JPH02170723A - A/d変換回路 - Google Patents

A/d変換回路

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JPH02170723A
JPH02170723A JP32559688A JP32559688A JPH02170723A JP H02170723 A JPH02170723 A JP H02170723A JP 32559688 A JP32559688 A JP 32559688A JP 32559688 A JP32559688 A JP 32559688A JP H02170723 A JPH02170723 A JP H02170723A
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JP
Japan
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circuit
gain
delta
signal
gain switching
Prior art date
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Application number
JP32559688A
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English (en)
Inventor
Akira Sogo
十河 章
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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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】 「産業上の利用分野」 この発明は、広いダイナミックレンジが得られるA/D
変換回路に関する。
「従来の技術」 入力アナログ信号をデルタ7グマ変調し、このデルタシ
グマ変調された信号を、デシメイション回路によってリ
ニアPCM信号に変換するA/D変換回路が開発されて
いる。この種の回路は、多ビットのD/A変換回路を用
いなくても精度の高いA/D変換を実現することができ
る。すなわち、D/A変換部分とか高次フィルタ部分等
の性能を低下させてもこの回路構成では高精度を確保す
ることができる点が特徴である。
ここで、この種の回路の構成例を第3図に示す。
図において、■は演算増幅器であり、抵抗2および抵抗
6から演算増幅器lの一人力に向かって流れる電流をコ
ンデンサ3で積分するもので、これらは積分回路4を構
成している。積分回路4の出力信号は、比較回路5に供
給される。この比較回路5は、高速のクロックCKで動
作し、積分回路4の出力信号が負のときに“0”、正の
ときに“l”となる信号SYを出力する。また、比較回
路5は、積分回路4の出力信号の正負により、A/D変
換する信号の最大レベルである+■または一■を量子化
信号として出力する。この量子化信号は、抵抗6を介し
て演算増幅器1の反転入力端に供給される。上記構成に
よれば、積分回路4は、端子Taに供給される人力アナ
ログ信号Vinと量子化信号との偏差を積分することに
なり、また、積分回路4に帰還される量子化信号の平均
電力がアナログ入力信号Vinの平均電力と等しくなる
。
上記回路は、デルタシグマ変調回路9を構成しており、
1ピツトのA/D変換回路と考えることができる。
次に、lOは、窓関数発生回路であり、三角窓関数等の
値を高速のクロ・ツクCKに同期して順次出力する。1
1はゲート回路であり、信号SYが“1”のときに開状
態、00″のときに開状態となる。上記窓関数発生回路
10の出力信号は、ゲート回路11が開状態のときにア
キュームレータ12の一方の入力端に供給されるように
なっており、アキュームレータ12およびデイレイ13
からなる帰還ループにより所定周期毎に累算され、これ
により、リニアなPCM信号Szが作成される。このP
CM信号Szは、ラッチ14に一時蓄えられた後に出力
されるようになっている。この場6、アキュームレータ
12およびデイレイ13の累算周期は、リセット信号R
の周期によって決定される。なお、上記回路は、デシメ
イション回路15を構成している。
「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述した従来の回路においては、ダイナミッ
クレンジが狭い(70dB程度)という欠点があった。
これを改良するために、第3図のような1次の積分回路
を2つ直列に接続して2次の特性としたデルタシグマ変
調回路とか多段雑音抑圧形の回路が開発された。これら
の回路によれば、高次ノイズシェービング特性が得られ
るため、ダイナミックレンジをある程度広くすることが
できる。しかしながら、前者にあっては3次以上とする
と回路発振してしまうためその改善度合にも限界があり
、また後者の多段雑音抑圧形の回路にあっては、構成上
アナログ積分器を多段に構成する必要があるため回路が
複雑化するという問題があった。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、簡
単な構成で、ダイナミックレンジを広くできるA/D変
換回路を提供することを目的としている。
「課題を解決するための手段」 この発明は、上記課題を解決するために、入力アナログ
信号をデルタシグマ変調するデルタシグマ変調回路と、
このデルタシグマ変調回路の出力信号によって窓関数発
生回路の出力信号のオン/オフを制御し、この結果得ら
れる信号を所定周期にわたって累算することによりリニ
アPCM信号を作成するデシメイション回路とを有する
A/D変換回路において、前記入力アナログ信号のレベ
ルを検出するレベル検出回路と、このレベル検出回路の
検出結果に応じ、人力アナログ信号のレベルが小さくな
るに従い前記デルタシグマ変調回路の入力ゲインを大き
くするように切り換える第1のゲイン切換手段と、この
第1のゲイン切換手段によるゲイン切換量に逆比例する
ように前記窓関数発生回路の出力ゲインを切り換える第
2のゲイン切換手段とを具備させたことを特徴としてい
る。
なお、好ましい実施態様としては、第2のゲイン切換手
段によるゲイン切換量に逆比例するように前記デルタシ
グマ変調回路のオフセ、1−量を切り換えるオフセット
切換手段を具備させると良い。
「作用」 第1のゲイン切換手段により、小信号時の入力ゲインが
大きくなり、見掛は上デルタシグマ変調回路は、ダイナ
ミックレンジの狭まった人力信号を扱っていることと等
価となり、デルタシグマ変調回路が本来的に有するダイ
ナミックレンジの狭さの影響を受けにくい。この見掛は
上の入力信号のレベル変化はデシメイション時に行われ
る第2のゲイン切換手段により、窓関数発生回路の出力
ゲインが小さくなるように切換られて補償され、回路全
体としてはA/D変換の直線性を保持できる。
また、オフセット切換手段を具備させると、デルタシグ
マ変調回路に特有の小レベル時量子化ノイズ大という不
都合をこのオフセットである程度防止でき、このオフセ
ット量を第2のゲイン切換手段のゲイン調整量に逆比例
させると、最終的な出力に残るオフセット量は一定とな
り、オフセット打消が容易となる。
「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。
第1図は、この発明の一実施例の構成を示すブロック図
である。なお、この図において、前述した第3図の各部
と対応する部分には、同一の符号を付しその説明を省略
する。
図において、2゜およびSaoは直列接続された抵抗お
よびスイッチであり、演算増幅器1の反転入力端と入力
端子Taとの間に介挿されている。
また、抵抗21〜2.lおよびスイッチSa、−wsa
。
も各々直列接続されるとともに、演算増幅器10反転入
力端と入力端子Taとの間に介挿されている。抵抗2゜
、21、・・・・・・21N−11,2Nの各抵抗値は
、R,R/2、・・・・・・R/2LN−’J  R/
2’となっており、一般式で示せばR/2k(k、=o
〜N)”なる値が設定されている。また、スイッチSa
。
〜Sa、1は、いずれか一つがオンとなるように構成さ
れている。このような構成によれば、いずれのスイッチ
がオンとなるかによって、積分回路4への入力電流が切
り換わり、これにより、デルタシグマ変調回路9の入力
ゲインがl/2′″単位で切り換わる。
次に、22はオフセット調整回路であり、以下のように
構成されている。まず、スイッチSb。
および抵抗21゜が直列接続され、端子Tbと演算増幅
器1の反転入力端との間に介挿されている。
また、スイッチSbl〜Sbsおよび抵抗21.〜21
Nも各々直列接続され、端子Tbと演算増幅器1の反転
入力端との間に介挿されている。また、抵抗21o〜2
1mの抵抗値は、抵抗2゜〜2Nの抵抗値と同様の値が
設定されており、スイッチsbo”’−3bsはいずれ
か一つがオンするように構成されている。端子Tbには
、オフセット電圧V。FIBが供給されるようになって
いる。したがって、スイッチ5bo−sb、のいずれか
を選択的にオンすることによって、デルタシグマ変調回
路9のオフセット量が1/2’単位で調整される。
次に、20は入力アナログ信号のレベルを検出するレベ
ル検出回路であり、入力アナログ信号がO〜N (Nは
整数)のいずれの段階のレベルにあるかを検出する。こ
の段階は、第2図に示すように、最大値をFSとした場
合に、入力信号Ainの絶対値が、FS−FS/2の範
囲のとき「0」段階、FS/2〜FS/4の範囲のとき
rlJ段階、FS/4〜FS/8の範囲のとき「2」段
階、となり、以下同様にして、F S / 2 ”−1
〜FS/2+″の範囲のときrN−IJ段階、FS/2
”〜Oの範囲のときrNJ段階となる。また、レベル検
出回路20は、これらの検出段階に応じたスイッチ制御
信号SCを、前述のスイッチSao〜SasおよびSb
0〜Sb、に供給するとともに、シフト回路25に供給
する。
この場合、レベル検出回路20の検出結果が「O」段階
のときは、スイッチSaoおよびSb、’7<芽ンとな
り、同様に検出結果が「1」・・・・・・rNJのとき
は、スイッチSa、、Sb、−・・・−3aN、Sb。
がオンになる。したがって、入力アナログ信号Ainの
絶対値レベルが低いとデルタシグマ変調回路9の入力ゲ
インが高く、かつ、オフセットg整量が多くなり、入力
アナログ信号Ainの絶対値レベルが高いとデルタシグ
マ変調回路9の入力ゲインが低く、かつ、オフセット調
整量が小さくなる。
シフト回路25は、ゲート11を介して供給される窓関
数発生回路10の出力信号のビット位置を信号SCに応
じてシフトする回路である。このシフト回路25におけ
るシフト動作は、レベル検出回路20の検出結果が「0
」段階のときは全くシフトを行わず、rlJ〜rNJ段
階のときは、各々1ピットルNビット下位側にシフトさ
せる。
すなわち、シフト回路25は、スイッチSa、〜Sas
の切換によるゲイン調整量と逆比例(比例定数−1)す
るように、窓関数発生回路IOの出力ゲインを調整する
。なお、第2図に「3」段階の場合の各部状態を示す。
次に、上記構成によるこの実施例の動作を説明する。ま
ず、レベル検出回路20の出力信号SCにより、人力ア
ナログ信号Ainの瞬時値に応じてデルタシグマ変調回
路9の入力ゲインおよびオフセント調整量が切り換えら
れる。このとき同時にシフト回路25のシフト量が信号
SCに基づいて切り換えられるため、入力ゲイン切り換
えがあっても全体の利得は1に保たれ、回路の直線性が
保たれる。また、オフセット調整量が切り換えられても
、これに対応してシフト回路25のシフト量が切り換え
られるため、最終的な出力に残るオフセット量は一定に
なる。
以上のように、小信号時においてデルタシグマ変調回路
9の入力ゲインが太き(なると、見掛は上デルタシグマ
変調回路9への入力信号ダイナミックレンジが狭まった
ことと等価となり、もってデルタシグマ変調回路9が本
来的に有する狭ダイナミツクレンジ特性にも拘わらず、
信号品位は影響を受けにくい。なお、この見掛は上の入
力信号ダイナミックレンジの変化は、後段のデシメイシ
ョン回路で補償、すなわち、ダイナミックレンジを拡大
する動作がなされ、全体としての直線性は確保される。
そして、結果的にはこの回路構成により、より大きいダ
イナミックレンジを有する入力信号の処理が可能となる
。
なお、上記実施例においては、オフセット調整回路22
を設けたが、オフセット調整を行わない場合は、この回
路を省略してもよい。また、実施例においてオフセット
量を切り換えるようにしたのは次の理由による。上述し
たオフセットを与えり場合、変換後に後段の回路におい
てオフセット分を補償する必要がある。しかし、この発
明の実施例回路では、窓関数発生回路lOの出力ゲイン
まい、後段の回路におけるオフセット補償が困難になる
。そこで、シフト回路25のシフト量切換に連動してオ
フセット調整量を切り換え、後段回路における処理を容
易にしているのである。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、人力アナログ
信号をデルタシグマ変調するデルタシグマ変調回路と、
このデルタシグマ変調回路の出力信号によって窓関数発
生回路の出力信号のオン/オフを制御し、この結果得ら
れる信号を所定周期にわたって累算することによりリニ
アPCM信号を作成するデシメインヨン回路とを有スル
Δ/D変換回路において、前記入力アナログ信号のレベ
ルを検出するレベル検出回路と、このレベル検出回路の
検出結果に応じ、入力アナログ信号のレベルが小さくな
るに従い前記デルタシグマ変調回路の入力ゲインを大き
くするように切り換える第1のゲイン切換手段と、この
第1のゲイン切換手段によるゲイン切換量に逆比例する
ように前記窓関数発生回路の出力ゲインを切り換える第
2のゲイン切換手段とを具備したので、簡単な回路構成
によりダイナミックレンジを広くすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例の構成を示すブロック図
、第2図は同実施例における入力アナログ信号のレベル
検出の段階および「3」段階の動作を示す説明図、第3
図は従来のA/D変換回路の構成を示すブロック図であ
る。 9・・・・・デルタシグマ変調回路、15・・・・・・
デシメイション回路、20・・・・・・レベル検出回路
、21〜2、・・・・・・抵抗(第1のゲイン切換手段
)、22・・オフセット調整回路、(オフセット切換手
段)、25・・・・シフト回路(第2のゲイン切換手段
)、Sao〜Sa、4・・・・・・スイッチ(第1のゲ
イン切換手段)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入力アナログ信号をデルタシグマ変調するデルタシグマ
    変調回路と、このデルタシグマ変調回路の出力信号によ
    って窓関数発生回路の出力信号のオン/オフを制御し、
    この結果得られる信号を所定周期にわたって累算するこ
    とによりリニアPCM信号を作成するデシメイション回
    路とを有するA/D変換回路において、前記入力アナロ
    グ信号のレベルを検出するレベル検出回路と、このレベ
    ル検出回路の検出結果に応じ、入力アナログ信号のレベ
    ルが小さくなるに従い前記デルタシグマ変調回路の入力
    ゲインを大きくするように切り換える第1のゲイン切換
    手段と、この第1のゲイン切換手段によるゲイン切換量
    に逆比例するように前記窓関数発生回路の出力ゲインを
    切り換える第2のゲイン切換手段とを具備することを特
    徴とするA/D変換回路。
JP32559688A 1988-12-23 1988-12-23 A/d変換回路 Pending JPH02170723A (ja)

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JP32559688A JPH02170723A (ja) 1988-12-23 1988-12-23 A/d変換回路

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0615344A1 (fr) * 1993-03-11 1994-09-14 France Telecom Codeur perfectionné à mise en forme du spectre de bruit, en particulier de type deltasigma
EP0631395A1 (fr) * 1993-06-28 1994-12-28 CSEM, Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique S.A. Circuit de traitement de signaux comportant un étage d'entrée à gain variable
FR2717933A1 (fr) * 1994-03-25 1995-09-29 Suisse Electronique Microtech Circuit de traitement de signaux comportant un étage d'entrée à gain variable.

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