JPH0342912A - Rwm方式ディジタルアナログ変換器 - Google Patents

Rwm方式ディジタルアナログ変換器

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JPH0342912A
JPH0342912A JP1177509A JP17750989A JPH0342912A JP H0342912 A JPH0342912 A JP H0342912A JP 1177509 A JP1177509 A JP 1177509A JP 17750989 A JP17750989 A JP 17750989A JP H0342912 A JPH0342912 A JP H0342912A
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Kazunori Yamate
万典 山手
Kozo Nuriya
塗矢 康三
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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 本発明はパルス幅変調(PWM)方式ディジタルアナロ
グ変換器に関し、特にそのS/N特性の改善に関するも
のである。
従来の技術 ディジタル技術を用いた機器が、実用に供され(2) て以来久しいが、このような機器においては、アナログ
量を離散値化してディジタル処理を行ない、又、アナロ
グ量に変換する過程で、ディジタル・アナログ(D/A
)変換器が用いられる。そのD/A変換器の変換方式と
して、従来はR−2R型で代表される様な抵抗ラダー型
のものが用いられてきた。ところがこのようなラダー型
のD/A変換器をディスクリートの回路素子で構成した
場合には、部品コストが大きいことから、コストダウン
を図るために、IC化が検討されてきた。しかし、量子
化数が増大するにともなって、IC内部で作ることの可
能な抵抗値の精度が低いために、D/A変換器の変換精
度が低下するという問題があった。しかし最近ではパル
ス幅変調(pulseWidth  Modulati
on;PWM)技術を利用したD/A変換器が提案され
ている。このPWM方式によれば、ICプロセスにおけ
る抵抗値精度によらず、変換精度が確保できるようにな
ってきた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、最近では、異なるサンプリング周波数で
動作する機器、例えば、コンパクトディスクプレーヤ、
ディジタルオーディオテープレコーダ、衛星放送受信機
等が実用化されるにいたり、PWM方式D/A変換器の
クロックとしては、上記の入力サンプリング周波数の一
定の倍数のクロックが必要となり、D/A変換する入力
信号のサンプリング周波数に応じて、PWM方式のクロ
ック周波数を、サンプリング周波数に応じて切換る必要
が出てきた。この時、第5図に示すように、切換回路で
分周した場合の不要成分のスペクトラムが切換回路出力
クロックに現われ、この不要成分のスペクトラムにより
、PWM方式D/A変換器のS/N(信号/ノイズ)比
を劣化させることが判明した(参考文献;「昭和63年
10月の日本音響学会講演論文集 P411 (1−6
−13、PWM型D/A変換器におけるクロックジッタ
の考察〉金秋哲彦:松下電器産業■、AV研究所」)。
このS/N劣化について以下により詳細に説明する。
上記参考文献によれば、「クロックジッタはノイズレベ
ルを増加させ、ノイズレベルとジッター量は比例する。
」となっている。ここで第5図に示すようにPWM方式
D/A変換器用クロック基本波に対して、PWM方式D
/A変換器用クロック基本波の1 / n分周(nは整
数)のジッタ、第5図では1/2分周のジッタがある。
この時のスペクトラム図が第5図であり、第6図に時間
領域の波形図を示す。第6図aはPWM方式D/A変換
器用クロック基本波のみの時の波形図であり、第6図す
は1/2分周出力が基本波に混入した時の波形図であり
、第5図の周波数領域を時間領域に変化させた時のもの
である。
ここで第7図に示すようなアンプに上述のクロックを入
力した場合について検討する。第7図に示すアンプは、
ロジック回路におけるインバーターに入出力に帰還をか
けたタイプのアンプである。よってスレッシュホールド
レベルが存在する。
このようなアンプに上記のようなりロックを人力した場
合の出力波形は第8図a、bの通りである。
第8図aは第6図aに示された基本クロックを入力した
場合の入出力波形、第8図すは第6図すに・示された基
本クロックに分周成分が加えられたクロックを入力した
場合の入出力波形を示す。第8図すの波形図からも明ら
かなように1/2分周成分が加えられた場合にはジッタ
ーが生じることになる。よって参考文献で示されるよう
にジッターが生じるためにノイズが増加することになる
次に人力サンプリング周波数が変化する場合のこのD/
A変換器への(サンプリング)クロック入力回路につい
て説明する。サンプリング周波数をfsとした時、PW
M形D/A変換器のクロックはfsXe (eは整数−
IL状tは128,192゜256.384,768が
一般的に使用される。〉で与えられる。サンプリング周
波数fsがIsrからfs2と変換すればPWM用D/
A変換器のクロックは、Isr  ・eからfs2  
・eと変化させる必要がある。このためにはD/A変換
器のクロック入力路にIsr  ・eとfs2 ・eの
セレクター回路が必要となる。このようなセレクター回
路を具備したD/A変換回路は、例えば、第9図。
第10図に示されるように構成される。実回路において
、第10図の様にサブストレートのインピーダンスが高
い場合、サブストレートを流れる電流I Isr Xe
 # I f 82 Xeによッテ、サブストレート電
圧が微少に変化することにより、セレクター回路にサブ
ストレートを流れる電流の周波数1こ応じたスペクトラ
ムがまわり込み、クロック回路出力のクロックのスペク
トラム上にかさねあわされる。又IC内の電源電圧から
のまわり込みもある。
以上のようにPWM方式D/A変換器においてはクロッ
クスペクトラムに不要なスペクトラムがかさね合わされ
ることにより、S/N、〈信号対雑音比〉の劣化が起る
本発明は上記問題点に鑑み、上記の不要スペクトラムを
発生させないPWM方式D/A変換器及びPWM方式D
/A変換器用クロック発生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 上記目的を達成するために本発明のPWM方式ディジタ
ルアナログ変換器は、PWM方式ディジタルアナログ変
換器のクロック入力の前段に基本クロック成分以外の不
要スペクトラム成分を除去するためのフィルターを設け
たものである。
作用 本発明は上記した構成により、付加したフィルターによ
りPWM方式ディジタルアナログ変換器用クロックのス
ペクトラム純度を高めることにより不要スペクトラムの
除去を行なうことが可能となる。
実施例 以下本発明の一実施例のPWM方式ディジタルアナログ
変換器について、図面を参照しながら説明する。第1図
は本発明の基本概念を説明するための入力サンプリング
周波数が単一の場合の基本ブロック図である。第1図に
おいて1はPWM方式D/り用クロック入力端子で、こ
の端子1に第5図で示すようなスペクトラムの信号が入
力され、フィルター2、具体的にはバンドパスフィルタ
ーBPF又はバイパスフィルターHPFにより第5図の
172分周の不要スペクトラムが除去される。
その結果PWM方式D/A変換器3には不要スペクトラ
ムの除去されたクロック11が入力され、音声データー
4と、PWM用サンプリングクロック5が入力され、P
WM出力6が得られる。
第2図は入力サンプリング周波数が2種類以上ある場合
の実施例で2種類の時のBPFの具体回路を示している
。第2図において7はコンデンサー、8はコイル、9は
コンデンサーで、コンデンサー7.9、コイル8により
センター周波数が高いバンドパスフィルターを構成して
いる。10はコンデンサー 12はトランジスタ、14
.15は抵抗で、これらのコンデンサー10、トランジ
スター12、抵抗14.15でセンター周波数が低いバ
ンドパスフィルターを構成している。16は切換信号入
力端子であり、この切換信号が“L”になればトランジ
スター12がオンすることにより、コンデンサー10の
一端が等価的にトランジスター12を通じてコンデンサ
ー13に直列接続され、バンドパスフィルターの中心周
波数が低い方へずれる。
より具体的にはコンデンサー7のインピーダンスをC1
コイル8のインダクタンスをLコンデンサー9のインピ
ーダンスをC2とすればバンドパスフィルターのセンタ
ー周波数は で与えられ、C2がC2+ΔC2によって、f。
はio−Δfaの変化となる。このΔC2はコンデンサ
ーC1G + CI3に依存するものである。
次に本発明の第3の実施例のPWM方式ディジタルアナ
ログ変換器について第3図を参照しながら説明する。第
3図の実施例は、第2図に示したディスクリート回路素
子で構成された信号切換部をIC化した場合の一実施例
である。本実施例は、水晶発振器によりスペクトラム整
形されたPWM方式D/り用クロックを得る方法による
ものである。
第3図において26はfslXe用(fs+ は入力サ
ンプリング周波数、eは整数)の発振器、27は)s2
Xe用発振器、28は)s3X1!用発振器である。発
振器26の内部は、帰還抵抗18、インバーター19、
水晶発振子20、水晶用コンデンサー21.22で構成
されており、スイッチ(SW+ −8W3 )23.2
4.25が各々の発振器の入力端子に接続され、切換信
号に応じてどれか1つが選択されて、オープンになり、
他の2つのスイッチはon(接地した状B)となる。本
方式によって、スペクトラム整形されたPWM方式D/
り用クロックとして不要スペクトラムを除去することが
可能となる。
次に本発明の第4の実施例のPWM方式ディジタルアナ
ログ変換器について第4図を参照しながら説明する。本
実施例は入力端子30に供給されたマスタークロックを
分周して、スペクトラム整形されたPWM方式D/り用
クロックを得る場合の一例である。本実施例のディジタ
ルアナログ変換器は、34〜36のアンドゲート、37
.38の分周器と41のORゲートで構成されており、
第9,10図で説明したように分周した後で選択した場
合には、分周器が動作する事による不要スペクトラムが
発生するため、第3図と同様に選択された分周器出力ま
たはマスタークロックが出力となり、他の分周器は動作
がストップするように構成したものである。
発明の効果 本発明によればPWM方式ディジタルアナログ変換器の
クロックのスペクトラム純度を高めるためにクロック入
力にフィルターを挿入した事により、ジッターの発生を
少なくできる為に、変換器のS/Hの向上が図れ、しか
も複数の入力サンプリング周波数に対応ができ、IC化
に適し、その実用的な効果は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
・第1図は本発明の一実施例におけるPWM方式D/A
変換器のブロック図、第2図は同実施例の具体回路図、
第3図及び第4図は他の実施例のブロック図、第5図は
クロックジッターの発生事由を説明するためのクロック
のスペクトラム図、第6図はクロックの時間領域波形図
、第7図はゲートで構成した場合のアンプのブロック図
、第8図は第7図のアンプにクロックを入力した場合の
動作説明のための波形図、第9図は従来例のD/A変換
器のブロック図、第10図は第9図に示したセレクター
回路の具体回路図である。 2・・・・・・フィルター、3・・・・・・PWM方式
D/A変換器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)クロック入力の前段にクロックの不要スペクトラ
    ム成分除去用のフィルターを設けたことを特徴とするP
    WM方式ディジタルアナログ変換器。
  2. (2)フィルタのセンタ周波数又はカットオフ周波数を
    、入力されるサンプリング周波数に応じて比例してスイ
    ッチする手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の
    PWM方式ディジタルアナログ変換器。
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Citations (6)

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