続して出力されたことにより該個数の差が
1以外の値となるまで前記補正手段の動作を停止させる
手段とを備えたことを特徴とするオフセツト補償回路。
[Claims] 1. A signal processing circuit that samples an analog input signal whose amplitude polarity has equal probability of being positive or negative at a predetermined period and outputs each sample value as a digital signal, in which the polarity of each sample value is positive. Count the number of pieces that are negative and the number of pieces that are negative,
An offset compensation method for correcting the offset voltage generated inside the signal processing circuit so that the number of each sample value becomes equal, the method detecting a point in time when the polarity of the sample value changes from negative to positive, and detecting the point in time when the polarity of the sample value changes from negative to positive, It is identified that the period of the input analog signal is an odd number multiple of the sampling period because the difference between the number of positive and negative polarities of each sample value counted between is 1. An offset compensation method characterized in that the correction of the offset voltage is stopped. 2. The number of positive and negative polarity of each sample value of a signal processing circuit that samples an analog input signal whose amplitude polarity is positive and negative with equal probability at a predetermined period and outputs each sample value as a digital signal. An offset compensation circuit comprising: a counting means for counting a certain number of objects; and a means for correcting an offset voltage generated in the signal processing circuit so that the respective numbers counted by the counting means are equal. a detection means for detecting a change point in time when the polarity of the sample value changes from negative to positive; and a detection means for detecting a change point in time when the polarity of the sample value changes from negative to positive; means for outputting a signal when the difference between the number of objects and the number of objects that is negative is 1, and the correction method until the difference between the numbers becomes a value other than 1 due to the signal being outputted twice or more in succession. An offset compensation circuit comprising: means for stopping the operation of the means.
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