JPS6046126A - A/d変換回路 - Google Patents
A/d変換回路Info
- Publication number
- JPS6046126A JPS6046126A JP15381783A JP15381783A JPS6046126A JP S6046126 A JPS6046126 A JP S6046126A JP 15381783 A JP15381783 A JP 15381783A JP 15381783 A JP15381783 A JP 15381783A JP S6046126 A JPS6046126 A JP S6046126A
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- Japan
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は、例えばビデオ信号のディジタル化に適用さ
れるA/D変換回路に関する。
れるA/D変換回路に関する。
「背景技術とその問題点」
従来のA/D (アナログ→ディジタル)変換は、所定
の標本化周波数で標本化するのが一般的であり、所望の
語長のA/D変換器が用いられていた。
の標本化周波数で標本化するのが一般的であり、所望の
語長のA/D変換器が用いられていた。
したがって、語長の長いA/D変換を行なう場合、その
語長のA//])変換器を用いねばならない。しかしな
がら、語長が長いVD変換では、アパーチャタイムがき
びしくなる。
語長のA//])変換器を用いねばならない。しかしな
がら、語長が長いVD変換では、アパーチャタイムがき
びしくなる。
アナログ入力信号が量子化ステップΔの幅を横切る時間
内に、A/D変換を終えないと、正確なA/D変換を行
なうことができない。例えば、第1図に示すよりなfs
/2 (fs ”サンプリング周波数)の周波数で、V
D変換器のダイナミックレンジのでいっばいに振れる正
弦波信号を考える。この正弦波信号のうちで、零クロス
点での傾斜がレベル変化の最も急な部分となる。この零
クロス点でのA/p変換をできれば、この正弦波のA7
.変換を行なうことができる。第2図に拡大して示すよ
うに、零クロス点での傾斜が量子化ステップΔの変化を
生じる時間T、内でAろ変換を終えれば良い。この時間
Taをアパーチャタイムと呼ぶ。正弦波の場合、傾斜が
1であり、したがって、アパーチャ1 タイムTaは、語長が1ビット増すごとに、−となり、
語長に反比例する関係となる。
内に、A/D変換を終えないと、正確なA/D変換を行
なうことができない。例えば、第1図に示すよりなfs
/2 (fs ”サンプリング周波数)の周波数で、V
D変換器のダイナミックレンジのでいっばいに振れる正
弦波信号を考える。この正弦波信号のうちで、零クロス
点での傾斜がレベル変化の最も急な部分となる。この零
クロス点でのA/p変換をできれば、この正弦波のA7
.変換を行なうことができる。第2図に拡大して示すよ
うに、零クロス点での傾斜が量子化ステップΔの変化を
生じる時間T、内でAろ変換を終えれば良い。この時間
Taをアパーチャタイムと呼ぶ。正弦波の場合、傾斜が
1であり、したがって、アパーチャ1 タイムTaは、語長が1ビット増すごとに、−となり、
語長に反比例する関係となる。
ビデオ信号の標準的なA/D変換である(f、−13,
5MHz、語長=8ビット)の場合では、最上位ビット
が極性を示すサインビットと々るので、Δ=±−0.0
078125 7 Ta = 0.007B125 丁adとなる。f、/
2 = 6 、75 MHzより、入力信号の2πra
d 、は、148.1 n5ecであるから、アパーチ
ャタイムは TB == 0.184 n5ec となる。まだ、語長を9ビツトとすると、アパーチャタ
イムは Ta= 0.092 n5ec となる。
5MHz、語長=8ビット)の場合では、最上位ビット
が極性を示すサインビットと々るので、Δ=±−0.0
078125 7 Ta = 0.007B125 丁adとなる。f、/
2 = 6 、75 MHzより、入力信号の2πra
d 、は、148.1 n5ecであるから、アパーチ
ャタイムは TB == 0.184 n5ec となる。まだ、語長を9ビツトとすると、アパーチャタ
イムは Ta= 0.092 n5ec となる。
ビデオ信号のように、高速の’/D変換を必要とする領
域では、語長が1ビツト増加すると、上述のように、非
常に短い時間の変換が要求され、〜を変換回路を構成す
るうえで困難さがきわめて増加する。稀変換器の変換速
度が足シない時は、前段にサンプルホールド回路を設け
ることが一般的である。しかし、この方法は、回路的な
難しさがA/D変換器からサンプルホールド回路に移る
だけで、本質的な解決とならない。つまり、サンプルホ
ールド回路は、アパーチャタイムTa 内でサンプリン
グを確定する必要がある。
域では、語長が1ビツト増加すると、上述のように、非
常に短い時間の変換が要求され、〜を変換回路を構成す
るうえで困難さがきわめて増加する。稀変換器の変換速
度が足シない時は、前段にサンプルホールド回路を設け
ることが一般的である。しかし、この方法は、回路的な
難しさがA/D変換器からサンプルホールド回路に移る
だけで、本質的な解決とならない。つまり、サンプルホ
ールド回路は、アパーチャタイムTa 内でサンプリン
グを確定する必要がある。
「発明の目的」
この発明は、出力の語長より短かい語長のA4変換器を
用いることができ、・・−ドウエアの規模が小さくされ
たA/、変換回路の提供を目的とするものである。
用いることができ、・・−ドウエアの規模が小さくされ
たA/、変換回路の提供を目的とするものである。
「発明のイ既要」
この発明は、所望の標本化周波数fsのL倍の周波数f
hで、所望の語長くB+α)ビットより少々い語長Bビ
ットの〜悄変換器を用い、この〜を変換器の出力をディ
ジタルフィルタに供給することにより、(B十α)ビッ
トのA/、変換と等価なAl1)変換を行なうものであ
る。これと共に、ディ ・ジタルフィルタでの積和演算
を標本化周波数fs 3− ■ で行なうだめに、データレートを−に間引くようにしだ
ものものである。
hで、所望の語長くB+α)ビットより少々い語長Bビ
ットの〜悄変換器を用い、この〜を変換器の出力をディ
ジタルフィルタに供給することにより、(B十α)ビッ
トのA/、変換と等価なAl1)変換を行なうものであ
る。これと共に、ディ ・ジタルフィルタでの積和演算
を標本化周波数fs 3− ■ で行なうだめに、データレートを−に間引くようにしだ
ものものである。
「実施例」
第3図は、この発明の一実施例を示すものである。第3
図において、1で示す入力端子にアナログ入力信号が供
給され、ローパスフィルタ2によって帯域制限され、性
変換器3に入力される。
図において、1で示す入力端子にアナログ入力信号が供
給され、ローパスフィルタ2によって帯域制限され、性
変換器3に入力される。
このA/D変換器3は、所望の標本化周波数f8のし倍
の周波数fhで、所望の語長(B+α)より短い語長B
の〜を変換を行なう。このA/、変換器3の出力が周波
数fhのクロックをシフトクロックとして動作するシフ
トレジスタ4に直列に入力される。このシフトレジスタ
4から導出された各タップの出力が周波数f8のクロッ
クをラッチパルスとして動作するラッチに供給され、こ
のラッチの夫々の出力が所定の重み付は係数が乗じられ
る乗算器に供給される。第3図で5は、複数のラッチか
らなるラッチ群、6は、夫々所定の重み付は係数を乗じ
る複数の乗算器から々る乗算器群を示している。この乗
算器群6の出力が加算器7に 4− 供給され、加算器7から出力端子8が導出される。
の周波数fhで、所望の語長(B+α)より短い語長B
の〜を変換を行なう。このA/、変換器3の出力が周波
数fhのクロックをシフトクロックとして動作するシフ
トレジスタ4に直列に入力される。このシフトレジスタ
4から導出された各タップの出力が周波数f8のクロッ
クをラッチパルスとして動作するラッチに供給され、こ
のラッチの夫々の出力が所定の重み付は係数が乗じられ
る乗算器に供給される。第3図で5は、複数のラッチか
らなるラッチ群、6は、夫々所定の重み付は係数を乗じ
る複数の乗算器から々る乗算器群を示している。この乗
算器群6の出力が加算器7に 4− 供給され、加算器7から出力端子8が導出される。
この出力端子8に、標本化周波数がf8で(B十α)ビ
ットの所望のディジタルデータが得られる。
ットの所望のディジタルデータが得られる。
このシフトレジ7242乗算器群6.加算回路7は、第
4図に示すように、単位遅延素子の複数個が縦続接続さ
れた遅延回路99重み付けを行なう乗算器群10.加算
器11からなるトランスバーサル型のFIRフィルタを
構成するものであシ、このディジタルフィルタは、ロー
パスフィルタの構成とされている。
4図に示すように、単位遅延素子の複数個が縦続接続さ
れた遅延回路99重み付けを行なう乗算器群10.加算
器11からなるトランスバーサル型のFIRフィルタを
構成するものであシ、このディジタルフィルタは、ロー
パスフィルタの構成とされている。
上述のA/D変換器3の出力をディジタルフィルタに供
給するこの発明の一実施例について更に詳述する。今、
入力アナログ信号がローパスフィルタ2によって、第5
図Aに示すように、fs72 に帯域制限されたものと
する。〜を変換器3は、周波数fhのクロックにより動
作するが、そのアパーチャタイムは、Bビットの周波数
f8で動作するA7.変換器と同程度で良い。っまシ、
アパーチャタイムは、サンプリング周波数と直接に関係
せず、入力信号の傾きと語長にのみ依存する。
給するこの発明の一実施例について更に詳述する。今、
入力アナログ信号がローパスフィルタ2によって、第5
図Aに示すように、fs72 に帯域制限されたものと
する。〜を変換器3は、周波数fhのクロックにより動
作するが、そのアパーチャタイムは、Bビットの周波数
f8で動作するA7.変換器と同程度で良い。っまシ、
アパーチャタイムは、サンプリング周波数と直接に関係
せず、入力信号の傾きと語長にのみ依存する。
また、〜を変換器3により生じる量子化雑音は、一般に
白色雑音と近似することができ、第5図Aに示すように
、振幅は、一様分布すると考える。
白色雑音と近似することができ、第5図Aに示すように
、振幅は、一様分布すると考える。
この雑音の平均mと分散σ2は、
A2
m=0 、 σ2=−
2
となることが知られている。そして、このような雑音が
h(z)のシステム関数を持つディジタルフィルタに入
力された場合、その出力における雑音は、 となる。分散は、周波数軸上で A2 ・晶−12−2rr ’−yr ’ ■1(・」°すV
dc。
h(z)のシステム関数を持つディジタルフィルタに入
力された場合、その出力における雑音は、 となる。分散は、周波数軸上で A2 ・晶−12−2rr ’−yr ’ ■1(・」°すV
dc。
と表わすことができる。これは、ディジタルフィルタの
周波数特性が囲むパワーを意味している。
周波数特性が囲むパワーを意味している。
即ち、ディジタルフィルタが正規化周波数0.125の
理想ローパスフィルタならば、出力雑音ビット分改善さ
れることを意味する。一般的に、れるのである。
理想ローパスフィルタならば、出力雑音ビット分改善さ
れることを意味する。一般的に、れるのである。
さて、この発明の一実施例では、性変換器3ディジタル
フィルタによってfs/2に帯域制限すればsb、のレ
ートに変換することができる。こに#、−4fs)の時
に、1ビツト分録を改善することができ、(B−1−1
)ビットの語長の〜を変換と等価なA//I)変換を行
なうことができる。
フィルタによってfs/2に帯域制限すればsb、のレ
ートに変換することができる。こに#、−4fs)の時
に、1ビツト分録を改善することができ、(B−1−1
)ビットの語長の〜を変換と等価なA//I)変換を行
なうことができる。
ところで、データの標本化周波数がfhの場合、ディジ
タルフィルタは’ fh の時間内に例えばM回の演算
を行なわねばならず、この高速演算によってディジタル
フィルタのハードウェアが非常に大きなものとなる。i
〜かし、最終的な出力の標本化周波数はbf8で良いの
で、ディジタルフィル :りの演算を間引くことができ
る。つまり、第4図 7− に示す構成のFIRフィルタでは、出力の1個について
、タップ数分の乗算及び加算が必要であるが、出力が不
要であれば、その出力のための積和演算が不要となる。
タルフィルタは’ fh の時間内に例えばM回の演算
を行なわねばならず、この高速演算によってディジタル
フィルタのハードウェアが非常に大きなものとなる。i
〜かし、最終的な出力の標本化周波数はbf8で良いの
で、ディジタルフィル :りの演算を間引くことができ
る。つまり、第4図 7− に示す構成のFIRフィルタでは、出力の1個について
、タップ数分の乗算及び加算が必要であるが、出力が不
要であれば、その出力のための積和演算が不要となる。
この例では、ラッチ群5によってシフトレジスタ4の各
タップの出力を間引いている。このようにして、Nタッ
プのFIRフィルタの場合では、出力1個当りの演算量
がM−Nい。例えばCfs :fh=1: 4)の時は
、シフトレジスタ4の4クロツクごとに1個の割合で、
シフトレジスタ4の各タップの出力がラッチ群5に取り
込まれ、ラッチ群5の各ラッチの出力が積和演算される
。
タップの出力を間引いている。このようにして、Nタッ
プのFIRフィルタの場合では、出力1個当りの演算量
がM−Nい。例えばCfs :fh=1: 4)の時は
、シフトレジスタ4の4クロツクごとに1個の割合で、
シフトレジスタ4の各タップの出力がラッチ群5に取り
込まれ、ラッチ群5の各ラッチの出力が積和演算される
。
この積和演算を行々う乗算器群6の各乗算器に対する入
力までは、語長がBピットであり、そので決まるビット
数であり、βは、係数乗算後、加算完了まで付加される
必要があるピット数である。
力までは、語長がBピットであり、そので決まるビット
数であり、βは、係数乗算後、加算完了まで付加される
必要があるピット数である。
8 −
とのビット数βは、係数乗算後の語長制限により、新た
に発生する雑音が無視できる程度に選ばれる。
に発生する雑音が無視できる程度に選ばれる。
この雑音は、演算語長外の量子化雑音に相当するもので
、各乗算器出力で加算的に発生し、演算後丸めるとして なる平均2分散を有する。例えば(タップ数N=βは、
log2fi7から3ビツトとなる。更に、語長制限を
行なわないで、出力端子8に所望の語長(B+αビット
)より長い語長の出力を得るようにしても良い。この余
分なビットは、ノイズレベルとなるため、無意味外値と
なるが、この出力ディジタル信号を受ける処理装置にと
って、この余分なビットがディザとして働き、有効に利
用することができる場合がある。
、各乗算器出力で加算的に発生し、演算後丸めるとして なる平均2分散を有する。例えば(タップ数N=βは、
log2fi7から3ビツトとなる。更に、語長制限を
行なわないで、出力端子8に所望の語長(B+αビット
)より長い語長の出力を得るようにしても良い。この余
分なビットは、ノイズレベルとなるため、無意味外値と
なるが、この出力ディジタル信号を受ける処理装置にと
って、この余分なビットがディザとして働き、有効に利
用することができる場合がある。
[応用例−1
A4変換器を構成するディジタルフィルタは、η全分離
フィルタ、輪郭強調用フィルタなど他の目的のものと兼
用するようにしても良い。
フィルタ、輪郭強調用フィルタなど他の目的のものと兼
用するようにしても良い。
また、周波数f8とfhとが簡単な整数比でない時でも
この発明を適用することができる。例えば(fs :f
h)=(3: 4)(7)時には、シフトレジスタ4の
4クロツクに3回の割合でデータをラッチ群5に取ジ込
むようにすれば良い。
この発明を適用することができる。例えば(fs :f
h)=(3: 4)(7)時には、シフトレジスタ4の
4クロツクに3回の割合でデータをラッチ群5に取ジ込
むようにすれば良い。
「発明の効果」
この発明は、出力の語長より短い語長で、この語長に応
じたアパーチャタイムのA4変換器を用い、標本化周波
数をL倍にとってA4変換し、また、間引き処理を行な
ってディジタルフィルタによって帯域制限を行なうもの
である。この発明に依れば、〜を変換器及びディジタル
フィルタのノ・−ドウエアが大規模とならず、語長が1
0g2πビット長くされた出力データを得ることができ
る。
じたアパーチャタイムのA4変換器を用い、標本化周波
数をL倍にとってA4変換し、また、間引き処理を行な
ってディジタルフィルタによって帯域制限を行なうもの
である。この発明に依れば、〜を変換器及びディジタル
フィルタのノ・−ドウエアが大規模とならず、語長が1
0g2πビット長くされた出力データを得ることができ
る。
例えば(fs = 14 MHz 、)のはずのビデオ
信号を(fh= 100 MHz )の周波数で標本化
して、ディジタルフィルタで帯域制限すれば、語長が約
1.4ビット長くなる。(fs =44 KHz )の
はずのオーディオ信号を(fh= 9 MHz )の周
波数で標本化して、ディジタルフィルタで帯域制限すれ
ば、語長が約4ピット長く々る。
信号を(fh= 100 MHz )の周波数で標本化
して、ディジタルフィルタで帯域制限すれば、語長が約
1.4ビット長くなる。(fs =44 KHz )の
はずのオーディオ信号を(fh= 9 MHz )の周
波数で標本化して、ディジタルフィルタで帯域制限すれ
ば、語長が約4ピット長く々る。
第1図及び第2図はA/D変換器のアパーチャタイムの
説明に用いる波形図、第3図はこの発明の一実施例のブ
ロック図、第4図はこの発明の一実施例のディジタルフ
ィルタの説明に用いるブロック図、第5図はこの発明づ
説明に用いるグラフである。 1・・・入力端子、3・・・稀変換器、4・・・シフト
レジスタ、5・・・ラッチ群、6・・・乗算器群、7・
・・加算器、8・・・出力端子。 代理人 杉浦正知 − Cq 綜 城 II 手続補正書 昭和58年11月190 1、事件の表示 昭和58年特許願第153817 号 2 発明の名称 A/、変換回路 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 6、補正により増加する発明の数 7、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 8補正の内容 (1ン明細書tp、7頁2行、「第51#AJを「第5
叉B」と訂正Tる。 ′〜゛−“ ″′百7行、1M″NJをrNJと訂正す
る〇百3行、8頁10行、9頁18行、10頁10行、
11頁14行、rl、og2Jを夫々r 、1.og2
1と訂正する。
説明に用いる波形図、第3図はこの発明の一実施例のブ
ロック図、第4図はこの発明の一実施例のディジタルフ
ィルタの説明に用いるブロック図、第5図はこの発明づ
説明に用いるグラフである。 1・・・入力端子、3・・・稀変換器、4・・・シフト
レジスタ、5・・・ラッチ群、6・・・乗算器群、7・
・・加算器、8・・・出力端子。 代理人 杉浦正知 − Cq 綜 城 II 手続補正書 昭和58年11月190 1、事件の表示 昭和58年特許願第153817 号 2 発明の名称 A/、変換回路 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 6、補正により増加する発明の数 7、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 8補正の内容 (1ン明細書tp、7頁2行、「第51#AJを「第5
叉B」と訂正Tる。 ′〜゛−“ ″′百7行、1M″NJをrNJと訂正す
る〇百3行、8頁10行、9頁18行、10頁10行、
11頁14行、rl、og2Jを夫々r 、1.og2
1と訂正する。
Claims (1)
- 所望の標本化周波数fsのL倍の周波数fhで、所望の
語長(B+α)ピットより少ない語長Bビットの性変換
を行なうVD変換器と、とのA4変換器の出力が供給さ
れ、N個のタップを有し、上記周波数fhのシフトクロ
ックで動作するシフトレジスタと、このシフトレジスタ
の上記N個のタップの出力を1に間引いて積和回路に供
給するデ−タレート変換回路とを備え、上記積和回路は
、FIRディジタルフィルタの演算を上記所望の標本化
周波数f8のレートで行ない、少なくとも、上記所望の
語長(B+α)ビットのディジタルデータを出力する構
成とされたA/、変換回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15381783A JPS6046126A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | A/d変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15381783A JPS6046126A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | A/d変換回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6046126A true JPS6046126A (ja) | 1985-03-12 |
JPH053771B2 JPH053771B2 (ja) | 1993-01-18 |
Family
ID=15570736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15381783A Granted JPS6046126A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | A/d変換回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6046126A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03109821A (ja) * | 1989-09-25 | 1991-05-09 | Fuji Electric Co Ltd | A―d変換方法 |
JPH04103729U (ja) * | 1991-01-29 | 1992-09-07 | 東洋電機製造株式会社 | デジタル高精度電圧検出回路 |
JP2002118463A (ja) * | 2000-08-22 | 2002-04-19 | Lucent Technol Inc | デジタル・サンプル値を結合することによるアナログ・デジタル変換のための方法およびシステム |
WO2014068747A1 (ja) * | 2012-11-01 | 2014-05-08 | 三菱電機株式会社 | 変換装置、周辺装置およびプログラマブルコントローラ |
-
1983
- 1983-08-23 JP JP15381783A patent/JPS6046126A/ja active Granted
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03109821A (ja) * | 1989-09-25 | 1991-05-09 | Fuji Electric Co Ltd | A―d変換方法 |
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WO2014068747A1 (ja) * | 2012-11-01 | 2014-05-08 | 三菱電機株式会社 | 変換装置、周辺装置およびプログラマブルコントローラ |
JP5680259B2 (ja) * | 2012-11-01 | 2015-03-04 | 三菱電機株式会社 | 変換装置、周辺装置およびプログラマブルコントローラ |
CN104769846A (zh) * | 2012-11-01 | 2015-07-08 | 三菱电机株式会社 | 变换装置、外围装置以及可编程控制器 |
TWI500270B (zh) * | 2012-11-01 | 2015-09-11 | Mitsubishi Electric Corp | 轉換裝置、周邊裝置及可編程邏輯控制器 |
US20150317260A1 (en) | 2012-11-01 | 2015-11-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Conversion device, peripheral device and programmable logic controller |
US9411752B2 (en) | 2012-11-01 | 2016-08-09 | Mitsubishi Electric Corporation | Conversion device, peripheral device and programmable logic controller |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH053771B2 (ja) | 1993-01-18 |
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