WO1980002898A1 - Digital to analogue converter - Google Patents

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WO1980002898A1
WO1980002898A1 PCT/JP1979/000149 JP7900149W WO8002898A1 WO 1980002898 A1 WO1980002898 A1 WO 1980002898A1 JP 7900149 W JP7900149 W JP 7900149W WO 8002898 A1 WO8002898 A1 WO 8002898A1
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conversion
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converted
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PCT/JP1979/000149
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French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Y Mitsuhashi
Original Assignee
Y Mitsuhashi
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66Digital/analogue converters
    • H03M1/68Digital/analogue converters with conversions of different sensitivity, i.e. one conversion relating to the more significant digital bits and another conversion to the less significant bits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66Digital/analogue converters
    • H03M1/82Digital/analogue converters with intermediate conversion to time interval

Definitions

  • the present invention relates to a D-A converter that converts a digital signal into an analog signal.
  • D-A converters are, for example, amplitude-axis type D-A converters such as ladder type D-A converters, and, for example, zero- width modulation type D-A converters.
  • a time-based D-A converter is used.
  • the ladder type D-A converter has a high conversion speed, but the device itself is very expensive.
  • Conventional D-A converters of this kind meet a wide range of ⁇ ⁇ requirements and are therefore used in various applications.
  • the performance of the device may exceed the required value. This is the case, for example, when handling signals in a relatively narrow local frequency band such as voice.
  • a D-A converter with a fast conversion speed by time-division multiplexing. R.
  • signal leakage between adjacent channels is a problem, so an expensive sample termination hall is used for each channel. There are few cases where a drive circuit is required.
  • D-A converter When using a D-A converter in the field of signal processing, particularly in the field of electronic musical instruments integrated into semiconductor circuits that rely on the digital and digital methods, a commercially available expensive D-A converter is externally connected. It is not a wise way to use it. So usually, D - de A converter I, the structure was sealed in with Selector Selector Le circuit LS I c 0 Tsu Ke one di also of is used. Almost all D-A converters used there are resistors, and they are voltage-dividing type that utilize the fact that they divide the voltage. This resistance division type: D-A converter is excellent in that the converted output is monotonically increasing, but it is about 8 bits (the minimum number of bits required to generate a musical waveform). When I try to make a D-A converter in J.), the J? Therefore, the D-A converter occupies most of the LSI package, and there is a difficulty in manufacturing the device.
  • the purpose of this invention is to provide a D-A converter that can be made compact.
  • Another object of the present invention is to provide a D-A converter which is effective even when processing signals of a multiculturalism.
  • Still another object of the present invention is to provide a D-A converter with high conversion speed.
  • Still another object of the present invention is to provide a D-A converter capable of controlling conversion speed and conversion accuracy according to the purpose of use and the purpose of use and enabling efficient conversion. ..
  • the digital input is adapted to the value.
  • a time-axis DA converter that converts the pulse width to a pulse width and an amplitude-axis DA converter that converts the digital input to an amplitude corresponding to the value are used.
  • the upper bit of the digital input signal is converted by the time axis type DA converter, and the converted output and the remaining lower bits of the digital input signal are the amplitude axis. Converted by type DA converter.
  • the required number of conversion clocks and the digital input signal And are multiplied by a multiplier, the upper bits of the multiplication calculation power are supplied to the time axis type DA conversion unit, and the converted output and the lower bits of the remainder of the multiplication calculation power]? It is supplied to the above-mentioned amplitude axis type DA converter.
  • Figure 1 shows a ladder type D-A converter and a resistance voltage division type
  • FIG. 2 shows the relationship between the output of the D-A converter and the input and output of the digital input.
  • Fig. 3 shows the relationship between the input and output voltage of the pulse width modulation type D-A converter digital circuit.
  • Figure 4 shows the relationship between the digital input and output voltage of the D-A converter due to the combination of the pulse width modulation type and the ladder type (or resistance voltage division type).
  • Fig. 5 is a diagram showing a portion corresponding to the pulse width modulation type
  • Fig. 5 is a diagram showing ⁇ minutes of a resistance voltage division type decoder of the D-A converter of the embodiment of the invention
  • Fig. 6 Is a resistance voltage division type DA converter analog switch and resistance voltage division.
  • FIG. 7 (a) to (ti) is a circuit diagram showing the portion
  • Fig. 8 is a diagram showing the relationship between the digital input and the output voltage level of the D-A converter of the embodiment of the present invention.
  • the figure shows the time transition diagram of each signal and output voltage level corresponding to the digital input "00 1 0000 1", and Fig. 9 shows the case where the number of clocks required for conversion is not a power of 2.
  • Conversion output diagram FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the multiplier according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a circuit diagram for obtaining the conversion output of FIG. 9, and
  • FIG. 12 is a conversion required clock.
  • Fig. 13 shows the circuit diagram for obtaining the conversion output of Fig. 12 and Fig. 14
  • the figure shows the conversion output diagram obtained when the unit area to be formed is filled along the amplitude axis
  • Fig. 15 shows the circuit of another embodiment of the invention for obtaining the conversion output of Fig. 14.
  • Fig. 16 is a diagram showing the structure of a decoder used in another embodiment of the present invention
  • Fig. 17 is a diagram showing the number of clocks required for conversion divided into D-A for each segment.
  • the conversion output diagram obtained when conversion is performed, and Fig. 18 is a circuit diagram for obtaining the conversion output of Fig. 17.
  • Figures 3 show the explanatory diagrams of the functions of various D-A converters.
  • Figure 1 shows the relationship between the digital input I d and the output voltage V of the ladder type D – A converter or the voltage dividing type D – A converter using a resistor.
  • This type of D-A converter directly converts digital quantities into amplitude values (voltage), so the principle is simple and presently available on the market.
  • the pulse width modulation type D-A converter does not directly convert the digital amount I d into the amplitude value, but keeps the width value constant and changes the digital amount. C along the time axis. Convert proportionally to the width of the rule. By smoothing the converted output with a low-pass filter? , Which is equivalent to the ladder type D-A converter is obtained.
  • the characteristic of these two types of D-A converters is that the ladder type obtains an amount proportional to the amount of data in the amplitude axis direction.
  • the pulse width modulation type obtains an amount proportional to the amount of digital in the time axis direction.
  • the conversion amounts have equal areas in the two-dimensional space of the time axis and the width axis.
  • There is. -.-Fig. 3 shows the relationship between the digital input and output (voltage) of the D-... A converter according to the present invention.
  • the conventional D-A converter shown in Figs. 1 and 2 either the amplitude axis or the time axis shift is quantized, while the one shown in Fig. 3 does not.
  • the advantage of the ladder type D-A converter is that its conversion speed is fast. That is, the conversion speed is usually 1 MHz at the slowest, and the conversion time is 1 sec.
  • this advantage may lead to redundancy in some cases.
  • the sampling theorem when handling audio signals such as musical tones and voices containing frequency components of 15 kHz or less in a digital manner, use the sampling theorem]?
  • the time division multiplexing method should be used! ?
  • the advantage of the resistance-voltage division type D-A converter is that, firstly, when the number of bits of the digital input is small, the door becomes very simple. It is a point that can be made with MOS. On the other hand, the disadvantage is that when the number of bits of the digital input exceeds 1 bit, the hardware is almost doubled, so the minimum required 8-bit -A converter is usually required. It is quite difficult to manufacture.
  • the advantages of the pulse width modulation type D-A converter are firstly that the manufacturing cost is low, and secondly because it can be manufactured by using MOS. ° It can be installed in the package.
  • the disadvantage is that the output changes in the direction of the time axis, so that the conversion speed decreases by the power of 2 when the number of bits of the digital input increases. For example, 8 bit ha.
  • the frequency of this conversion is from ⁇ 4 kHz, and the audio signal that can be handled is up to 2 kHz. Therefore, to handle the audio signal up to 15 kHz, 7.5 It is necessary to operate at a clock of MHz S.], and it is possible to operate at such a high speed with a TTL (Transistor-Transistor Logic :) circuit, but it is not possible with an M0S circuit. Therefore, it can be embedded in MOS-LSI.To handle signals up to 15 kHz, the conversion speed of the D-A converter requires 30 kHz. If this is converted into a conversion time, it will be approximately 33 seconds, so if a 1-MHz operation clock is used, a 5-bit D-A converter (conversion time of 32 seconds) will be used. It can be realized with a pulse width modulation type.
  • the D-A converter of this invention retains the advantages of the conventional type, and removes its disadvantages]).
  • both the amplitude axis and the time axis are converted according to the input digital signal.
  • Expand to. A ladder type D-A converter or a resistance voltage division type D-A converter is used for the conversion of the amplitude axis.
  • Reveal Figure 4 shows the portion corresponding to the pulse width modulation type D-A conversion section as the time axis type D-A conversion section.
  • Figures 5 and 6 show the amplitude axis type D-A conversion section, respectively. This is a part corresponding to a resistance voltage division type D-A converter as a converter.
  • circuits in Fig. 5 and Fig. 6 can be replaced by a ladder type D-A converter.
  • the portion of the pulse width modulation type D--A converter is 5 bits, and the portion of the resistance voltage division type D--A converter is (3 + X,) (This t is in the direction of the amplitude axis.
  • the digital input of the D-A converter of this embodiment (AM (0,..., 7) and AM 0 in Fig. 4 are the highest bits) and the output voltage level (Fig. 6) .
  • the relationship of output terminals 7 )) is as shown in Fig. 7 (a) to (u).
  • an 8-bit digital input (S i gn
  • the five-pitched binary thruster 1 shown in Fig. 4 is c. 32 width masters required for the pulse width modulation plastic D-A converter, one clock MCLK each time it is counted. Outputs the shift key to the RC terminal.
  • This ripple'carrier signal is used to timing the start of the D-A conversion operation, i.e. used to determine the i? Conversion period, and the NAND circuit. 4-2 to set the flip-flop 4 degrees, and at the same time set the upper 5 bits of the absolute value of the digital input signal to 5 bits AM (1, ..., 5).
  • the ripple 'carry LSD of the counter 2 is 1 clock obtained by counting the number of terminals by the number of terminals based on the loaded digital input signal. With a signal that is only "1" for this minute, do you want to reset this?] 'Flip' Flop 4. Therefore, the output MSD of the flip-flop 4 will be rippled from the RC terminal force of the counter 2 after the data is loaded onto the counter 2. Hold the "1" level until the carrier LSD appears.
  • the number of clocks included in this "1" level is the unit area formed corresponding to the digital input signal, as is clear from Fig. 7. Equivalent to the quotient of dividing the number by 4. This is also the 7-bit portion that corresponds to the absolute value of the digital input signal.
  • AM (1,..., 7) is regarded as an integer and is equivalent to the quotient obtained by dividing it by 4.
  • the output MSD available at the Q terminal of flip'flop 4 is used to D-A convert the upper bits of the digital input signal, and the count of one OMH / ,,, IPO
  • the output LSD available at the RC pin of the data register 2 is used to D-A convert the lower bits.
  • the signal marked with * indicates the negation of the original signal.
  • MCLK MCLK is displayed.
  • AM0, AM6 and AM7 are used as MSB, SLSB and LSB, respectively.
  • MSD, LSD, MSB, SLSB and LSB obtained in the circuit of Fig. 4 are the input signals to the decoder 1 of Fig. 5, respectively.
  • Figure 5 shows a part of the decoder of the resistance voltage division type D-A converter.
  • This decoder is given the input of the circuit shown in Fig. 4]? MSB, SLSB, LSB, MSD and LSD, and only one of the output terminals D 0 to D 8 is input.
  • the logical value of the signal is configured as "1"; T depending on the way of giving.
  • This decoder circuit consists of an amplifier, a data block N-1, N-2 ... N-5, an analog gate A-1, A-2-A -13 and an analog gate 0-1.
  • the logical expression of the output is as follows o
  • I D 7 LSD ⁇ SLSB ⁇ LSB ⁇ MSB
  • Figure 6 shows the analog switch and resistance part of the resistance-voltage division type D-A conversion part.
  • the output terminals D 0 to D 8 of the decoder shown in Fig. 5 are connected to the input terminals as they are. As described above, only one of these input terminals D 0 to D 8 corresponds to the digital input signal, and the logical value of that signal becomes "1". Select only one of the corresponding switch groups 5 -1, 5 -2 ... 5-9 and turn it "ON". Analog 'Switch group 5-1, 5 -2...
  • One of the terminals 5-9 is connected in common to derive the output terminal 7, and the other terminal has a series resistance 6-1, 6 -2 ...
  • the digital input signal that undergoes D-A conversion can be applied to an arbitrary number of clock intervals, in which case the number of clocks will be different for each input. It can be anything that changes.
  • 1 4 2 is given as the number of clocks required for conversion.
  • the accuracy of D-A conversion can be improved.
  • the accuracy can be set to about 10 bits.
  • FIGS. 10 and 11 An example of a circuit for obtaining such a D-A conversion output is shown in FIGS. 10 and 11. As shown in Fig. 11 It ’s Ha. This is the portion corresponding to the pulse width modulation type D-A conversion section]), and the one shown in Fig. 10 is a circuit diagram showing the configuration of the multiplier used in the circuit shown in Fig. 11 1. . In this case, the one equivalent to the resistance voltage division type D-A converter can be used as it is as shown in Figs. 5 and 6.
  • the multiplier shown in Fig. 10 is a typical shift-and-add type (Shift and Add) type.
  • the multiplicand is a positive fraction B (1, ..., 9) with 9 bits after the decimal point
  • the multiplier is a positive integer A (0, ..., 7) with 8 bits.
  • the number P (0,..., 9 :) obtained at the output end of the latch circuit 2 1 as a result of multiplication is 10 bits, and the upper 8 bits are the integer part])
  • the lower 2 bits are The fractional part is displayed.
  • the multiplication factor is 8 bits, so the shift-and-add operation is performed 8 steps (8 times).]
  • the multiplication is completed.
  • This multiplier employs serial type operation and adds "0" to the most significant bit of the multiplicand, so it is possible to add 10 bits to each addition (multiplier driving the multiplier). It is necessary to have 10 master clocks (MCLK).
  • This Lip One OMPI IPO One shift and add operation is performed in synchronization with the rule carrier CRY 1. The first step is until the first ripple 'carrier CRY 1 comes out, and then the second ripple' carrier until the second ripple 'carrier comes out. Let's call it ⁇ ⁇ ⁇ ,.
  • the multiplication in this case starts in synchronization with the ETCK signal.
  • This ETCK signal Ru Ha 0 le scan signal der to be out at the beginning of each stearyl class tap of the above-mentioned.
  • the counter 10 is a 3-bit binary counter] 9 Cleared by the ETCKT signal, and the counter 8 ripple carrier CRY 1 When 7 are counted, the ripple 'carry CRY 2 is output in synchronization with the 8th CRY 1. In other words, the logical value of the ripple 'carry CRY 2 becomes "1" in the last 1 clock of the 8th ⁇ step.
  • the output of the R circuit 1 3 has a logical value "0" in synchronization with the master clock-MCLK when the logical value of the ETCK signal or the ripple carrier CRY 1 is "1". It is a signal that becomes "1" from force. This signal is used as the clock of the 8-bit shift register 1-14. Therefore, the shift register 1 4 first uses the ET CK signal for the multiplier A (0,..., 7).
  • the signal at the output terminal S 0 of the shift register 15 is the signal at the output SO terminal of the shift register 1 4 for each step, and the AND circuit 1 6 is used. It is controlled by using.
  • This output is used as input to a cumulative adder consisting of a flip-flop 17 and an adder 18 and a 10-bit shift register 19. Given . Therefore, partial sums are generated for each step in the shift register 1-19. This partial sum is output back from the 9th bit, so the partial sum is effectively shifted 1 bit to the right. As a result of this shift, the lowest bit of the previous step is fed back to the 10th pit time, so this input is connected to the AND circuit 20 0. Prohibit with. When this shift and add operation is performed eight times, the multiplication is completed and the output data is latched to the latch circuit 2 1. This latch operation is performed by the ripple key CRY 2 of the counter 10.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of a portion corresponding to a loose width modulation type D-A conversion unit.
  • the multiplier shown in Fig. 10 is used as the multiplier in this figure.
  • the resistance voltage division type D-A converter it is possible to use the one shown in Figs. 5 and 6.
  • the number of clocks required for conversion is X (0,..., 7) and the absolute value of the digital input signal that receives the conversion is AM (1,..., 9).
  • the output P (0,... 9) of the latch circuit 2 1 of the multiplier 3 1 is inverted and loaded by the 8-bit counter 33 and the output of the counter 3 1 2.
  • the master clock MCLK counts up to the specified value, and the RC pin of the counter 1 3 3
  • the logical value of the ripple carrier is "1".
  • the flip-flop 35 is set by the ETCK signal, and the logic value of the signal at its Q terminal is "1".
  • the logical value of the signal at the Q terminal of this flip-flop; ° 35 is that the logical value of the signal at the ripple carrier of the RC terminal of the counter 33 is "1".
  • the logical value shifts from "1" to "0". In this case, it is shown in Fig. 9.
  • the number of clocks with the maximum amplitude value “4” (7 8: in Fig. 9) and the amplitude value at the subsequent clock (in Fig. 9) 3) is required.
  • the integer part gives the number of clocks with the maximum amplitude value of 4, and the decimal part determines the amplitude value at the next clock.
  • Multiplier 3 1 in Fig. 11 1 ⁇ The A input is X (0,..., 7) and the B input is AM (1, ⁇ , 9). As described above, the integer part P (0, ..., 7) of the output of the multiplier 3 1 depends on the inverter 3 2]? It is inverted and is an 8-bit binary count. It is used as the input for the terminal 3 3.
  • the ETCK signal that is the input of the counter 1 3 3 and the NAND circuit 3 4 is the DA conversion start signal as described above] ?, and the logical value of this signal is "1".
  • OMPI 0 Has a logical value of "1" for P (0,..., 7) clocks, and LSD has a logical value of "1" for the next one clock. Ruru.
  • the amplitude value of the conversion can be obtained by setting one of the analog switch groups 5 -1, 5-2 ... 5 -9 in Fig. 6 to " M ON". "ON” determines whether MSD gives the number of clocks with maximum width 4 and LSD which has logical value "1" and the SLSB, LSB and time axis which determine the amplitude value at that time. It depends on the MSB that decides the top and bottom of?
  • the conversion method shown in Fig. 9 requires a low-pass wave circuit that has a relatively low cutoff frequency for smoothing.
  • the method shown in Fig. 12 is used. This divides the given number of transformation-required clocks 1 4 2 into 5 intervals such as 3 2, 3, 2 3, 3 2, 3 2, and 1 4, and performs D-A conversion for each interval. Is the way to go.
  • Fig. 12 shows the case where the digital input is "0 1 0 0 0 1 1 1".
  • Figure 13 shows an example of the circuit used in this case.
  • the circuit of this embodiment has a combination of the circuit shown in FIG. 4 and the circuit shown in FIG. In the circuit of this embodiment, the circuit of FIG. 4 operates in the section where the number of conversion required clocks is 32, and the circuit of FIG. 11 operates in the last section.
  • X be the total number of required ⁇ ck (corresponding to 1 4 2 in Fig. 12).
  • the digital and digital input signals AM (1, ..., 5) and AM (6, 7) are used, and the last section is used.
  • the integer part P (3 ", 7) and the decimal part P (8, of the product of the obtained XF (0,..., 4) and AM (1, ..., 7) 9 :) is used ..
  • AM (1,..., 5) and P (3,..., 7) are input to the A input terminal and B input terminal of the selector 1 26, respectively.
  • ⁇ (6, 7) and P (8, 9 :) are input to the B and A input terminals of the selector 1 27, respectively.
  • the ETCK signal is a signal whose logical value becomes “1" when D-A conversion is started as described above.
  • the 4-bit binary counter 2 4 is loaded with —M (the 2's complement of M) from the ETCK signal at the start of the D-A conversion. This M is determined by the fact that the given number of required conversion ⁇ ⁇ -clocks X and the number of conversion period clock D CK of the time axis type D A conversion unit M are given, and this is set in advance.
  • the counter 1 2 4 counts the ripple carrier CRY 1 and is the last clock of the Mth section, and the counter 2 4 is the riff.
  • RUKARY Set the logical value of CRY 2 to "1".
  • the SEL signal is
  • the input at the A end of the selector 1 26 is inverted at the inverter 2 8 to P — and to the last interval. Then, the input of the B end is also reversed by the inverter 28 and is loaded. Therefore, the LSD, which is the ripple carrier of the counter 1 29, and the MSD, which is the output of the flip 'flop 30, are the conversion required clocks in the first M intervals. The number of clocks is 32, and the last interval is the number of clocks required for conversion XF.
  • the one-side selector 27 selects AM6 and AM7 in the first M sections and P8 and P9 in the last section to be S LSB and LSB, respectively.
  • AM0 is used as it is as MS B. Even when the number of clocks required for conversion is different, the corresponding MSDs, LSDs, MSBs, SLSBs, and LSBs can be created, respectively.
  • the circuit in the figure is driven to complete the desired D-A conversion.
  • the unit area was filled from left to right on the time axis to create a unit area of a number proportional to the amount of digital as the input signal.
  • the point is to create a given number of unit areas.
  • the point is to create a given number of unit areas.
  • it is possible to fill the unit area along the direction of the amplitude axis as shown in Fig. 14.
  • Fig. 14 corresponds to the case of digital input signal strength "" 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 ", which is the same as in Fig. 9.
  • Fig. 14 shows that the number of clocks is 0 to 31 and the amplitude value is "3", and that the number of clocks is 3 2 to: 1 4 2 and the amplitude value is "2 J".
  • two amplitude values "2" and "3" and the place where the amplitude value changes (3 1 in the number of clocks;) should be specified. .. In this case, the following operation should be performed.
  • the number of unit areas to be formed here is as shown in equation (3).
  • Figures 15 and 16 show examples of the D-A converter that obtains the conversion output shown in Figure 4.
  • the multiplier used in the circuit shown in Fig. 15 is that shown in Fig. 10.
  • Figure 15 is a circuit for designating the place where the amplitude changes, and it is the circuit for designating 3 1 of the second term in the last line of equation (3). That is, the fly is 7 °.
  • the output R of the floppy 4 2 is "1" only by the amount of 3 1 clocks. In other cases, it is "0".
  • the multiplier 3 7 has 8 bits of X (0,..., 7) as the A input, and 10 bits of the B input as the lower 7 bits of the digit and tally inputs. Bits AM (3, ..., 9) are given respectively. Output obtained as a result of multiplication
  • This output is inverted [9] by the inverter 38 and becomes the input signal of the 8-bit binary counter 39.
  • the timing of the data 1 of the counter 1 39 is the same as that of the master clock MCLK when the ETCK signal is "1". It will be done in a timely manner. After that, set the master block MCLK to P
  • the output CRY of the counter 1 39 is fric: ° ⁇ Flo: 7 ° 4 2
  • the output CRY is fric through the NAND circuit 4 1 at the time of “1”; 7 °. ⁇ Reset Flop 42. That is, 3 R is a signal such that it is "1" for P (0, '", 7) clocks, and is" 0 "for others.
  • the width value of Fig. 14 depends on whether any one of the analog switch groups 5 -1, 5 -2 ... 5-9 of Fig. 6 is in the "ON" state. It is obtained.
  • This amplitude value is related to R in Fig. 15 and, as can be seen from the first term in the last line of Eq. ( 3 ), the digital input AM (0, ...,-, 9) It is also related to the upper two bits after the decimal point, that is, AMI and AM2.
  • this amplitude value is also related to the sign bit AM0 that determines the vertical direction of the time axis. Therefore, which one of the analog switch groups 5-1, 5-2 ... 5-S in Fig. 6 is set to the "ON" state is uniquely determined by AM0, AMI, AM2 and R. Be done. The relationship between these values and D 0 to D 8 is given by equation (4).
  • the number of required transform clocks X is divided into M + 1 intervals, the first M intervals contain 32 clocks, and the last interval contains XF (XF ⁇ 3 2 ) Clocks, the unit area of the number to be formed is shown in Fig. 14 when the D-A transformation is performed individually in each interval.
  • Fig. 14 when the D-A transformation is performed individually in each interval.
  • Figure 17 shows an example of the output.
  • Figure 18 shows an example of a concrete circuit that realizes this conversion operation. This circuit is ha.
  • the part corresponding to the pulse width modulation type D-A converter] ?, and the part corresponding to the resistance voltage division type D-A converter is the same as in the case of Fig. 15
  • the circuits shown in Fig. 16 and Fig. 6 can be used as they are.
  • the multiplier 4 3 in Fig. 18 the one shown in Fig. 10 can be used as it is, and XF (0,..., 4) can be used as A input and B input as B input. M (3,..., 7) are given respectively.
  • the output P (3,..., 7) is the integer part of the product]? It is given to the B input of the selector 1 4 4. If the number of transformation-required clocks is 3 2, the product of 3 2 and AM (3,..., 7) can be obtained by simply shifting the decimal point position 5 bits to the right. , This value is the A input of the selector 1 4 o
  • Either one of the A or B input data of the selector 4 4 is selected and inverted by the interpreter 4 5 and then the 5 bit binary counter 4 6 is selected. Given to the input. In this case, the data to be selected is instructed by the ripple 'carrier CRY 2 of the counter 48, but in the first M section, the A input data is In the last section, B input data is selected.
  • the 5 bit binary counter 4 7 is cleared when the ET CK signal is "1".
  • the ET CK signal is a signal that becomes "1" only for one clock at the start of D-A conversion as described above.
  • the counter 1 4 7 then outputs a ripple 'carrier CRY 1 every 32 clocks. This ripple carrier CRY 1 is synchronized to each section. It is a signal.
  • the 4-bit binary counter 48 is synchronized with the ETCK signal and loads 1 M (0, ..., ..., 2) to turn on the ripple carrier CRY 1. Output the ripple carrier signal CTRY2 corresponding to the last one mouth of the Mth section, and apply this to the selector terminal of the selector 1 4 4. It is used as a signal.
  • the counter 1 46 loads the data in synchronization with the ETCK signal and the ripple carrier CRY 1, the data used for the first M section is the selector.
  • the A input of 4 4 is inverted by the amplifier 45, and the B input of the selector 4 4 is inverted by the inverter 4 5 in the last interval. You will be asked to speak. Therefore, the counter 4 6 is AM (3,..., 7) counts after the data 1 was loaded in the first M section, and P (3,...,..., in the last section. 7)
  • This ripple carrier CRY controls the flip flocks; 7 ° 4-9-to generate the R signal corresponding to each section.
  • This R signal drives the decoder shown in Fig. 16 along with AM0, AMI, and AM2, which in turn causes the analog switch group 5 — 1, 5 -2... 5— shown in Fig. 6. Any one of 9 can be turned “ON" and desired converted output can be obtained at output 7.
  • the present invention is basically applied to the amplitude axis type D-A converter (that is, ladder type D-A converter) and the time axis type D-A converter that are conventionally used.
  • Container Speaking of ha A two-dimensional quantization is performed on the amplitude axis and the time axis using a combination of pulse width modulation type D-A converters). 13 conversion speed and accuracy are controlled according to the purpose. It is a new type of D-A converter that is efficient and possible. -
  • the D-A converter of the present invention can be downsized and can operate at high speed, and can add multiple signals.]
  • the conversion according to the purpose and application It can be operated at speed and conversion accuracy. For this reason, it is ideal for various signal processing applications such as the electronic musical instrument field.
  • the D-A converter of the present invention having such a structure does not require an extremely fast conversion speed. It is possible to improve the accuracy by the number of bits of the pulse width modulation type D-A converter. For example, in the case of D-to-A conversion of a radio signal up to 15 kHz with a 30 kHz speed, a ladder type D-A operating at 1 MHz with 8-bit precision is used. With a converter, this and 5 bit c. A combination of a loose width type D-A converter]], the conversion speed

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Abstract

There are used a time axis D-A converter for converting digital inputs into corresponding pulse widths and an amplitude axis D-A converter for converting the digital inputs into corresponding amplitudes. Higher bits of the digital input signals may be converted at the time axis D-A converter, and the converted output and the remaining lower bits of the digital inputs may be converted at the amplitude axis converter. It will be possible to determine both the conversion velocity and precision of conversion by individually allotting the number of conversion bits to the time axis D-A converter and to the amplitude axis D-A converter respectively in accordance with purposes and uses.

Description

明 細  Clear
発明 の名称 Invention title
D - A 変換器 技術分野  D-A converter technical field
この発明はデ ジ タ ル信号を ア ナ 口. グ信号に変換する D - A変換器に関する も のであ る 。  The present invention relates to a D-A converter that converts a digital signal into an analog signal.
背景技術 Background technology
D - A 変換器 と しては、 従来か ら例えば梯子型 D - A 変換器の よ う 振幅軸型 D - A変換器 と、 例えばハ0 ル ス幅変調型 D - A 変換器の よ う な時間軸型 D - A変換 器が使用さ れてい る 。 梯子型 D 一 A 変換器はその変換 ス ピー ドは速いが、 装置 自 体が非常 に高価 ¾ も の と な る 。 こ の種の従来の D - A変換器は広範 κ·· 要求を満 たすので種 々 の用途に使用されて い る Conventionally, D-A converters are, for example, amplitude-axis type D-A converters such as ladder type D-A converters, and, for example, zero- width modulation type D-A converters. A time-based D-A converter is used. The ladder type D-A converter has a high conversion speed, but the device itself is very expensive. Conventional D-A converters of this kind meet a wide range of κ · requirements and are therefore used in various applications.
しか し こ の梯子型 D - A 変換器は用途を限定する と 装置 の性能が要求をは る かに上廻る場合があ る 。 た と えば音声等の比較的狭い局波数帯域の信号を取扱 う 場 合 どが これに該当する 。 勿論複数個の音声信号を 同 時に処理する場合、 変換 ス ビー ド の速い D - A 変換器 を 時分割 多重化 して使用す る こ と に依 その冗 ¾度を 低下させる事が可能 と な る 。 しか し時分割多重化方式 では ^接す る チ ヤ ン ネ ル間の信号の洩れが問題 と る の で各チ ヤ ン ネ ル毎に高価 ¾ サ ン プ ル · 了 ン ド . ホ ー ル ド回路が必要 と さ れる場合が少 ¾ く い 。 信号処理、 特にデ ィ 、ク タ ル方式に依る 半導体集積回 路化された電子楽器の分野で D - A 変換器を使用する 場合には市販の高価な D - A 変換器を外部に取 j? 付け て使用する のは賢明 な方法では い 。 それで通常、 D - A 変換器をデ ィ 、ク タ ル回路 と 一緒の LS I ハ0 ッ ケ 一 ジの中に封入 した構造の も のが使用さ れる 。 そこで用 い られる D - A変換器は殆ん ど抵抗に よ ]9 電圧を分圧 する こ と を利用 した電圧分割型の も のであ る 。 この抵 抗分割型の : D - A 変換器は変換出力の単調増加性と い う 点では、 優れて るが、 8 ビ ッ ト 程度 ( 楽音波形の 生成に要求さ れる最低の ビ ッ ト 数 ) の D - A 変換器を 作ろ う とする と 、 そのデコ ー ダーの部分が大 き く な J? 、 従っ て前記 LS I ハ° ッ ケ ー ジ の大半を こ の D - A変換器 が占め る こ と に ¾ る ので装置製造上で難点-があ る 。 However, when the ladder type D-A converter is used in a limited number of cases, the performance of the device may exceed the required value. This is the case, for example, when handling signals in a relatively narrow local frequency band such as voice. Of course, when processing multiple audio signals at the same time, it is possible to reduce the redundancy by using a D-A converter with a fast conversion speed by time-division multiplexing. R. However, in the time-division multiplex system, signal leakage between adjacent channels is a problem, so an expensive sample termination hall is used for each channel. There are few cases where a drive circuit is required. When using a D-A converter in the field of signal processing, particularly in the field of electronic musical instruments integrated into semiconductor circuits that rely on the digital and digital methods, a commercially available expensive D-A converter is externally connected. It is not a wise way to use it. So usually, D - de A converter I, the structure was sealed in with Selector Selector Le circuit LS I c 0 Tsu Ke one di also of is used. Almost all D-A converters used there are resistors, and they are voltage-dividing type that utilize the fact that they divide the voltage. This resistance division type: D-A converter is excellent in that the converted output is monotonically increasing, but it is about 8 bits (the minimum number of bits required to generate a musical waveform). When I try to make a D-A converter in J.), the J? Therefore, the D-A converter occupies most of the LSI package, and there is a difficulty in manufacturing the device.
発明の開示 Disclosure of the invention
こ の発明の 目 的は小型に構成する こ と がで き る D-A 変換器を提供する こ と にあ る 。  The purpose of this invention is to provide a D-A converter that can be made compact.
こ の発明の他の 目 的は複教の信号を加算 して処理す る場合に も 有効な D - A 変換器を提供する こ と にあ る 。  Another object of the present invention is to provide a D-A converter which is effective even when processing signals of a multiculturalism.
こ の発明の更に他の 目 的は変換速度が速い D - A 変 換器を提供する こ と にあ る 。  Still another object of the present invention is to provide a D-A converter with high conversion speed.
こ の発明の更に他の 目 的は使用 目 的、 用途に応 じて 変換速度や変換精度を制御 して効率 よ い変換を可能 と す る D - A 変換器を提供する こ と に あ る 。  Still another object of the present invention is to provide a D-A converter capable of controlling conversion speed and conversion accuracy according to the purpose of use and the purpose of use and enabling efficient conversion. ..
こ の発明 に よ ればデ ィ ジ タ ル入力 をその値に応 じた  According to this invention, the digital input is adapted to the value.
、ΟΜΗ W1PO ル ス 幅に変換する 時間軸型 D A変換部 と 、 デ ィ -ク タ ル入力をその値に応 じた振幅に変換する振幅軸型 D A 変換部 と が用 い られる 。 デ ィ ジ タ ル入力信号の例えば 上位 ビ ッ ト は上記時間軸型 D A 変換部で変換さ れ、 そ の変換出力及び上記デ ィ ヅ タ ル入力信号の残 の下位 ビ ッ ト は上記振幅軸型 D A 変換部で変換される。 , ΟΜΗ W1PO A time-axis DA converter that converts the pulse width to a pulse width and an amplitude-axis DA converter that converts the digital input to an amplitude corresponding to the value are used. For example, the upper bit of the digital input signal is converted by the time axis type DA converter, and the converted output and the remaining lower bits of the digital input signal are the amplitude axis. Converted by type DA converter.
所要変換ク π ッ ク数 と 、 上記時間軸型 D A 変換部の 変換周期の ク ロ ッ ク 数 と が一致 し い場合は、 上記所 要変換ク 口 ッ ク数と デ ィ ジ タ ル入力信号 と を掛算器で 掛算 し、 その掛算出力 の中の上位 ビ ッ ト を上記時間軸 型 D A 変換部へ供給 し、 その変換出力及び上記掛算出 力の中 の残 ]? の下位 ビ ッ ト を上記振幅軸型 D A 変換部 へ供給す る 。  If the number of required conversion clocks does not match the number of clocks of the conversion cycle of the time-base DA converter, the required number of conversion clocks and the digital input signal And are multiplied by a multiplier, the upper bits of the multiplication calculation power are supplied to the time axis type DA conversion unit, and the converted output and the lower bits of the remainder of the multiplication calculation power]? It is supplied to the above-mentioned amplitude axis type DA converter.
図面の簡単 な説明 一 Brief description of the drawings
第 1 図は梯子型 D - A 変換器及び抵抗電圧分割型  Figure 1 shows a ladder type D-A converter and a resistance voltage division type
D - A 変換器のデ ィ 、ク タ ル入力 と 出 力電圧の関係を示 す図、 第 2 図はハ。ル ス幅変調型 D - A 変換器デ ィ -ク タ ル入力 と 出力電圧の関係を示す図、 第 3 図はハ。ル ス幅 変調型 と 梯子型 ( あ る は、 抵抗電圧分割型 ) の組合 せに よ る D 一 A 変換器のデ ィ ジ タ ル入力 と 出力電圧の 関係を示す図、 第 4 図は こ の発明 の実施例の D - A 変 換器のハ。 ル ス幅変調型に相 当する 部分を示す図、 第 5 図は こ の発明の実施例の D - A 変換器の抵抗電圧分割 型のデ コ ー ダー の ^分を示す図、 第 6 図は抵抗電圧分 割型 D A 変換器の ア ナ 口 ダ ス ィ ッ チ及び.抵抗電圧分割 Figure 2 shows the relationship between the output of the D-A converter and the input and output of the digital input. Fig. 3 shows the relationship between the input and output voltage of the pulse width modulation type D-A converter digital circuit. Figure 4 shows the relationship between the digital input and output voltage of the D-A converter due to the combination of the pulse width modulation type and the ladder type (or resistance voltage division type). C of the D-A converter of the embodiment of the invention of FIG. Fig. 5 is a diagram showing a portion corresponding to the pulse width modulation type, and Fig. 5 is a diagram showing ^ minutes of a resistance voltage division type decoder of the D-A converter of the embodiment of the invention, Fig. 6 Is a resistance voltage division type DA converter analog switch and resistance voltage division.
_Ο ΡΙ W WIIPPOO -.V 部分を示す回路図、 第 7 図(a) 〜 (ti)はこの発明の実施例 の D - A変換器のデ ィ -ク タ ル入力と 出力電圧レ ベ ル の 関係を示す図、 第 8 図はデ ィ ジ タ ル入力 " 00 1 0000 1 " に対応する各信号 と出力電圧 レ ベ ル の時間的遷移図、 第 9 図は変換所要ク 口 ッ ク数が 2 の羃乗でない場合の 変換出力図、 第 1 0 図はこの発明の実施例の掛算器の 構成を示す図、 第 1 1 図は第 9 図の変換出力を得る為 の回路図、 第 1 2 図は変換所要ク ロ ッ ク数を分割 して、 各区分毎に D - A変換を行ったと き に得 られる変換出 力図、 第 1 3 図は第 1 2 図の変換出力を得る為の回路 図、 第 1 4 図は形成すべき 単位面積を振幅軸に添って 埋めた場合に得 られる変換出力図、 第 1 5 図は第 1 4 図の変換出力を得るための こ の発明の他の実施例の回 路図、 第 1 6 図は この発明の他の実施例に 用するデ コーダ一の構成を示す図、 第 1 7 図は変換所要ク ロ ッ ク数を分割 して、 各区分毎に D - A変換を行ったと き に得 られる変換出力図、 第 1 8 図は第 1 7 図の変換出 力を得る為の回路図であ る。 _Ο ΡΙ W WIIPPOO -.V Fig. 7 (a) to (ti) is a circuit diagram showing the portion, and Fig. 8 is a diagram showing the relationship between the digital input and the output voltage level of the D-A converter of the embodiment of the present invention. The figure shows the time transition diagram of each signal and output voltage level corresponding to the digital input "00 1 0000 1", and Fig. 9 shows the case where the number of clocks required for conversion is not a power of 2. Conversion output diagram, FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the multiplier according to the embodiment of the present invention, FIG. 11 is a circuit diagram for obtaining the conversion output of FIG. 9, and FIG. 12 is a conversion required clock. The conversion output diagram obtained when D-A conversion is performed for each section by dividing the number of clips, and Fig. 13 shows the circuit diagram for obtaining the conversion output of Fig. 12 and Fig. 14 The figure shows the conversion output diagram obtained when the unit area to be formed is filled along the amplitude axis, and Fig. 15 shows the circuit of another embodiment of the invention for obtaining the conversion output of Fig. 14. Fig. 16 is a diagram showing the structure of a decoder used in another embodiment of the present invention, and Fig. 17 is a diagram showing the number of clocks required for conversion divided into D-A for each segment. The conversion output diagram obtained when conversion is performed, and Fig. 18 is a circuit diagram for obtaining the conversion output of Fig. 17.
発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
第 ;! 〜 3 図に、 各種の D - A 変換器の機能の説明図 を掲げる'。 第 1 図には梯子型 D - A 変換器、 又は抵抗 に よ る電圧分割型 D - A変換器のデ ィ -クタ ル入力 I d と 出力電圧 V の関係が示されている。 こ の種の D - A 変換器は直接に、 デ ィ ジ タ ル量を振幅値 ( 電圧 ) に比 例変換する も ので、 その原理は簡単であ っ て現今市場  No.! ~ Figures 3 show the explanatory diagrams of the functions of various D-A converters. ' Figure 1 shows the relationship between the digital input I d and the output voltage V of the ladder type D – A converter or the voltage dividing type D – A converter using a resistor. This type of D-A converter directly converts digital quantities into amplitude values (voltage), so the principle is simple and presently available on the market.
O PIO PI
WIPO _^ に出廻っ ている D - A変換器の殆んどは この種の もの © o o WIPO _ ^ Most of the D-A converters on the market are of this kind © oo
これに対 して第 2 図に示されたハ。 ル ス幅変調型の D - A変換器は、 デ ィ ジ タ ル量 I d を直接に振幅値に変換 するのでは く て 、 幅値を一定に しておき 、 デ ィ ジ タ ル量を時間軸方向のハ。 ル ス幅に比例変換する 。 その 変換出力を低域通過フ ィ ル タ ーで平滑化する こ と によ ]? 、 梯子型 D - A変換器と等価な も のが得られる 。  On the other hand, the c shown in Fig. 2 is used. The pulse width modulation type D-A converter does not directly convert the digital amount I d into the amplitude value, but keeps the width value constant and changes the digital amount. C along the time axis. Convert proportionally to the width of the rule. By smoothing the converted output with a low-pass filter? , Which is equivalent to the ladder type D-A converter is obtained.
こ の二つの型式の D - A変換器に特徴的なのは、 梯 子型の方は振幅軸方向にデ ィ タ ル量に比例 した量を 得ている のに対 し、 ハ。ルス幅変調型は時間軸方向にデ ィ ヅタ ル量に比例した量を得ている こ と である 。 第 1 図及び第 2 図から明 らかな よ う に、 同一の デ ィ ジ タ ル 入力に対 しては、 その変換量が時間軸及び 幅軸の 2 次元空間で互に等しい面積を持っている 。-. - 第 3 図には この発明に よ る D -… A変換器のデ ィ ジタ ル入力 と 出力 ( 電圧 ) の関係が-示されている '。 第 1 及 び第 2 図に示 した従来の D 一 A変換器では振幅軸か時 間軸の ずれか一方を量子化 しているのに対して、 第 3 図に示すこの発明の も のでは、 振幅軸と時間軸の双 方'を変化させている こ と を 煢とする 。 こ の場合,時間 軸が振幅軸の 2 次元領域で占める変換面積は第 1 図及 び第 2 図の対応するデ ィ 'クタ ル入力の面積 _に等 し .く つている 。 従って これを低域通過フ ィ ル タ ーで平滑化 する こ と に よ ] 9 、 第 1 図及び第 2 図の も の と等価な D - A変換器が得 られる こ と になる 。 The characteristic of these two types of D-A converters is that the ladder type obtains an amount proportional to the amount of data in the amplitude axis direction. The pulse width modulation type obtains an amount proportional to the amount of digital in the time axis direction. As is clear from Figs. 1 and 2, for the same digital input, the conversion amounts have equal areas in the two-dimensional space of the time axis and the width axis. There is. -.-Fig. 3 shows the relationship between the digital input and output (voltage) of the D-… A converter according to the present invention. In the conventional D-A converter shown in Figs. 1 and 2, either the amplitude axis or the time axis shift is quantized, while the one shown in Fig. 3 does not. , Let's say that the'both sides' of the amplitude axis and the time axis are changed. In this case, the conversion area occupied by the two-dimensional domain whose time axis is the amplitude axis is equal to the area _ of the corresponding digital input in Figures 1 and 2. Therefore, by smoothing this with a low-pass filter, [9] and the equivalent D of those in Figs. 1 and 2 -A converter is obtained.
こ こで、 この発明に よ る D - A変換器の特徵をさ ら に具体的に示す為に、 梯子型 D - A変換器、 抵抗電圧 分割型 D - A変換器及びハ。 ル ス幅変調型 D - A変換器 の長所、 短所について少し詳 し く 説明する 。  Here, in order to further illustrate the features of the D-A converter according to the present invention, a ladder type D-A converter, a resistance voltage division type D-A converter, and a c. The advantages and disadvantages of the pulse width modulation type D-A converter will be explained in some detail.
梯子型 D - A変換器の長所はその変換ス ビー ドが速 いこ とである 。 即ち通常遅 く と も変換ス ビ 一 ド 1 MHz、 変換所要時間に して 1 sec である。 しかしこの長所は 場合に よ っ ては、 冗長度につながる 。 た とえば 15 kHz 以下の周波数成分を含む楽音、 音声等のオーデ ィ ォ信 号をデ ィ -ク タ ル的に取扱う 場合には、 サ ン プ リ ン グの 定理に よ ]? 、 各サ ン プ ル値の処理ス ピ ー ドは 2X15 kHz = 3 0 kiiz であれば良い。 従って D - A変換も 同 じ 3 0 kHz の変換ス ビ一 ドで行えばよ い 。 こ 使用状態 における冗長度は 1 MHz Z30 kHz Φ 30にも達する こ と になる 。 勿論扱う オーデ ィ オ信号が複数個あれば、 時 分割多重化方式を採用する こ とに よ !? 、 冗長度を減小 させる こ とは可能であるが、 この場合には複数チ ャ ン ネ ルを時分割で扱 う ため、 隣接するチ ャ ン ネ ル間での 信号の洩れが問題 と ]? 、 これを解決するために 、 各 'チ ヤ ン ネ ル毎にサ ン フ。 ル · ア ン ド · ホ ー ル ド回路が必 要にな る 。  The advantage of the ladder type D-A converter is that its conversion speed is fast. That is, the conversion speed is usually 1 MHz at the slowest, and the conversion time is 1 sec. However, this advantage may lead to redundancy in some cases. For example, when handling audio signals such as musical tones and voices containing frequency components of 15 kHz or less in a digital manner, use the sampling theorem]? The processing speed of the sample value is 2X15 kHz = 30 kiiz. Therefore, the D-A conversion should be performed with the same 30 kHz conversion mode. In this usage state, the redundancy reaches 1 MHz Z30 kHz Φ 30. Of course, if there are multiple audio signals to handle, the time division multiplexing method should be used! ? However, it is possible to reduce the redundancy, but in this case, since multiple channels are handled in a time-sharing manner, signal leakage between adjacent channels poses a problem.] ?, In order to solve this, a samp for each channel. A rule-and-hold circuit is required.
この型の D - A変換器の他の短所 と しては 、 第 1 に 製造費が嵩むこ と 、 第 2 に MOS ( Metal Oxide  Other disadvantages of this type of D-A converter are firstly that the manufacturing cost is high, and secondly that MOS (Metal Oxide) is used.
Semiconductor )等の hSI ( Large Scale Integrated  Semiconductor) hSI (Large Scale Integrated
OMPI c i r c u i t :)化に向いているデパィ スでは梯子に使用する 抵抗及びス ィ ツ チ の特性のばらつき を小さ く する と 、 寸法が大 き く 製作 しに く いこ とである 。 最近、 信 号処理の回路は LS I ィ匕の方向に向 う趨勢にあ ]9 D - A変換器を論理回路と 同一のハ° ッ ケージに収納できる か どう かは D - A変換器を用いる シ ス テ ム の製造費に 直接影響するので、 LS I 化が可能であるかど う かは重 要な課題である 。 OMPI For devices that are suitable for circuit :), it is difficult to manufacture because the size of the resistors and the characteristics of the switches used for the ladder are small. Recently, the signal processing circuit has tended to move in the direction of the LSI circuit.] 9 D-A converter can be installed in the same package as the logic circuit. Since it directly affects the manufacturing cost of the system used, whether or not LSI can be implemented is an important issue.
抵抗電圧分割型 D - A変換器の長所は第 1 にデ ィ ジ タ ル入力の ビ ッ ト数が少ない場合には、 ド ウ エ ア 一が非常に簡単になる こ と 、 第 2 には MOS で製作可能 点である 。 一方その短所は、 デ ィ クタ ル入力の ビ ッ ト 数が 1 ビ ッ ト超える と ハー ド ウ ェ アーがほぼ 2倍に な る ので 、 通常要求される最低 8 ビ ッ ト の - A変換 器を製作する こ とが相当困難である こ と である 。  The advantage of the resistance-voltage division type D-A converter is that, firstly, when the number of bits of the digital input is small, the door becomes very simple. It is a point that can be made with MOS. On the other hand, the disadvantage is that when the number of bits of the digital input exceeds 1 bit, the hardware is almost doubled, so the minimum required 8-bit -A converter is usually required. It is quite difficult to manufacture.
ハ。 ル ス幅変調型 D - A変換器の長所は第 1 にその製 作費用が低廉である こ と 、 第 2 に MOS を使用 して製作 出来る ので 、 論理回路と一緒に . LS I の同一ハ° ッ ケ ージ に組み込みが可能である こ とである 。 又その欠点は、 時間軸方向に出力を変化させるので、 デ ィ ジタ ル入力 の ビ ッ ト数が多 く なる と変換ス ピー ドが 2 の霉乗で低 下する こ とである 。 た とえば 8 ビ ッ ト のハ。 ル ス幅変調 型の D - A変換器は時間軸方向に 2 8 = 2 5 6 種類の幅 を と る こ と にな る力;、 D - A変換器の動作ク ロ ッ クを 1 MHz とする と 、 変換に必要る時間は 2 5 6 X 1 M sec = 2 5 6 ;" sec と な る 。 こ の変換の周波数は 〜 4 kHz だか ら取扱える オーディ ォ信号は 2 kHz 迄である。 従って 1 5 kHz 迄のオーディ オ信号を扱う には 7. 5 MHz のク ロ ッ クで動作させる必要力 Sあ ]? 、 この よ う に 高速度で動作させる には TTL ( Trans istor - Transistor Logic :) 回路では可能であるが、 M0S 回路では不可能で あ ]? 、 従って MOS - LSI の中には組込め いこ とにな る 。 1 5 kHz 迄の信号を取扱う ためには D - A変換器 の変換ス ピー ドは 3 0 kHz が必要と される 。 これを変 換時間に直せばほぼ 3 3 sec となる。 従って 1 MHz の動作ク ロ ッ ク では 5 ビ ッ ト の D - A変換器 ( 変換所 要時間 3 2 sec )を使用すればハ° ル ス幅変調型の もの で実現可能 と な る 。 Ha. The advantages of the pulse width modulation type D-A converter are firstly that the manufacturing cost is low, and secondly because it can be manufactured by using MOS. ° It can be installed in the package. The disadvantage is that the output changes in the direction of the time axis, so that the conversion speed decreases by the power of 2 when the number of bits of the digital input increases. For example, 8 bit ha. A pulse width modulation type D-A converter has a force that takes 2 8 = 2 5 6 types of widths in the time axis direction; the operating clock of the D-A converter is 1 MHz. Then, the time required for conversion is 2 5 6 X 1 M sec = 2 5 6 ; ”sec. The frequency of this conversion is from ~ 4 kHz, and the audio signal that can be handled is up to 2 kHz. Therefore, to handle the audio signal up to 15 kHz, 7.5 It is necessary to operate at a clock of MHz S.], and it is possible to operate at such a high speed with a TTL (Transistor-Transistor Logic :) circuit, but it is not possible with an M0S circuit. Therefore, it can be embedded in MOS-LSI.To handle signals up to 15 kHz, the conversion speed of the D-A converter requires 30 kHz. If this is converted into a conversion time, it will be approximately 33 seconds, so if a 1-MHz operation clock is used, a 5-bit D-A converter (conversion time of 32 seconds) will be used. It can be realized with a pulse width modulation type.
こ の発明の D - A変換器は従来型の長所-をそのま ま 生かし、 その短所を取 ])去った ものである 。 この発明 の D - A変換器においては、 入力デ ジ タ ル信号に応じ て振幅軸と時間軸の双方に対する変換をする こ とによ ) 、 従来の一次元の変換操作を 2次元の変換操作に拡 張する 。 振幅軸の変換には、 梯子型 D - A変換器又は 抵抗電圧分割型 D - A変換器を使用 し、 時間軸方向の 変換にはハ。ル 幅変調型 D - A変換器を使用する 。 第 3 図に示 した例は前者に 2 ビ ッ ト 、 後者に 2 ビ ッ ト使 用 し、 実効 4 ビ ッ ト の D - A変換器の変換動作を示 し た も のである 。  The D-A converter of this invention retains the advantages of the conventional type, and removes its disadvantages]). In the D-A converter of the present invention, both the amplitude axis and the time axis are converted according to the input digital signal.) Expand to. A ladder type D-A converter or a resistance voltage division type D-A converter is used for the conversion of the amplitude axis. Use a pulse width modulation type D-A converter. The example shown in Fig. 3 uses two bits for the former and two bits for the latter, and shows the conversion operation of an effective 4-bit D-A converter.
次に この発明に よ る D - A変換器の具体的構成を説 明する 。 第 4 図は時間軸型 D - A変換部 と してのハ°ル ス 幅変調型 D - A変換部に相当する部分であ 、 第 5 図及び第 6 図はそれぞれ振幅軸型 D - A変換部 と して の抵抗電圧分割型 D - A変換部に相当する部分である。 Next, the specific configuration of the D-A converter according to the present invention will be explained. Reveal Figure 4 shows the portion corresponding to the pulse width modulation type D-A conversion section as the time axis type D-A conversion section.Figures 5 and 6 show the amplitude axis type D-A conversion section, respectively. This is a part corresponding to a resistance voltage division type D-A converter as a converter.
勿論第 5 図及び第 6 図の回路は梯子型 D - A変換部で 置き替える こ と も 可能である 。 Of course, the circuits in Fig. 5 and Fig. 6 can be replaced by a ladder type D-A converter.
この実施例の D 一 A変換器は 、 ハ°ル ス幅変調型 D - A変換部の部分は 5 ビ ッ ト 、 抵抗電圧分割型 D - A変 換部の部分 ( 3 + X 、) ビ ッ ト ( こ の tは振幅軸方向に  In the D-A converter of this embodiment, the portion of the pulse width modulation type D--A converter is 5 bits, and the portion of the resistance voltage division type D--A converter is (3 + X,) (This t is in the direction of the amplitude axis.
9 レ ベ ル の分解能を与える ための も のであるが以後煩 雑さを避ける為に省略する ) の計 8 ビ ク ト の デ ジ タ ル 入力を変換する も のである 。 又この例では 1 MHz のク ロ ッ クで動作する もの と仮定する 。 1 MHz である必然 性は無いが、 この動作ス ビー ドは MOS - LS I 化が容易 に実現出来る こ と を前提に選ばれた 。  It is intended to give 9 levels of resolution, but will be omitted hereafter to avoid complications), and a total of 8 bits of digital input are converted. In this example, it is assumed that the clock operates at 1 MHz. Although it is not necessarily 1 MHz, this operation speed was selected on the assumption that MOS-LS I conversion can be easily realized.
ハ。 ル ス幅変調型 D - A変換部は 5 ビ ッ ト だから 、 時 間軸方向の変換量子化数、 つま ]5 最大出力幅内におけ る ク 口 ッ ク数は 2 5 = 3 2 であ 、 変換所要時間は 3 2 Ha. Since the pulse width modulation type D-A conversion unit has 5 bits, the number of conversion quantization in the time axis direction, that is, the number of clocks within the maximum output width is 2 5 = 3 2. , Conversion time is 3 2
sec である 。  sec.
この 施例の D - A変換器のデ ィ ジ タ ル入力 ( 第 4 図の AM ( 0 , … , 7 ) , A M 0 が最上位ビ ッ ト ) と 出力 電圧レ ベ ル ( 第 6 図の出力端子 7 ;) の関係は第 7 図(a) 〜(u)に示す よ う になる 。 この D - A変換器では 8 ビ ッ ト のデ ィ 'ク タ ル入力をサ イ ン · マ ダ ニ チ ュ ー ド ( S i gn The digital input of the D-A converter of this embodiment (AM (0,…, 7) and AM 0 in Fig. 4 are the highest bits) and the output voltage level (Fig. 6) . The relationship of output terminals 7 )) is as shown in Fig. 7 (a) to (u). In this D-A converter, an 8-bit digital input (S i gn
Magn i tu de )で表現された も の と して取扱い、 最上位ビ Magn i tu de), treat it as
OMPI OMPI
/ IPO - , ッ ト がサ イ ン ( sign ) ' ビ ッ ト で 、 " 0 " の と き は正 の数、 " 1 " の と きは負の数を表現する もの とする 。 サ イ ン . ビ ッ ト に続 く 残 ]? の 7 ビ ッ トが大き さを示す 絶対値であ ]? 、 サ イ ン · ビ ッ ト の直後に小数点がある も のとする 。 従ってた とえば " 0 0 0 0 0 1 0 1 " ( 左端 が サ イ ン ' ビ ッ ト ) は +5/128 を意味する 。 、 第 7 図( 〜(u)はデ ィ ジ タ ル入力のサ イ ン ' ビ ッ トが " 0 " の場合には出力を時間軸よ ]?上部に、 " 1 " の 場合には下部に、 その絶対値に 4 X 3 2 = 1 2 8 を掛 けて得られる数に相当する単位面積数を時間軸 -振幅 軸の平面に形成する こ とに依 得 られる 。 こ こで 128 は上部又は下部に占め う る最大の単位面積数である 。 た とえば第 7 図(ί)の デ ィ ジ タ ル入力は " 0 00 0 0 1 01 " で最上位 ビ ッ トが " 0 " で正数であ ]? 、 ぞ_ 'の単位面積 数は 5ノ 128 X 128 = 5 だから 、 図の様に正の方向 (上 向 ) に 5単位の面積を 占める こ とになる 。 同様に して 第 7 図(q)の デ ィ ジ タ ル入力は " 1 0 0 0 1 0 0 1 " で 、 サ イ ン · ビ ッ ト が " 1 " で負数であ 、 又単位面積数は 9/128 X 128 = 9 だから図示の様に負の方向 ( 下向 ) に 9 単位の面積を占める こ とにな る 。 / IPO-, The sign is a sign 'bit, and a value of "0" represents a positive number, and a value of "1" represents a negative number. It is assumed that the 7 bits of the remaining [?] Following the sign bit are absolute values indicating the magnitude] ?, and that there is a decimal point immediately after the sign bit. So, for example, "0 0 0 0 0 1 0 1" (the leftmost sign is the sign bit) means +5/128. , Fig. 7 (~ (u) shows the output according to the time axis when the digital input sign bit is "0"]? Upper part, "1" means lower part And the absolute value is multiplied by 4 X 3 2 = 1 2 8 to form the number of unit areas corresponding to the number obtained on the plane of the time axis-amplitude axis. It is the maximum number of unit areas that occupy the top or bottom.For example, the digital input in Fig. 7 (ί) is "0 00 0 0 1 01" and the top bit is "0". , And the unit area number of _'is 5 × 128 × 128 = 5, so as shown in the figure, it occupies an area of 5 units in the positive direction (upward). Then, the digital input in Fig. 7 (q) is "1 0 0 0 1 0 0 1", the sign bit is "1" and it is a negative number, and the unit area number is 9 Since / 128 X 128 = 9, the area occupies 9 units in the negative direction (downward) as shown in the figure.
こ こ で第 4 図乃至第 6 図に示すこ の発明の D - A変 換器の実施例の個々 の構成部分についてそれぞれ以下 に説明を進める 。 先づ第 4 図に示す 5 ピ ッ ト の 2 進力 ゥ ン タ 一 1 はハ。ルス幅変調塑 D - A変換部に必要る 3 2個のマ ス タ、一ク ロ ッ ク MCLKをカ ウ ン ト する度に リ ッ フ° ノレ · キ ヤ リ —を R C 端子に出力する 。 この リ ッ プ ル ' キ ヤ リ 一信号は D - A変換操作のス タ ー トのタ ィ ミ ング を取る為に使用され、 つま i? 変換周期を決定す るために用い られ、 NAND回路 4 - 2 を'介して フリ ップ- フ ロ ッ フ° 4 セ ッ ト し、 同時にデ ィ ジ タ ル入力信号の 絶対値の上位 5 ビ ッ ト AM ( 1 , … , 5 ) を 5 ビ ッ ト の 2進カ ウ ン タ 一 2 に ロ ー ドする 。 このと き イ ンパータ - 3-1 , 3 -2 - 3 -5 を使用 して 1 の補数が ロ ー ドされ る よ う 構成にな って る 。 The individual components of the embodiment of the D-A converter of the present invention shown in FIGS. 4 to 6 will be described below. First of all, the five-pitched binary thruster 1 shown in Fig. 4 is c. 32 width masters required for the pulse width modulation plastic D-A converter, one clock MCLK each time it is counted. Outputs the shift key to the RC terminal. This ripple'carrier signal is used to timing the start of the D-A conversion operation, i.e. used to determine the i? Conversion period, and the NAND circuit. 4-2 to set the flip-flop 4 degrees, and at the same time set the upper 5 bits of the absolute value of the digital input signal to 5 bits AM (1, ..., 5). Load the binary counter 1 of the In this case, the 1-complement is loaded by using the -3-1, 3 -2-3 -5.
カ ウ ン タ ー 2 の リ ッ プル ' キ ャ リ ー LSDは ロ ー ドさ れるデ ィ 'クタ ル入力信号に基づき 端子数だけ力 ゥ ンタ 一 2 が計数する と得られる 1 ク ロ ッ ク分だけ " 1 " に る信号で、 この キ ャ リ ーに よ ]? フ リ ッ プ ' フ ロ ッ プ 4 を リ セ ッ トする 。 従って フ リ ッ プ · フ ロ-ツ プ 4 の出 力 MSDはデー タ一がカ ウ ンタ ー 2 に ロ ー ドされてから カ ウ ン タ ー 2 の R C端子力 ら リ ッ プ ル ' キ ャ リ ー LSD が出る迄の間 " 1 " レ ベルを維持する 。 こ の " 1 " レ ぺ ル の間に含まれる ク ロ ッ ク数は、 第 7 図か ら明 らか な よ う にデ ィ ヅタ ル入力信号に対応 して形成される _単 位面積数を 4 で割った商に相当する 。 これは又、 デ ィ ジ タ ル入力信号の絶対値に相当する 7 ビ ッ ト の部分 The ripple 'carry LSD of the counter 2 is 1 clock obtained by counting the number of terminals by the number of terminals based on the loaded digital input signal. With a signal that is only "1" for this minute, do you want to reset this?] 'Flip' Flop 4. Therefore, the output MSD of the flip-flop 4 will be rippled from the RC terminal force of the counter 2 after the data is loaded onto the counter 2. Hold the "1" level until the carrier LSD appears. The number of clocks included in this "1" level is the unit area formed corresponding to the digital input signal, as is clear from Fig. 7. Equivalent to the quotient of dividing the number by 4. This is also the 7-bit portion that corresponds to the absolute value of the digital input signal.
AM ( 1 , … , 7 ) を整数と見做 し、 これを 4で割った商 に相当する と言 う こ と も 出来る 。 フ リ ッ プ ' フ ロ ップ 4 の Q端子に得 られる 出力 MSD はデ ィ 'ジタ ル入力信号 の上位 ビ ッ ト を D - A変換するのに使用され、 カ ウ ン 一 OMH /,, IPO タ 一 2 の R C端子に得 られる 出力 LSDは下位 ビ ッ ト を D - A変換するために使用される 。 な お この明細書に おいて * 印のついた信号は も との信号の否定を示すこ It can be argued that AM (1,…, 7) is regarded as an integer and is equivalent to the quotient obtained by dividing it by 4. The output MSD available at the Q terminal of flip'flop 4 is used to D-A convert the upper bits of the digital input signal, and the count of one OMH / ,,, IPO The output LSD available at the RC pin of the data register 2 is used to D-A convert the lower bits. In this specification, the signal marked with * indicates the negation of the original signal.
.*  . *
とに しているので 、 た とえば MCLK =MCLKを表示する こ とに る 。 又 AM0 , AM6 及び AM7 はそれぞれ MSB, SLSB及び LSB と して使用されている 。 この よ う に して 第 4 図の回路で得 られた MSD , LSD , MSB , SLSB及 び LSB がそれぞれ第 5 図のデコーダ一の入力信号とな o  Since, for example, MCLK = MCLK is displayed. AM0, AM6 and AM7 are used as MSB, SLSB and LSB, respectively. Thus, the MSD, LSD, MSB, SLSB and LSB obtained in the circuit of Fig. 4 are the input signals to the decoder 1 of Fig. 5, respectively.
第 5 図は抵抗電圧分割型 D - A変換部のデコ ーダ一 部を示す。 こ のデコ ーダには入力 と して第 4 図の回路 よ ]? MSB , SLSB , LSB , MSD及び LSDが与えられ、 出 力端 D 0 〜 D 8 の う ちいずれか一つだけが入力の与え 方に よ ってその信号の論理値が " 1 " と ; Tる よ う に構 成されている 。 このデコ ーダー回路はイ ン パ、ータ一 N - 1 , N - 2 … N - 5 、 ア ン ドゲー ト A - 1 , A- 2 - A -13 及びオアゲー ト 0-1 で構成され、 入出力の論理式は下 式の様にるる o  Figure 5 shows a part of the decoder of the resistance voltage division type D-A converter. This decoder is given the input of the circuit shown in Fig. 4]? MSB, SLSB, LSB, MSD and LSD, and only one of the output terminals D 0 to D 8 is input. The logical value of the signal is configured as "1"; T depending on the way of giving. This decoder circuit consists of an amplifier, a data block N-1, N-2 ... N-5, an analog gate A-1, A-2-A -13 and an analog gate 0-1. The logical expression of the output is as follows o
(1)
Figure imgf000014_0001
(1)
Figure imgf000014_0001
C ?i D 7 = LSD · SLSB · LSB · MSB C? I D 7 = LSD · SLSB · LSB · MSB
D 8 = MSD · MSB  D 8 = MSD · MSB
第 6 図は抵抗電圧分割型 D - A変換部のア ナ ロ グ · ス ィ ツ チ及び抵抗部を示す。 この回路では第 5 図のデ コ ーダ一の出力端 D 0 〜 D 8 がそのま ま入力端に接続 される 。 すでに述べた よ う に この入力端 D 0 〜 D 8 の う ち一つだけがデ ィ 'クタ ル入力信号に対応してその信 号の論理値が " 1 " になる のでアナ ロ グ · ス ィ ツ チ群 5 -1 , 5 -2 … 5-9 の対応する も のを一個だけ選んで " ON " にする 。 アナロ グ ' ス ィ ツチ群 5-1 , 5 -2 …  Figure 6 shows the analog switch and resistance part of the resistance-voltage division type D-A conversion part. In this circuit, the output terminals D 0 to D 8 of the decoder shown in Fig. 5 are connected to the input terminals as they are. As described above, only one of these input terminals D 0 to D 8 corresponds to the digital input signal, and the logical value of that signal becomes "1". Select only one of the corresponding switch groups 5 -1, 5 -2 ... 5-9 and turn it "ON". Analog 'Switch group 5-1, 5 -2…
5 - 9 はその一方の端子が共通に接続されて出力端子 7 が導き 出され、 他方の端子は直列抵抗 6 - 1 , 6 -2 ……  One of the terminals 5-9 is connected in common to derive the output terminal 7, and the other terminal has a series resistance 6-1, 6 -2 ...
6- 8 の隣接抵抗接続点に接続され、 それぞれの位置に 対応した分割電圧が得 られる 。 従って第 5—図のデコー ダ、一の出力 MSB , MSD , LSD , SLSB 及び LSB が第 6 図に示す回路の入力端に与え られる と 、 デ ィ 、クタ ル入 力信号に対応する唯 1 個の アナ ロ グ · ス ィ ツ チが導-通 し、 対応する電圧が出力端子 7 に得られる こ とになる。 以上の動作を 、 一つの例を と つて具体的に説明する 。  It is connected to 6-8 adjacent resistor connection points, and the divided voltage corresponding to each position is obtained. Therefore, if the decoder of Fig. 5—one output MSB, MSD, LSD, SLSB and LSB is applied to the input of the circuit shown in FIG. The corresponding analog switch will be conducted and the corresponding voltage will be available at output terminal 7. The above operation will be specifically described with an example.
例えばデ ィ ジ タ ル入力信号が " 0 01 0 0 00 1 " ( 左 端の ビ ッ ト ifi AM0 ) の と き の出力電 レ ベル と時間の 関係は以下の様に なる 。 第 4 図の カ ウ ン タ 一 2 に 口 一 ドされる 5 ビ ッ ト のデー タ ーは AMI = " 0 " 、 AM 2 =  For example, when the digital input signal is "0 01 0 0 00 1" (bit left ifi AM0), the relationship between the output voltage and time is as follows. The data of 5 bits written to the counter 2 in Fig. 4 is AMI = "0", AM 2 =
" 1 " 、 AM3 = " 0 " 、 AM4 = " 0 " 、 AM 5 = " 0 " の 1 の 補数で *ある ( EDCBA ) = " 1 0 1 1 1 " である 。 従って力  It is the one's complement of "1", AM3 = "0", AM4 = "0", AM5 = "0" * (EDCBA) = "1 0 1 1 1". Thus power
O PI _ ·πο ゥ ン タ 一 2 の R C 端子か ら リ ッ フ。ル · キ ヤ リ ー LSDが 出る迄のク ロ ッ ク数は ( EDCBA ) が " 1 0 1 1 1 " 力 ら " 1 1 1 1 1 " と る迄の 8 個 と る 。 すなわち カ ウ ン タ 一 2 にデーターが 口 一 ドされて力 ら 8 ク ロ ッ クの間 MSD = " 1 " の状態が維持される 。 続いて 1 ク ロ ック 分だけ LSD = " 1 " にな ]? この状態で ( EDCBA ) が O PI _ · πο Riff from the RC terminal of Unit-1 2. The number of clocks until the rury LSD comes out is 8 from (EDCBA) to "1 1 1 1 1" to "1 1 1 1 1". That is, the data is exported to the counter 1, and the state of MSD = "1" is maintained for 8 clocks. Then LSD becomes "1" for one clock. In this state, (EDCBA)
" 0 00 0 0 " とな る 。 また この場合 MSB = AM0 = " 0 " , SLSB = AM6 = " 0 " 及び LSB =顧 =" 1 "であ ]? 、 これら を入力 とするデコ ーダーの 出力は次の様にるる 。 する わち前述の(1)式に よ ]) MSD = " 1 " の と き D8 = " 1 " であ って 8 ク ロ ッ クの間 、 第 6 図の端子 7から 1 Vが 出力され、 次に LSD " 1 " の と き AM6 = " 0 " 、 AM 7 = « 1 " がデコ ー ドされて D 5 = " 1 " と な J9 端子 7 から! " Vが出力され MSD = " 0 " で LSD 0 " のと き D 4 = " 1 " と な ]? 、 この よ う にデコ ーダーの各出 力値が決まれば第 6 図の回路の出力端子 7 の電圧レ べ ル も決定する 。 上述の各値の相互関係は第 8 図に示す よ う になる 。  It becomes "0 00 0 0". In this case, MSB = AM0 = "0", SLSB = AM6 = "0" and LSB = reference = "1"] ?, and the output of the decoder that inputs these is as follows. That is, according to the above equation (1)]) When MSD = "1" and D8 = "1", and 8 clocks, 1 V is output from terminal 7 in Fig. 6. , Next, when LSD is "1", AM6 = "0" and AM7 = «1" are decoded and D5 = "1" is output from J9 terminal 7! "V is output and MSD =" 0 ". When LSD is 0 and is D 4 = "1"]? If each output value of the decoder is determined in this way, the voltage level of output terminal 7 of the circuit in Fig. 6 is also determined. The interrelationship of the above values is shown in Fig. 8.
以上に取 上げた例においてはその時間軸方向の量 子化数を 2 の羃乗 と考えていた 。 こ の よ う に選べばハ。 ル ス幅変調型 D - A変換器の ビ ッ ト数 との対応上都合 が良い 。 前述の実施例では時間軸方向の量子化数は 25 = 3 2 であ j? 、 これは D - A変換を受けるデ ィ ク タ ル量が 3 2 ク ロ ッ ク毎に入力 される場合にはそのま ま 適 され得るがそれ以外の場合には このま までは適用 In the examples given above, the quantification number in the time axis direction was considered to be a power of 2. Ha if you choose this. It is convenient in correspondence with the number of bits of the pulse width modulation type D-A converter. In the above embodiment, the number of quantizations in the time axis direction is 25 = 3 2 j ?, which means that when the amount of digital data undergoing D-A conversion is input every 3 2 clocks. Can be applied as is, but otherwise it is applicable
- REACT -REACT
OMPIOMPI
0 -、 する こ とが出来ない 。 この場合には以下に述べる様な 補正操作を行う 。 0-, I can't do it. In this case, perform the correction operation as described below.
この補正操作を行るえば D - A変換を受けるデ ィ ジ タ ル入力信号は任意のク ロ ッ ク数の間隔に適用する こ とが可能で 、 この場合ク ロ ッ ク数は入力毎に変化する よ う な も の で も よい。 こ こではその一例 と して変換所 要ク ロ ッ ク数と して 1 4 2 が与え られた場合を説明す る。 この よ う に変換所要ク ロ ッ ク数が比較的大き 場 合には D - A変換の精度を向上させる こ とが出来る。 この場合時間軸の上方及び下方にはそれぞれ 1 42 X 4 = 5 6 8 個の単位面積が形成可能であるか ら 、 精度を ほぼ 1 0 ビ ッ ト にする こ とが出来る 。 た と えばデ イ ジ タ ル入力信号を " 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 " とすると 、 サ イ ン ビ ッ ト ( 左端の ビ ッ 卜 ) ;^ " 0 " で正数を すこ とに る ]5 、 時間軸の上方向に、 形成すべき単位面積数は(2) 式に示すよ う になる 。
Figure imgf000017_0001
If this correction operation is performed, the digital input signal that undergoes D-A conversion can be applied to an arbitrary number of clock intervals, in which case the number of clocks will be different for each input. It can be anything that changes. Here, as an example, we will explain the case where 1 4 2 is given as the number of clocks required for conversion. Thus, if the number of clocks required for conversion is relatively large, the accuracy of D-A conversion can be improved. In this case, since 1 42 X 4 = 5 6 8 unit areas can be formed above and below the time axis, respectively, the accuracy can be set to about 10 bits. For example, if the digital input signal is "0 1 0 0 0 1 1 1 0 0", the sign bit (leftmost bit); ^ "0" is a positive number. [5] The number of unit areas to be formed in the upward direction of the time axis is as shown in Eq. (2).
Figure imgf000017_0001
デ ィ ジ タ ル入力信号 " 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 " を(2)式に示 すよ う に'表わせば最大振幅値 「 4 」 の も のを 7 8 個そ の後に振幅値 「 3 」 の も のを 1 個二次元的に形成すれ ば、 第 9 図に示す様な D - Α変換出力が得られる 。  If the digital input signal "0 1 0 0 0 1 1 1 0 0" is expressed as shown in equation (2), the maximum amplitude value of "4" is 7 8 and then the amplitude is shown. If one of the values "3" is formed two-dimensionally, the D-A transformation output as shown in Fig. 9 can be obtained.
こ の よ う ¾ D - A変換出力を得るための回路の実施 例を第 1 0 図及び第 1 1 図に示す。 第 1 1 図に示すも のはハ。 ル ス幅変調型の D - A変換部に相当する部分で あ ]) 、 第 1 0 図に示すも のは第 1 1 図に示す回路で使 用する掛算器の構成を示す回路図である 。 この場合抵 抗電圧分割型の D - A変換部に相当する も のは第 5 図 及び第 6 図にすでに示 した も のをそのま ま使用する こ とが可能である 。 An example of a circuit for obtaining such a D-A conversion output is shown in FIGS. 10 and 11. As shown in Fig. 11 It ’s Ha. This is the portion corresponding to the pulse width modulation type D-A conversion section]), and the one shown in Fig. 10 is a circuit diagram showing the configuration of the multiplier used in the circuit shown in Fig. 11 1. . In this case, the one equivalent to the resistance voltage division type D-A converter can be used as it is as shown in Figs. 5 and 6.
第 1 0 図に示す掛算器は典型的な シ フ ト ' ア ン ド ' ア ド ( Shift and Add )型のも のである 。 この場合の被 乗数は小数点以下が 9 ビ ッ ト の正の小数 B ( 1 ,… , 9 ) と し、 乗数は 8 ビ ッ ト の正の整数 A ( 0 , 〜 , 7 )とする。 掛算の結果ラ ツ チ回路 2 1 の出力端に得られる数 P ( 0 , … , 9 :) は 1 0 ビ ッ ト で上位 8 ビ ッ トが整数部 であ ]) 下位 2 ビ ッ トが小数部を表示 している 。 この場 合乗数は 8 ビ ッ ト であるから シ フ ト · ァ ン ド ' ア ドの 演算操作を 8 ス テ ッ プ ( 8 回 ) 行う こ と に よ ] その掛 算が完了する こ とになる 。 この掛算器は直列型の演算 を採用 し、 被乗数の最上位 ビ ッ ト に " 0 " を追加 して 行う 方式なの で一度の加算に 1 0 ビ ッ ト タ イ ム ( 掛算 器を駆動する マ ス タ ー · ク 口 ッ ク MCLK 1 0個分 )が必 要と される 。  The multiplier shown in Fig. 10 is a typical shift-and-add type (Shift and Add) type. In this case, the multiplicand is a positive fraction B (1, ..., 9) with 9 bits after the decimal point, and the multiplier is a positive integer A (0, ..., 7) with 8 bits. The number P (0,…, 9 :) obtained at the output end of the latch circuit 2 1 as a result of multiplication is 10 bits, and the upper 8 bits are the integer part]) The lower 2 bits are The fractional part is displayed. In this case, the multiplication factor is 8 bits, so the shift-and-add operation is performed 8 steps (8 times).] The multiplication is completed. Become . This multiplier employs serial type operation and adds "0" to the most significant bit of the multiplicand, so it is possible to add 10 bits to each addition (multiplier driving the multiplier). It is necessary to have 10 master clocks (MCLK).
第 1 0 図の 4 ビ ッ ト 2進カ ウ ン タ 8 には A B CD = " 01 1 0 " カ ETCK = " 1 " の時マ ス タ ーク 口 ッ ク MCLK の立上 ]9 で 口 一 ドされ NA D 回路 9 と共に 1 0進カ ウ ン タ ーを構成 し、 1 0 ビ ッ ト ' タ イ ム毎にその R C端子 に リ ッ プ ル ' キ ャ リ ー CRY 1 を 出力する 。 こ の リ ッ プ 一 OMPI IPO ル ' キ ャ リ ー CRY 1 に同期 して一回の シ フ ト ' ア ン ド - ア ド操作が行われる こ と に な る 。 こ こで最初の リ ッ プ ル ' キ ャ リ ー CRY 1 が出 る迄を第 1 ス テ ッ プ , その後 2 番 目 の リ ッ プ ル ' キ ヤ リ ーが出 る迄を第 2 ス テ ッ プ , …… , と 呼ぶ こ と にする 。 The 4-bit binary counter 8 in Fig. 10 has a mouth at MCD rising edge 9 when AB CD = "01 1 0" ETCK = "1". It forms a 10-ary counter with the NAD circuit 9 and outputs a ripple carrier CRY 1 to its RC terminal every 10 bits' time. This Lip One OMPI IPO One shift and add operation is performed in synchronization with the rule carrier CRY 1. The first step is until the first ripple 'carrier CRY 1 comes out, and then the second ripple' carrier until the second ripple 'carrier comes out. Let's call it ・ ・ ・,.
この場合の掛算は ETCK信号に同期して開始される 。 この ETCK信号は前述の各ステ ツ プの初めに出 されるハ0 ル ス信号であ る 。 力 ゥ ン タ 一 8 は前述の よ う に ETCK 信号が " 1 " の と き ク ロ ッ ク MCLK の立上 でデー ター AB CD = " 0 1 1 0 "を ロ ー ドする 。 カ ウ ン タ 一 1 0 は 3 ビ ッ ト の 2 進カ ウ ン タ 一であ ]9 ETCKT 信号で ク リ ヤ ー され、 カ ウ ン タ 一 8 の リ ッ プル . キ ャ リ ー CRY 1 を 7 個 カ ウ ン ト する と 8 個 目 の CRY 1 に同期 して リ ッ プル ' キ ャ リ ー CRY 2 を 出力する 。 すな わち第 8 ~ス テ ッ プの 最後の 1 ク ロ ッ ク 分で リ ッ プル ' キ ヤ リ 一 CRY 2 の論 理値が " 1 " に な る 。 NOR 回路 1 2 の 出力は ETCK = " 1 " の と き と 1 0 ピ ッ ト ' タ イ ム毎に カ ウ ン タ ー 8 の リ ッ プ ル キ ヤ リ ー の論理値が " 1 " と な る と論理値 カ " 0 " と る信号であ ]) 0 R 回路 1 3 に入力 される。 0 R 回路 1 3 の 出 力は ETCK 信号又は リ ッ プルキ ャ リ ー CRY 1 の論理値が " 1 " の部分でマ ス タ 一 ク ロ ッ ク - MCLKに同期 してその論理値が " 0 " 力 ら " 1 " に な る 信号であ る 。 こ の信号は 8 ビ ッ ト の シ フ ト · レ ジ ス タ 一 1 4 の ク ロ ッ ク と して用い られる 。 従 っ て シ フ ト · レ ジ ス タ ー 1 4 は最初に ET CK信号で乗数 A ( 0 ,…, 7 ) 1 The multiplication in this case starts in synchronization with the ETCK signal. This ETCK signal Ru Ha 0 le scan signal der to be out at the beginning of each stearyl class tap of the above-mentioned. As described above, the power pointer 8 loads the data AB CD = "0 1 1 0" at the rising edge of the clock MCLK when the ETCK signal is "1". The counter 10 is a 3-bit binary counter] 9 Cleared by the ETCKT signal, and the counter 8 ripple carrier CRY 1 When 7 are counted, the ripple 'carry CRY 2 is output in synchronization with the 8th CRY 1. In other words, the logical value of the ripple 'carry CRY 2 becomes "1" in the last 1 clock of the 8th ~ step. The output of the NOR circuit 1 2 is such that when the ETCK = "1" and the logic value of the ripple carrier of the counter 8 is "1" every 10 bit 'time. Then, it is a signal with a logic value "0"]) 0 R It is input to the circuit 1 3. 0 The output of the R circuit 1 3 has a logical value "0" in synchronization with the master clock-MCLK when the logical value of the ETCK signal or the ripple carrier CRY 1 is "1". It is a signal that becomes "1" from force. This signal is used as the clock of the 8-bit shift register 1-14. Therefore, the shift register 1 4 first uses the ET CK signal for the multiplier A (0,…, 7). 1
を ロ ー ド し、 各ス テ ッ プの演算修了時に 1 ビ ッ ト づっ シ フ 卜 する こ とになる 。  Will be loaded, and one bit will be shifted at the end of the calculation of each step.
一方被乗数 B ( 1 , ··· , 9 ) はシフ ト · レ ジス タ ー 1 5 に E TCK信号 = " 1 " のと きマ ス タ 一ク ロ ッ ク MCLK の立上 ]? で ロ ー ドされる 。 こ の時シ フ ト · レ ジ ス タ ー 1 5 の最上位 ビ ッ ト には同時に " 0 " 力;ロ ー ドされ.る。 シ フ ト · レ ジ ス タ 一 1 5 の出力端 S 0は入力端 S I に 帰還されている ので、 その後マ ス タ ーク ロ ック MCLK が来る度にシ フ ト レ ジ ス タ 一 1 5 は 1 0 ビ ッ ト ' タ イ ムを周期と して巡還シ フ ト する こ とになる 。 シ フ ト · レ ジ ス タ ー 1 5 の出力端 S 0 の信号は各ス テ ッ プ毎に シ フ ト · レ ヅ ス タ ー 1 4 の出力 S O端の信号で AND 回 路 1 6 を用いて制御出力される 。 この出力は フ リ ッ:° · フ ロ ッ プ 1 7 、 加算器 1 8 及び 1 0 ビ ッ トーの シ フ ト · レ ジ ス タ ー 1 9 で構成される累積加算器に入力 と して 与えられる 。 従ってシ フ ト ■ レ ジ ス タ 一 1 9 には各ス テ ツ プ毎に部分和が生成される 。 この部分和は 9 ビ ッ ト 目から 出力帰還される の で 、 部分和は実質的には右 に 1 ビ ッ ト シ フ ト される こ と に る 。 この シ フ ト に伴 つ て第 1 0 ピ ッ ト · タ イ ム 目 には前ス テ ッ プ の最下位 の ビ ッ ト が帰還される こ と にるるので、 この入力を AND回路 2 0 で禁止する 。 こ の シ フ ト · ア ン ド · ア ド 操作が 8 回行われる と掛算は完了 し、 出力デー タ ーが ラ ツ チ回路 2 1 に ラ ツ チされる こ と に る 。 このラ ッ チ操作は カ ウ ン タ ー 1 0 の リ ッ プル · キ .ャ リ ー CRY 2  On the other hand, the multiplicand B (1, ..., 9) is set to shift register 15 at the rising edge of the master clock MCLK when ETCK signal = "1". Will be At this time, the highest bit of the shift register 15 is simultaneously loaded with "0". Since the output terminal S 0 of the shift register 1 15 is fed back to the input terminal SI, the shift register 1 1 is returned every time the master clock MCLK comes thereafter. 5 becomes a cyclic shift with a cycle of 10 bit '. The signal at the output terminal S 0 of the shift register 15 is the signal at the output SO terminal of the shift register 1 4 for each step, and the AND circuit 1 6 is used. It is controlled by using. This output is used as input to a cumulative adder consisting of a flip-flop 17 and an adder 18 and a 10-bit shift register 19. Given . Therefore, partial sums are generated for each step in the shift register 1-19. This partial sum is output back from the 9th bit, so the partial sum is effectively shifted 1 bit to the right. As a result of this shift, the lowest bit of the previous step is fed back to the 10th pit time, so this input is connected to the AND circuit 20 0. Prohibit with. When this shift and add operation is performed eight times, the multiplication is completed and the output data is latched to the latch circuit 2 1. This latch operation is performed by the ripple key CRY 2 of the counter 10.
O PI O PI
、/ WiPo" を フ リ ッ : 7° ' フ ロ ッ : 7。 2 2 で 1 ビ ッ ト · タ イ ム遅 らせ た信号の立下 で行われる 。 ラ ツ チ回路 2 1 の出力 P ( 0 , … , 9 ) は上位 8 ビ ッ ト が整数で下位 2 ビ ッ トが 小数である と解釈される 。 , / WiPo " Fly: 7 ° 'Float: 7. It is performed at the falling edge of the signal delayed by 1 bit time with 2 2. The output P (0,…, 9) of the latch circuit 2 1 is interpreted as the upper 8 bits being an integer and the lower 2 bits being a decimal.
第 1 1 図は第 9 図に示した様な変換出力を得るため の D - A変換器のハ。 ルス幅変調型 D - A変換部に相当 する部分の回路図である 。 この図の中の掛算器と して は第 1 0 図に示 した ものを使用 している 。 また抵抗電 圧分割型の D - A変換器 と しては第 5 図及び第 6 図に 示 した も のを使用する こ とが可能である 。 こ こで一般 に変換所要ク ロ ッ ク数を X ( 0 , … , 7 ) と し変換を受 けるデ ィ ジ タ ル入力信号の絶対値を AM ( 1 , … , 9 ) とする 。 掛算器 3 1 の ラ ツ チ回路 2 1 の出力 P ( 0 , … 9 ) が 、 8 ビ ッ ト の カ ウ ン タ ー 3 3 に ィ ンーパ、一 タ 3 2 で反転されて ロ ー ドされる 。  Figure 11 shows the D-A converter c to obtain the converted output shown in Figure 9. FIG. 3 is a circuit diagram of a portion corresponding to a loose width modulation type D-A conversion unit. The multiplier shown in Fig. 10 is used as the multiplier in this figure. Further, as the resistance voltage division type D-A converter, it is possible to use the one shown in Figs. 5 and 6. Here, generally, the number of clocks required for conversion is X (0,…, 7) and the absolute value of the digital input signal that receives the conversion is AM (1,…, 9). The output P (0,… 9) of the latch circuit 2 1 of the multiplier 3 1 is inverted and loaded by the 8-bit counter 33 and the output of the counter 3 1 2. R.
この ロ ー ドされた ラ ツ チ回路の 出力 P ( 0 , - , 9 ) に応 じてマ スタ ー ク 口 ッ ク MCLKが所定値まで計数する と 、 カ ウ ン タ 一 3 3 の R C 端子の リ ッ プ ル キ ヤ リ ーの 論理値が " 1 " と る る 。  According to the output P (0,-, 9) of this loaded latch circuit, the master clock MCLK counts up to the specified value, and the RC pin of the counter 1 3 3 The logical value of the ripple carrier is "1".
—方、 フ リ ッ プ フ ロ ッ プ 3 5 は 、 ETCK信号によ セ ッ ト されていてその Q端子の信号の論理値は " 1 " と -な っている 。 この フ リ ッ プフ 口 ッ ;° 3 5 の Q端子の信 号の論理値は 、 カ ウ ン タ ー 3 3 の R C 端子の リ ッ プル キ ャ リ ーの信号の論理値が " 1 " と なる と論理値が " 1 " 力ゝ ら " 0 " に転移する 。 この場合第 9 図に示す よ う 変換出力を得る には最大振幅値 「 4 」 を持つク 口 ッ ク数 ( 第 9 図の場合は 7 8 :) と それに続 く ク ロ ッ ク での振幅値 ( 第 9 図の場合は 3 ) が求まれば良い。 これ等は第( 式から明 らかな よ う に X ( 0 , … , 7 )と AM ( 1 , ··· , 9 ) を掛算した時に得られる整数部と小 数部に依 決定される 。 すなわち整数部が最大振幅値 4 を持つク ロ ッ ク数を与え、 小数部がそれに続 く ク ロ ッ クでの振幅値を決定する 。 On the other hand, the flip-flop 35 is set by the ETCK signal, and the logic value of the signal at its Q terminal is "1". The logical value of the signal at the Q terminal of this flip-flop; ° 35 is that the logical value of the signal at the ripple carrier of the RC terminal of the counter 33 is "1". Then, the logical value shifts from "1" to "0". In this case, it is shown in Fig. 9. In order to obtain the converted output, the number of clocks with the maximum amplitude value “4” (7 8: in Fig. 9) and the amplitude value at the subsequent clock (in Fig. 9) 3) is required. These are determined by the integer part and the fractional part obtained when multiplying X (0,…, 7) and AM (1, ····, 9) as is clear from the equation. That is, the integer part gives the number of clocks with the maximum amplitude value of 4, and the decimal part determines the amplitude value at the next clock.
第 1 1 図の掛算器 3 1 © A入力は X ( 0 , …, 7 )で B 入力は AM ( 1 , ··· , 9 ) である。 前述の よ う に掛算 器 3 1 の 出力の う ち整数部 P ( 0 , ··· , 7 )は ィ ンパー タ ー 3 2 に依 ]?反転されて 8 ビ ッ ト の 2進カ ウ ン タ ー 3 3 の入力 と る 。 カ ウ ン タ 一 3 3 及び NAND回路 3 4 の入力である ETCK信号は前述のよ う に D A変換のス- . タ ー ト の信号であ ]? 、 この信号の論理値が " 1 " のと き マ ス タ ー ク ロ ッ ク MCLKの立上 ]9 で、 カ ウ ンタ 一 3 3 には ィ.' ンパーター 3 2 の出力が ロ ー ドされ、 フ リ ッ プ フ ロ ッ プ 3 5 は NAND回路 3 4 を介してセ ッ ト されて MSD = " 1 " となる。 カ ウ ン タ ー 3 3 はデータ 一がロ ー ドされて力 ら カ ウ ン ト を開始 し P ( 0 , ··· , 7 )個のマ ス タ ー ク ロ ッ ク MCLK を カ ウ ン ト する と リ ッ 7°ル · キ ヤ リ ー信号 LSD の論理値を " 1 " にする 。 この LSDは 1 •ク-口 ッ.ク分だけ論理値が " 1 " の信号である 。 LSDは MSD = " 1 "のとき NA D回路 3 6 によ ]? フ リ ッ プ ' フ ロ ッ :° 3.5 を リ セ ッ ト し MSD = " 0 " とする。 従って MSD  Multiplier 3 1 in Fig. 11 1 © The A input is X (0,…, 7) and the B input is AM (1, ····, 9). As described above, the integer part P (0, ..., 7) of the output of the multiplier 3 1 depends on the inverter 3 2]? It is inverted and is an 8-bit binary count. It is used as the input for the terminal 3 3. The ETCK signal that is the input of the counter 1 3 3 and the NAND circuit 3 4 is the DA conversion start signal as described above] ?, and the logical value of this signal is "1". The rising edge of master clock MCLK] 9, the output of the counter 3 2 is loaded into the counter 1 3 3 and the flip-flop 3 5 Is set through the NAND circuit 3 4 and MSD = "1". The counter 33 starts counting with the load of the data, and counts P (0, ..., 7) master clocks MCLK. Then, the logical value of the carrier key LSD is set to "1". This LSD is a signal with a logical value of "1" for the amount of 1 • clock. When MSD = "1", LSD is reset by NAD circuit 36]? Flip 'Float: ° 3.5 is reset and MSD = "0". Therefore MSD
OMPI 0 は P ( 0 , … , 7 )個のク 口 ッ ク分だけその論理値が " 1 " と な ]? 、 LSD はそれに続 く 1 ク ロ ッ ク分だけそ の論理値が " 1 " と るる 。 OMPI 0 Has a logical value of "1" for P (0,…, 7) clocks, and LSD has a logical value of "1" for the next one clock. Ruru.
変換の振幅値は第 6 図のアナ ロ グス ィ ツ チ群 5 -1 , 5-2 … 5 -9 の いずれ力 一つを M ON " にする こ とに よ J?得られるが、 何れを " ON " するかは最大捱幅値 4 の ク ロ ッ ク数を与える MSD 、 それに続 く ク 口 ッ クで論理 値 " 1 " にるる LSD及びその時の振幅値を決める SLSB , LSB と時間軸の上下を決める MSB に よ ]?第 5 図のデコ —ダ、一で選択される こ とになる 。 · The amplitude value of the conversion can be obtained by setting one of the analog switch groups 5 -1, 5-2 ... 5 -9 in Fig. 6 to " M ON". "ON" determines whether MSD gives the number of clocks with maximum width 4 and LSD which has logical value "1" and the SLSB, LSB and time axis which determine the amplitude value at that time. It depends on the MSB that decides the top and bottom of?
第 9 図に示す変換方法では平滑化に比較的低い遮断 周波数を有すみ低域通過萨波回路を必要 とする 。 遮断 周波数を高 く する場合には第 1 2 図に示すよ う な方法 が と られる 。 これは与えられた変換所要ク ロ ッ ク数 1 4 2 を 3 2 , 3 2 , 3 2 , 3 2 , 1 4 の よ う に 5 つ の区間に分割 し、 それぞれの区間について D - A変換 を行 う 方法である 。 第 1 2 図はデ ィ ジ タ ル入力が " 0 1 0 0 0 1 1 1 " の場合が示されている 。 この場合に 使用する 回路の実施例を第 1 3 図に示す。 こ の実施例 の回路は第 4 図に示す回路 と第 1 1.図に示す回路を組 合せた構成を有 している 。 この実施例の回路では変換 所要ク 口 ッ ク数 3 2 の区間では第 4 図の回路の動作を し最後の区間では第 1 1 図の回路の動作をする 。  The conversion method shown in Fig. 9 requires a low-pass wave circuit that has a relatively low cutoff frequency for smoothing. To increase the cutoff frequency, the method shown in Fig. 12 is used. This divides the given number of transformation-required clocks 1 4 2 into 5 intervals such as 3 2, 3, 2 3, 3 2, 3 2, and 1 4, and performs D-A conversion for each interval. Is the way to go. Fig. 12 shows the case where the digital input is "0 1 0 0 0 1 1 1". Figure 13 shows an example of the circuit used in this case. The circuit of this embodiment has a combination of the circuit shown in FIG. 4 and the circuit shown in FIG. In the circuit of this embodiment, the circuit of FIG. 4 operates in the section where the number of conversion required clocks is 32, and the circuit of FIG. 11 operates in the last section.
この場合全体の変換所要ク π ッ ク数 ( 第 1 2 図の場 合の 1 4 2 に相当する ) を X と する 。 X/32 の商を M と し余 ]3 を XF 、 即ち X- 3 2 M + XF ( 第 1 2 図の場 合は M = 4 , XF = 1 4である ) と する 。 初めの変換所 要ク 口 ッ ク数 3 2 の M個の区間ではデ ィ 、ク タ ル入力信 号 A M ( 1 , … , 5 ) 及び A M ( 6 , 7 ) が使用され、 最 後の区間では掛算器 2 5 に よ ]? 得られる XF ( 0 , … , 4 ) と AM ( 1 , ··· , 7 ) との積の整数部 P ( 3 " , 7 ) 及び小数部 P ( 8 , 9 :) が使用される—。 AM ( 1 , … , 5 ) 及び P ( 3 , … , 7 ) はそれぞれセ レ ク タ 一 2 6 の A入 力端及び B 入力端に入力される 。 また ΑΜ ( 6 , 7 )及 び P ( 8 , 9 :) はそれぞれセ レク タ 一 2 7 の B 入力端及 び A入力端に入力される 。 In this case, let X be the total number of required π ck (corresponding to 1 4 2 in Fig. 12). X / 32 quotient M And let] 3 be XF, that is, X- 3 2 M + XF (M = 4 and XF = 1 4 in Fig. 12). In the first M sections with the required number of clocks of 32, the digital and digital input signals AM (1, ..., 5) and AM (6, 7) are used, and the last section is used. Then according to the multiplier 25]? The integer part P (3 ", 7) and the decimal part P (8, of the product of the obtained XF (0,…, 4) and AM (1, ..., 7) 9 :) is used .. AM (1,…, 5) and P (3,…, 7) are input to the A input terminal and B input terminal of the selector 1 26, respectively. ΑΜ (6, 7) and P (8, 9 :) are input to the B and A input terminals of the selector 1 27, respectively.
ETCK信号は前述の よ うに D - A変換を開始する と き その論理値が " 1 " になる,信号である 。 5 ビ ッ ト の 2 進 カ ウ ン タ ー 2 3 は ETCK信号 = " 1 " のときク リ ヤー される 。 その後 3 2 ク ロ ッ ク 毎に、 すなわち M個の区 間の最後に、 カ ウ ン タ 2 3 の R C 端子の リ ッ プル ' キ ャ リ ー CRY 1 の論理値を " 1 " にする 。 4 ビ ッ ト の 2 進カ ウ ン タ 一 2 4 には D - A変換開始時に ETCK 信号 に よ — M ( Mの 2 の補数 ) が ロー ドされる 。 この M は与え られた変換所要ク π ッ ク数 X と時間軸型 D A変 換部の変換周期の ク D ッ ク数 M と が与え られる こ と に よ 決定され、 これは予め設定される 。 カ ウ ン タ 一 2 4 は リ ッ プ ル キ ャ リ ー CRY 1 を カ ウ ン ト し第 M区間 の最後の ク ロ ッ ク で カ ウ ン タ ー 2 4 の リ ッ フ。ル キ ヤ リ — CRY 2 の論理値を " 1 " にする 。 SEL信号は初めの  The ETCK signal is a signal whose logical value becomes "1" when D-A conversion is started as described above. The 5-bit binary counter 23 is cleared when the ETCK signal = "1". After that, every 32 clocks, that is, at the end of the M sections, the logic value of the ripple 'carrier CRY 1 of the RC terminal of the counter 23 is set to "1". The 4-bit binary counter 2 4 is loaded with —M (the 2's complement of M) from the ETCK signal at the start of the D-A conversion. This M is determined by the fact that the given number of required conversion π π-clocks X and the number of conversion period clock D CK of the time axis type D A conversion unit M are given, and this is set in advance. The counter 1 2 4 counts the ripple carrier CRY 1 and is the last clock of the Mth section, and the counter 2 4 is the riff. RUKARY — Set the logical value of CRY 2 to "1". The SEL signal is
Λ rr M個の区間でその論理値が " 1 " で あ ]? 最後の区間で その論理値が " 0 " と な る 。 5 ビ ッ ト の 2 進カ ウ ンタ - 2 9 は D - A変換開始時及び カ ウ ン タ 一 2 3 の リ ッ プル キ ャ リ ー C RY 1 = " 1 " になる度にデータ ーを 口 一 ドする 。 Λ rr Its logical value is "1" in M sections? Its logical value is "0" in the last section. The 5-bit binary counter -29 outputs data at the start of D-A conversion and each time the ripple carrier CRY 1 = "1" of the counter 1 23. Speak.
初めの M個の区間に対 しては セ レ ク タ 一 2 6 の A端 の入力が ィ ン パ ー タ ー 2 8 で反転さ れた も のが P — ド され、 最後の区間に対 しては B 端の入力が同様に イ ン パ ータ 2 8 で反転さ れた も の力; ロ ー ドされる 。 従って カ ウ ン タ 一 2 9 の リ ッ プ ル キ ャ リ ーで ある LSD及び フ リ ッ プ ' フ ロ ッ プ 3 0 の出 力である MSD は初めの M個 の区間 では変換所要ク ロ ッ ク数 3 2 に対する も のであ 最後の区間では変換所要 ク 口 ッ ク数 X F に対す る も の と な る 。 一  For the first M intervals, the input at the A end of the selector 1 26 is inverted at the inverter 2 8 to P — and to the last interval. Then, the input of the B end is also reversed by the inverter 28 and is loaded. Therefore, the LSD, which is the ripple carrier of the counter 1 29, and the MSD, which is the output of the flip 'flop 30, are the conversion required clocks in the first M intervals. The number of clocks is 32, and the last interval is the number of clocks required for conversion XF. One
—方 セ レ ク タ 一 2 7 は初めの M個の区間では AM6 及び AM 7 を選択 し最後の区間では P 8 及び P 9 を 選択 してそれぞれ S LSB及び LSB とする 。 AM0 はそのま ま MS B と して使用 される 。 こ の よ う に して変換所要ク ロ ッ ク数の異る る場合において も 、 それに対応する MSD, LSD , MSB , SLSB 及び LSB がそれぞれ作成可能であ これ に よ つて第 5 図及び第 6 図の 回路を ,駆動 して所望 の D - A変換が完了する こ と にな る 。  — The one-side selector 27 selects AM6 and AM7 in the first M sections and P8 and P9 in the last section to be S LSB and LSB, respectively. AM0 is used as it is as MS B. Even when the number of clocks required for conversion is different, the corresponding MSDs, LSDs, MSBs, SLSBs, and LSBs can be created, respectively. The circuit in the figure is driven to complete the desired D-A conversion.
以上の説明 では入力信号 と してのデ ィ ジ タ ル量に比 例する数の単位面積を作成する のに時間軸上を左か ら 右へ単位面積を埋めて行 っ た ので あるが 、 この発明は  In the above explanation, the unit area was filled from left to right on the time axis to create a unit area of a number proportional to the amount of digital as the input signal. This invention
OMPI IPO 4 OMPI IPO Four
こ の実施例に限 らず要は与え られた数の単位面積を作 成 して行けば良い 。 た と えば第 9 図 と同 じ数の単位面 積を得る のに第 1 4 図の よ う に振幅軸の方向に沿って 単位面積を埋めて行 く こ と も 可能である 。  Not limited to this embodiment, the point is to create a given number of unit areas. For example, in order to obtain the same number of unit areas as in Fig. 9, it is possible to fill the unit area along the direction of the amplitude axis as shown in Fig. 14.
第 1 4 図に示す例は第 9 図 と 同 じく デ ィ ジ タ ル入力 信号力' " 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 " の場合に対応する も の であ る 。 第 1 4 図はク ロ ッ ク数 0 〜 3 1 で振幅値 「 3 」 を 有しク ロ ッ ク数 3 2 〜 : 1 4 2 で振幅値 「 2 J を有して いる 。 従って第 1 4 図に示すよ うな変換出力を得るに は二つの振幅値 「 2 」 及び 「 3 」 と振幅値の変化する 場所 ( ク ロ ッ ク数で 3 1 ;) を指定すれば よい こ とに る 。 この場合には次の様な操作を施せば よい。 こ こで 形成すべき 単位面積の数は(3)式の よ う になる 。  The example shown in Fig. 14 corresponds to the case of digital input signal strength "" 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 ", which is the same as in Fig. 9. Fig. 14 shows that the number of clocks is 0 to 31 and the amplitude value is "3", and that the number of clocks is 3 2 to: 1 4 2 and the amplitude value is "2 J". In order to obtain the converted output as shown in Fig. 4, two amplitude values "2" and "3" and the place where the amplitude value changes (3 1 in the number of clocks;) should be specified. .. In this case, the following operation should be performed. The number of unit areas to be formed here is as shown in equation (3).
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Figure imgf000026_0001
(3)式で 「 《 " j 印で挾まれた数は 2進数'である こ とを 意味 している 。 第(3)式よ J9 明 らかな よ う にデ ィ ヅタ ル 入力信号のサ イ ン · ビ ッ ト に続く 2 ビ ッ ト が振幅値 In the formula (3), it means that the number sandwiched by "<<" j is a binary number '. Eq. (3) J9 Clearly, 2 bits following the digital input signal sign bit are amplitude values.
「 2 」 を決定 しこれに続 く 下位 ビ ッ ト が振幅値の変化 場所を指定する こ とに る 。 ' “2” is determined, and the subsequent lower bits specify the location where the amplitude value changes. '
第 ;! 4 図に示 した変換出力を得る D - A変換器の実 施例を第 1 5 図及び第 1 6 図に示す。 第 1 5 図に示す 回路に使用される掛算器 と しては第 1 0 図に示すもの No.! Figures 15 and 16 show examples of the D-A converter that obtains the conversion output shown in Figure 4. The multiplier used in the circuit shown in Fig. 15 is that shown in Fig. 10.
R£A R £ A
O PI WIFO がそのま ま使用可能である 。 第 1 6 図の回路の出力に は第 6 図の回路が接続される も の とする 。 O PI WIFO Can be used as is. It is assumed that the circuit of Figure 6 is connected to the output of the circuit of Figure 16.
第 1 5 図は振幅の変化する場所を指定する為の回路 で、 第(3)式の最後の行の第 2 項の 3 1 を指定する も の である 。 即ち フ リ ッ : 7° · フ ロ ッ プ 4 2 の出力 Rが 3 1 ク ロ ッ ク分だけ " 1 " であ ]? 他では " 0 " と るる よ う  Figure 15 is a circuit for designating the place where the amplitude changes, and it is the circuit for designating 3 1 of the second term in the last line of equation (3). That is, the fly is 7 °. The output R of the floppy 4 2 is "1" only by the amount of 3 1 clocks. In other cases, it is "0".
信号を作成する 。 一般に 、 D - A変換の所要ク ロ ッ ク数を Χ ( 0 , ··· , 7 ) とする。 又 ETCK信号は前述のよ う に D - Α変換の開始時に 1 ク ロ ッ ク 分だけ " 1 " に  Create a signal. In general, let the number of required clocks for D-A conversion be Χ (0, ..., 7). Also, the ETCK signal becomes "1" for one clock at the start of D-A conversion as described above.
る 同期信号である 。 掛算器 3 7 には A入力 と して 8 ビ ッ ト の X ( 0 , … , 7 ) が、 B 入力 と して 1 0 ビ ッ ト のデ ィ ジ、タ ル入力の う ち下位の 7 ビ ッ ト A M ( 3 , … , 9 ) がそれぞれ与え られる 。 掛算の結果得られる 出力  Sync signal. The multiplier 3 7 has 8 bits of X (0,…, 7) as the A input, and 10 bits of the B input as the lower 7 bits of the digit and tally inputs. Bits AM (3, ..., 9) are given respectively. Output obtained as a result of multiplication
P ( 0 , … , 9 ) のうち整数部 P ( 0 , … , )は明らか に第(3)式の最後の行の第 2 項の整数部分に相当する も の であ る 。 The integer part P (0, ..., 9) of P (0, ..., 9) obviously corresponds to the integer part of the second term in the last line of Eq. (3).
この 出力は ィ ン パ 一 タ ー 3 8 に依 ]9 反転されて 8 ビ ッ ト の 2進カ ウ ン タ ー 3 9 の入力信号 とな る 。 カ ウ ン タ 一 3 9 の デ ー タ 一 の ロ ー ド の タ イ ミ ン ク、は ETCK信 号カ " 1 " の と き マ ス タ 一ク ロ ッ ク MCLKの立上 ]9に同 期 して行われる 。 その後マ ス タ ーク ロ ッ ク MCLK を P  This output is inverted [9] by the inverter 38 and becomes the input signal of the 8-bit binary counter 39. The timing of the data 1 of the counter 1 39 is the same as that of the master clock MCLK when the ETCK signal is "1". It will be done in a timely manner. After that, set the master block MCLK to P
( 0 , ··· , 7 ) カ ウ ン ト する と 、 カ ウ ン タ 一 3 9 は リ ッ プ ル . キ ャ リ ー CRY を出力する 。 一方、 フ リ ッ プ ' フ 口 ッ プ 4 2 は NAND回路 4 ◦ によ ]) ETCK信号カ " 1 " の . と き マ ス タ 一ク ロ ッ ク MCLKの立上 ·]?に同期してセ ッ ト  (0, ..., 7) When counting, the counter 1 39 outputs the ripple carrier CRY. On the other hand, the flip-flop 4 2 is synchronized with the NAND circuit 4 ◦]) The ETCK signal clock “1” and the rising edge of the master clock MCLK. Set
OMPIOMPI
WIPO ノ されてい る 。 カ ウ ン タ 一 3 9 の出力 CRY は フ リ ッ : ° · フ ロ ッ : 7° 4 2 の 出力 Rカ " 1 " の と きに NAND回路 4 1 を通 じて フ リ ッ ; 7° · フ ロ ッ プ 4 2 を リ セ ッ ト する 。 つ ま ]3 Rは P ( 0 , '" , 7 ) ク ロ ッ ク分だけ " 1 "でぁ 他では " 0 " と なる様 信号である 。 WIPO Has been done. The output CRY of the counter 1 39 is fric: ° · Flo: 7 ° 4 2 The output CRY is fric through the NAND circuit 4 1 at the time of “1”; 7 °. · Reset Flop 42. That is, 3 R is a signal such that it is "1" for P (0, '", 7) clocks, and is" 0 "for others.
第 1 4 図の搌幅値は第 6 図のアナ ロ グス ィ ツ チ群 5 -1 , 5 -2 … 5-9 のいずれか一つを " ON " 状態にす る こ とに よ j?得 られる も のである 。 この振幅値は第 1 5 図の R に関係する し、 又第(3)式の最後の行の第一 項か ら解る よ う にディ ヅタ ル入力 AM ( 0 , ·· -, 9 ) の 小数点以下の上位 2 ビ ッ ト すなわち AMI 及び AM2にも 関係する 。 さ らに この振幅値は時間軸の上下方向を決 定する サ イ ン · ビ ッ ト AM0 に も 関係する 。 従っ て第 6 図のアナ ロ グス ィ ツ チ群 5 - 1 , 5-2 … 5 - S のうちどれ を " ON " 状態にするかは AM0 , AMI , AM2 及び Rによ つて一義的に決定される 。 これらの値と D 0 〜 D 8 と の関係は(4)式によ 与え られる 。 The width value of Fig. 14 depends on whether any one of the analog switch groups 5 -1, 5 -2 ... 5-9 of Fig. 6 is in the "ON" state. It is obtained. This amplitude value is related to R in Fig. 15 and, as can be seen from the first term in the last line of Eq. ( 3 ), the digital input AM (0, ...,-, 9) It is also related to the upper two bits after the decimal point, that is, AMI and AM2. In addition, this amplitude value is also related to the sign bit AM0 that determines the vertical direction of the time axis. Therefore, which one of the analog switch groups 5-1, 5-2 ... 5-S in Fig. 6 is set to the "ON" state is uniquely determined by AM0, AMI, AM2 and R. Be done. The relationship between these values and D 0 to D 8 is given by equation (4).
Figure imgf000028_0001
Figure imgf000028_0001
OMPI_ OMPI_
WIPO" (4)式を実現するのが第 1 6 図に示すデコ ーダーであ これは ィ ン パ 一 タ 一 N-6 , N- 7 - N - 9 、 ア ン ドゲー ト A— 14 , A-15 '" A-29及びオアゲ一 ト 0-2 , 0-3 , 0 - 4 によ ]?構成されている 。 入力信号 AM0 , AMI , AM2 及び Rが与え られる と 出力端 R 0〜 ! 1 8 のう ちい ずれか一つの信号の論理値が " 1 " に ¾ D、 第 6 図に 示すア ナ ロ グス ィ ツ チ群 5 -1 , 5-2 - 5 -9 の対応する — つを " ON "にし出力 7 に変換出力が得られる 。 WIPO " The decoder shown in Fig. 16 realizes Eq. ( 4 ). This is the imperator N-6, N- 7-N-9, and the gates A-14, A-15. '"It is composed of A-29 and the targets 0-2, 0-3, 0-4.? When the input signals AM0, AMI, AM2 and R are given, the output end R 0 ~! The logical value of one of the signals is "1" D, and the corresponding analog switch group 5 -1, 5-2-5 -9 shown in Fig. 6 corresponds to "". Set to "ON" to obtain the converted output at output 7.
最後に、 変換所要ク 口 ッ ク数 Xが M + 1 個の区間に 分割され、 初めの M個の区間は 3 2 個のク ロ ッ ク を含 み最後の区間が XF ( XF < 3 2 ) 個のク ロ ッ ク を含む と き 、 それぞれの区間で個別に D - A変換を行う場合 であ って、 形成されるべき 数の単位面積を第 1 4 図に 示すよ う に振幅軸の方向に沿って埋めて く 場合につ いて説明する 。 - 変換所要ク 口 ッ ク数が X = 1 4 2 でデ ィ ジタ ル入力 A ( 0 , '·· , 7 ) = " 0 1 0 0 0 1 1 1 " の と き の こ の場合 の変換出力の例を第 1 7 図に示す。 又こ の変換操作を 実現する具体的な回路の実施例を第 1 8 図に示す。 こ の回路はハ。 ル ス幅変調型の D - A変換器に相当する部 分であ ]? 、 抵抗電圧分割型 D - A変'換器に相当する部 分 と しては第 1 5 図の場合 と 同様に第 1 6 図及び第 6 図に示 した回路をそのま ま使用する こ とが出来る 。 Finally, the number of required transform clocks X is divided into M + 1 intervals, the first M intervals contain 32 clocks, and the last interval contains XF (XF <3 2 ) Clocks, the unit area of the number to be formed is shown in Fig. 14 when the D-A transformation is performed individually in each interval. Explain the case of filling along the direction of. -Conversion when the number of clocks required for conversion is X = 1 4 2 and digital input A (0, '..., 7) = "0 1 0 0 0 1 1 1" Figure 17 shows an example of the output. Figure 18 shows an example of a concrete circuit that realizes this conversion operation. This circuit is ha. The part corresponding to the pulse width modulation type D-A converter] ?, and the part corresponding to the resistance voltage division type D-A converter is the same as in the case of Fig. 15 The circuits shown in Fig. 16 and Fig. 6 can be used as they are.
— 第(3)式及び第 1 5 図 に示すよ う に、 振幅値の変化す る場所を与えるのは変換所要ク 口 ッ ク数 ( 初めカ ら M 個の区間では 3 2 、 最後の区間では X F ) と デ ィ ジタ ル入力 A M ( 3 , … , 7 ) ( AM 3の直前に小数点がある) の積の整数部分である 。 — As shown in Eq. (3) and Fig. 15, it is the number of clocks required for conversion that gives the place where the amplitude value changes. This is the integer part of the product of 3 2 in this interval, XF in the last interval, and the digital input AM (3,…, 7) (the decimal point immediately before AM 3).
第 1 8 図の掛算器 4 3 と しては第 1 0 図に示 した も のがそのま ま使用可能で、 A入力 と して X F ( 0 ,…, 4 ) が、 B 入力 と して M ( 3 , …, 7 ) がそれぞれ与 え られる 。 こ こで出力 P ( 3 , … , 7 )は積の整数部分 であ ]? セ レ ク タ一 4 4 の B 入力に与え られる 。 変換所 要ク ロ ッ ク数が 3 2 の場合、 3 2 と AM ( 3 , … , 7 ) との積は単に小数点の位置を 5 ビ ッ ト右にずらすこ と に よ 1?得 られるが、 この値はセ レ ク タ一 4 4 の A入力 と な る o  As the multiplier 4 3 in Fig. 18, the one shown in Fig. 10 can be used as it is, and XF (0,…, 4) can be used as A input and B input as B input. M (3,…, 7) are given respectively. Here the output P (3,…, 7) is the integer part of the product]? It is given to the B input of the selector 1 4 4. If the number of transformation-required clocks is 3 2, the product of 3 2 and AM (3,…, 7) can be obtained by simply shifting the decimal point position 5 bits to the right. , This value is the A input of the selector 1 4 o
セ レク タ一 4 4 の A入力又は B入力のデータ ーのい ずれか一方が選択されィ ンパータ ー 4 5 に よ つて反転 さ れて 5 ビ ッ ト の 2 進 カ ウ ン タ ー 4 6 の入力に与え ら れる 。 こ の場合いずれのデータ 一を選択するかは カ ウ ン タ ー 4 8 の リ ッ プ ル ' キ ャ リ ー CRY 2 に よ 指示さ れるが、 初めの M区間では A入力のデータ ーが、 最後 の区間では B 入力のデータ ーが選択される よ う に構成 さ れて い る 。 5 ビ ッ ト の 2 進 カ ウ ン タ ー 4 7 は ET CK 信号が " 1 " の と き にク リ ヤーされる 。 ET C K 信号は 前述の よ う に D - A変換の開始の時に 1 ク ロ ッ ク分だ け " 1 " に なる信号である 。 カ ウ ン タ 一 4 7 はその後 3 2 ク ロ ッ ク毎に リ ッ プル ' キ ャ リ ー CRY 1 を出力す る 。 こ の リ ッ プル キ ャ リ ー C RY 1 は各 々 の区間に同期
Figure imgf000030_0001
した信号.である 。 4 ビ ッ ト の 2 進カ ウ ン タ ー 4 8 は ETCK信号に同期して一 M ( 0 , ·■· , 2 ) を ロー ドしてリ ッ プル キ ヤ リ ー CRY 1 を 力 ゥ ン ト し第 M区間の最後の 1 ク 口 ッ ク分に相当する リ ッ プル · キ ヤ リ ー信号 CTRY2 を出力 しこれを セ レ ク タ 一 4 4 の セ レ ク ト 端子に与え る セ レ ク ト信号とする 。
Either one of the A or B input data of the selector 4 4 is selected and inverted by the interpreter 4 5 and then the 5 bit binary counter 4 6 is selected. Given to the input. In this case, the data to be selected is instructed by the ripple 'carrier CRY 2 of the counter 48, but in the first M section, the A input data is In the last section, B input data is selected. The 5 bit binary counter 4 7 is cleared when the ET CK signal is "1". The ET CK signal is a signal that becomes "1" only for one clock at the start of D-A conversion as described above. The counter 1 4 7 then outputs a ripple 'carrier CRY 1 every 32 clocks. This ripple carrier CRY 1 is synchronized to each section.
Figure imgf000030_0001
It is a signal. The 4-bit binary counter 48 is synchronized with the ETCK signal and loads 1 M (0, ..., ..., 2) to turn on the ripple carrier CRY 1. Output the ripple carrier signal CTRY2 corresponding to the last one mouth of the Mth section, and apply this to the selector terminal of the selector 1 4 4. It is used as a signal.
カ ウ ン タ 一 4 6 は ETCK信号及びリ ッ プルキ ヤ リ ー CRY 1 に同期 してデーターを ロ ー ドするから 、 初めの M区間に使用する デー タ 一 と しては セ レ ク タ一 4 4 の A入力を ィ ンパヽ 一 タ 一 4 5 で反転した も のを 口 一 ドし、 最後の区間ではセ レ ク タ一 4 4 の B 入力をィ ンパータ 一 4 5 で反転 した も のを 口 一 ドする こ と になる 。 従つ て カ ウ ンタ 一 4 6 は初めの M区間ではデータ 一がロ ー ドされてから AM ( 3 , … , 7 ) カ ウ ン ト 、 一最後の区間 では P ( 3 , ··· , 7 ) カ ウ ン ト 計数する と R C端子から リ ッ プル . キ ャ リ ー CRY を出力する 。 こ の リ ッ プルキ ャ リ 一 CRYが フ リ ッ プ · フ ロ ッ ; 7° 4 9 を制御して-各々 の区間に対応する R信号を発生する こ と にな る 。 この R信号は AM0 , AMI , AM2 と共に第 1 6 図に示すデコ ーダーを駆動 し、 それがさ らに第 6 図に示すアナ ロ グ ス ィ ツ チ群 5— 1 , 5 -2 … 5— 9 のいずれか一つを " ON " に し出力 7 に所望の変換出力を得る こ とが出来る 。  Since the counter 1 46 loads the data in synchronization with the ETCK signal and the ripple carrier CRY 1, the data used for the first M section is the selector. The A input of 4 4 is inverted by the amplifier 45, and the B input of the selector 4 4 is inverted by the inverter 4 5 in the last interval. You will be asked to speak. Therefore, the counter 4 6 is AM (3,…, 7) counts after the data 1 was loaded in the first M section, and P (3,…,…, in the last section. 7) When counting the count, output the ripple carrier CRY from the RC terminal. This ripple carrier CRY controls the flip flocks; 7 ° 4-9-to generate the R signal corresponding to each section. This R signal drives the decoder shown in Fig. 16 along with AM0, AMI, and AM2, which in turn causes the analog switch group 5 — 1, 5 -2… 5— shown in Fig. 6. Any one of 9 can be turned "ON" and desired converted output can be obtained at output 7.
以上詳細に説明 した よ う に この発明は、 基本的 ·には 従来用い られている振幅軸型 D - A 変換器 ( たどえば 梯子型 D - A変換器 ) 及び時間軸型 D - A変換器 (た と えばハ。 ル ス幅変調型 D - A変換器 ) を組合せて用い 振幅軸、 時間軸での 2 次元の量子化を行う こ とに よ 13 変換ス ビー ド及び精度が目 的 , 用途に応 じて制御可能 る効率の良い新 しいタ イ プの D - A変換器を構成 した も のである 。 ― As described in detail above, the present invention is basically applied to the amplitude axis type D-A converter (that is, ladder type D-A converter) and the time axis type D-A converter that are conventionally used. Container Speaking of ha. A two-dimensional quantization is performed on the amplitude axis and the time axis using a combination of pulse width modulation type D-A converters). 13 conversion speed and accuracy are controlled according to the purpose. It is a new type of D-A converter that is efficient and possible. -
産業上の利用可能性 Industrial availability
以上に説明 したよ う に この発明の D - A変換器は装 置の小型化と高速動作が可能で、 又複数の信号の加算 処理が可能であ ]? 、 目的 , 用途に応 じた変換速度及び 変換精度での動作を行なわせる と とが出来る。 こ のた め各種の信号処理例えば電子楽器の分野な どでの使用 に最適である 。  As explained above, the D-A converter of the present invention can be downsized and can operate at high speed, and can add multiple signals.], The conversion according to the purpose and application It can be operated at speed and conversion accuracy. For this reason, it is ideal for various signal processing applications such as the electronic musical instrument field.
この よ う な構成の この発明の D - A変換器は第 1 に 極端に速い変換ス ビー ドが要求され い と一きは、 ハ。ル ス 幅変調型 D - A変換器の ビ ッ ト数分だけ精度を良 く する こ とが可能である 。 た とえば、 1 5 kHz 迄のォ一 デ ィ ォ信号を 3 0 kHz の ス ビー ドで D 一 A変換する場 合には、 8 ビ ッ ト精度の 1 MHz で動作する梯子型 D - A変換器があれば、 これと 5 ビ ッ ト の ハ。 ルス幅型 D - A 変換器 と を組合せる こ と に よ ]? 、 変換ス ビー ド First of all, the D-A converter of the present invention having such a structure does not require an extremely fast conversion speed. It is possible to improve the accuracy by the number of bits of the pulse width modulation type D-A converter. For example, in the case of D-to-A conversion of a radio signal up to 15 kHz with a 30 kHz speed, a ladder type D-A operating at 1 MHz with 8-bit precision is used. With a converter, this and 5 bit c. A combination of a loose width type D-A converter]], the conversion speed
1 MHz / 3 2 〜 3 0 kHz 、 精度 8 + 5 = 1 3 ビ ッ ト の D - A変換器を得る こ とが出来る こ と にな る 。 It is possible to obtain a D-A converter with 1 MHz / 32 to 30 kHz and an accuracy of 8 + 5 = 13 bits.
第 2 に、 梯子型 D - A変換器を時分割多重化して用 いた と き に生ずる隣接するチ ャ ン ネ ル間のク ロ ス ト ー ク の問題が解決でき 、 変換ス ピー ドが遅 く て よ い場合 一 \νι?ο には時間軸方向の量子化数を大き く する こ と に よ 変 換の精度 ( ビ ッ ト 数 ) を増加させる こ とが出来る 。 従 つ て複数の信号を同時に処理する場合には、 あ らか じ め加算 した後 D - A変換を行えば、 変換ス ヒ。一 ド及び 精度に影響を与える こ と無 く 高価る サ ン プ ル · ア ン ド ホ ー ル ド回路を取除く と とが可能 と なる 。 Second, it solves the problem of crosstalk between adjacent channels that occurs when a ladder D-A converter is used by time division multiplexing, and the conversion speed is slow. When it's good, it's one \ νι? Ο For this reason, it is possible to increase the quantization number in the time axis direction and increase the conversion accuracy (the number of bits). Therefore, if you want to process multiple signals at the same time, add them first and then perform D-A conversion. It is possible to remove the expensive sample-and-hold circuit that does not affect the power supply and accuracy.
O PIO PI
W WIIPPOO .Λ W WIIPPOO .Λ

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
(1) デ ィ 'クタ ル入力信号をその値に対応 したハ0 ル ス 幅を有するハ。 ル ス信号に変換する時間軸型 D A変換部 と、 デ ィ ジ タ ル入力信号をその値に対応 した振幅を有 するハ。 ル ス信号に変換する握幅型 D A変換部と、 ディ ジタ ル入力信号の予め定め られた上位ビ ッ ト を前記時 間軸型 D A変換部も し く は振幅型 D A変換部の一方に 入力 と して与える手段と、 その上位ビ ッ ト がそれぞれ 変換部か らの変換出力 と前記デ ィ ジタ ル入力信号の残 の下位ビ ッ ト と を前記時間軸型 D A変換部も し く は 振幅型 D A変換部の他方に入力 と して与える手段と を 有する D - A変換器。 (1) a de I 'Kuta Le input signal corresponding to the value c 0 c with Le-width. A time-axis DA converter that converts the signal to a pulse signal and a c that has an amplitude corresponding to the value of the digital input signal. Input a grip-width type DA converter for converting to a pulse signal and a predetermined upper bit of the digital input signal to one of the time axis type DA converter or the amplitude type DA converter. And the upper bit of the converted output from the converter and the remaining lower bits of the digital input signal to the time base DA converter or the amplitude. D-A converter having means for inputting to the other of the type DA converter.
(2) 前記デ ィ ジタ ル入力信号と変換所要ク 口 ッ ク数 と を乗算する掛算器を更に含み、 その掛算""器の出力中 の上位ビ ッ ト が前記時間軸型 D A変換部へ供給され、 その変換出力及び前記掛算器の出力の下位ビ ッ ト が前 記振幅軸型 D A変換部へ供給される こ と を特徵とする 特許請求の範囲第 1 項記載の D - A変換器。  (2) It further includes a multiplier for multiplying the digital input signal and the number of clocks required for conversion, and the upper bit in the output of the multiplier "" is sent to the time axis DA converter. The D-A converter according to claim 1, characterized in that the converted output and the lower bit of the output of the multiplier are supplied to the amplitude axis type DA converter. ..
(3) 第 1 変換所要ク ロ ッ ク数 をそれ よ ]) も小さ い第 2 変換'所要ク D ッ ク数 χ 2 で割?た値中の整数部 分 Μだけ、 前記デ ィ ジ タ ル入力信号の上位ビ ッ ト を前 記時.間軸型 D Α変換部で変換 し、 その変換出力 と前記 デ ィ ジ タ ル入力信号の下位ビ ッ 卜 と を前記振幅軸型 DA 変換部で変換する こ と を繰返させる手段 と、 前記 X i X 2 で害 lj つ'た値中の小数部分 と 前記デ ィ ジタ ル入力 (3) The first conversion required click Lock the click number by it]) in also has a small second conversion 'required click D click number χ 2 percentage? The upper bit of the digital input signal is converted by the integer part Μ of the value, and converted by the inter-axis D Δ conversion part, and the converted output and the digital input are converted. Means for repeating the conversion of the lower bit of the signal by the amplitude axis type DA converter, the fractional part in the value damaged by X i X 2 and the digital input
OMFI OMFI
//. V/IPO 信号 と を掛算する掛算器 と 、 その掛算器の出力中の上 位 ビ ッ ト を前記時間軸型 D A 変換部で変換 し、 その変 換出力 と 前記掛算器の出 力 中の下位 ビ ッ ト と を前記振 幅軸型 D A 変換部で変換する 手段 と を 含む こ と を特徴 と する特許請求の範囲第 1 項記載の D - A変換器。 //. V / IPO A multiplier for multiplying the signal and the upper bit in the output of the multiplier is converted by the time axis DA converter, and the converted output and the lower bit in the output of the multiplier are converted. The D-A converter according to claim 1, further comprising: a means for converting and in the amplitude axis type DA converter.
(4) 前記デ ィ -クタ ル入力信号の下位 ビ ッ ト と 変換所 要ク ロ ッ ク数 と を掛算する掛算器 と 、 その掛算器の掛 算出力中 の整数部分を前記時間軸型 D A変換部へ供給 して変換する手段 と、 その変換出力 及び前記入力信号 の残 ]9 の上位 ビ ッ ト を前記振幅時間軸型 D A変換部へ 供給 して変換す る手段 と を含む特許請求の範囲第 1 項 記載の D - A 変換器'。  (4) A multiplier that multiplies the lower bit of the digital input signal and the number of clocks required for conversion, and the integer part of the multiplier calculation force of the multiplier to the time axis DA. A means for supplying and converting the converted output and the upper bit of the converted output and the rest of the input signal] 9 to the amplitude / time-axis DA converting section. D-A converter in the first section of the range.
(5) 第 1 変換所要ク π ッ ク数 Χ ι をそれ よ も 小さ い第 2 変換所要ク ロ ッ ク 数 X 2 で割 っ た値""中の小数部 分 と 、 前記デ ィ 'ジ タ ル入力信号の下位ピ ッ ト と を掛算 する 掛算器 と 、 前記デ ィ ジ タ ル入力信号の下位ビ ッ ト を第 2 変換所要ク ロ ッ ク数 X 2 と して前記時間軸型 DA 変換部で変換 し、 その変換出力及び前記デ ィ ジ タ ル入 力信号の残 の上位 ビ ッ ト を前記振幅時間軸型 D A 変 換部で変換す る こ と を前記 X i を X 2 で割っ た値中の整 数部分の数 M だけ繰返す手段 と 、 前記掛算器の掛算出 力中 の整数部分を 前記時間軸型 D A 変換部で変換 し、 その変換出力 及び前記デ ィ ジ、 タ ル入力信号の残 ]9 の上 - 位 ビ ッ ト を前記振幅時間軸型 DA変換部で変換する手段 · と を 含む特許請求の範囲第 1 項記載の D - A変換器。 (5) and the fractional part content in the split Tsu value "" in the first conversion required click π click number Χ the second conversion required click not small even by it ι lock the number of X 2, said de I 'di A multiplier that multiplies the lower bit of the digital input signal with the lower bit of the digital input signal as the number of clocks required for the second conversion X 2 The conversion unit converts the converted output and the upper bits of the remaining digital input signal to the amplitude time axis DA conversion unit, and X i is converted to X 2 . A means for repeating the number M of the integer parts in the divided value, and an integer part in the multiplication calculation power of the multiplier are converted by the time axis type DA conversion unit, and the conversion output and the digit and tar A D-A converter according to claim 1, further comprising: a means for converting the upper-order bit of the input signal] 9 in the amplitude-time axis DA conversion section.
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