JPH03108914A - アナログ/ディジタル変換器 - Google Patents
アナログ/ディジタル変換器Info
- Publication number
- JPH03108914A JPH03108914A JP1246683A JP24668389A JPH03108914A JP H03108914 A JPH03108914 A JP H03108914A JP 1246683 A JP1246683 A JP 1246683A JP 24668389 A JP24668389 A JP 24668389A JP H03108914 A JPH03108914 A JP H03108914A
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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。
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、いわゆるデルタ・シグマ変調方式のオーバ
サンプリング型アナログ/ディジタル変換器に関するも
のである。
サンプリング型アナログ/ディジタル変換器に関するも
のである。
アナログ/ディジタル変換(以下r A / D 変換
」という、)器には、逐次比較型、追従比較型、二重積
分型などの数種類のものが従来から用いられているが、
たとえばビデオ信号の処理などのためには、並列型のA
/D変換器が優れている。並列型のA/D変換器は、n
ビットの量子化を行うのに(2’−1)個の比較器を用
意し、各比較器に与えた各基準電圧と入力端子とを比較
し、その比較結果をデコーダによりディジタル信号とし
て出力させるようにしたものである。この並列型A/D
変換器は他の種類のA/D、変換器に比較して変換速度
が速く、高速化に適しているが、多数の比較器を必要と
するため素子数が増大するという問題とともに、変換精
度を高めることが困難であるという問題がある。
」という、)器には、逐次比較型、追従比較型、二重積
分型などの数種類のものが従来から用いられているが、
たとえばビデオ信号の処理などのためには、並列型のA
/D変換器が優れている。並列型のA/D変換器は、n
ビットの量子化を行うのに(2’−1)個の比較器を用
意し、各比較器に与えた各基準電圧と入力端子とを比較
し、その比較結果をデコーダによりディジタル信号とし
て出力させるようにしたものである。この並列型A/D
変換器は他の種類のA/D、変換器に比較して変換速度
が速く、高速化に適しているが、多数の比較器を必要と
するため素子数が増大するという問題とともに、変換精
度を高めることが困難であるという問題がある。
これに対して、使用する素子に高い精度を必要とせず、
したがって変換精度の向上に有利なA/D変換器として
、オーバサンプリング型A/D変換器がある(たとえば
日経エレクトロニクス Nα447 (1988,5,
16)第165頁)。−船釣なA/D変換器のサンプリ
ング周波数は入力信号の周波数帯域の3倍程度に設定さ
れているのであるが、オーバサンプリング型A/D変換
器では入力信号周波数帯域の数倍以上の高いサンプリン
グ周波数が設定され、これによってA/D変換器を構成
する素子の精度によらずに高精度な変換を可能にしてい
る。
したがって変換精度の向上に有利なA/D変換器として
、オーバサンプリング型A/D変換器がある(たとえば
日経エレクトロニクス Nα447 (1988,5,
16)第165頁)。−船釣なA/D変換器のサンプリ
ング周波数は入力信号の周波数帯域の3倍程度に設定さ
れているのであるが、オーバサンプリング型A/D変換
器では入力信号周波数帯域の数倍以上の高いサンプリン
グ周波数が設定され、これによってA/D変換器を構成
する素子の精度によらずに高精度な変換を可能にしてい
る。
このようなオーバサンプリング型A/D変換器において
、いわゆるデルタ・シグマ変調方式を用いたものの基本
的な構成は第2図に示されている。
、いわゆるデルタ・シグマ変調方式を用いたものの基本
的な構成は第2図に示されている。
入力端子INからのアナログ入力信号は先ず加算器21
に与えられる。加算器21の出力は積分器22に与えら
れ、この積分器22の出力は比較器23(1ビツトのA
/D変換器として機能する。)で1ビツトのディジタル
信号に変換される。比較器23の出力は遅延回路24で
1サンプル周期だけ遅延された後にディジタル/アナロ
グ変換(以下rD/A変換」という、)器25でアナロ
グ信号に変換されて前記加算器21に帰還される。この
加算器21では、入力端子INからの入力信号とD/A
変換器25から帰還された信号との差が演算される。
に与えられる。加算器21の出力は積分器22に与えら
れ、この積分器22の出力は比較器23(1ビツトのA
/D変換器として機能する。)で1ビツトのディジタル
信号に変換される。比較器23の出力は遅延回路24で
1サンプル周期だけ遅延された後にディジタル/アナロ
グ変換(以下rD/A変換」という、)器25でアナロ
グ信号に変換されて前記加算器21に帰還される。この
加算器21では、入力端子INからの入力信号とD/A
変換器25から帰還された信号との差が演算される。
比較器23は入力信号の周波数の数10〜数100倍の
周波数を有するクロック信号に基づいて比較動作を行う
。そして積分器22の出力が成る一定の値よりも小さい
場合にはデータ「1」を出力し、このデータ「1」が遅
延回路24で1サンプル周期(サンプリング周波数は比
較器23に与えられるクロック信号により規定される。
周波数を有するクロック信号に基づいて比較動作を行う
。そして積分器22の出力が成る一定の値よりも小さい
場合にはデータ「1」を出力し、このデータ「1」が遅
延回路24で1サンプル周期(サンプリング周波数は比
較器23に与えられるクロック信号により規定される。
)だけ遅延されてD/A変換器25から加算器21に入
力されると、積分器22の出力電圧は僅かに増加する。
力されると、積分器22の出力電圧は僅かに増加する。
逆に積分器22の出力が前記一定の値よりも大きければ
比較器23はデータ「0」を出力し、この結集積分器2
2の出力電圧は僅かに減少することとなる。このように
して加算器21.積分器22比較器23.遅延回路24
およびD/A変換器25により構成した負帰還回路は、
積分器22の出力が0になるように動作し、そのように
して比較器23からディジタル密度変調信号を出力させ
る。
比較器23はデータ「0」を出力し、この結集積分器2
2の出力電圧は僅かに減少することとなる。このように
して加算器21.積分器22比較器23.遅延回路24
およびD/A変換器25により構成した負帰還回路は、
積分器22の出力が0になるように動作し、そのように
して比較器23からディジタル密度変調信号を出力させ
る。
比較器23からのディジタル信号には、この比較器23
において生じる大きな量子化雑音のために、大きな高周
波成分のノイズが含まれており、この高周波成分のノイ
ズがディジタルフィルタ25a、26bで除去される。
において生じる大きな量子化雑音のために、大きな高周
波成分のノイズが含まれており、この高周波成分のノイ
ズがディジタルフィルタ25a、26bで除去される。
ディジタルフィルタ26a、26bはデシメーションフ
ィルタとも言われ、高いレートで入力されるディジタル
データを間引き、標準的なサンプリング周期のデータに
変換する働きを有している。比較器23からの信号はデ
ィジタルフィルタ26aにおけるフィルタリングにより
中間のレートのディジクルデータに平均化され、さらに
2段目のディジタルフィルタ26bにおけるフィルタリ
ングによって必要なレートのディジタルデータに平均化
されて出力端子○UTに導出される。
ィルタとも言われ、高いレートで入力されるディジタル
データを間引き、標準的なサンプリング周期のデータに
変換する働きを有している。比較器23からの信号はデ
ィジタルフィルタ26aにおけるフィルタリングにより
中間のレートのディジクルデータに平均化され、さらに
2段目のディジタルフィルタ26bにおけるフィルタリ
ングによって必要なレートのディジタルデータに平均化
されて出力端子○UTに導出される。
このようなA/D変換器では、構成要素である素子の精
度が低くても高い精度のA/D変換が実現され、かつ通
常の逐次比較型A/D変換器のように高速化が困難なサ
ンプル・ホールド回路を必要としないという利点がある
。
度が低くても高い精度のA/D変換が実現され、かつ通
常の逐次比較型A/D変換器のように高速化が困難なサ
ンプル・ホールド回路を必要としないという利点がある
。
しかしながら、上述のようなA/D変換器では、入力端
子INからのアナログ入力信号の周波数の100倍以上
のサンプリング周波数が必要であるので、音声などの低
い周波数帯域の信号をA/D変換する場合には最適であ
るが、たとえばビデオ信号などのように高い周波数帯域
の信号のA/D変換を行うためには、ディジタルフィル
タ26a。
子INからのアナログ入力信号の周波数の100倍以上
のサンプリング周波数が必要であるので、音声などの低
い周波数帯域の信号をA/D変換する場合には最適であ
るが、たとえばビデオ信号などのように高い周波数帯域
の信号のA/D変換を行うためには、ディジタルフィル
タ26a。
26bに非常に高い周波数のクロック信号を与えて高速
に動作させる必要があり、このため実現が難しいという
問題がある。さらにディジタルフィルタ26a、26b
は比較的大規模なものとなってしまうため半導体集積化
を図る必要があるが、反面、半導体集積化に伴って動作
速度の劣化を招くという問題がある。
に動作させる必要があり、このため実現が難しいという
問題がある。さらにディジタルフィルタ26a、26b
は比較的大規模なものとなってしまうため半導体集積化
を図る必要があるが、反面、半導体集積化に伴って動作
速度の劣化を招くという問題がある。
この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、高い周
波数のアナログ信号のディジタル信号への変換が良好に
行われるようにしたアナログ/ディジタル変換器を提供
することである。
波数のアナログ信号のディジタル信号への変換が良好に
行われるようにしたアナログ/ディジタル変換器を提供
することである。
この発明のアナログ/ディジクル変換器は、いわゆるデ
ルタ・シグマ変調方式のオーバサンプリング型アナログ
/ディジタル変換器において、比較器の出力をアナログ
/ディジタル変換のサンプリング周期よりも長い所定の
周期で計数するカウンタを備えたことを特徴とする。
ルタ・シグマ変調方式のオーバサンプリング型アナログ
/ディジタル変換器において、比較器の出力をアナログ
/ディジタル変換のサンプリング周期よりも長い所定の
周期で計数するカウンタを備えたことを特徴とする。
(作用〕
この発明の構成によれば、アナログ入力信号をデジタル
密度変調した信号となる比較器の出力を、カウンタによ
りアナログ/ディジタル変換のサンプリング周期よりも
長い所定の周期で計数させるようにして、このカウンタ
で比較器出力を間引いて平均化する処理を行わせるよう
にしている。
密度変調した信号となる比較器の出力を、カウンタによ
りアナログ/ディジタル変換のサンプリング周期よりも
長い所定の周期で計数させるようにして、このカウンタ
で比較器出力を間引いて平均化する処理を行わせるよう
にしている。
これにより、ディジタルフィルタを用いることなく比較
器からの高いレートの信号を低いレートのディジタルデ
ータとすることができるので、たとえばビデオ信号など
のように高い周波数の信号のアナログ/ディジタル変換
を行う場合であっても、高速動作が必要なディジタルフ
ィルタが必要とされることはなく、高速なカウンタが必
要とされるに過ぎないので、そのような高い周波数の信
号のアナログ/ディジタル変換が良好に行わ゛れる。
器からの高いレートの信号を低いレートのディジタルデ
ータとすることができるので、たとえばビデオ信号など
のように高い周波数の信号のアナログ/ディジタル変換
を行う場合であっても、高速動作が必要なディジタルフ
ィルタが必要とされることはなく、高速なカウンタが必
要とされるに過ぎないので、そのような高い周波数の信
号のアナログ/ディジタル変換が良好に行わ゛れる。
しかも、カウンタは高速動作をさせることが比較的容易
であり、また半導体集積化も容易であるので、アナログ
/ディジタル変換器の半導体集積化を有利に行うことが
できる。
であり、また半導体集積化も容易であるので、アナログ
/ディジタル変換器の半導体集積化を有利に行うことが
できる。
また、アナログ/ディジタル変換のためのサンプリング
周波数を高い値としても、比較器の後段のカウンタの計
数動作は良好に行わせることができ、またこのカウンタ
の後段にディジタルフィルタを設ける場合でも、このデ
ィジタルフィルタは比較的低い周波数のクロック信号に
より良好に動作させることができるので、高速でかつ高
精度のアナログ/ディジタル変換器を実現することがで
きるようになる。
周波数を高い値としても、比較器の後段のカウンタの計
数動作は良好に行わせることができ、またこのカウンタ
の後段にディジタルフィルタを設ける場合でも、このデ
ィジタルフィルタは比較的低い周波数のクロック信号に
より良好に動作させることができるので、高速でかつ高
精度のアナログ/ディジタル変換器を実現することがで
きるようになる。
第1図はこの発明の一実施例のA/D変換器の基本的な
構成を示すブロック図である。この第1図において、前
述の第2図に示された各部に対応する部分には同一の参
照符号を付して示す、この実施例では比較器23からの
ディジタル密度変調信号がカウンタ1で計数される。こ
の計数動作はA/D変換のサンプリング周期よりも長い
所定の周期で行われる。この所定の周期毎の計数値はデ
ィジタルフィルタ2に与えられる。
構成を示すブロック図である。この第1図において、前
述の第2図に示された各部に対応する部分には同一の参
照符号を付して示す、この実施例では比較器23からの
ディジタル密度変調信号がカウンタ1で計数される。こ
の計数動作はA/D変換のサンプリング周期よりも長い
所定の周期で行われる。この所定の周期毎の計数値はデ
ィジタルフィルタ2に与えられる。
第2図に示された従来の構成では、初段のディジタルフ
ィルタ26aにおいて、高い入力レートのディジタルデ
ータを間引いて中間のレートのディジタルデータとする
処理を行っているが、この間引く周期で比較器23の出
力を計数させることによって、カウンタ1で第2図のデ
ィジタルフィルタ26aと同様の働きを行わせることが
でき、このようにしてカウンタlからは平均化フィルタ
リングを行ったと等価で、しかも中間のサンプリング周
波数に変換されたディジタルデータが出力される。
ィルタ26aにおいて、高い入力レートのディジタルデ
ータを間引いて中間のレートのディジタルデータとする
処理を行っているが、この間引く周期で比較器23の出
力を計数させることによって、カウンタ1で第2図のデ
ィジタルフィルタ26aと同様の働きを行わせることが
でき、このようにしてカウンタlからは平均化フィルタ
リングを行ったと等価で、しかも中間のサンプリング周
波数に変換されたディジタルデータが出力される。
この中間のサンプリング周波数のディジタルデータはデ
ィジタルフィルタ2に与えられて、必要なレートのディ
ジタルデータを得るための平均化フィルタリングが施さ
れる。
ィジタルフィルタ2に与えられて、必要なレートのディ
ジタルデータを得るための平均化フィルタリングが施さ
れる。
−aにカウンタは、ディジタルフィルタなどに比較して
、半導体集積化されても高速化を図ることが容易であり
、また少ない回路素子により構成することができる。し
たがって、入力端子INからビデオ信号などのような高
い周波数の信号を入力して、この高周波信号のA/D変
換を行わせる場合でも、カウンタ1であれば容易に対応
することがてきる。また、カウンタ1の後段に接続した
ディジタルフィルタ2には、カウンタ1からの中間のサ
ンプリング周波数のデータが入力されるので、たとえ入
力信号INからビデオ信号などの高い周波数の信号が入
力される場合であっても、比較的低いクロック信号によ
りそのフィルタ動作を良好に行わせることができる。
、半導体集積化されても高速化を図ることが容易であり
、また少ない回路素子により構成することができる。し
たがって、入力端子INからビデオ信号などのような高
い周波数の信号を入力して、この高周波信号のA/D変
換を行わせる場合でも、カウンタ1であれば容易に対応
することがてきる。また、カウンタ1の後段に接続した
ディジタルフィルタ2には、カウンタ1からの中間のサ
ンプリング周波数のデータが入力されるので、たとえ入
力信号INからビデオ信号などの高い周波数の信号が入
力される場合であっても、比較的低いクロック信号によ
りそのフィルタ動作を良好に行わせることができる。
このようにこの実施例によれば、高速で入力されるディ
ジタルデータを高速処理が容易なカウンタlにより処理
して、中間のサンプリング周波数を有するデータに変換
した後に、この中間のサンプリング周波数のデータをさ
らにディジタルフィルタ2で平均化フィルタリングを行
って必要なレートのディジタルデータを得るようにして
いるので、ビデオ帯域などの高い周波数の信号のA/D
変換を行う場合にも、A/D変換処理を良好に行わせる
ことができるとともに、その半導体集積化も有利に行う
ことができる。
ジタルデータを高速処理が容易なカウンタlにより処理
して、中間のサンプリング周波数を有するデータに変換
した後に、この中間のサンプリング周波数のデータをさ
らにディジタルフィルタ2で平均化フィルタリングを行
って必要なレートのディジタルデータを得るようにして
いるので、ビデオ帯域などの高い周波数の信号のA/D
変換を行う場合にも、A/D変換処理を良好に行わせる
ことができるとともに、その半導体集積化も有利に行う
ことができる。
また、サンプリング周波数によらずにディジタルフィル
タ2は比較的低いクロック周波数で動作させることがで
きるので、A/D変換のサンプリング周波数を高くする
ことが可能となり、これによりグラニュラ雑音や勾配過
負荷雑音を小さく抑えることができ、したがって高速か
つ高精度のA/D変換器が実現されるようになる。
タ2は比較的低いクロック周波数で動作させることがで
きるので、A/D変換のサンプリング周波数を高くする
ことが可能となり、これによりグラニュラ雑音や勾配過
負荷雑音を小さく抑えることができ、したがって高速か
つ高精度のA/D変換器が実現されるようになる。
前述の実施例では、カウンタを1つ用いた例を示したが
、1つの力ηンタでは計数速度が追いつかない場合には
複数個のカウンタを並列に使用してもよい。
、1つの力ηンタでは計数速度が追いつかない場合には
複数個のカウンタを並列に使用してもよい。
また、カウンタのリセットを次のカウント開始までに完
了させることができない場合にも同様に複数個のカウン
タを用い、成るカウンタのリセットを行う期間には他の
カウンタで計数を行わせるようにすれば、充分なリセッ
ト時間を確保してA/D変換を良好に行わせることがで
きる。もちろん、次段に接続されるディジタルフィルタ
へのデータが丸められて出力される場合には間引き周期
よりも短い周期で計数を行ってリセットをかけてもよい
、この場合には1個のカウンタが必要とされるに過ぎな
い。
了させることができない場合にも同様に複数個のカウン
タを用い、成るカウンタのリセットを行う期間には他の
カウンタで計数を行わせるようにすれば、充分なリセッ
ト時間を確保してA/D変換を良好に行わせることがで
きる。もちろん、次段に接続されるディジタルフィルタ
へのデータが丸められて出力される場合には間引き周期
よりも短い周期で計数を行ってリセットをかけてもよい
、この場合には1個のカウンタが必要とされるに過ぎな
い。
以上のようにこの発明のアナログ/ディジタル変換器に
よれば、カウンタにより比較器出力を間引いて平均化す
る処理を行わせるようにしているので、ディジタルフィ
ルタを用いることなく比較器からの高いレートの信号を
低いレートのディジタルデータとすることができる。こ
れによりたとえばビデオ信号などのように高い周波数の
信号のアナログ/ディジタル変換を行う場合であっても
、高速動作が必要なディジタルフィルタが必要とされる
ことはなく、高速なカウンタが必要とされるに過ぎない
ので、そのような高い周波数の信号のアナログ/ディジ
タル変換が良好に行われる。しかもカウンタは、初段は
高速動作するが後段になるに従って2ずつ低速となって
いくため、高速動作をさせることが比較的容易であり、
また半導体集積化も容易であるので、アナログ/ディジ
タル変換器の半導体集積化を有利に行うことができる。
よれば、カウンタにより比較器出力を間引いて平均化す
る処理を行わせるようにしているので、ディジタルフィ
ルタを用いることなく比較器からの高いレートの信号を
低いレートのディジタルデータとすることができる。こ
れによりたとえばビデオ信号などのように高い周波数の
信号のアナログ/ディジタル変換を行う場合であっても
、高速動作が必要なディジタルフィルタが必要とされる
ことはなく、高速なカウンタが必要とされるに過ぎない
ので、そのような高い周波数の信号のアナログ/ディジ
タル変換が良好に行われる。しかもカウンタは、初段は
高速動作するが後段になるに従って2ずつ低速となって
いくため、高速動作をさせることが比較的容易であり、
また半導体集積化も容易であるので、アナログ/ディジ
タル変換器の半導体集積化を有利に行うことができる。
また、アナログ/ディジタル変換のためのサンプリング
周波数を高い値としても、比較器の後段のカウンタの計
数動作は良好に行わせることができ、またこのカウンタ
の後段にディジタルフィルタを設ける場合でも、このデ
ィジタルフィルタは比較的低い周波数のクロック信号に
より良好に動作させることができるので、高速でかつ高
精度のアナログ/ディジタル変換器を実現することがで
きるようになる。
周波数を高い値としても、比較器の後段のカウンタの計
数動作は良好に行わせることができ、またこのカウンタ
の後段にディジタルフィルタを設ける場合でも、このデ
ィジタルフィルタは比較的低い周波数のクロック信号に
より良好に動作させることができるので、高速でかつ高
精度のアナログ/ディジタル変換器を実現することがで
きるようになる。
第1図はこの発明の一実施例のアナログ/ディジタル変
換器の基本的な構成を示すブロック図、第2図は従来技
術の基本的な構成を示すブロック図である。 1・・・カウンタ、2・・・ディジタルフィルタ、21
・・・加算器、22・・・積分器、23・・・比較器、
25・・・D/A変換器
換器の基本的な構成を示すブロック図、第2図は従来技
術の基本的な構成を示すブロック図である。 1・・・カウンタ、2・・・ディジタルフィルタ、21
・・・加算器、22・・・積分器、23・・・比較器、
25・・・D/A変換器
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 アナログ信号が入力される加算器と、この加算器の出力
が与えられる積分器と、この積分器の出力が与えられる
比較器と、この比較器の出力をディジタル/アナログ変
換して前記加算器に負帰還させるディジタル/アナログ
変換器とを有するオーバサンプリング型のアナログ/デ
ィジタル変換器において、 サンプリング周期よりも長い所定の周期で前記比較器出
力を計数するカウンタを備えたことを特徴とするアナロ
グ/ディジタル変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1246683A JPH03108914A (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | アナログ/ディジタル変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1246683A JPH03108914A (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | アナログ/ディジタル変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03108914A true JPH03108914A (ja) | 1991-05-09 |
Family
ID=17152068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1246683A Pending JPH03108914A (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | アナログ/ディジタル変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03108914A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007243620A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Toyota Motor Corp | Δς型ad変換器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS636920A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-12 | Fujitsu Ltd | デルタ・シグマ・アナログ・デジタル変換器 |
| JPH01233920A (ja) * | 1988-03-15 | 1989-09-19 | Toshiba Corp | 非線形a/d変換回路及び非線形a/d変換方法 |
-
1989
- 1989-09-22 JP JP1246683A patent/JPH03108914A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS636920A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-12 | Fujitsu Ltd | デルタ・シグマ・アナログ・デジタル変換器 |
| JPH01233920A (ja) * | 1988-03-15 | 1989-09-19 | Toshiba Corp | 非線形a/d変換回路及び非線形a/d変換方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007243620A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Toyota Motor Corp | Δς型ad変換器 |
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