A7 B7 1、發明說明（1) 技術領域 本發明，係關於一種將離散性數位資料轉換成連續性 類比信號之數位/類比轉換器β又，於本說明書中，函數 之值在局部性之區域具有0以外之值，而在其以外之區域 成為0時，將其稱做「有限台」來進行說明。 技術背景 於最近之數位聲訊裝置，例如CD(Compact Disc)唱機 方面，為了從離散性音樂資料（數位資料）取得連續性之類 比音頻信號而使用適用附加取樣（Oversampling)技術之 D/A(數位/類比）轉換器。這種D/A轉換器，係為了内插於 所輸入之數位資料間以虛擬地增加抽樣頻率而通常乃使用 數位遽波器’藉▲樣保持電路來保持各内插值以生成階梯 狀之信號波之後’將之濾過低通濾波器，藉此輸出平滑的 類比音頻信號。 且說，借助含在D/A轉之數位濾波器的資料内插，一 般而言’係使用將做sine函數之抽樣函數來進行。第13圖 ’係sine函數之說明圖。Sine函數，係將狄萊克（Dirac，s) △函數反傳利葉變換時出現者；其將抽樣頻率設為f時， 用sin(7rft)/(7rft)來定義，此sine函數，係只在t=〇之抽樣 點成為1，其他部分之所有抽樣點皆為0。 以往，使用一將此sine函數之波形資料設定於 FIR(Finite Impulse Response)濾波器之分接係數之數位渡 波器，藉此進行附加取樣。 且說’若使用藉數位渡波器來進行離散性音頻資料間 本紙張瓦度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公笼） (請先閱讀背面之注意事項再瑱寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 A7 B7 J 'M.濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 -五、發明說明（2 ) 之内插運算的附加取樣技術’則由於可使用衰減特性平穩 的低通濾波器，而將來自低通濾波器之相位特性接近於直 線相位特性同時，可減低抽樣回折噪音。這種效果雖愈增 加虛擬性之抽樣頻率愈成為顯著，但增加抽樣頻率的話， 數位遽波器和抽樣保持電路/之處理速度也被高速化其增加 之份兒’所以必需要使用適於高速化之昂責零件，而招致 零件成本之上升。又，若如圊像資料那樣本來之抽樣頻率 本身就較高時（例如幾MHz)，要將之附加取樣的話，必需 要使用從幾+MHz到幾百MHz始可動作之零件來構成數位 濾波器和抽樣保持電路，所以其實現並非易事。 又，使用了附加取樣技術時，最後還要將階梯狀之信 號;慮過低通遽波器來生成平滑的類比信號，所以只要使用 低通濾波器即無法具有嚴密的意義上之直線相位特性。又 ，由於上述sine函數為在±〇〇收欽於〇之函數，所以要求 出正確之内插值時’必需考慮所有數位資料之值，但實際 上因電路規模等之關係，而限定要考慮的數位資料之範圍 藉以設定數位濾波器之分接係數之數，以致在所得之内插 值含有載斷誤差。 像這樣，適用附加取樣技術之習用D/A轉換器，係為 了虛擬地增加抽樣頻率而需要高速度之零件，為此招致高 成本，或者實現並不容易，又，由於濾過低通濾波器而有 相位特性之劣化，而且因適用sine函數而含有載斷誤差， 致產生有與該等相對的輸出波形之變形。 發明之揭露 本紙張&度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公* ) -----------裝--------訂！ —--線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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本發明之數位/類比轉換器，係使給定之階梯函數產 生後’將此等相加，該等階梯函數具有分別對應於所輸入 數位資料之值；待變換成階梯狀之類比電壓之後進行多數 次之類比積分，藉此產生連續之類比信號，此類比信號係 平滑地繫結對應於依次輸入之各數位資料之電壓。像這樣 就多數個數位資料之各個，使對應於依次輸入之多數個 數位資料之給定函數產生後，相加各階梯函數之值其後 將此相加結果變換成類比電壓並加以積分，藉此獲得連續 地變化之類比信號，所以並不需要使用低通濾波器，且依 處理信號之頻率而有不同之相位特性，因而不會有群遲延 特性惡化之情事，可獲得沒有畸變之輸出波形。又，較之 實行附加取樣之習用手法，不需要提高動作速度所以不 需要昂贵之零件，可減低零件成本。 特別，上述階梯函數，宜使用一種就由區分多項式所 構成之給定抽樣函數，微分各區分多項式多數次之波形。 即，相反地積分此階梯函數多數次，藉此可獲得對應於給 定抽樣函數之波形，因此可藉著合成階梯函數而等效地實 現依據抽樣函數之褶積運算，且可將處理内容單純化從 而可減低為轉換數位資料成類比信號而必需之處理量。 又，上述抽樣函數，宜為全區域只能微分—次且具有 有限台之值。自然界所存在之各種信號，係因平滑地變化 而被認為需要可微分性，但其可微分次數不一定要為無限 次數，毋寧·說被認為只要可微分一次即可充份近似自然2 象。像這樣，雖可微分有限次且藉著使用有限台之抽樣 . Γ-y-裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —訂----- >
本紙張尺度適用中國國家楳準（CNS)A·!規格（210 X 297公釐 Λ7 Β7 -五、發明說明（4 ) ’ 數而有各種之優點，但以往一直認為不存在滿足這種條件 之抽樣函數’然而，在本發明者之研究下，發見了滿足上 述條件之函數。 具體言之’上述抽樣函數，係抽樣位置在從_2至+2間 具有0以外之值的有限台之函數。即：關於_2^t< -3/2 , 可使用由（-t2-4t-4)/4所定義者；關於_3/2$t<-l，可使用 一 由（3t2+8t+5)/4所定義者；關於-1蕊t< -1/2，可使用由 (5t2+12t+7)/4所定義者；關於_1/2$ t< 1/2，可使用由 (-7t2+4)/4所定義者；關於i/2$t<卜可使用由（5t2-12t+7)/4 所定義者；關於l$t< 3/2，可使用由（3t2-8t+5)/4所定義 者’關於3/2 S t < 2，可使用（-t2+4t-4)/4所定義者。或者， 作為對應於這種抽樣函數之階段函數波形用者，可在對應 於配置成等間隔之五個數位資料的給定範圍，使用由施有 -1、+3、+5、-7、-7、+5、+3、-1之加權的同一幅度之八 個區分區域所成者。又，宜對於藉位元移位來進行_2'+2 '一 、+4 ' ·8、-8、+4、+2、-2倍之乘法處理的結果，相加數 位資料本身’藉此實現該加權處理。由於藉位元移位來進 行乘法處理’所以處理之簡略化’向速化變成可能。 像這樣，使用在全區域只能微分一次之抽樣函數，藉 此可在相加多數個階梯函數之後減少積分處理之次數，從 而可減低處理量。又，使用具有有限台值之抽樣函數，藉 此只將對應於該有限台之區間的數位資料作為處理對象即 可，所以更可減低處理量’而且可防止將有限個之數位資 料作為對象處理時之截斷誤差之產生。 本紙張&度遺用中國國家標準（CNS)Α·1規格（2丨Ο X 297公g ) --------------裝--- ~請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ISJ. 線_ 經聲部智慧財產局員工消費合作杜印製 3 0^ 3 0^ 經濟部智慧財產局具工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（5 ) 圖式之簡單說明 第1圊，係用於本實施形態D/A轉換器之内插運算的 抽樣函數之說明圊。 第2圖’係顯示抽樣值與其間之内插值的關係。 第3圖’係使用第1圖所示之抽樣函數的資料内插之說 明圊》 第4圖，係顯示將第1圖之抽樣函數微分一次之波形。 第5圖’係顯示將第4圈所示之折線函數再微分的波形 〇 第6囷，係顯示本實施形態之d/a轉換器之構成。 第7圖，係顯示本實施形態之d/a轉換器之動作定時 〇 第8圖’係顯示第6圖所示之D/A轉換器之詳細構成。 第9圊，係顯示階梯函數產生部之詳細構成。 第10圊’係顯示變形後之階梯函數與階梯函數產生部 内之各試驗狀態緩衝器之通斷轉換定時之關係。 第11圖，係联示定時控制部之動作定時。 第12圖’係顯示第11圖所示之定時控制部之動作定時 〇 第13圖，係sine函數之說明圖。 用以會施發明之最佳形躲 以下參照圖式詳細說明適用本發明的一實施形態之 D/A轉換器。 第1圊，係用於本實施形態之D/A轉換器中的内插運 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公藿〉 ----------W--裝·-------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明說明（ A7 B7 算之抽樣函數說明圖。第1圖所示之抽樣函數H(t)，係著 眼於可微分性之有限台的函數；例如，於全區域只能微分 一次；就是當沿著橫軸之抽樣位置位於從-2至+2間時具有 0以外之有限值的有限台之函數。又，由於Η⑴為抽樣函 數，所以僅在t=0之抽樣位置成為1，並具有在t=±l，±2 之抽樣位置成為0之特徵。 又，由本發明者之研究證實了存在有滿足上述各種條 件（抽樣函數，只能微分一次，有限台）之函數H(t)。具體 言之，這種抽樣函數H(t)，係將3階B樣條函數設為F(t)時 ，可用 H(t)=-F(t+l/2)/4+F(t)-F(t-l/2)/4................(1) 來定義。在此，3階B樣條函數F(t)，用 (4t2+12t+9)/4 -2t2+3/2 (4t2-12t+9)/4 來表示。 上述抽樣函數H(t) -3/2^ t< -1/2 -1/2^ t< 1/2 l/2^t< 3/2 (2) -------------裝--------訂---------線 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經. 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 f 合 社 印 製 為二次之區分多項式；由於使用 3階B樣條函數F(t)，而成為在全區域只保證一次之可微分 性的有限台之函數。又，在t=±l，±2之抽樣位置成為0 〇 將上述（2)式代入（1)式，以區分多項式之方式求抽樣 函數Η⑴時.，可用： (-t2-4t-4)/4 ； -2^t< -3/2 (3t2+8t+5)/4 ； -3/2^ t< -1 本紙張纥/1[適用中國國家標準（CNS)A.l规格mo X 297公笼） 9 3 Α7 Β7 五、發明說明（7 (5t2+l2t+7)/4 (-7t2+4)/4 -l^t<-l/2 -1/2^ t< 1/2 (5t2-12t+7)/4 1 (3t2-8t+5)/4 ； 1 ^t< 3/2 (-t2+4t-4)/4 ； 3/2^ t< 2 (3) 來表示e 像這樣’上述函數H(t)為抽樣函數，於全區域只能猶 分一次，且是在抽樣位置t= ±2收歛於〇之有限台的函數。 因此，使用此抽樣函數Η⑴來進行根據各抽樣值之叠加， 藉此可使用只能微分抽樣值間之值一次之函數，來進行内 插。 11 n 1^1 l^i n n n I I —a I n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第2圖’係顯示抽樣值與其間之内插值的關係。一般 而言’就所授與之各抽樣值之各個求出内插位置之抽樣函 數值’使用此函數值來進行褶積運算，藉此可求對應於各 抽樣值間之中間位置的内插值y。 由於從以往即使用之sine函數為在t== ± 〇〇之抽樣位置 收歛於0之函數，所以當要正確地求出内插值y時；有必要 與到t=±〇〇為止之各抽樣值對應地，計算在内插位置之sinc 函數之值’使用此值進行褶積運算》然而，用於本實施形 態之抽樣函數H(t)由於在t=±2之抽樣位置收歛於〇，所以 只考慮夾著内插位置於中間的前後各二個之抽樣值即可， 可大幅地削.減運算量。而且，關於其以外之抽樣值者，並 非基於本來應該考慮但考慮其運算量和精度而加以忽視， 而是在理論上沒有必要考慮，所以不會產生載斷誤差。 訂 '^4^ 本紙張K度適用中國國家標準（CNS).A.丨規格（2】0 χ 297公釐） 10 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •五、發明說明（8 ) 第3圊’係使用第1圖所示之抽樣函數的資料内插之說 明圖。例如，就第3圖（A)所示之抽樣位置（丨之抽樣值y(u) ’具趙地說明之。如將鄰接著之兩個抽樣位置間之距離正 規化而設為1的話’内插位置t0與抽樣位置tl之距離則成 Ι+a。因此，將抽樣化函數H(t)之中心位置對照於抽樣位 置1時之内插位置tO之抽樣函數值便成為H(1+a)。實際上 ’為了對照抽樣函數Η⑴之中心位置的尖峰高度以便與抽 樣值 Y(tl)—致，將上述 H(l+a)Y(tl)倍之值 H(l+a) · Y(tl) 便成為要求出之值。 同樣，一如第3圖（B)〜（D)所示，與其他三個抽樣值 對應地，獲得内插位置t〇之各運算結果{1(3).丫“2)、11(1- a)· Y(t3)、H(2-a)· Y(t4)。將如此求得之四個運算結果H(l+a) • Y(tl)、H(a) · Y(t2)、H(l-a) · Y(t3)、H(2-a) · Y(t4)相 加進行褶積運算，藉此求出内插位置t〇之内插值y e 且說’如上所述，雖在原理上使之對應於各抽樣值， 計算抽樣函數H(t)之值以進行褶積運算，藉此可求出對應 於各抽樣值間之中間位置的内插值，但第1圖所示之抽樣 函數為在全區域只能微分一次之二次區分多項式，可利用 此特徵，藉等效的其他處理順序來求出内插值。 第4圖，係顯示將第1圖所示之抽樣函數微分一次之波 形。由於第1圖所示之抽樣函數H(t)為在全區域可微分一 次的二次區·分多項式，所以將之微分一次，藉此可獲得由 如第4圊所示一般之連續性折線狀之波形所成的折線函數 -------------裝------丨丨訂-------1-線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
3 3 Α7 Β7 〇1 五、發明說明（9 ) 又’第5圊係顯示將第4圊所示之折線函數進一步微分 的波形。但在折線波形中含有多數之角點，無法在全區域 進行微分’所以設定就被兩個角點所夾著之直線進行微分 。微分第4圈所示之折線薄形，藉此可獲得如第5圏所示之 階梯狀波形所成之階梯函數。 像這樣，用於本實施形態之D/A轉換器的内插運算之 抽樣函數，係將全區域微分一次以獲得折線函數，進而將 此折線函數之各直線部分再微分，藉此獲得階梯函數。因 此，相反地’使第5圈所示之階梯函數產生，進而將之積 分二次，藉此可獲得第1圚所示之抽樣函數H(t)。 又，第5圖所示之階梯函數，具有正區域與負區域相 專之面積’且具有合計這些面積成為0之特徵。換言之， 將具有這種特徵之階梯函數積分多數次，藉此可獲得如第 1圊所示的’保證全區域之可微分性的有限台之抽樣函數 〇 且說，依據第3圖所示之褶積運算的内插值，係將各 抽樣值乘於抽樣函數H(t)之值來算出者，但若將第5圓所 示之階梯函數積分二次以求出抽樣函數Η⑴時，除了將抽 樣值乘於由該積分處理所得之抽樣函數值以外，當與之等 效地，使積分處理前之階梯函數產生時，更使乘有各抽樣 值之階梯函數產生’進而使用此階梯函數對於進行褶積運 算之結果進行二次之積分處理，藉此可獲得内插值。本實 施形態就是以此方式求内插值者，以下說明其詳細。 第6圖，係顯示本實施形態之D/A轉換器。該圖所示 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公蹵） - ·' ---------,w—·裝---I----訂.--------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ^ ____B7_______ 五、發明說明（10 ) 之D/A轉換器包含有：四個資料保持部⑽、1〇_2、_ 、10-4 ;四個階梯函數產生部1M、ii 2、u 3、Μ ; 加法部12、D/A轉換器14、二個積分處理部16、i8 ;及定 時控制部20。 各資料保持部1〇_1〜10_4，係循環性地選擇取進一以 、給定時間間隔依次輸入之離散性數位資料，保持其值直到 下一取進定時到來為止。例如，由資料保持部1〇_丨保持最 初輸入之數位資料；由資料保持部1〇_2保持第二輸入之數 位資料。又，由資料保持部1〇_3、1〇·4分別保持第三、第 四輸入之各數位資料。當各資料保持部1〇1〜ι〇·4之資料 保持動作完成一循環時，下一個輸入之第五數位資料則被 取進最早保持資料之資料保持部iOq中被保持著。如此， 藉由資料保持部10-1等循環性地保持依次輸入之各數位資 料。 ^ 各階梯函數產生部11-1〜11-4，係與由對應之資料保 保持部10-1〜10-4所保持之數位資料之保持定時同步地， 產生具有與各保持資料值成比例的振幅（波高值）之階梯函 數。階梯函數其本身具有第5圖所示之形狀；此階梯函數 之值’則與由資料保持部10-1〜10-4之各個所保持之數位 資料值成比例。可藉著積分上述（3)式之各區分多項式二 次，而獲得第5圖所示之階梯函數之具體值；其結果成為 如下。 -1 ； -2^ t< -3/2 3 ； -3/2^t< -1 本紙張尺度適用中國困家標準（CNS)A4規格（210 * 297公爱） 13 ---------------------訂---------線 {請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消t合作社印製 A7 B7 五、發明說明（11) 5 ; -1 ^ t< -1/2 •? ; -l/2^t< Ο ~Ί ; 0^t< 1/2 5 ; l/2St<l 3 ; 1 ^t< 3/2 _1 » 3/2^ t< 2 加法部12，係將輸出自四個階梯函數產生部丨丨“〜 11-4之各階梯函數值’數位地相加。d/a轉換器14，係用 以產生對應於輸入自加法部12之階梯狀數位資料的類比電 壓。此0/八轉換器14’係因產生與所輸入之數位資料值成 比例的一定之類電壓，而與所輸入之數位資料相對地獲 得其電壓位準變化成階梯狀之輸出電壓。 級聯連接著之兩個積分處理部16，18，係對於出現在 D/A轉換器14的變化成階梯狀之輸出電壓，進行二次之積 分處理^從前段之積分處理部16獲得變化成直線狀（一次 函數）之輸出電壓，並從後段之積分處理部18獲得變化成 二次函數的輸出電壓。當像這樣以一定間隔輸入多數個數 位資料時，從後段之積分處理部18獲得連續性類比信號， 此連續性類比信號係藉由只能微分一次之平滑曲線，連結 對應於各數位資料之電壓間而成者》 且說，.輸出自上述階梯函數產生部11-1之階梯函數之 值’係與由資料保持部11-1所保持之數位資料值成比例， 所以藉由二個積分處理部16, 18,對於對應於該階梯函數 本紙張又度適用中困國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 14 * - ,-----------^--裝 -------訂·---I----w (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ7 B7 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 五、發明說明（l2) 值之電壓值重覆二次之積分處理’藉此輸出對應於第1圖 所示之階梯函數與輸入數位資料的乘精之電壓波形信號。· 又，藉加法部12，來相加輸出自各階梯函數產生部丨^〜 Π-4之階梯函數值，係不外乎意味著當著眼於輸出自後段 積分處理部18之信號時’使用第1圖所示之階梯函數來進 行褶積運算事宜。 因此’若考慮以一定之時間間隔輸入數位資料於本實 施形態之D/A變換器之情況，則使其對應於此輸入間隔， 錯開由階梯函數產生部11 -1〜11 -4所產生之階梯函數波形 之初始定時，進行在各產生部所產生之階梯函數之相加， 進而將其結果變換成類比電壓之後進行二次之積分處理， 藉此獲得一平滑地連結對應於以一定間隔輸入之數位資料 的電壓間之類比信號。 第7圈’係顯示本實施形態之D/A轉換器之動作定時 。如第7囷（A)所示’當以一定之時間間隔輸入數位資料Di 、D2 ' D3......時。各資料保持部10-1〜10-4則循環性地保 持此等數位資料D!、D2、...... ’具體言之，資料保持 部10-1，係用以取進第一輸入的數位資料D〗，並加以保持 直到輸入之數位資料一循環為止（直到輸入第五數位資料 Ds為止）（第7圖（B))。又，由階梯函數產生部u]，配合該 第一數位資料D,之保持定時，產生具有與該數位資料Di 成比例的值之階梯函數（第7圖（C))。 同樣’資料保持部11·2係用以取進第二輸入之數位資 料Da ’並加以保持直到所輸入之數位資料一循環為止 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用T國國家標準（CNSM4規格（210 X 297公釐 15 3 3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（is) 到輸入第六數位資料D6為止）（第7圖（D))。又，由階梯函 數產生部11-2，配合該第二數位資料D2之保持定時，產生 具有與該數位資料Da成比例的值之階梯函數（第7圖（E))。 資料保持部10-3，係用以取進第三輸入之數位資料D3 ，並加以保持直到所輸入之數位資料一循環為止（直到輸 入第七數位資料D7為止）（第7圚（F))。又，由階梯函數產生 部11-3，配合該第三數位資料A之保持定時，產生具有與 該數位資料Da成比例之值的階梯函數（第7圊（G))。 資料保持部10-4，係用以取進第四輸入之數位資料D4 ，並加以保持直到所輸入之數位資料一循環為止.(直到輸 入第八數位資料Ds為止）（第7圖（Η))β又，由階段函數產 生部10-4，配合第四數位資料仏之保持定時，產生具有與 該數位資料D4成比例的值之階梯函數（第7圖（I))。 加法部12 ’係將分別輸出自此四個階梯產生部〖I·}〜 11-4之各階梯函數值予以相加。且說，如第5圊所示由 各階梯函數產生部11-1〜11-4所產生之階梯函數為具有八 個區分區域之有限台之函數，此八個區分區域，係將第1 圖所示之抽樣函數之有限台範圍亦即抽樣位置t= 2〜+2之 區域按各0.5分割而成者β例如，從抽樣位置1= 2向+2依 次設為第一區分區域、第二區分區域.......第八區域。 首先，由加法部12,相加：對應於輪出自階梯函數產 生部11-1之第七區分區域的值（3Di);對應於輸出由階梯 函數產生部11-2之第五區分區域的值（·7Ι)2);對應於輸出 自階梯函數產生部η_3之第三區分區域之值（5Ε>3);及對 本紙張 Κ㈣种 _ 4 (C.\S),\-1 (：>1〇 x 297 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *裝 訂. 16 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 B7 五、發明說明（K) 應於輸出自階梯產生部11-4之第一區分區域的值（_d4)，然 後輸出相加結果（3Dr7D2+5D3-D4)。 其次’由加法部12 ’相加：對應於輸出自階梯函數產 生部11-1之第八區分區域的值（_Dl);對應於輸出自階梯函 數產生部11-2之第六區分區域的值（5D2);對應於輸出自 階梯函數產生部11-3之第四區分區域的值（_7D3);及對應 w- 於輸出自階梯函數產生部11-4之第二區分區域的值（3D4；) ’然後，輸出相加結果（-Di + SDrTDeSDd。 如此，從加法部12按序輸出階梯狀之相加結果時，d/a 轉換器14則根據此相加結果（數位資料）產生類比電壓。由 於在此D/A轉換器14產生與所輸入之數位資料值成比例的 一定類比電壓，所以可獲得與所輸入之數位資料相對而電 壓位準變化成階梯狀的輸出波形（第7圊（J)) » 當從D/A轉換器14輸出具有階梯狀電壓位準之波形時 ，前段之積分處理部16，則積分此波形以輸出折線狀之波 形（第7囷（K)) ’後段之積分處理部丨8便進一步積分此折線 狀之波形，以產生只能微分分別對應於數位資料仏及〇3 之電壓值間一次的輸出電壓（以平滑曲線連結）（第7圊（L)) 〇 像這樣’本實施形態之D/A轉換器，係配合用來保持 輸入數位資料之定時，使階梯函數產生，待將此階梯函數 就四個數位資料加以相加後，使對應於此相加結果之類比 信號產生，繼而在其後進行二次之積分處理，藉此可產生 平滑地連結該對應於各數位資料之電壓的連續類比信號。 本紙張尸、度適用中國國家標準（CNS)A.l規格（210 X 297公釐） 17 --I----------^^ ,!!111 訂.！ -----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以 Λ7 B7 五、發明說明（I5) 尤其疋’使之對應於所輸入之各數位資料，以各異之 初始定時使四個階梯函數產生，待產生了對應於該相加結 果之類比信號後進行二次之積分處理，藉此獲得連續性之 類比彳§號，因此不需要像以往那樣之取樣保持電路和低通 濾波器，且直線相位特性也不會劣化，可實現良好之群延 遲特性。又，由於使用抽樣位置（在±2收歛於〇之有限台 的抽樣函數H(t)，所以為了進行數位資料間之内插處理而 只使用前後四個之數位資料即可，可減少為進行内插運算 而必需之處理量。再者，由於沒有像習知那樣進行附加取 樣處理，所以只確保按照所輸入之數位資料之時間間隔決 定的給定動作速度即可，並不需要進行特別高速度之信號 處理，從而不需要使用昂貴之零件。 第8圖，係顯示第6囷所示之d/a轉換器。如第8圖所 示，各資料保持部1 〇-1〜10·4，係由D型觸發器（D-FF)所 構成；其係對於透過緩衝器22輸入之資料，每輸入資料之 一周期份輪流錯開取進定時，藉此循環性地保持輸入資料 〇, ' °2 ' ......。例如，假定輸入8位元之數位資料的話 ’由各資料保持部10-1〜1〇_4所保持之8位元之資料，則 被輸入於分別對應之階梯函數產生部11-1〜11-4» 第9田，係顯示階段函數產生部丨^〜^“之詳細構 成。又，四個階梯函數產生部具有同一構成， 下取階梯函數產生部作為代表詳細說明之。 如第9圈所示，階梯函數產生部11：1，包含有：具有 I — --------^-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張叉度適用中凼國犮拽道we、、 ^ / r l· $ 公 97 νϊ S 1Λ Λ7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •五、發明說明（16) 反相輸出之二個試驗狀態緩衝器100, 102;具有非反相輸 出之二個試驗狀態緩衝器104，106;及將輸入於該階梯函 數產生部11-1之資料及透過試驗狀態緩衝器100〜1〇6中之 任一個輸出之資料相加之加法器（ADD) 108 » 且說，第5圖所示之階梯函數，如將橫軸向上移位+ 1 的話’便變形為第10圖所示之階梯函數。此變形後之階梯 函數之各值，由於成為2之幂值，而將各值作為乘數對於 輸入資料進行乘法時，可藉單純之位元移位操作來實行乘 法。其後，進行將向上移位+ 1之橫軸恢復原狀之處理（將 輸入資料加於乘法結果之處理），作為各階梯函數產生部 之輸出值即可。 具體言之’試驗狀態緩衝器1 〇〇，係對於輸入資料移 位1位元份之同時，將其所移位之各位元反相輸出，同時 將1加於加法器108之進位輸入，藉此進行（-2)倍之乘法。 以第10圊之「SI」所示之定時，從試驗狀態緩衝器ι〇〇輸 出對應於乘法結果之資料，藉此可獲得對應於階梯函數之 第一及第八區分區域之資料。 同樣’試驗狀態緩衝器102，係將輸入資料移位1位元 份，藉此進行2倍之乘法。以第1〇圖「S2」所示之定時， 從試驗狀態緩衝器102輸出對應於乘法結果之資料，藉此 獲得對應於階梯函數之第二及第七區分區域之資料。 試驗狀態緩衝器104，係將輸入資料移位2位元份，藉 此進行4倍之乘法，以第1〇圖之「S3j所示之定時，從試 驗狀態缓衝器104輸出對應於乘法結果之資料，藉此獲得 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） 19 --------- -- -裝.！-----訂------I I 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明說明（17 對應於階梯函數之第三及第六區分區域之資料。 試驗狀態緩衝器1〇6，係將輸入資料移位3位元同時將 各位元反相，並將〗加於加法器1〇8之進行輸入，藉此進行 (-8倍）之乘法，以第10圊之rS4」所示之定時，從試驗狀 態緩衝器100輸出對應於乘法結果之資料，藉此獲得對應 於階梯函數之第四及第五區分區域的資料。 加法器108，係用以相加從試驗狀態緩衝器1〇〇〜1〇6 之任-個選擇性地輸出之正或負之資料、與輸人於階梯函 數產生部1M之資料，然後，從階梯函數1M輸出由加法 器108所得之資料。 又，在加法器108，依是否輸入把位元移位之結果反 相的試驗狀態緩衝器100，1〇2之輸出資料，或是否輸入僅 做位元移位之試驗狀態緩衝器1〇4，1〇6之輸出資料，而有 不同之處理順序之詳細。即，若使用未位元移位之資料來 進行加法時，單純地進行兩個資料之加法處理。又，使用 進行過位元反相之資料來進行加法時，待相加兩個資料之 後，將1加於最下位位元b〇。輸入於加法器1〇8之資料究 竟屬於那一種類，則調查最上位位元是否“丨，，即可。 第8圖所不之加法器12,係由具有兩個輸入端子之三 個加法器（ADD)120, 122, 124所構成。藉由此等122, 124 ，來相加輸出自四個階梯函數產生部丨卜丨〜丨丨、之各資料 。此相加結果則被輸入於A/D轉換器（ADC)14以變換成階 梯狀之電壓波形後，外加於級聯連接著之兩個積分處理部 16，18中之前段積分處理部 — — — — — — — — — — — — >1^ I I 1111111 ·1111111< • {請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（is) 又’如第8圖所示，前段之積分處理部16，係包含： 兩個運算放大器140，141;兩個電容器142，143;兩個電 阻144 ’ 145 ;及開關146。由一方之運算放大器.“ο，電容 器142及電阻144來構成積分電路；對於透過電阻144來外 加於運算放大器140之反相輸入端子之a/d轉換器14之輸 出電壓進行給定之積分動作。又，後段之積分處理部18， w 係包含：兩個運算放大器150，151 ;兩個電容器152，1-53 :兩個電阻154’ 155;及開關156。由一方之運算放大器15〇 ，電容器152及電阻154來構成積分電路；對於透過電阻154 來外加於運算放大器150之反相輸入端子之前後積分處理 部16之輸出電壓，進行給定之積分動作。 且說，本實施形態之A/D轉換器，係適於例如作為獲 得電視接收器之RGB信號或亮度信號等之影像信號之電路 使用之用途。具體言之’電視接收機用之A/D轉換器，係 備有三組之第8圊所示之構成的電路，這些電路分別對應 "^於R、G、B資料之各個；其係於構成幀（對應於一圖像）之 每一掃描線，輸入有各為8位元之R、G、B資料，藉此生 成用來内插各資料之連續性R、G、B類比電壓。 由於在實際之積分電路會產生輸出電壓之漂移，所以 宜具備除掉此影響之電路。依照本實施形態，由含在前段 之積分處理部16之運算放大器141，電容器143及電阻145 來構成一將平均值保持於0位準之電路；且，調整運算放 大器140之非反相輸入端子之電壓位準，以便由運算放大 器140等所構成之積分電路之輸出平均值經常成為〇v。 本紙張兄度適闬中因國家標準（CNS)A4規格（21〇X297公釐〉 21 -----------I---裝.！ —訂·--------線 •(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（I9 ) 由含在後段積分處理部18之運算放大器15ι，電容器 153及電阻155來構成平均位準保持電路；且，調整運算玫 大器150之非反相輸入端子之電壓位準，以便由運算玫大 器150等所構成之積分電路之輸出平均值，經常與外加於 運算放大器151之非反相輸入端子之電壓位準同一。又， 外加於運算放大器151之非反相輸入端子之電麼位準，係 使用一將輸入資料其本身轉換成類比電壓以用來求出其平 均位準之值者》其為了求出此電壓位準而備有：由用來保 持依次輸入之輸入資料的D型觸發器所構成之資料保持部 180;由該所保持之數位資料產生類比電壓之a/d轉換器 182 ;及用來積分A/D轉換器182之輸出電壓的積分電路184 〇 又，為了清除每一幀含在二個積分處理部16, 18之各 積分電路的積分電容器中所存儲之電荷，而設有開關146 ’ 156;垂直熄滅信號係由藉d型觸發器來構成之同步化 電路186所同步化，而在垂直熄滅期間兩個開關146，156 成為接通狀態。此時，連接於運算放大器140之電容器142 及連接於運算放大器150之電容器152的各個分別被放電， 各積分電路則分別被復位。 第U圖係顯示定時控制部20之詳細構成。如該圖所示 ’定時控制部20，係包含：3位元計數器160 ;具有非反相 輸出之三値“異”電路（exclusiv_0R circuit)161〜163;具有 反相輸出之兩個“或，，電路（OR circuit)164，165 ;具有非反 相輸出之三個“與”電路（AND circuit) 166〜170 ;及具有反 本紙張尺度適用中因國家標準（CNS)Α4規格（210x297公釐） 22 ---------!' W--裝 -------訂-----ί·-^ {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •五、發明說明（20) 相輸出之“或，，電路171〜173。 又’第12圖，係顯示第11圖所示之定時控制部2〇之動 作疋時。於第12圖中所示之CLK、b0〜b2、cl〜c5、dl〜 之各波形係顯示，出現在第n圖中各附有符號之地方的 波形。一如第11圖及第12圖所示，3位元計數器160，係用 以進行與所輸入之時鐘信號CLK同步的計數動作；此時鐘 信號每上升即計數完了，而更新3位元輸出b0、bl、b2。. 使用上述定時控制部20來轉換含在各階梯函數產生部 11-1〜11-4之三個開關之通斷狀態，藉此可使第7圊（C)、（E) 、（G)、（I)所示之各階梯函數產生。具體言之，為了藉階 梯函數產生部1M使第7圊（c)所示之階梯函數產生，而藉 第11圊所示之“或”電路171之輸出（d3)、“與”電路169之輸 出（d7)、“與，，電路167之輸出（d2)、“與’，電路166之輸出（dl) 之邏輯狀態，分別轉換該階梯函數產生部内之四個試 驗狀態緩衝器100〜106之通斷狀態。 同樣’為了藉階梯函數產生部11 _2使第7圖（E)所示之 階梯函數’而藉第11圊所示之《或”電路173之輸出（d6)、“ 或”電路170之輸出（d8)、“或”電路172之輸出（d5)、“與”電 路168之輸出（d4)之遇輯狀態，分別轉換該階梯函數產生 部11-2内之四個試驗狀態緩衝器1〇〇〜1〇6之通斷狀態。為 了藉階梯函數產生部11-3使第7圖（G)所示之階梯函數波形 產生，而藉第11圖所示之‘‘與”電路169之輸出（d7)、‘‘或，， 電路171之輸出（d3)、“與”電路166之輸出（dl)、“與’，電路167 之輸出（d2)之邏輯狀態，分別轉換該階梯函數產生部 本紙張又度適用中國國家標革（CNS)A4規格（210x297公釐） 23 -------------裝--------訂---------線 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（21 ) 内之四個試驗狀態緩衝器1〇〇〜1〇6之通斷狀態。為了藉階 梯函數產生部11-4使第7圖（I)所示之階梯函數產生，而藉 第Π圖所示之“與”電路170之輸出（d8)、“或，，電路173之輸 出（d6)、《與”電路168之輸出（d4)、“或”電路172之輸出（d5) 之邏輯狀態’分別轉換該階梯函數產生物1丨_4内之四個試 驗狀態緩衝器100-106之通斷狀態。 又，本發明並不限定於上述實施形態，可在本發明要 旨之範圍内實施各種變形。例如，上述實施形態，雖將抽 樣函數設成在全區域只能微分一次之有限台的函數，但將 可微分次數設定為二次以上也可。又，如第1囷所示，本 實施形態之抽樣函數，雖設成在t= ± 2收欽於0，但在t= 土 3以上收歛於0也可。例如，若設成在t=±3收歛於：〇時，將 含在第6圖所示之D/A轉換器之資料保持部和階梯函數產 生部之各數作為6’以六個之數位資料為對象進行内插處 理，藉此產生平滑地繫結該等數位資料之類比電壓即可。 .又’不一定限於使用有限台之抽樣函數來進行内插處 理，使用一在·〇〇〜+〇〇之範圍具有值之可微分有限次之抽 樣函數，僅使對應於有限抽樣位置之多數個數位資料作為 内插處理之對象也可。例如，假定這種抽樣函數係由二次 之區分多項式所定義時’可藉著微分各區分多項式二次， 而獲得給定之階梯函數波形，所以對於使用此階梯函數波 形來進行電.壓之合成的結果，進行二次之積分處理，藉此 可獲得平滑地繫結對應於數位資料之電壓的類比信號。 又，上述實施形態，雖說明用於電視顯像器之場合作 本紙張尺度適用令囷國家標準（CNS)A4规格（210 X 297公釐） 24 -----I----W--裝--------訂--------，u (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) B7 五、發明說明（22) 為D/A轉換器之用途之一例，但其以外之用途，例如，若 將記錄於CD(ComPact disc)等數位之音頻資料轉換於類比 音頻等時，可使用本發明之D/A轉換器》 產業上之可利用性 一如上述，如依本發明，由於使分別對應於依次輸入 之多數數位資料之給定階梯函數產生後，將它們相加，其 後將該相加結果變換成類比電壓並加以積分，藉此可獲得 連續地變化之類比電壓’所以不需要為了獲得最後之類比 h號而使用低通遽波器，且，由於相位特性依處理信號之 頻率而異’所以不會有群延遲特性惡化之情事，可獲得畸 變少之輸出波形β又，較之進行附加取樣之習知手法，更 不需要増加零件之動作速度，所以沒有必要使用昂貴之零 件’可實現零件成本之降低。 -------------裝--------訂· {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
線 •經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS)A4規格⑵〇χ297公爱） -25 - A7 B7 五、發明說明（23 ) 元件標號對照 10- 1〜10-4…資料保持部 11- 1〜11-4…階梯函數產生部 12…加法部 14…D/A轉換器 16，18…精分處理部 20…定時控制部 22…緩衝器 100，102…試驗狀態緩衝器 104，106…試驗狀態緩衝器 108(ADD)…加法器 120，122，124(ADD)…加法器 140，141…運算放大器 142，143…電容器 144，145…電阻 146…開關 150，151…運算放大器 152，153…電容器 154，155…電阻 156…開關 160···3位元計數器 161〜163···“異”電路 164，165..·“或”電路 166-170···“與”電路 171-173···“或”電路 b0，bl，b2"*3位元 CLK···時鐘信號 D,，D2，DyD8…數位資料 D-FF…D型觸發器 R，G，B…類比電壓 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）