JP2003209472A - デルタシグマ変調回路およびデルタシグマ変調型daコンバータ - Google Patents
デルタシグマ変調回路およびデルタシグマ変調型daコンバータInfo
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- JP2003209472A JP2003209472A JP2002004928A JP2002004928A JP2003209472A JP 2003209472 A JP2003209472 A JP 2003209472A JP 2002004928 A JP2002004928 A JP 2002004928A JP 2002004928 A JP2002004928 A JP 2002004928A JP 2003209472 A JP2003209472 A JP 2003209472A
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- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 SN比を高め、かつ回路構成を単純にする。
【解決手段】 デジタル入力データpdm_inは減算
回路220に入力され、減算回路220の出力subは
積分回路230に入力され、積分回路230の出力in
tは閾値処理回路240に入力される。閾値処理回路2
40の出力(パルス密度変調バイナリデータシーケン
ス)pdm_outは、デルタシグマ変調回路110の
1クロック毎に、アナログ・デジタルコンバータ250
によってデジタル化された後、デジタルフィードバック
信号ad_outとして、減算回路220にフィードバ
ックされる。
回路220に入力され、減算回路220の出力subは
積分回路230に入力され、積分回路230の出力in
tは閾値処理回路240に入力される。閾値処理回路2
40の出力(パルス密度変調バイナリデータシーケン
ス)pdm_outは、デルタシグマ変調回路110の
1クロック毎に、アナログ・デジタルコンバータ250
によってデジタル化された後、デジタルフィードバック
信号ad_outとして、減算回路220にフィードバ
ックされる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はデジタル入力信号をパル
ス密度変調バイナリデータシーケンスに変換するデルタ
シグマ変調回路、および、このバイナリデータシーケン
スを緩やかに変化するアナログ出力信号に変換するデル
タシグマ変調型DAコンバータに関する。
ス密度変調バイナリデータシーケンスに変換するデルタ
シグマ変調回路、および、このバイナリデータシーケン
スを緩やかに変化するアナログ出力信号に変換するデル
タシグマ変調型DAコンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】無線機装置、例えばCDMA(符号分割
多重)方式移動体通信における移動局では、増幅回路の
ゲインコントロールやA/Dコンバータのオフセットコ
ントロールに際して、デジタル信号を、デルタシグマ変
調型DAコンバータを用いてアナログ信号に変換し、コ
ントロール信号として使用することがある。
多重)方式移動体通信における移動局では、増幅回路の
ゲインコントロールやA/Dコンバータのオフセットコ
ントロールに際して、デジタル信号を、デルタシグマ変
調型DAコンバータを用いてアナログ信号に変換し、コ
ントロール信号として使用することがある。
【0003】例えば、USP5,337,338(「従
来例公報」という。)のFig.3にはパルス密度変調
DAコンバータ100の例が開示されている。
来例公報」という。)のFig.3にはパルス密度変調
DAコンバータ100の例が開示されている。
【0004】このパルス密度変調DAコンバータ100
ではコンパレータ104にカウンタ102の出力Qと、
デジタル信号Pとを入力し、カウンタ102にはクロッ
クを入力する。
ではコンパレータ104にカウンタ102の出力Qと、
デジタル信号Pとを入力し、カウンタ102にはクロッ
クを入力する。
【0005】コンパレータ104はデジタル信号Pと出
力Qとを比較し、比較結果をバイナリデータ(DIGI
TAL PDM OUTPUT)として出力する。
力Qとを比較し、比較結果をバイナリデータ(DIGI
TAL PDM OUTPUT)として出力する。
【0006】従来例公報の図4には、コンパレータ10
4から出力されるバイナリデータが示され、そのパルス
幅、分布が不均一である。このような不均一なパルスを
アナログ化したときにはSN比が低下する。
4から出力されるバイナリデータが示され、そのパルス
幅、分布が不均一である。このような不均一なパルスを
アナログ化したときにはSN比が低下する。
【0007】またコンパレータ104は回路規模が大で
ある。
ある。
【0008】図11はこのような従来例の出力パルスを
示す。図11から明らかなように出力パルスは不均一で
ある。
示す。図11から明らかなように出力パルスは不均一で
ある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の問題点を解消すべく創案されたもので、SN比が高
く、かつ回路構成が単純なデルタシグマ変調器およびデ
ルタシグマ変調型DAコンバータを提供することを目的
とする。
来の問題点を解消すべく創案されたもので、SN比が高
く、かつ回路構成が単純なデルタシグマ変調器およびデ
ルタシグマ変調型DAコンバータを提供することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、デジタル入力
信号が入力される減算回路と、該減算回路の出力を所定
のサンプリング周期で積分する積分回路とを有し、該積
分回路の出力積分結果を閾値処理してパルス密度変調バ
イナリデータを生成するデルタシグマ変調回路におい
て、前記閾値処理を実行する閾値処理回路と、該閾値処
理回路の出力前記パルス密度変調バイナリデータを前記
サンプリング周期でサンプリングして、各サンプリング
値のレベルをデジタルフィードバック信号に変換するア
ナログ・デジタルコンバータと、を備え、前記減算回路
は、この前記デジタル入力信号から前記アナログ・デジ
タルコンバータ変換器の出力を前記デジタル入力信号か
ら減算し、この減算結果を前記積分回路への入力信号と
する。これによって出力するパルス密度変調バイナリデ
ータのSN比が高く、かつ回路構成が単純である。
信号が入力される減算回路と、該減算回路の出力を所定
のサンプリング周期で積分する積分回路とを有し、該積
分回路の出力積分結果を閾値処理してパルス密度変調バ
イナリデータを生成するデルタシグマ変調回路におい
て、前記閾値処理を実行する閾値処理回路と、該閾値処
理回路の出力前記パルス密度変調バイナリデータを前記
サンプリング周期でサンプリングして、各サンプリング
値のレベルをデジタルフィードバック信号に変換するア
ナログ・デジタルコンバータと、を備え、前記減算回路
は、この前記デジタル入力信号から前記アナログ・デジ
タルコンバータ変換器の出力を前記デジタル入力信号か
ら減算し、この減算結果を前記積分回路への入力信号と
する。これによって出力するパルス密度変調バイナリデ
ータのSN比が高く、かつ回路構成が単純である。
【0011】本発明に係るデルタシグマ変調回路におい
て、前記デジタル入力信号は符号付のデータとすると、
前記閾値処理回路の閾値は「0」であり、前記アナログ
・デジタルコンバータは、絶対値が符号付の前記デジタ
ル入力信号の最大値に等しく、前記閾値処理回路の出力
が「1」のときに正でありとし、前記閾値処理回路の出
力が「0」のときに負であるデジタルフィードバック信
号を出力することができる。
て、前記デジタル入力信号は符号付のデータとすると、
前記閾値処理回路の閾値は「0」であり、前記アナログ
・デジタルコンバータは、絶対値が符号付の前記デジタ
ル入力信号の最大値に等しく、前記閾値処理回路の出力
が「1」のときに正でありとし、前記閾値処理回路の出
力が「0」のときに負であるデジタルフィードバック信
号を出力することができる。
【0012】あるいは本発明に係るデルタシグマ変調回
路において、前記デジタル入力信号は符号なしのデータ
とすると、閾値処理回路の閾値は符号無しの前記デジタ
ル入力信号の最大値の1/2であり、前記アナログ・デ
ジタルコンバータは、前記閾値処理回路の出力が「1」
のときに前記デジタル入力信号の最大値に等しいデジタ
ルフィードバック信号を出力し、前記閾値処理回路の出
力が「0」のときに「0」デジタルフィードバック信号
を出力することができる。
路において、前記デジタル入力信号は符号なしのデータ
とすると、閾値処理回路の閾値は符号無しの前記デジタ
ル入力信号の最大値の1/2であり、前記アナログ・デ
ジタルコンバータは、前記閾値処理回路の出力が「1」
のときに前記デジタル入力信号の最大値に等しいデジタ
ルフィードバック信号を出力し、前記閾値処理回路の出
力が「0」のときに「0」デジタルフィードバック信号
を出力することができる。
【0013】あるいは本発明に係るデルタシグマ変調回
路において、前記デジタル入力信号に、前記閾値処理回
路の閾値を加算して、前記減算回路に入力するレベルシ
フト回路をさらに備えることができる。
路において、前記デジタル入力信号に、前記閾値処理回
路の閾値を加算して、前記減算回路に入力するレベルシ
フト回路をさらに備えることができる。
【0014】本発明に係るデルタシグマ変調回路は、デ
ジタル入力信号が入力される減算回路と、前記減算回路
の出力が入力される加算回路と該加算回路の出力が入力
され該加算回路の出力を遅延する単純遅延素子とを有し
前記加算回路は前記減算回路の出力と前記単純遅延素子
の出力とを加算するものであり前記減算回路の出力信号
を所定のサンプリング周期で積分する積分回路と、該積
分回路の出力を閾値処理してパルス密度変調バイナリデ
ータを生成する閾値処理回路と、該閾値処理回路の出力
を前記サンプリング周期でサンプリングして、各サンプ
リング値のレベルをデジタルフィードバック信号に変換
するアナログ・デジタルコンバータとを備え、前記減算
回路は、前記デジタル入力信号から、前記アナログ・デ
ジタルコンバータの出力を減算する。これによってデル
タシグマ変調回路の出力の誤差を最小限に抑えることが
できる。
ジタル入力信号が入力される減算回路と、前記減算回路
の出力が入力される加算回路と該加算回路の出力が入力
され該加算回路の出力を遅延する単純遅延素子とを有し
前記加算回路は前記減算回路の出力と前記単純遅延素子
の出力とを加算するものであり前記減算回路の出力信号
を所定のサンプリング周期で積分する積分回路と、該積
分回路の出力を閾値処理してパルス密度変調バイナリデ
ータを生成する閾値処理回路と、該閾値処理回路の出力
を前記サンプリング周期でサンプリングして、各サンプ
リング値のレベルをデジタルフィードバック信号に変換
するアナログ・デジタルコンバータとを備え、前記減算
回路は、前記デジタル入力信号から、前記アナログ・デ
ジタルコンバータの出力を減算する。これによってデル
タシグマ変調回路の出力の誤差を最小限に抑えることが
できる。
【0015】本発明に係るデルタシグマ変調回路におい
て、閾値処理回路の閾値は符号無しの前記デジタル入力
信号の最大値であり、前記アナログ・デジタルコンバー
タは、前記閾値処理回路の出力が「1」のときに前記デ
ジタル入力信号の最大値の3/2倍のデジタルフィード
バック信号を出力し、前記閾値処理回路の出力が「0」
のときに前記デジタル入力信号の最大値の1/2倍のデ
ジタルフィードバック信号を出力することができる。
て、閾値処理回路の閾値は符号無しの前記デジタル入力
信号の最大値であり、前記アナログ・デジタルコンバー
タは、前記閾値処理回路の出力が「1」のときに前記デ
ジタル入力信号の最大値の3/2倍のデジタルフィード
バック信号を出力し、前記閾値処理回路の出力が「0」
のときに前記デジタル入力信号の最大値の1/2倍のデ
ジタルフィードバック信号を出力することができる。
【0016】あるいは、前記閾値処理回路の閾値、およ
びアナログ・デジタルコンバータの出力値を設定するこ
とによって前記デジタル入力信号のダイナミックレンジ
及びデジタル・アナログコンバータの変換制御周期を調
節する制御手段を更に備えることができる。
びアナログ・デジタルコンバータの出力値を設定するこ
とによって前記デジタル入力信号のダイナミックレンジ
及びデジタル・アナログコンバータの変換制御周期を調
節する制御手段を更に備えることができる。
【0017】あるいは、入力と前記減算回路との間に接
続され、前記入力と前記減算回路の入力端との接続関係
を変えることにより、前記パルス密度変調バイナリデー
タのダイナミックレンジ及びデジタル・アナログコンバ
ータの変換制御周期を調節するビット接続切替回路を更
に備えることができる。
続され、前記入力と前記減算回路の入力端との接続関係
を変えることにより、前記パルス密度変調バイナリデー
タのダイナミックレンジ及びデジタル・アナログコンバ
ータの変換制御周期を調節するビット接続切替回路を更
に備えることができる。
【0018】あるいは、前記アナログ・デジタルコンバ
ータの出力値は前記閾値処理回路の閾値の整数倍の値と
し、これによってアナログ・デジタルコンバータと閾値
処理回路の制御を単純化し得る。
ータの出力値は前記閾値処理回路の閾値の整数倍の値と
し、これによってアナログ・デジタルコンバータと閾値
処理回路の制御を単純化し得る。
【0019】本発明に係るデルタシグマ変調型DAコン
バータは、上記いずれかのデルタシグマ変調回路と、該
デルタシグマ変調回路の出力に接続され、後続のアナロ
グ回路の任意の電源電圧と整合させるレベルシフト回路
とを備える。
バータは、上記いずれかのデルタシグマ変調回路と、該
デルタシグマ変調回路の出力に接続され、後続のアナロ
グ回路の任意の電源電圧と整合させるレベルシフト回路
とを備える。
【0020】また、本発明のデルタシグマ変調型コンバ
ータは、前記レベルシフト回路の出力に接続され、出力
する波形を緩やかにするローパスフィルタを更に備える
ことができる。
ータは、前記レベルシフト回路の出力に接続され、出力
する波形を緩やかにするローパスフィルタを更に備える
ことができる。
【0021】
【0022】次に本発明に係るデルタシグマ変調型DA
コンバータの実施形態を図面に基づいて説明する。
コンバータの実施形態を図面に基づいて説明する。
【0023】[第1実施形態]
【0024】図1は本発明に係るデルタシグマ変調型D
Aコンバータの第1実施形態を示すブロック図、図2
は、図1におけるデルタシグマ変調器を示すブロック
図、図3は、図2のデルタシグマ変調器の動作を示すシ
ミュレーションプログラムを示すソースリスト、図4
は、図2のデルタシグマ変調器の出力を示すグラフ、図
5は、図1のデルタシグマ変調型DAコンバータの入出
力および中間出力を示すグラフである。
Aコンバータの第1実施形態を示すブロック図、図2
は、図1におけるデルタシグマ変調器を示すブロック
図、図3は、図2のデルタシグマ変調器の動作を示すシ
ミュレーションプログラムを示すソースリスト、図4
は、図2のデルタシグマ変調器の出力を示すグラフ、図
5は、図1のデルタシグマ変調型DAコンバータの入出
力および中間出力を示すグラフである。
【0025】図1において、デルタシグマ変調型DAコ
ンバータは、デジタル入力信号Tsが入力されるデルタ
シグマ変調回路110と、このデルタシグマ変調回路1
10の出力(パルス密度変調バイナリデータシーケン
ス)Spdmが入力されるレベルシフト回路120と、
このレベルシフト回路120の出力が入力される1次R
Cフィルタ(ローパスフィルタ)130とを備える。
ンバータは、デジタル入力信号Tsが入力されるデルタ
シグマ変調回路110と、このデルタシグマ変調回路1
10の出力(パルス密度変調バイナリデータシーケン
ス)Spdmが入力されるレベルシフト回路120と、
このレベルシフト回路120の出力が入力される1次R
Cフィルタ(ローパスフィルタ)130とを備える。
【0026】レベルシフト回路120は前段のデジタル
処理回路と後段のアナログ処理回路の動作電圧差をマッ
チングさせる。
処理回路と後段のアナログ処理回路の動作電圧差をマッ
チングさせる。
【0027】1次RCフィルタ130はレベルシフト回
路120の出力における高周波成分を除去し、緩やかに
変化するアナログ出力信号ANCを生成する。
路120の出力における高周波成分を除去し、緩やかに
変化するアナログ出力信号ANCを生成する。
【0028】1次RCフィルタ130は、レベルシフト
回路120の出力に直列に接続された抵抗132と、こ
の抵抗132の出力を接地するコンデンサ134とより
なる。
回路120の出力に直列に接続された抵抗132と、こ
の抵抗132の出力を接地するコンデンサ134とより
なる。
【0029】図2において、信号をより詳細に説明する
ために、Tsをpdm_in、Spdmをpdm_ou
tと表記する。
ために、Tsをpdm_in、Spdmをpdm_ou
tと表記する。
【0030】入力デジタルデータは減算回路220に入
力され、減算回路220の出力subは積分回路230
に入力され、積分回路230の出力intは閾値処理回
路240に入力される。閾値処理回路240の出力(パ
ルス密度変調バイナリデータシーケンス)pdm_ou
tは、デルタシグマ変調回路110の1クロック毎に、
アナログ・デジタルコンバータ250によってデジタル
化された後、デジタルフィードバック信号ad_out
として、減算回路220にフィードバックされる。
力され、減算回路220の出力subは積分回路230
に入力され、積分回路230の出力intは閾値処理回
路240に入力される。閾値処理回路240の出力(パ
ルス密度変調バイナリデータシーケンス)pdm_ou
tは、デルタシグマ変調回路110の1クロック毎に、
アナログ・デジタルコンバータ250によってデジタル
化された後、デジタルフィードバック信号ad_out
として、減算回路220にフィードバックされる。
【0031】デルタシグマ変調回路110の各構成要素
は所定のクロックに同期して動作し、デジタルフィード
バック信号ad_outは1クロック毎に出力pdm_
inから減算される。
は所定のクロックに同期して動作し、デジタルフィード
バック信号ad_outは1クロック毎に出力pdm_
inから減算される。
【0032】閾値処理回路240はデジタル入力信号p
dm_inのビット長に応じた閾値Thによって積分回
路230の出力を閾値処理する。閾値処理回路240の
1クロック毎の入力、出力をin、outとすると、こ
れらの関係は式(1)、(2)、(3)のとおりとな
る。
dm_inのビット長に応じた閾値Thによって積分回
路230の出力を閾値処理する。閾値処理回路240の
1クロック毎の入力、出力をin、outとすると、こ
れらの関係は式(1)、(2)、(3)のとおりとな
る。
【0033】
【数1】
【0034】入力データをNビットの符号付のデータと
すると(すなわち、有効ビットの中に符号ビットが含ま
れる場合)、アナログ・デジタルコンバータ250の処
理は式(4)、(5)に示すとおりである。
すると(すなわち、有効ビットの中に符号ビットが含ま
れる場合)、アナログ・デジタルコンバータ250の処
理は式(4)、(5)に示すとおりである。
【0035】
【数2】
【0036】積分回路230は、減算回路220の出力
が入力される加算回路232と、加算回路232の出力
を遅延させる単純遅延素子234とを備え、単純遅延素
子234の出力d_outは加算回路232にフィード
バックされて減算回路220の出力subに加算され
る。積分回路230は前記クロックをサンプリング周期
として、遅延、加算の動作を繰り返す。
が入力される加算回路232と、加算回路232の出力
を遅延させる単純遅延素子234とを備え、単純遅延素
子234の出力d_outは加算回路232にフィード
バックされて減算回路220の出力subに加算され
る。積分回路230は前記クロックをサンプリング周期
として、遅延、加算の動作を繰り返す。
【0037】デルタシグマ変調回路の出力pdm_ou
tを得るためには所定期間INT_CNT(クロック)
の間、処理を実行する必要があり、この期間はデジタル
入力信号Tsのビット数Nによって式(6)のように決
定される。
tを得るためには所定期間INT_CNT(クロック)
の間、処理を実行する必要があり、この期間はデジタル
入力信号Tsのビット数Nによって式(6)のように決
定される。
【0038】
【数3】
【0039】図3は、入力データが10ビットの符号付
きのデータを仮定し、図2のデルタシグマ変調器の動作
を示すシミュレーションプログラムを示すソースリスト
である。
きのデータを仮定し、図2のデルタシグマ変調器の動作
を示すシミュレーションプログラムを示すソースリスト
である。
【0040】図3において、行(1)、(10)では積
分期間を設定するための繰り返しループを設定し、行
(2)ではデジタル入力信号pdm_inの値を設定
し、行(3)では、積分回路230の出力を繰り返し算
出する。
分期間を設定するための繰り返しループを設定し、行
(2)ではデジタル入力信号pdm_inの値を設定
し、行(3)では、積分回路230の出力を繰り返し算
出する。
【0041】行(4)、(5)では、閾値以上のとき
の、閾値処理回路240およびアナログ・デジタルコン
バータ250値を生成し、行(6)、(7)では閾値よ
り小のときの、閾値処理回路240およびアナログ・デ
ジタルコンバータ250値を生成する。
の、閾値処理回路240およびアナログ・デジタルコン
バータ250値を生成し、行(6)、(7)では閾値よ
り小のときの、閾値処理回路240およびアナログ・デ
ジタルコンバータ250値を生成する。
【0042】行(11)では積分期間中のパルス数pu
lse_nを算出する。
lse_nを算出する。
【0043】図4において、パルス密度変調バイナリデ
ータシーケンスSpdmは均一なパルスよりなることが
明らかであり、SN比は良い。
ータシーケンスSpdmは均一なパルスよりなることが
明らかであり、SN比は良い。
【0044】ここにシグマデルタ変調器は、その固有の
特性から、出力パルスが最大限平均分布となり、連続2
パルスの間隔のばらつきが最大1クロックとなる。
特性から、出力パルスが最大限平均分布となり、連続2
パルスの間隔のばらつきが最大1クロックとなる。
【0045】図5において(a)のデジタル入力信号T
sが(c)のパルス密度変調バイナリデータシーケンス
Spdmに変換され、これが(b)の緩やかに変化する
アナログ出力信号ANCに変換される。
sが(c)のパルス密度変調バイナリデータシーケンス
Spdmに変換され、これが(b)の緩やかに変化する
アナログ出力信号ANCに変換される。
【0046】これによってアナログ出力信号ANCとデ
ジタル入力信号Tsとの対応関係は良好になる。
ジタル入力信号Tsとの対応関係は良好になる。
【0047】[第2実施形態]
【0048】図6は第2実施形態におけるデルタシグマ
変調回路110を示すブロック図である。
変調回路110を示すブロック図である。
【0049】第2実施形態ではデジタル入力信号pdm
_inは符号無しデータとされ、デジタル入力信号pd
m_inは減算回路620に入力される。減算回路62
0の出力subは積分回路630に入力され、積分回路
630の出力は閾値処理回路640に入力されている。
また閾値処理回路640の出力pdm_outはアナロ
グ・デジタルコンバータ650によってデジタル化され
た後に減算回路620にフィードバックされている。
_inは符号無しデータとされ、デジタル入力信号pd
m_inは減算回路620に入力される。減算回路62
0の出力subは積分回路630に入力され、積分回路
630の出力は閾値処理回路640に入力されている。
また閾値処理回路640の出力pdm_outはアナロ
グ・デジタルコンバータ650によってデジタル化され
た後に減算回路620にフィードバックされている。
【0050】積分回路630は加算回路632、単純遅
延素子634を直列に接続してなり、単純遅延素子63
4の出力d_outは加算回路632にフィードバック
されている。
延素子634を直列に接続してなり、単純遅延素子63
4の出力d_outは加算回路632にフィードバック
されている。
【0051】第2実施形態における閾値処理回路640
およびアナログ・デジタルコンバータ650の処理は式
(7)〜(11)に示すとおりである。
およびアナログ・デジタルコンバータ650の処理は式
(7)〜(11)に示すとおりである。
【0052】
【数4】
【0053】
【数5】
【0054】このように本発明は符号無しデータについ
ても適用し得る。 [第3実施形態]図7は第3実施形態におけるデルタシ
グマ変調回路110を示すブロック図である。
ても適用し得る。 [第3実施形態]図7は第3実施形態におけるデルタシ
グマ変調回路110を示すブロック図である。
【0055】第3実施形態ではデジタル入力信号pdm
_inは符号付きデータとされ、デルタシグマ変調回路
110はレベルシフト回路710を備え、レベルシフト
回路710においてデジタル入力信号pdm_inを所
定のレベルシフトデータpdm_in2に変換する。
_inは符号付きデータとされ、デルタシグマ変調回路
110はレベルシフト回路710を備え、レベルシフト
回路710においてデジタル入力信号pdm_inを所
定のレベルシフトデータpdm_in2に変換する。
【0056】レベルシフトデータpdm_in2は減算
回路720に入力され、減算回路720の出力subは
積分回路730に入力されている。積分回路730の出
力は閾値処理回路740に入力され、閾値処理回路74
0の出力pdm_outはアナログ・デジタルコンバー
タ750によってデジタル化された後に減算回路720
にフィードバックされている。
回路720に入力され、減算回路720の出力subは
積分回路730に入力されている。積分回路730の出
力は閾値処理回路740に入力され、閾値処理回路74
0の出力pdm_outはアナログ・デジタルコンバー
タ750によってデジタル化された後に減算回路720
にフィードバックされている。
【0057】レベルシフト回路710はデジタル入力信
号pdm_inを2N−1だけ上位側にシフトし、これ
によって内部演算を前記デジタル入力信号が符号無しデ
ータである場合と同様に処理することができる。
号pdm_inを2N−1だけ上位側にシフトし、これ
によって内部演算を前記デジタル入力信号が符号無しデ
ータである場合と同様に処理することができる。
【0058】閾値処理回路740およびアナログ・デジ
タルコンバータ750の処理は式(12)〜(16)に
示すとおりである。
タルコンバータ750の処理は式(12)〜(16)に
示すとおりである。
【0059】
【数6】
【0060】
【数7】
【0061】[第4実施形態]図8は第4実施形態にお
けるデルタシグマ変調回路110を示すブロック図であ
る。
けるデルタシグマ変調回路110を示すブロック図であ
る。
【0062】第4実施形態ではデジタル入力信号pdm
_inは符号なしデータとされ、デルタシグマ変調回路
110は、レベルシフト回路810を備え、レベルシフ
ト回路810においてデジタル入力信号pdm_inを
所定のレベルシフトデータpdm_in2に変換する。
_inは符号なしデータとされ、デルタシグマ変調回路
110は、レベルシフト回路810を備え、レベルシフ
ト回路810においてデジタル入力信号pdm_inを
所定のレベルシフトデータpdm_in2に変換する。
【0063】レベルシフトデータpdm_in2は積分
回路830に入力されている。
回路830に入力されている。
【0064】積分回路830は加算回路832、単純遅
延素子834よりなり、加算回路832と単純遅延素子
834との間に減算回路820が挿入されている。
延素子834よりなり、加算回路832と単純遅延素子
834との間に減算回路820が挿入されている。
【0065】単純遅延素子834の出力は前記実施形態
と同様に加算回路832にフィードバックされている。
と同様に加算回路832にフィードバックされている。
【0066】積分回路830の出力は閾値処理回路84
0に入力され、閾値処理回路840の出力pdm_ou
tはアナログ・デジタルコンバータ850によってデジ
タル化された後に減算回路820にフィードバックされ
ている。
0に入力され、閾値処理回路840の出力pdm_ou
tはアナログ・デジタルコンバータ850によってデジ
タル化された後に減算回路820にフィードバックされ
ている。
【0067】レベルシフト回路810はデジタル入力信
号pdm_inを2N−1だけ上位側にシフトし、積分
回路830の加算回路832と減算回路820の順位を
変更し、これによって内部演算は全て符号無しデータ演
算で済ませることができる。
号pdm_inを2N−1だけ上位側にシフトし、積分
回路830の加算回路832と減算回路820の順位を
変更し、これによって内部演算は全て符号無しデータ演
算で済ませることができる。
【0068】閾値処理回路840およびアナログ・デジ
タルコンバータ850の処理は式(17)〜(21)に
示すとおりである。
タルコンバータ850の処理は式(17)〜(21)に
示すとおりである。
【0069】
【数8】
【0070】
【数9】
【0071】[第5実施形態]図9は第5実施形態のデ
ルタシグマ変調型DAコンバータにおけるデルタシグマ
変調器を示すブロック図である。第5実施形態では、入
力データは符号付のデータとし、入力データの有効ビッ
ト数とデジタル・アナログ変換制御周期が可変とする。
ルタシグマ変調型DAコンバータにおけるデルタシグマ
変調器を示すブロック図である。第5実施形態では、入
力データは符号付のデータとし、入力データの有効ビッ
ト数とデジタル・アナログ変換制御周期が可変とする。
【0072】図9において、デルタシグマ変調器900
はビットシフト回路910、ビット拡張回路920、加
算回路930、加算回路940、デジタル保持回路95
0、インバータ960を直列に接続し、インバータ96
0のパルス密度変調バイナリデータシーケンスSpdm
を、アナログ・デジタルコンバータ970によってデジ
タルフィードバック信号DFSに変換して加算回路93
0にフィードバックしている。
はビットシフト回路910、ビット拡張回路920、加
算回路930、加算回路940、デジタル保持回路95
0、インバータ960を直列に接続し、インバータ96
0のパルス密度変調バイナリデータシーケンスSpdm
を、アナログ・デジタルコンバータ970によってデジ
タルフィードバック信号DFSに変換して加算回路93
0にフィードバックしている。
【0073】デジタル保持回路950の出力は加算回路
940にフィードバックされ、順次加算を行うことによ
り、積分が実行される。
940にフィードバックされ、順次加算を行うことによ
り、積分が実行される。
【0074】ビットシフト回路910にはデジタル入力
信号Tsが入力され、デジタル入力信号Tsのビット長
に応じて、ビットシフトが施され、さらにビット拡張回
路920によって固定のビット長まで拡張される。これ
によってデジタル入力信号Tsは、加算回路930以下
の演算に適合した信号形態に変換される。例えば、内部
演算回路の最大ビット数が11ビットであって、入力デ
ータが10ビット、かつ4ビットの変換精度を実現する
場合、すなわち、有効ビット数が4ビットである場合、
まず、入力データを右へ(LSB(Least Significant
Bit)側へ)6(=10−4)ビットシフトさせる。次
に、入力データのMSB(MostSignificant Bit:本実
施形態の場合には符号ビットである)が“0”の場合、
MSBからオール“0”を11ビットまで拡張し、入力
データのMSBが“1”の場合、MSBからオール
“1”を11ビットまで拡張する。これにより、ビット
シフト及びビット拡張の前後で同じ符号のまま、変換精
度ビット数のデータがLSB側に存在する信号とするこ
とができる。アナログ・デジタルコンバータは実現する
変換精度に応じてその出力値を設定する。例えば、M=
4ビットの変換精度の場合、アナログ・デジタルコンバ
ータ出力は次のようになる:
信号Tsが入力され、デジタル入力信号Tsのビット長
に応じて、ビットシフトが施され、さらにビット拡張回
路920によって固定のビット長まで拡張される。これ
によってデジタル入力信号Tsは、加算回路930以下
の演算に適合した信号形態に変換される。例えば、内部
演算回路の最大ビット数が11ビットであって、入力デ
ータが10ビット、かつ4ビットの変換精度を実現する
場合、すなわち、有効ビット数が4ビットである場合、
まず、入力データを右へ(LSB(Least Significant
Bit)側へ)6(=10−4)ビットシフトさせる。次
に、入力データのMSB(MostSignificant Bit:本実
施形態の場合には符号ビットである)が“0”の場合、
MSBからオール“0”を11ビットまで拡張し、入力
データのMSBが“1”の場合、MSBからオール
“1”を11ビットまで拡張する。これにより、ビット
シフト及びビット拡張の前後で同じ符号のまま、変換精
度ビット数のデータがLSB側に存在する信号とするこ
とができる。アナログ・デジタルコンバータは実現する
変換精度に応じてその出力値を設定する。例えば、M=
4ビットの変換精度の場合、アナログ・デジタルコンバ
ータ出力は次のようになる:
【数10】
【0075】加算回路930はパルス密度変調バイナリ
データシーケンスSpdmの誤差成分を除去し、インバ
ータ960は積分出力のMSBをパルス密度変調バイナ
リデータシーケンスSpdmに変換する。
データシーケンスSpdmの誤差成分を除去し、インバ
ータ960は積分出力のMSBをパルス密度変調バイナ
リデータシーケンスSpdmに変換する。
【0076】このようなデルタシグマ変調においては、
ビットシフト回路910、ビット拡張回路920、アナ
ログ・デジタルコンバータ970の設定は入力信号のビ
ット長に応じてテーブルを参照して実行する。
ビットシフト回路910、ビット拡張回路920、アナ
ログ・デジタルコンバータ970の設定は入力信号のビ
ット長に応じてテーブルを参照して実行する。
【0077】以上の回路ではビットシフト及びビット拡
張によって回路の演算に適する信号形態に変換して、ア
ナログ・デジタルコンバータのフィードバック信号の値
を設定することによってパルス密度変調バイナリデータ
のダイナミックレンジ及びデジタル・アナログ変換制御
周期を有効ビット数に適合させることができる。
張によって回路の演算に適する信号形態に変換して、ア
ナログ・デジタルコンバータのフィードバック信号の値
を設定することによってパルス密度変調バイナリデータ
のダイナミックレンジ及びデジタル・アナログ変換制御
周期を有効ビット数に適合させることができる。
【0078】[第6実施形態]図10は第6実施形態の
デルタシグマ変調回路110を示すブロック図である。
第6実施形態は、第1実施形態のデルタシグマ変調回路
110の入力端にビット接続切替回路210を付加した
ものである。
デルタシグマ変調回路110を示すブロック図である。
第6実施形態は、第1実施形態のデルタシグマ変調回路
110の入力端にビット接続切替回路210を付加した
ものである。
【0079】図10において、デルタシグマ変調回路1
10は、デジタル入力信号pdm_inが入力されるビ
ット接続切替回路210を備える。ビット接続切替回路
210は、符号なしでNビットの有効ビットを有するデ
ータをデジタル入力信号pdm_inとするとき、有効
ビットを出力のMSBに接続し残りのビットを“0”に
することでビット拡張を実行して、一定ビット長のデジ
タルデータpdm_in2を生成する。デジタルデータ
pdm_in2のビット長を11ビットとするとき、デ
ジタル入力信号pdm_inとデジタルデータpdm_
in2との関係は表1のとおりとなる。
10は、デジタル入力信号pdm_inが入力されるビ
ット接続切替回路210を備える。ビット接続切替回路
210は、符号なしでNビットの有効ビットを有するデ
ータをデジタル入力信号pdm_inとするとき、有効
ビットを出力のMSBに接続し残りのビットを“0”に
することでビット拡張を実行して、一定ビット長のデジ
タルデータpdm_in2を生成する。デジタルデータ
pdm_in2のビット長を11ビットとするとき、デ
ジタル入力信号pdm_inとデジタルデータpdm_
in2との関係は表1のとおりとなる。
【0080】
【表1】
【0081】このようにデジタル入力信号Tsとデジタ
ルデータINとの関係を制御することによって、処理対
象データを一定ビット長に変換して、回路の演算に適す
る信号形態に変換し、パルス密度変調バイナリデータの
ダイナミックレンジ及びデジタル・アナログ変換制御周
期は有効ビット数に適合させたものとすることができ
る。例えば、入力データをNビットの符号無しデータと
し、入力データの更新周期を2Nクロックサイクルとす
ると、分解能がNビット、デジタル・アナログ変換制御
周期は2NクロックサイクルのPDM_DACを実現で
きる。
ルデータINとの関係を制御することによって、処理対
象データを一定ビット長に変換して、回路の演算に適す
る信号形態に変換し、パルス密度変調バイナリデータの
ダイナミックレンジ及びデジタル・アナログ変換制御周
期は有効ビット数に適合させたものとすることができ
る。例えば、入力データをNビットの符号無しデータと
し、入力データの更新周期を2Nクロックサイクルとす
ると、分解能がNビット、デジタル・アナログ変換制御
周期は2NクロックサイクルのPDM_DACを実現で
きる。
【0082】
【発明の効果】本発明によれば、SN比が高く、かつ回
路構成が単純である。
路構成が単純である。
【図1】 本発明に係るデルタシグマ変調型DAコンバ
ータの第1実施形態を示すブロック図である。
ータの第1実施形態を示すブロック図である。
【図2】 図1におけるデルタシグマ変調器を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図3】 図2のデルタシグマ変調器の動作を示すシミ
ュレーションプログラムを示すソースリストである。
ュレーションプログラムを示すソースリストである。
【図4】 図2のデルタシグマ変調器の出力を示すグラ
フである。
フである。
【図5】 図1のデルタシグマ変調型DAコンバータの
入出および中間出力を示すグラフである。
入出および中間出力を示すグラフである。
【図6】 第2実施形態におけるデルタシグマ変調器を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図7】 第3実施形態におけるデルタシグマ変調器を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図8】 第4実施形態におけるデルタシグマ変調器を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図9】 第5実施形態のデルタシグマ変調型DAコン
バータを示すブロック図である。
バータを示すブロック図である。
【図10】 第6実施形態のデルタシグマ変調器を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図11】 従来のデルタシグマ変調器の出力を示すグ
ラフである。
ラフである。
110 デルタシグマ変調器
120、710、810 レベルシフト回路
130 1次RC回路
210 ビット接続切替回路
220、620、720、820 減算回路
230、630、730、830 積分回路
232、632、732、832 加算回路
234、634、734、834 単純遅延素子
240、640、740、840 閾値処理回路
250、650、750、850 A/Dコンバータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Fターム(参考) 5J022 AA01 AB08 BA02 CA07 CB04
CB06 CE04
5J064 AA01 AA04 BA03 BB07 BC00
BC06 BC07 BC08 BC10 BC11
BC15 BC16 BC22 BD02
Claims (11)
- 【請求項1】 デジタル入力信号が入力される減算回路
と、 該減算回路の出力を所定のサンプリング周期で積分する
積分回路と、 該積分回路の出力を閾値処理してパルス密度変調バイナ
リデータを生成する閾値処理回路と、 該閾値処理回路の出力を前記サンプリング周期でサンプ
リングして、各サンプリング値のレベルをデジタルフィ
ードバック信号に変換するアナログ・デジタルコンバー
タと、を備え、 前記減算回路は、前記デジタル入力信号から前記アナロ
グ・デジタルコンバータの出力を減算することを特徴と
するデルタシグマ変調回路。 - 【請求項2】 前記閾値処理回路の閾値は「0」であ
り、前記アナログ・デジタルコンバータは、絶対値が符
号付の前記デジタル入力信号の最大値に等しく、前記閾
値処理回路の出力が「1」のときに正であり、前記閾値
処理回路の出力が「0」のときに負であるデジタルフィ
ードバック信号を出力することを特徴とする請求項1記
載のデルタシグマ変調回路。 - 【請求項3】 閾値処理回路の閾値は符号無しの前記デ
ジタル入力信号の最大値の1/2であり、前記アナログ
・デジタルコンバータは、前記閾値処理回路の出力が
「1」のときに前記デジタル入力信号の最大値に等しい
デジタルフィードバック信号を出力し、前記閾値処理回
路の出力が「0」のときに「0」デジタルフィードバッ
ク信号を出力することを特徴とする請求項1記載のデル
タシグマ変調回路。 - 【請求項4】 前記デジタル入力信号に、前記閾値処理
回路の閾値を加算して、前記減算回路に入力するレベル
シフト回路を更に備えることを特徴とする請求項3記載
のデルタシグマ変調回路。 - 【請求項5】 デジタル入力信号が入力される減算回路
と、 前記減算回路の出力が入力される加算回路と該加算回路
の出力が入力され該加算回路の出力を遅延する単純遅延
素子とを有し前記加算回路は前記減算回路の出力と前記
単純遅延素子の出力とを加算するものであり前記減算回
路の出力信号を所定のサンプリング周期で積分する積分
回路と、 該積分回路の出力を閾値処理してパルス密度変調バイナ
リデータを生成する閾値処理回路と、 該閾値処理回路の出力を前記サンプリング周期でサンプ
リングして、各サンプリング値のレベルをデジタルフィ
ードバック信号に変換するアナログ・デジタルコンバー
タと、を備え、 前記減算回路は、前記デジタル入力信号から前記アナロ
グ・デジタルコンバータの出力を減算することを特徴と
するデルタシグマ変調回路。 - 【請求項6】 閾値処理回路の閾値は符号無しの前記デ
ジタル入力信号の最大値であり、前記アナログ・デジタ
ルコンバータは、前記閾値処理回路の出力が「1」のと
きに前記デジタル入力信号の最大値の3/2倍のデジタ
ルフィードバック信号を出力し、前記閾値処理回路の出
力が「0」のときに前記デジタル入力信号の最大値の1
/2倍のデジタルフィードバック信号を出力することを
特徴とする請求項5記載のデルタシグマ変調回路。 - 【請求項7】 前記閾値処理回路の閾値、およびアナロ
グ・デジタルコンバータの出力値を設定することによっ
て前記デジタル入力信号のダイナミックレンジ及びデジ
タル・アナログコンバータの変換制御周期を調節する制
御手段を更に備えることを特徴とする請求項5記載のデ
ルタシグマ変調回路。 - 【請求項8】 入力と前記減算回路との間に接続され、
前記入力と前記減算回路の入力端との接続関係を変える
ことにより、前記パルス密度変調バイナリデータのダイ
ナミックレンジ及びデジタル・アナログコンバータの変
換制御周期を調節するビット接続切替回路を更に備える
ことを特徴とする請求項5記載のデルタシグマ変調回
路。 - 【請求項9】 前記アナログ・デジタルコンバータの出
力値は前記閾値処理回路の閾値の整数倍の値であること
を特徴とする請求項1乃至7いずれかに記載のデルタシ
グマ変調回路。 - 【請求項10】 請求項1乃至9いずれかに記載のデル
タシグマ変調回路と、 該デルタシグマ変調回路の出力に接続され、後続のアナ
ログ回路の任意の電源電圧と整合させるレベルシフト回
路と、を備えることを特徴とするデルタシグマ変調型D
Aコンバータ。 - 【請求項11】 前記レベルシフト回路の出力に接続さ
れ、出力する波形を緩やかにするローパスフィルタを更
に備えることを特徴とする請求項10記載のデルタシグ
マ変調型DAコンバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002004928A JP2003209472A (ja) | 2002-01-11 | 2002-01-11 | デルタシグマ変調回路およびデルタシグマ変調型daコンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002004928A JP2003209472A (ja) | 2002-01-11 | 2002-01-11 | デルタシグマ変調回路およびデルタシグマ変調型daコンバータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003209472A true JP2003209472A (ja) | 2003-07-25 |
Family
ID=27644119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002004928A Pending JP2003209472A (ja) | 2002-01-11 | 2002-01-11 | デルタシグマ変調回路およびデルタシグマ変調型daコンバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003209472A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1829085B (zh) * | 2005-04-15 | 2010-05-12 | 开曼群岛威睿电通股份有限公司 | 三态脉冲密度调制器 |
| CN1747326B (zh) * | 2004-09-10 | 2010-11-24 | 晶豪科技股份有限公司 | 展频脉冲产生器和产生展频脉冲的方法 |
| WO2011009470A1 (en) * | 2009-07-20 | 2011-01-27 | Verigy (Singapore) Pte. Ltd. | Apparatus, method and computer program for providing a modulated bit stream in dependence on a modulation content and test arrangement |
| JP2011142588A (ja) * | 2010-01-08 | 2011-07-21 | Fujitsu Ltd | A/dコンバータ及びd/aコンバータ |
-
2002
- 2002-01-11 JP JP2002004928A patent/JP2003209472A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2011142588A (ja) * | 2010-01-08 | 2011-07-21 | Fujitsu Ltd | A/dコンバータ及びd/aコンバータ |
| KR101200145B1 (ko) | 2010-01-08 | 2012-11-12 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | A/d 컨버터 및 d/a 컨버터 |
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