JPH01175311A - サンプリング周波数変換回路 - Google Patents

サンプリング周波数変換回路

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JPH01175311A
JPH01175311A JP33239687A JP33239687A JPH01175311A JP H01175311 A JPH01175311 A JP H01175311A JP 33239687 A JP33239687 A JP 33239687A JP 33239687 A JP33239687 A JP 33239687A JP H01175311 A JPH01175311 A JP H01175311A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は任意のサンプリング周波数に変換したディジタ
ル信号を得るサンプリング周波数変換回路に関する。
従来アンプモード変換を用いた単一段の補間フィルタに
よる多段サンプリング周波数変換が提案されている。こ
れは、人力信号は、サンプリング周波数Fs、すなわち
Fs(in)  のサンプルによって定義され、これか
みサンプリング周波数Fs2すなわちFs(out)の
サンプルが計算される。第1図はそのステフプ1を示す
。また第2図はそのステツプ2を示し、サンプリング周
波数は十分な帯域外減衰を持つ1つのオーバーサンプリ
ングディジタルフィルタを用いて固定比率4倍に増加さ
れる。
この第2図において破線はどこで出力サンプルが必要か
を示す。従来第3図に示す如き二段の可変比率フィルタ
が用いられ、4回のオーバーサンプリングの後、2つの
隣合うサンプルが計算され、そして最終出力が線型補間
によって計算されていた。しかし、代表的な32.00
0個の係数と大きいけれども扱えるフィルタを用いて出
力を4倍のサンプリング周波数4 Fs、のサンプルか
ら直接計算することは可能である。この単一段の補間は
第4図のブロック図に示す如(ハードウェアが簡素化さ
れるので非常に有利である。
この第4図は単一段の補間フィルタを伴うアップモード
多段サンプリング周波数変換回路を示す。
この単一段の補間フィルタを用いた出力サンプルの計算
は第5図のように表すことができる。この第4図におい
て↑にはサンプリング周波数がkだけ増加することを示
し、↓・kはサンプリング周波数がkだけ減少すること
を示す。また(1)及び(2)は夫々ディジタルフィル
タであり、(3)はバッファ回路、(4)はりo ’7
り周波数Fs、及びFS2が供給されるタロツクプロセ
ンサーである。
フィルタの動作を表すのに用いられる方法は係数の計算
と相対時間差を理解するための鍵になる。
設定されたフィルタの係数(4Fs(in)  に関す
る)は、シフトして示されており、従って中央線は所望
の出力サンプリング時間にあたる。もしこの長さが2の
べき乗に選択されると、正確に4人力サンプリング期間
の長さをカバーする。4つの係数に対応する4人力サン
プルのみがカバーされ、従って、池のフィルタ係数は人
力サンプルが雪であることになり、乗算値を計算する必
要がない。2つの連続するアドレス間の差は係数の1/
4、即ち2のべき乗となることに注意する。
次に低価格サンプリング周波数変換フィルタを使用した
場合につき説明する。第6図はこのアンプモードを示し
、開始点は基本的な構成である。
第1段は、十分な帯域外減衰を有する1チツプオーバー
サンプリングフイルタと、単一段補間フィルタと4 F
s(out)でのクロック処理と、上述のような簡素化
したバッファとで構成することができる。
インターフェイスに必要な回路は含まれていない。全て
のインターフェイスを含む外枠で囲まれた回路は、低倍
率回路を含む単一チンプで作ることができよう。ダウン
モードの場合も同様な方法が使える。補間フィルタとそ
のマイクロバッファはほとんど同一であるが、低価格ダ
ウンモード変換器または切り換え可能な変換器は簡単に
実施できる。
第7図は次の段階の簡素化したバッファ単一段補間を示
す。第7図において〈13)はマイクロバッファ、(1
4)はROMである。単一段のアンプモードでは次の点
で有利である。
比率の計算では2段のもので、1つの出力に10回の乗
算が必要なのに対し、単一段では大体4回でよい。また
、メモリ制御においては、2回必要な二重使用変数の操
作が1回で済む。係数ワード長の点でも有利であり、内
部ワード長においては内部変数がない。メモリーサイズ
は1バンフアセルのみである。
補間器とバッファは、クロックプロセッサに制御される
1つのユニットとして設計しなければならない。最も有
効なのは、非常に少ないインストラクションセットしか
持たないマイクロエンジンとしてのアプローチであろう
。上述したように、4Fs処理を基にして時間差の概念
が有効な設計の鍵である。
アップモードで使われる乗算器は、16X20ビツトで
あり、出力ワード長(16ビツト等)で切り捨てるアキ
ニミュレークを有する。
また、ダウンモードでも単一段補間器−バッファは非常
に有効である。アップモードでセントしたのと同じ係数
が使え、メモリーサイズも最小となる。この場合も4F
s 量を基にした時間差の概念が有効な設計の鍵である
ダウンモードに使われる乗算器は未だ定義されていない
。検討用モデルを決め、使ってみなければならない。最
大値は確かに20X20ビツトである。
また、16ビソトデイジタルオ一デイオ用サンプリング
周波数増加フィルタは2−15サンプルの時間解像力が
なければならない。4倍のオーバーサンプリングの後、
8にの増加が更に必要となる。
4倍のオーバーサンプリングの後サンプリング周波数が
64増加するフィルタは256(ビット)長である。係
数の補間または直接合成により、16に増加用フィルタ
が計算される。その長さは256 X8 K/64即ち
32にである。32ビツトの係数を単に記憶するのに全
部で1Mビン)の容量が必要である。
これはマスクプログラマブルROM(128X 8ビツ
ト)1つで実施できる。20ビア)のワード長で十分で
ある。2Mビットの容量を持ち(256K x 8ビツ
ト)、解像力が改善されたROMでも可能である。係数
の対称のためにメモリーサイズを減少することができる
。16ビツトを越える解像力に対しては、係数を記憶せ
ずに補間によって最祢係数を計算するのがよい。
現存のサンプリング周波数変換回路は人力にっながれた
クロックでサンプリング周波数を増加し、1つの周波数
で値をバッファに供給する。値はバッファから別の周波
数で読み出され、最終的な補間は出力サンプリング周波
数につながれたクロックで行われる。言い替えれば、正
確な出力時間に属する出力サンプルは正確にその同一時
間に計算される。これは単なる原理であって、必要では
ない。別のタイミングを選択すれば、もっと安〈実施で
きるかもしれない。
第8図は従来の原理を示し、出力タイムグリッドで計算
するようにしたものである。この原理に対応した実施例
を第9図に示す。この第9図はアップモードの多段サン
プリング周波数変換器である。この第9図例で使用され
たバッファメモリは複雑であり両側で独立してそれら自
身の周波数で動作が可能である。
全処理を入力側か出力側に移し、中間バッファをなくし
てしまうことは有益である。このような場合、出力信号
は正確に計算されるが、不規則な時間間隔で人力タイミ
ンググリッドに発生される。
従って、出ツノサンプルは、例えばTBCのようなFI
FOで正確に出力サンプリング時間に合わせなければな
らない。
より簡単な型のバッファメモリーやメモリー制(卸によ
って、FIFOバZファとして実方缶される別の改良の
可能である。
先ず最初に、FIFDの人力/出力バッファを使った全
く新しい構成を様々な系で紹介する。これを実際に採り
入れてもほとんど利点がない。次により簡単な中間バッ
ファを使った構成を紹介する。
これは低価格サンプリングレート変換に対する最良の解
決法であろう。
以下、本発明によるサンプリング周波数変換回路の実施
例につき説明する。
中間バッファを使わずに入力または出力にのみバッファ
を使うことによってサンプリング周波数変換回路を作る
ことは可能である。この原理を出カバ゛ツフ孔を用いた
アップモード変換について説明する。その他の例は後述
する。
入力タイミングを基にして出力サンプルを計算するため
の新しい原理を時間を軸にとって第2図に示す。これは
いくつかの選択できる例の内の1つにすぎないことに注
意する。
簡単な実施例では、出力FIFOを用い、更に2Fs(
1n)のようにサンプリング周波数が非常に高い最1、
%フィルタ段を設ける。必要な出力は時として2Fs(
in)  タイムグリッドに現れ、そしてFIFOに入
力される。これはF s (out)で読み出される。
この実施例は2倍の計算比の計算回路を必要とする。
この本例の原理は第11図に示す如く人力タイムグリッ
ドを基に相対時間差を計算する時にのみ作動する。従来
のト目対時間差の計算は出力サンプリング周波数で行わ
れるが、これは前述のように出力Ts(out) qを
測定し、2 Fs(in)  のように十分高い周波数
でサンプリングすることにより、何の不利や回路のID
I化を伴わずに人ノj側に移すことができる。
この第11図は本例のアップモード多段サンブリンク周
波数変換回路を示す。
更に効果的なアップ愛換の方法は、Fs(in)  か
らF s (out)  まで人力バッファを用いるこ
とである。サンプリング周波数が高くなってもサンプル
が失われることはないが、サンプリング時間Fs(ou
t)  でサンプリングが行われないことがある。
固定比率のサンプル比増加はFs(out)を基に行え
、前述のように正確な補間が可能である。クロック処理
のタイミングは不変であるが、サンプリング周波数増加
用フィルタはバースト状態で作動しなければならなく、
クロック周波数はFs(in)  からFs(out)
に高くなる。
第12図は平均をとり蓄積するために継続的にTs(o
ut) qを測定し、2Ts(in)  のタイミング
に人力する図を示す。
第13図は本例によるアップモード多段サンプリング周
波数変換回路の人力FIFOを用いた出力に同期した補
間処理を行った例を示し、従来の出力側クロック処理が
使え、計算比率は2倍に増加しない。これに相当する構
成は、第14図に示す如く、先ず2FS2を使ってオー
バーサンプリングを行うバッファを用いて、ダウンモー
ド変換に対しても適用できる。
第14図は、本例によるダウンモード多段サンプリング
周波数変換回路の例を示す。
また第15図は出カバソファを用いて本例によるダウン
モードの多段サンプリング周波数変換回路を示す。
以上述べた如く本例によれば第16図に示す如く人力サ
ンプリング周波数を基にすべての計算をおこない、複数
の人力サンプリング周波数から出力サンプリング周波数
に移るサンプルと動作フラグと出力部のFIFOとを含
む、多段サンプリング周波数変換と、出力サンプリング
周波数を基に全ての計算を行ない、複数の出力サンプリ
ング周波数から人力サンプリング周波数に移るサンプル
と動作フラグと、人力部のFIFOとを含む、多段サン
プリング周波数変換と、出力(人力)サンプリング周波
数で相対時間差dt及び/またはフィルタ係数アドレス
を計算し、複数の人力(出力)サンプリング周波数に用
いるためにそれらをサンプリングすることを提案するも
のである。
尚本発明は上述実施例に限ることなく本発明の要旨を逸
脱することなくその他種々の構成が取り得ることは勿論
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、第2図、第3図、第5図、第8図、第10図
、第12図及び第16図は夫々本発明の説明に供する線
図、第4図、第6図、第7図及び第9図は夫々サンプリ
ング周波数変換回路の例を示す構成図、第11図、第1
3図、第14図及び第15図は夫々本発明サンプリング
周波数変換回路の実施例を示す構成図である。 (1)及び(2)は夫々ディジタルフィルタ、(3)は
バッファ回路、(4)はクロンクプロセッサである。 代  理  人     伊  係     真向  
      松  隈  秀  盛L 第1図 工 第2図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ディジタル・フィルタを用いてサンプリング周波数
    fs_1の第一のディジタル信号を任意のサンプリング
    周波数fs_2の第二のディジタル信号に変換する際に
    、入力及び出力標本化時点の瞬時時間差をサンプリング
    周波数変換のための制御量として用いるようにしたサン
    プリング周波数変換回路において、すべての計算は上記
    サンプリング周波数fs_1に基づいて実行されるとと
    もに、イベント・フラッグが複数の上記サンプリング周
    波数fs_1からサンプリング周波数fs_2へ変換さ
    れることを特徴とするサンプリング周波数変換回路。 2、ディジタル・フィルタを用いてサンプリング周波数
    fs_1の第一のディジタル信号を任意のサンプリング
    周波数fs_2の第二のディジタル信号に変換する際に
    、入力及び出力標本化時点の瞬時時間差をサンプリング
    周波数変換のための制御量として用いるようにしたサン
    プリング周波数変換回路において、すべての計算は上記
    サンプリング周波数fs_2に基づいて実行されるとと
    もに、イベント・フラッグが複数の上記サンプリング周
    波数fs_2からサンプリング周波数fs_1へ変換さ
    れることを特徴とするサンプリング周波数変換回路。 3、ディジタル・フィルタを用いてサンプリング周波数
    fs_1の第一のディジタル信号を任意のサンプリング
    周波数fs_2の第二のディジタル信号に変換する際に
    、入力及び出力標本化時点の瞬時時間差をサンプリング
    周波数変換のための制御量として用いるようにしたサン
    プリング周波数変換回路において、上記時間差及び/又
    はフィルタ係数アドレスを上記サンプリング周波数fs
    _2で計算し、複数の上記サンプリング周波数fs_1
    でサンプリングすることを特徴とするサンプリング周波
    数変換回路。 4、ディジタル・フィルタを用いてサンプリング周波数
    fs_1の第一のディジタル信号を任意のサンプリング
    周波数fs_2の第二のディジタル信号に変換する際に
    、入力及び出力標本化時点の瞬時時間差をサンプリング
    周波数変換のための制御量として用いるようにしたサン
    プリング周波数変換回路において、上記時間差及び/又
    はフィルタ係数アドレスを上記サンプリング周波数fs
    _1で計算し、複数の上記サンプリング周波数fs_2
    でサンプリングすることを特徴とするサンプリング周波
    数変換回路。
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Cited By (3)

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