JPS62207011A - Sinusoidal wave generating circuit - Google Patents

Sinusoidal wave generating circuit

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JPS62207011A
JPS62207011A JP4839586A JP4839586A JPS62207011A JP S62207011 A JPS62207011 A JP S62207011A JP 4839586 A JP4839586 A JP 4839586A JP 4839586 A JP4839586 A JP 4839586A JP S62207011 A JPS62207011 A JP S62207011A
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JP
Japan
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digital pattern
sine wave
frequency
output
converter
Prior art date
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Pending
Application number
JP4839586A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Yamamoto
有二 山本
Kazuo Yamakido
一夫 山木戸
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Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain an excellent S/N even when less bit number of adopting a digital pattern by a digital pattern formed while being modulated by a noise shaping function. CONSTITUTION:An address decoder 2 is controlled by a clock 1 having a period of 1/T and an address line 3 is selected sequentially. A data representing the digital pattern in a binary number shown in figure 1 (a) written in a ROM 4 is read sequentially from the data line 5 and converted into an analog signal by a DA converter 6. An output 7 of the DA converter 6 is given to an analog filter 8 and a sinusoidal wave is outputted at an output terminal 9. Further, T is a sampling period.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕゛ 本発明は、正弦波発生回路に係り、特にLSI化に適し
た正弦波発生回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a sine wave generation circuit, and particularly to a sine wave generation circuit suitable for LSI implementation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の正弦波発生回路の構成例は、第1の例として特開
昭60−65604のように、目的とする正弦波周波数
より十分高いクロックパルスを分周した後、アナログ回
路で構成した平滑フィルタを通す方法がある。又第2の
例として特開昭60−19907のように、目的の正弦
波を近以量子化したディジタルパターンをROM等のメ
モリ回路に蓄えこれを順次読み出してDA変換する方法
がある。さらに、この種の類似装置には、特開昭58−
19025 。
The first example of the configuration of a conventional sine wave generation circuit is as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 60-65604, which divides a clock pulse sufficiently higher than the target sine wave frequency, and then divides the frequency of the clock pulse, and then divides the frequency of the clock pulse, and then divides the frequency of the clock pulse, and then divides the frequency of the clock pulse, and then divides the frequency of the clock pulse, which is then divided by a smoothing filter configured with an analog circuit. There is a way to pass. As a second example, there is a method as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 19907/1983, in which a digital pattern obtained by quantizing a sine wave of interest is stored in a memory circuit such as a ROM, and is sequentially read out for DA conversion. Furthermore, similar devices of this type include
19025.

同57−89307等もあるが、本質的には上記例と同
様の方法である。
57-89307, etc., but the method is essentially the same as the above example.

しかし第1の例の方法では、目的とする正弦波の周波数
が、装置で使用するクロックの周波数の整数分の1でな
い場合には、分周した信号と、目的とする正弦波の周波
数との間に、パルス数の過不足が生じ、高調波並びに低
調波歪成分が増加する。したがって、出力波形の信号対
雑音比は、目的とする正弦波周波数の整数倍のクロック
パルスを用いた場合よりも悪化する。
However, in the method of the first example, if the frequency of the target sine wave is not an integer fraction of the frequency of the clock used in the device, the frequency of the divided signal and the frequency of the target sine wave may be different. In the meantime, an excess or deficiency in the number of pulses occurs, and harmonic and subharmonic distortion components increase. Therefore, the signal-to-noise ratio of the output waveform is worse than when using clock pulses that are an integer multiple of the desired sine wave frequency.

したがって、この第1の例を実施して、かつ高調波成分
を抑圧し、信号対雑音比を向上させるには、後段のアナ
ログフィルタにバード量の大きな高次のフィルタを必要
とするという問題がある。
Therefore, in order to implement this first example, suppress harmonic components, and improve the signal-to-noise ratio, a high-order filter with a large amount of bard is required for the subsequent analog filter. be.

−力筒2の例の方法では、目的とする正弦波周波数が、
クロックパルスの整数倍でない場合、ディジタルパター
ンの種類は増えるが、ROMのアドレス数を、クロック
パルスの周波数と、目的とする正弦波の周波数との最大
公約数の周波数の4倍の周波数で、クロックパルスの周
波数を除した数まで用意することによって、後段のフィ
ルタをそのままでも第1の例のような信号対雑音比の劣
化は少なくできる。
- In the method of example 2, the target sine wave frequency is
If the clock pulse is not an integer multiple, the number of digital patterns will increase, but if the number of ROM addresses is four times the greatest common divisor of the clock pulse frequency and the desired sine wave frequency, By preparing filters up to the number divided by the pulse frequency, the deterioration of the signal-to-noise ratio as in the first example can be reduced even if the subsequent filter is used as is.

しかし、出力波形の信号対雑音比特性が、主にディジタ
ルパターン及び、DA変換器の構成ビット数によって決
定されるため、信号対雑音比を向上させるためには、ビ
ット数を増す必要があり。
However, since the signal-to-noise ratio characteristic of the output waveform is mainly determined by the digital pattern and the number of bits constituting the DA converter, it is necessary to increase the number of bits in order to improve the signal-to-noise ratio.

ハード量が増加するという問題がある。There is a problem that the amount of hardware increases.

〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術を実施して、信号対雑音比を向上させるた
めには、ビット数を増す必要があるが、そうすると、必
要とするメモリ量が増加し、実装面積が増加するという
問題があった。そこで本発明の目的は、少ないビット数
を用いても良好な信号対雑音比を得る正弦波発生回路の
実現にある。
[Problems to be Solved by the Invention] In order to implement the above-mentioned conventional technology and improve the signal-to-noise ratio, it is necessary to increase the number of bits, but this increases the amount of memory required and makes implementation difficult. There was a problem that the area increased. SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to realize a sine wave generating circuit that can obtain a good signal-to-noise ratio even when using a small number of bits.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そこで本発明では、回路の基本構成としては、前記第2
の従来例を用いるが、ROMに蓄えるディジタルパター
ンを、ノイズシェイピング関敬で変調されたディジタル
パターンとした。
Therefore, in the present invention, the basic configuration of the circuit includes the second
The conventional example is used, but the digital pattern stored in the ROM is a digital pattern modulated by noise shaping.

〔作用〕[Effect]

すなわち、ディジタルパターンの量子化に際し次のよう
な方法で量子化を行う。
That is, when quantizing a digital pattern, quantization is performed using the following method.

入力正弦波をサンプルしたものをX (Z) 、量子化
によって発生した雑音をNQとすると、電子化出力y 
(z)は、 Y (Z) ”X、 (Z) +Na        
・・・(1)と表せる。ここでZは数学上の2変換表示
を表わし、Z″″1=e−J″I丁の関係がある。但し
ωは角周波数、Tはサンプリング周期である。
If the sampled input sine wave is X (Z) and the noise generated by quantization is NQ, then the digitized output y
(z) is Y (Z) ”X, (Z) +Na
...It can be expressed as (1). Here, Z represents a mathematical two-transform expression, and the relationship is Z''''1=e-J''I. However, ω is the angular frequency and T is the sampling period.

ここで量子化雑音Noに対して、(1−Z−1)や(1
−Z″″1) 2等の伝達関数G (Z)を持つフィル
タをかけると、 出力y (z)は、 Y (Z)=X (Z)+Na−G (Z)    −
(2)となる、(1−Z″−1) や(1−Z−”)”
は低域で減衰するような特性を持つから、雑音成分No
の分布は高域側に偏らせることが出来る。したがとて、
DA変換した後に高域側の雑音を後段の簡単なアナログ
フィルタで除去すれば、良好な信号対雑音比を有する正
弦波を出力することができる。
Here, for quantization noise No. (1-Z-1) and (1
−Z″″1) When applying a filter with a transfer function G (Z) of magnitude 2, the output y (z) is Y (Z)=X (Z)+Na−G (Z) −
(2) becomes (1-Z″-1) or (1-Z-”)”
has the characteristic of attenuating in the low range, so the noise component No.
The distribution of can be biased toward the high frequency side. However,
If high-frequency noise is removed by a simple analog filter at the subsequent stage after DA conversion, a sine wave with a good signal-to-noise ratio can be output.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明を実施例により詳しく説明する。 The present invention will be explained in detail below with reference to Examples.

第1図に1本発明による信号対雑音比を改善した量子化
ディジタルパターン(a)と、従来の量子化ディジタル
パターン(b)を示す。
FIG. 1 shows a quantized digital pattern (a) with improved signal-to-noise ratio according to the present invention and a conventional quantized digital pattern (b).

第1図の量子化ディジタルパターンは、サンプル周期を
Tとしたときに、0.75周期が32×T秒となる。即
ち′、3周期が128XT秒となる周期を持つ正弦波を
サンプリング周期Tで量子化したものである。
In the quantized digital pattern shown in FIG. 1, when the sampling period is T, the 0.75 period is 32×T seconds. That is, ' is a sine wave whose three cycles are 128XT seconds, which is quantized with a sampling cycle T.

ここでは、正弦波の振幅を士(24−1)で表わし、極
性ビットとして1ビット使い計5ビットで量子化してい
る。
Here, the amplitude of the sine wave is expressed as (24-1), and 1 bit is used as the polarity bit, and the quantization is performed using 5 bits in total.

第1図(b)のディジタルパターンは、n=o、1.・
・・32       ・・・(3)で求めたSnを四
捨五入して整数化することにより得られる。従来は、こ
の(b)のパターンがROM等に蓄えられていた。
The digital pattern in FIG. 1(b) has n=o, 1.・
...32 ... is obtained by rounding off Sn obtained in (3) to an integer. Conventionally, this pattern (b) has been stored in a ROM or the like.

第2図(a)の本発明による量子化ディジタルパターン
は以下の方法例により得ることができる。
The quantized digital pattern according to the invention of FIG. 2(a) can be obtained by the following example method.

時刻nTのとき、入力の正弦波を周期Tでサンプリング
した実数値、即ち(3)式のSng出カの整数値Ynp
入力と出力の差を積分したちのB。
At time nT, the real value obtained by sampling the input sine wave with period T, that is, the integer value Ynp of the Sng output in equation (3)
B is the integral of the difference between input and output.

は、実数値を整数値に四捨五入して量子化する関数をQ
()と表わし、各々の関係を Bn=Sll−Y、−1+Bn−z         
・・・(4)Y、=Q (B、)          
    ・・・(5)とする、(4)式および(5)式
の計算を、n×Tが目的とする正弦波の周期よりも十分
長く、かつ、零から始まるディジタルパターンとなる回
数mまでくり返し計算し、Y m−82+ Y m−3
1+ ”’ Y mを求めると、第1図(a)の量子化
ディジタルパターンを得る。
is a function that quantizes a real value by rounding it to an integer value.
(), and each relationship is expressed as Bn=Sll-Y, -1+Bn-z
...(4)Y,=Q (B,)
...(5), calculate equations (4) and (5) up to the number of times m that n×T becomes a digital pattern that is sufficiently longer than the period of the desired sine wave and starts from zero. Calculate repeatedly and get Y m-82+ Y m-3
1+"' Y m is obtained, the quantized digital pattern shown in FIG. 1(a) is obtained.

(5)式は、量子化によって切捨て、又は切上げられた
量をNとして表わすと。
In equation (5), the amount rounded down or rounded up due to quantization is expressed as N.

Yn=B、+N              ・(6)
となり、(6)式と(4)式の漸化式をZ変換し、Yn
=Y (Z)、S、=X (Z)とすれば、(2)式に
おいてG (Z)= (1−Z−1)とした式、 即ち Y(Z)=X(Z)+N、−(1−Z″″1) 
 −(7)を得る。
Yn=B, +N ・(6)
Then, by Z-transforming the recurrence formulas of equations (6) and (4), Yn
= Y (Z), S, = -(1-Z″″1)
−(7) is obtained.

:こでG (Z)= (1−Z−’)は第2図のような
周波数対利得特性を持つから、利得がOdBより大きく
なる部分を後段のフィルタで抑圧すれば、(1)式と(
7)式を比較して明らかなように、信号対雑音比は、第
1図(b)の量子化ディジタルパターンよりも第1図(
a)の量子化ディジタルパターンの方が良い。
: Here, G (Z) = (1-Z-') has the frequency vs. gain characteristic as shown in Figure 2, so if the portion where the gain is greater than OdB is suppressed by the filter in the subsequent stage, equation (1) can be obtained. and(
As is clear from comparing Equations 7), the signal-to-noise ratio is higher than that of the quantized digital pattern in Fig. 1(b).
The quantized digital pattern in a) is better.

サンプル周波数を512KHzとして、正弦波の出力を
12KHz、後段に、カットオフ周波数45KHzの2
次のフィルタを使用した場合には、信号対雑音比は、第
1図(a)の量子化ディジタルパターンでは、45dB
、第1図(b)の量子化ディジタルパターンでは39d
Bと6dB程度の改善を行える。
The sample frequency is 512KHz, the sine wave output is 12KHz, and the cutoff frequency is 45KHz in the second stage.
If the following filter is used, the signal-to-noise ratio is 45 dB for the quantized digital pattern of Figure 1(a).
, 39d in the quantized digital pattern of Fig. 1(b)
It is possible to achieve an improvement of about 6 dB.

第3図に、本発明による正弦波発生回路の構成及び各部
の波形を示す、−の周期を持つクロック1により、アド
レスデコーダ2が制御され、アドレス線3が順次選択さ
れる。ROM4にあらかじめ書き込まれている。第1図
(a)のディジタルパターンを2進数で表わしたデータ
が、データ線5より順次読み出され、DA変換器6によ
りアナログに変換される。DA変換器6の出カフは、ア
ナログフィルタ8を通り出力端子9には正弦波が出力さ
れる。
FIG. 3 shows the configuration of a sine wave generating circuit according to the present invention and the waveforms of each part.An address decoder 2 is controlled by a clock 1 having a period of -, and address lines 3 are sequentially selected. It is written in ROM4 in advance. Data representing the digital pattern in FIG. 1(a) in binary numbers is sequentially read out from the data line 5 and converted into analog data by the DA converter 6. The output of the DA converter 6 passes through an analog filter 8 and is output as a sine wave to an output terminal 9.

以上G(Z)を(1−Z−1)とした場合について述べ
たが、G (Z)は(1−Z−1)に限るものではなく
、低域において減衰する特性を持つものであれば何でも
良い。
The case where G (Z) is (1-Z-1) has been described above, but G (Z) is not limited to (1-Z-1), and can be anything that has the characteristic of attenuating in the low range. Anything is fine.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、同一ビット数において、信号対雑音比
を向上させた。正弦波発生回路を構成できる。又、信号
対雑音比が規定された正弦波発生回路を実現するには、
従来に比して所要ビット数を減らすことができるから、
ROM及びDA変換器の素子数を減らすことが可能とな
る。
According to the present invention, the signal-to-noise ratio is improved for the same number of bits. A sine wave generation circuit can be constructed. Also, in order to realize a sine wave generation circuit with a specified signal-to-noise ratio,
Because the number of required bits can be reduced compared to conventional methods,
It becomes possible to reduce the number of elements in the ROM and DA converter.

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

第1図は、本発明の一実施例の量子化ディジタルパター
ン、第2図は、本発明の一実施例に用いたノイズシェイ
ピング関数の周波数−利得特性図。 第3図(A)は、本発明の一実施例の構成図、第3図(
B)は、第3図(A)の主要部分の信号波形を示す。 1・・・クロック、2・・・アドレスレコーダ、3・・
・アドレス線、4・・・ROM 、  5・・・データ
線、6・・・OA変充  1  口 罵 2 図
FIG. 1 is a quantized digital pattern according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a frequency-gain characteristic diagram of a noise shaping function used in an embodiment of the present invention. FIG. 3(A) is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG.
B) shows the signal waveform of the main part of FIG. 3(A). 1...Clock, 2...Address recorder, 3...
・Address line, 4...ROM, 5...data line, 6...OA modification 1. Abusive speech 2. Diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、正弦波を量子化したディジタルパターンを記憶させ
ているROM部と、該ディジタルパターンを順次読み出
してDA変換を行いアナログ信号に変換するDA変換部
と、該DA変換部の出力を平滑化するローパスフィルタ
部とで構成される正弦波発生回路において、前記ディジ
タルパターンがノイズシエイピング関数で変調されて作
成されたディジタルパターンであることを特徴とする正
弦波発生回路。
1. A ROM section that stores a digital pattern obtained by quantizing a sine wave, a DA converter section that sequentially reads out the digital pattern and performs DA conversion to convert it into an analog signal, and smoothes the output of the DA converter section. 1. A sine wave generation circuit comprising a low-pass filter section, wherein the digital pattern is a digital pattern created by being modulated with a noise shaping function.
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