JPH0122773B2 - - Google Patents

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JPH0122773B2
JPH0122773B2 JP23821783A JP23821783A JPH0122773B2 JP H0122773 B2 JPH0122773 B2 JP H0122773B2 JP 23821783 A JP23821783 A JP 23821783A JP 23821783 A JP23821783 A JP 23821783A JP H0122773 B2 JPH0122773 B2 JP H0122773B2
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JP
Japan
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circuit
digital
analog
processing circuit
signal processing
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JP23821783A
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Yoichi Maeda
Toshio Hayashi
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Priority to US06/588,179 priority patent/US4633225A/en
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques

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  • Networks Using Active Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、デイジタル信号処理回路を利用し
て、通信回線あるいは回路網の終端インピーダン
スとして所望の二端子インピーダンスを発生させ
るに適する二端子インピーダンス回路の構成に関
するものである。特に、本発明は同一発明者およ
び同一出願人による先願(特願昭58−41327、昭
和58年3月11日出願、特開昭59−167109号)の発
明の改良に関するものである。
〔従来技術の発明〕
二端子に現れるアナログ信号をデイジタル信号
に変換して、このデイジタル信号をデイジタル信
号処理回路により所定の伝達関数で処理し、その
出力デイジタル信号をアナログ信号に変換して、
上記二端子に帰還接続するように構成され、上記
二端子に現れるインピーダンスを利用する二端子
インピーダンス回路が知られている。例えば、特
開昭57−99828には、ライン終端インピーダンス
にマツチングされた出力インピーダンス自動デイ
ジタル合成回路がある。
第1図は従来例回路の構成図である。2個の端
子1および2は差動増幅回路3の入力に接続さ
れ、この出力は、プレフイルタ4を介してアナロ
グ・デイジタル変換回路5に入力される。このア
ナログ・デイジタル変換回路5の出力は、デシメ
ーシヨン・フイルタ6を介してデイジタル信号処
理回路7に与えられ、所定の伝達関数Hdに基づ
いて信号処理される。この出力デイジタル信号
は、補間フイルタ8を介してデイジタル・アナロ
グ変換回路9に入力されてアナログ信号に変換さ
れる。このアナログ信号はポストフイルタ10を
経て出力増幅回路11により上記2個の端子1お
よび2に帰還接続される。このように構成された
回路では、端子1および2の間に現れる二端子イ
ンピーダンスZ0は、デイジタル信号処理回路6の
伝達関数をHとするとき、 Z0=1/(A・gm・H) ……(1) ただし、Aは差動増幅回路3の増幅率、gmは
出力増幅回路9の変換コンダクタンス と表わすことができる。
しかし、実際の回路では、アナログ・デイジタ
ル変換回路5、デイジタル・アナログ変換回路9
をはじめ、フイルタ4,6,10およびデイジタ
ル処理回路7には信号遅延があり、この遅延時間
をtとすれば、二端子インピーダンスは、 Z=〔1/(A・gm・H)〕・exp(j2π・t) ……(2) となる。ここでは信号周波数である。この(2)式
からわかるように、周波数が高いほど遅延時間t
の影響は大きくなり、所望の二端子インピーダン
スZ0からのずれが大きくなり、終端として利用す
るときには不整合減衰量特性の劣化を招く欠点が
ある。
具体的な例として、従来回路により終端インピ
ーダンスの一例である抵抗Rと容量Cとの直列接
続からなるインピーダンスを実現する場合を取り
上げると、このインピーダンスを形成するための
デイジタル信号処理回路の伝達関数HはS関数を
用いれば、 H=1/(R+1/SC) ……(3) と表わされる。(3)式に双一次S−Z変換 S=2/T・1−Z-1/1+Z-1 ……(4) ただし、Tはデイジタル信号処理周期を施す
と、 H=a0+a1Z-1/1+b1Z-1 ……(5) ただし、 a0=2・C/T+2・C・R a1=−2・C/T+2・C・R b1=T−2・C・R/T+2・C・R が得られる。この(5)式の伝達関数はデイジタルフ
イルタの伝達関数であり、これを実現するための
デイジタルフイルタの構成には、少なくとも3係
数を有するフイルタを必要とし、その一例として
は、第2図に示す3係数を有する再帰形デイジタ
ルフイルタがある。このように、多くの係数を必
要とし、さらに、デイジタル回路による遅延時間
tを少なくするために、回路の高速動作を必要と
し、消費電力が増大し、集積度が低下する欠点が
ある。
デイジタル回路を高速化することなく、遅延時
間の影響を少なくできる構成については、デイジ
タル処理回路7とアナログ処理回路13とを並列
に接続した構成が発明され、上記先願(特願昭58
−41327、特開昭59−167105号)により出願した。
しかし、この構成においてもデイジタル処理回路
7におけるデイジタルフイルタの構成には3係数
以上を必要とすることになり、なお回路規模を増
大させ、集積度を低下させる欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明は、上記先願をさらに改良するもので、
デイジタルフイルタの係数の数を低減し、回路規
模を小さくし、集積化に有利な二端子インピーダ
ンス回路を提供することを目的とする。
〔発明の特徴〕
本発明は、所望のインピーダンス成分のうち周
波数が無限大のときのインピーダンスの実数成分
をアナログ信号処理回路で構成される第二の伝達
関数で形成することにより、第一の伝達関数を実
現するデイジタルフイルタの係数を低減すること
を特徴とする。
〔実施例による説明〕
第3図により本発明の構成および作用について
説明する。
第3図は本発明実施例回路の構成図である。2
個の端子1および2は差動増幅回路3の入力に接
続され、その出力はプレフイルタ4を介して、ア
ナログ・デイジタル変換回路5の入力に接続され
る。このアナログ・デイジタル変換回路5の出力
はデシメーシヨン・フイルタ6を介してデイジタ
ル処理回路7に加え、所定の伝達関数により処理
を実行する。その出力デイジタル信号は補間フイ
ルタ8を介して、デイジタルアナログ変換回路9
によりアナログ信号に変換し、ポストフイルタ1
0を通過させる。ポストフイルタ10は低域濾波
器であり、一連の回路で発生する雑音を除去する
ものである。ポストフイルタ10を通過した信号
は、出力増幅回路11に入力し、その差動出力は
端子1および2に帰還結合する。
差動増幅回路3の出力は分岐してアナログ処理
回路13に入力され、そのアナログ処理回路13
の出力は、加算回路14で出力増幅回路11の入
力に加算される。
ここで本発明の特徴とするところは、このアナ
ログ処理回路13の伝達関数にある。すなわち、
本発明の回路は、きわめて高い周波数域でアナロ
グ信号処理回路13のインピーダンスが、この二
端子インピーダンス回路で発生する所望のインピ
ーダンスの実数成分と等しくなるように設定され
たことを特徴とする。この二端子インピーダンス
回路が終端インピーダンスとして使用されるなら
ば、そのアナログ処理回路13はきわめて高い周
波数域で、終端する回路の特性インピーダンス
(実数成分)と等しくなるように設定する。
第3図において、端子1および2の間に現れる
二端子インピーダンスZは、デイジタル処理回路
7の伝達関数(第1の伝達関数)をHd、アナロ
グ処理回路の伝達関数(第2伝達関数)をHaと
するとき、 Z=1/〔A・gm・(Hd+Ha)〕 ……(6) ただし、Aは差動増幅回路3の増幅率、gmは
出力増幅回路11の変換コンダクタンス、 と表わされる。ここで、二端子インピーダンスZ
としてはさまざまなものが考えられるが、例とし
て、第4図aに示す抵抗R1と容量C1の直列回
路または第4図bに示す抵抗R1と、容量C1と
抵抗R2と並列回路との直列インピーダンスで表
されるものが適当である。ここでは一つの実施例
として抵抗R1と容量C1との直列インピーダン
スを形成する場合について詳しく説明する。
上記(6)式において 1/A・gm・Ha に着目すると、これはアナログ処理回路13のル
ープで形成されるインピーダンスである。いま、
このアナログ処理回路13のループで形成するイ
ンピーダンスを実数成分のみのR0に等しくなる
ように設定すると仮定すれば、アナログ処理回路
13の第2の伝達関数Haは、 Ha=1/A・gm・R0 ……(7) で与えられる。一方、デイジタル処理回路7の第
1の伝達関数HdはS関数を用いて次式で与えら
れる。
Hd=−1+S・C1・(R0−R1)/A・gm.R0(1+S
・C1・R1)……(8) この(8)式を実現するデイジタルフイルタを設計
するために、(8)式に双一次S−Z変換を施すと、 Hd(Z-1)=a0+a1・Z-1/1+b1・Z-1 ……(9) が得られる。ここで a0=1/A0・gm・R0 a1=C1・(R0−R1)/A・gm・R0 b1=T−2・C1・R1/T+2・C1・R1 ただし、Tはデイジタル信号処理周期、 である。この(9)式で与えられる伝達関数は第2図
に示した3係数をもつ巡回形デイジタルフイルタ
回路で構成することができる。ここで、本発明の
特徴であるアナログ処理回路13について、ルー
プで形成するインピーダンスR0を、周波数が無
限大のときのインピーダンスの実数成分R1、つ
まり第4図a,bの場合を例にあげれば に等しくなるように第2の伝達関数Haを設定す
ると a1=0 となるためデイジタル処理回路の第1の伝達関数
Hdは Hd(Z-1)=a0/1+b1・Z-1 ……(10) と簡略化され、これは第5図に示す2係数のみを
もつ巡回形デイジタルフイルタ回路で実現するこ
とができることになる。このとき第2の伝達関数
Haは Ha=1/A・gm・R1 ……(11) で与えられ、第6図a,bに示す利得 1/A・gm・R1 をもつ簡易な回路により実現することができる。
さらに、デイジタル処理回路7の出力となるデ
イジタル・アナログ変換回路9の出力とアナログ
処理回路13の出力とを加算する加算回路14に
第7図に示すような加算増幅回路を用い、デイジ
タル処理回路の出力を利得 −1/A・gm・R1 に増幅することにより、第1の伝達関数を実現す
るデイジタルフイルタの係数は第8図に示すよう
にb1の1係数のみで構成することができ、デイジ
タル処理回路の大幅な簡易化が図れることにな
る。
本構成では、デイジタル処理回路7には比較的
低い周波数の成分の信号が通過するので、遅延時
間の影響は小さくなる。またアナログ処理回路1
3では原則的にその振幅周波数特性に起因する遅
延以外の余剰位相推移あるいは余剰遅延はないの
で遅延時間の影響はほとんど無視できる。このた
め、デイジタル回路での遅延時間の影響を大幅に
改善することができその低速化を図ることができ
る。
上記説明では各アナログ処理回路13につい
て、利得が固定的に設定されるように説明した
が、各回路は外部からの制御信号により、利得を
可変に設定しておくことが有用である。このため
の構成例として、第6図a,bに対して、それぞ
れ第9図a,bの回路を用いることができる。ま
た、第7図の回路に対して、第10図の回路を用
いることができる。
上記実施例回路で説明したデシメーシヨンフイ
ルタ6、補間フイルタ8は、アナログ・デイジタ
ル変換回路5の変換速度とデイジタル処理回路7
の処理速度が異なるときに有用となるものであ
り、この二つのフイルタ6,8は本発明の基本動
作には直接関係ないので、これらの一方または双
方は必ずしも挿入しなくとも本発明を実施するこ
とができる。
デイジタル処理回路7およびアナログ処理回路
13の各伝達関数を設定する方法については、設
計に基づいて、あるいは特定の装置への装備につ
いて、半固定的に与える方法と、可変の設定回路
を入力信号に応じて適応的に制御する方法のいず
れでもよい。さらに、自動的に制御する方法で
は、マイクロプロセツサによる制御回路を設け、
この制御回路に設定のパターンを記憶しておきこ
れを与える方法と、信号入力よりその都度演算を
実行して、設定パターンを算出する方法とがあ
る。本発明の回路は、その使用目的に応じてその
いずれの方法をも採ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の構成により、デ
イジタル処理回路でデイジタル信号処理のために
生じる遅延時間の影響を小さくできるばかりでな
く、デイジタル処理回路を簡易な回路で構成でき
る二端子インピーダンス回路が実現される。特
に、デイジタル処理回路のフイルタ係数の数が低
減されるので、乗算器等に要する回路規模は小さ
くなり、また乗算を多重化して処理する場合に
は、その処理速度を低減できる利点がある。した
がつて、本発明の回路を集積回路により実現する
場合には、集積度を向上させ、回路を小型化する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例回路の構成図。第2図は従来例
回路におけるデイジタル処理回路の構成図。第3
図は本発明実施例回路の構成図。第4図は本発明
実施例回路で実現する二端子インピーダンスの構
成例図。第5図は本発明におけるデイジタル処理
回路の構成例図。第6図はアナログ処理回路の構
成例図。第7図はアナログ処理回路の構成例図。
第8図はデイジタル処理回路の構成例図。第9図
はアナログ処理回路の構成例図。第10図はアナ
ログ処理回路の構成例図。 1,2…端子、3…差動増幅回路、4…プレフ
イルタ、5…アナログ・デイジタル変換回路、6
…デシメーシヨンフイルタ、7…デイジタル処理
回路、8…補間フイルタ、9…デイジタル・アナ
ログ変換回路、10…ポストフイルタ、11…出
力増幅回路、12…遅延回路、13…アナログ処
理回路、14…加算回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 2個の端子と、 この2個の端子に現れるアナログ電圧をデイジ
    タル信号に変換するアナログ・デイジタル変換回
    路と、 このアナログ・デイジタル変換回路の出力を入
    力とし、デイジタル信号処理により第一の伝達関
    数で変換したデイジタル信号を出力するデイジタ
    ル信号処理回路と、 このデイジタル信号処理回路の出力デイジタル
    信号をアナログ信号に変換するデイジタル・アナ
    ログ変換回路と を備え、 このデイジタル・アナログ変換回路の出力を上
    記2個の端子に帰還接続して上記2個の端子に現
    れる二端子インピーダンスを利用するように構成
    され、 上記2個の端子に現れる信号を入力とし、アナ
    ログ信号処理により第二の伝達関数で変換したア
    ナログ信号を出力するアナログ信号処理回路と、 このアナログ信号処理回路の出力を上記デイジ
    タル・アナログ変換回路の出力に加算して上記2
    個の端子に帰還接続する加算回路と を備え、 上記2個の端子間の信号のうち低い周波数成分
    の信号は上記デイジタル信号処理回路を通過し、
    高い周波数成分の信号は上記アナログ信号処理回
    路を通過するように構成された 二端子インピーダンス回路において、 上記アナログ信号処理回路は、極めて高い周波
    数で、そのインピーダンスが上記二端子に現れる
    所望のインピーダンスの実数成分と等しくなるよ
    うに設定されたことを特徴とする 二端子インピーダンス回路。 2 デイジタル信号処理回路が、外部から制御可
    能な2係数のデイジタル回路により構成された特
    許請求の範囲第1項に記載の二端子インピーダン
    ス回路。 3 加算回路が外部から利得制御が可能な回路で
    あり、 デイジタル信号処理回路が、外部から制御可能
    な1係数のデイジタル回路により構成された特許
    請求の範囲第1項に記載の二端子インピーダンス
    回路。 4 アナログ信号処理回路が外部から制御可能な
    回路を含む特許請求の範囲第1項に記載の二端子
    インピーダンス回路。
JP23821783A 1983-03-11 1983-12-16 二端子インピ−ダンス回路 Granted JPS60130209A (ja)

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JP23821783A JPS60130209A (ja) 1983-12-16 1983-12-16 二端子インピ−ダンス回路
DE3408384A DE3408384C2 (de) 1983-03-11 1984-03-08 Schaltkreis zur Nachbildung einer Impedanz
CA000449307A CA1233254A (en) 1983-03-11 1984-03-09 Two terminal impedance circuit
US06/588,179 US4633225A (en) 1983-03-11 1984-03-12 Impedance line matching device using feedback

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