JPH0376318A - Delta-sigma modulation circuit in digital/analog converter or analog/digital converter - Google Patents

Delta-sigma modulation circuit in digital/analog converter or analog/digital converter

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JPH0376318A
JPH0376318A JP21136689A JP21136689A JPH0376318A JP H0376318 A JPH0376318 A JP H0376318A JP 21136689 A JP21136689 A JP 21136689A JP 21136689 A JP21136689 A JP 21136689A JP H0376318 A JPH0376318 A JP H0376318A
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佳実 磯
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光恵 吉田
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孝雄 荒井
Masanori Ienaka
家中 正憲
Kenji Maio
健二 麻殖生
Kazuo Watanabe
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Abstract

PURPOSE:To make the operation stable and to expand the dynamic range by approaching the degree of an integration circuit to a characteristic of the quadratic order when signal level is high, and approaching the degree of the integration circuit to a characteristic of the 3rd order when signal level is low. CONSTITUTION:The relation of input and output signals of a delta-sigma modulation circuit 3 is expressed in equation I, where X, Y are input and output signals, Q is quantization noise, A is a multiplication gain of a variable multiplier 11 and Z<-1> is a sample delay of a delay device 14. With A=0 set, the degree of an integration circuit reaches a characteristic of quadratic degree as Y=X+Q(1-Z<-1>)<2> and with A=1 set, the degree of the integration circuit reaches a characteristic of 3rd degree as Y=X+Q(1-Z<-1>)<3>. For example, assuming as A=1/256 until input levels of 0--4dB, as A=1/16 until input levels of -4dB--8dB, and as A=1/8 until input level of <=-8dB, then, the degree of the integration circuit approaches the quadratic when the input level is high and its operation is made stable. When the input level is -10dB or below, the dynamic range is increased.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディジタルオーディオ、通信等の用途に使用
されるオーバサンプリング方式のディジタル/アナログ
変換器(以下、D/A変換器と言う)、アナログ/ディ
ジタル変換器(以下、A/D変換器と言う)におけるデ
ルタシグマ変調回路に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an oversampling digital/analog converter (hereinafter referred to as a D/A converter) used for applications such as digital audio and communication. The present invention relates to a delta-sigma modulation circuit in an analog/digital converter (hereinafter referred to as an A/D converter).

[従来の技術] 一般に、オーバサンプリング方式のD/A変換器は、イ
ンタポレーションディジタルフィルタ回路とノイズシェ
ーバと局部D/A変換器とで構成され、また、オーバサ
ンプリング方式のA/D変換器は、ノイズシェーバとデ
シメーションディジタルフィルタ回路とで構成される。
[Prior Art] Generally, an oversampling type D/A converter is composed of an interpolation digital filter circuit, a noise shaver, and a local D/A converter. consists of a noise shaver and a decimation digital filter circuit.

このうち、代表して、オーバサンプリング方式のD/A
変換器の動作について簡単に説明すると、まず、インタ
ポレーションディジタフィルタ回路において、入力され
たディジタル信号を袖関してサンプリング周波数を上げ
た(すなわち、オーバサンプリングした)後、フィルタ
リングする。次に、ノイズシェーバにおいて、フィルタ
リングされたディジタル信号の量子化ノイズのノイズ分
布を変化させる。次に、局部D/A変換器において、ノ
イズ分布の変化したディジタル信号をアナログ信号に変
換する。
Of these, the oversampling type D/A is representative.
Briefly explaining the operation of the converter, first, in the interpolation digital filter circuit, the sampling frequency of the input digital signal is increased (that is, oversampled) and then filtered. Next, in the noise shaver, the noise distribution of the quantization noise of the filtered digital signal is changed. Next, the local D/A converter converts the digital signal with the changed noise distribution into an analog signal.

ここで、ノイズシェーバとしては、種々の回路が用いら
れるが、その中の−っにデルタシグマ変調回路がある。
Here, various circuits are used as the noise shaver, and one of them is a delta-sigma modulation circuit.

デルタシグマ変調回路は、主として、単数または複数の
積分回路と量子化器と遅延器とから成るフィードバック
ループにて構成される。
A delta-sigma modulation circuit is mainly composed of a feedback loop consisting of one or more integrating circuits, a quantizer, and a delay device.

一般に、ノイズシェーバとしてデルタシグマ変調回路を
用いた、D/A変換器、A/D変換器において、そのダ
イナミックレンジを大きくする方法としては、次の3つ
の方法が知られている。
Generally, the following three methods are known for increasing the dynamic range of a D/A converter or an A/D converter that uses a delta-sigma modulation circuit as a noise shaver.

一つ目は、オーバサンプリングの次数を高くする(即ち
、ナイキスト周波数に対して、サンプリング周波数を高
くする)ことであり、二つ目は、デルタシグマ変調回路
を構成するフィードバックループ内の積分回路の次数を
高くする(即ち、積分回路の個数を多くする)ことであ
り、三つ目は、デルタシグマ変調回路を構成する量子化
器のビット数を多くすることである。
The first is to increase the order of oversampling (that is, to increase the sampling frequency relative to the Nyquist frequency), and the second is to increase the oversampling order (that is, increase the sampling frequency with respect to the Nyquist frequency). The third method is to increase the order (that is, increase the number of integrating circuits), and the third method is to increase the number of bits of the quantizer that constitutes the delta-sigma modulation circuit.

一つ目の、オーバサンプリングの次数を高くする方法を
とった場合、それに応じて各回路の動作速度を上げる必
要があるが、しかし、動作速度を上げると言っても、各
回路の回路素子にはそれぞれ動作速度の限界が存在する
。そのため、オーバサンプリングの次数はそれほど高く
することはできない。
If the first method is to increase the order of oversampling, it is necessary to increase the operating speed of each circuit accordingly, but even if the operating speed is increased, the circuit elements of each circuit Each has its own operating speed limit. Therefore, the order of oversampling cannot be made very high.

また、二つ目の、デルタシグマ変調回路を構成するフィ
ードバックループ内の積分回路の次数を高くする方法を
とった場合、フィードバックループ内の積分回路の次数
が2次まで(即ち、積分回路の個数が2個まで)は安定
に動作するが、積分回路の次数が3次以上(即ち、積分
回路の個数が3個以上)になると発振してしまうと言う
問題があった。
In addition, if the second method is to increase the order of the integrator circuit in the feedback loop that constitutes the delta-sigma modulation circuit, the order of the integrator circuit in the feedback loop will increase up to the second order (i.e., the number of integrator circuits However, when the order of the integrating circuit becomes 3rd order or higher (that is, the number of integrating circuits becomes 3 or more), oscillation occurs, which is a problem.

そこで、従来では、この二つ目の方法とった場合の問題
点を解決するために、例えば、特開昭63−20933
4号公報に記載のように、ループ内の積分回路の次数が
安定な1次または2次のフィードバックループをNvt
に接続して、等価的に、積分回路の次数が3次以上で安
定に動作するデルタシグマ変調回路を実現していた。
Therefore, conventionally, in order to solve the problems when using the second method, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-20933
As described in Publication No. 4, Nvt is a first-order or second-order feedback loop in which the order of the integrating circuit in the loop is stable.
Equivalently, a delta-sigma modulation circuit that operates stably when the order of the integrating circuit is 3rd or higher was realized.

また、三つ目の、デルタシグマ変調回路を構成する量子
化器のビット数を多くする方法をとった既提案例として
は、例えば、特開昭62−269423号公報が挙げら
れる。
Further, as a third example of a previously proposed method of increasing the number of bits of the quantizer constituting the delta-sigma modulation circuit, there is, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-269423.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記した様に、前者の既提案例においては、等価的に、
積分回路の次数を3次以上にすることにより、また、後
者の既提案例においては、量子化器のビット数を多くす
ることにより、それぞれ、ダイナミックレンジを高くす
る。ことができる。
As mentioned above, in the former proposed example, equivalently,
The dynamic range is increased by increasing the order of the integrating circuit to third or higher, and in the latter example, by increasing the number of bits of the quantizer. be able to.

しかし、これθ二つの既提案例においては、デルタシグ
マ変調回路から出力されるディジタル信号の量子化値(
即ち、ビット数)が1ビツトより多くなってしまうため
、例えば、デルタシグマ変調回路を用いたD/A変換器
の場合、デルタシグマ変調回路の後段に接続される局部
D/A変換器のビット数もlビットより多くしなければ
ならない。
However, in the two previously proposed examples of θ, the quantized value (
In other words, since the number of bits (bit number) becomes more than 1 bit, for example, in the case of a D/A converter using a delta-sigma modulation circuit, the bit number of the local D/A converter connected after the delta-sigma modulation circuit The number must also be greater than l bits.

だが、例えば、16ビツト精度のダイナミックレンジを
得る場合、局部D/A変換器のビット数(分解能)が仮
に3ビツトであったとしても、その積分誤差(非線形誤
差)としては16ビツト精度が要求される。しかし、実
際、CMOSプロセスのlチップLSI化を考慮すると
、その様な局部D/A変換器を作製することは非常に困
難である。
However, for example, when obtaining a dynamic range with 16-bit precision, even if the number of bits (resolution) of the local D/A converter is 3 bits, 16-bit precision is required for the integral error (nonlinear error). be done. However, in reality, it is very difficult to fabricate such a local D/A converter when considering the conversion of CMOS process to l-chip LSI.

そこで、後者の既提案例においては、局部A/D変換器
として、PWM変換器とローパスフィルタにより構成さ
れる多値D/A変換器を用いているが、高いクロック周
波数を必要としたり、或いは、“Hl”、“LO”の出
力インピーダンスの差とローパスフィルタの定数により
高次高調波を発生し易いなどの問題があった。
Therefore, in the latter proposed example, a multilevel D/A converter composed of a PWM converter and a low-pass filter is used as the local A/D converter, but it requires a high clock frequency or , "Hl", and "LO" and the constant of the low-pass filter, there is a problem in that high-order harmonics are likely to be generated.

そこで、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を
解決し、積分回路の次数が3次以上であって、出力され
るディジタル信号の量子化値(即ち、ビット数)が1ビ
ツトより多くなることなく、安定に動作することができ
るデルタシグマ変調回路を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide an integrated circuit in which the order of the integrating circuit is 3rd order or higher, and the quantization value (i.e., the number of bits) of the output digital signal is less than 1 bit. It is an object of the present invention to provide a delta-sigma modulation circuit that can operate stably without increasing the number of circuits.

(課題を解決するための手段) 上記した目的を達成するために、本発明では、オーバサ
ンプリング方式のD/A変換器に用いる場合、デルタシ
グマ変調回路を、縦続接続された3個以上の積分回路と
、前記デルタシグマ変調回路の入力信号から遅延器の出
力信号を減算し、得られた減算信号を、縦続接続された
前記積分回路のうちの1段目の積分回路に入力する減算
器と、縦続接続された前記積分回路のうちの3段目以上
の各積分回路の出力信号にそれぞれ乗算値を乗算し、得
られた乗算信号を出力する可変乗算器と、少なくとも、
該乗算信号と縦続接続された前記積分回路のうちの2段
目の積分回路の出力信゛号とを加算し、得られた加算信
号を出力する加算器と、該加算信号を量子化し、前記デ
ルタシグマ変調回路の出力信号として出力する量子化器
と、該量子化器の出力信号を遅延して出力する前記遅延
器と、で少なくとも構成すると共に、インタポレーショ
ンディジタルフィルタ回路の入力信号、出力信号または
局部D/A変換器の出力信号のうち、いずれかの信号の
レベルを検出し、その検出結果を出力するレベル検出器
の出力信号に応じて、前記可変乗算器の乗算値を変化さ
せるようにした。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, when used in an oversampling D/A converter, a delta-sigma modulation circuit is configured to integrate three or more cascaded integrals. a subtracter that subtracts the output signal of the delay device from the input signal of the delta-sigma modulation circuit and inputs the obtained subtracted signal to a first-stage integration circuit of the cascade-connected integration circuits; , a variable multiplier that multiplies the output signal of each of the third or higher stages of the integrating circuits connected in cascade by a multiplication value, and outputs the obtained multiplied signal, and at least
an adder that adds the multiplied signal and the output signal of the second-stage integrating circuit of the cascade-connected integrating circuits and outputs the obtained added signal; It consists of at least a quantizer that outputs an output signal of the delta-sigma modulation circuit, and the delay device that delays and outputs the output signal of the quantizer, and the input signal and output of the interpolation digital filter circuit. The multiplication value of the variable multiplier is changed according to the output signal of a level detector that detects the level of either the signal or the output signal of the local D/A converter and outputs the detection result. I did it like that.

また、オーバサンプリング方式のA/D変換器に用いる
場合は、前記デルタシグマ変調回路において、前記遅延
器から前記減算器に至る信号経路中に、該遅延器の出力
信号をアナログ信号に変換する内部ディジタル/アナロ
グ変換器を設けると共に、前記レベル検出器は、デルタ
シグマ変調回路の入力信号またはデシメーションディジ
タルフィルタ回路の出力信号のうち、いずれかの信号の
レベルを検出するようにした。
When used in an oversampling A/D converter, in the delta-sigma modulation circuit, an internal circuit that converts the output signal of the delay device into an analog signal is provided in the signal path from the delay device to the subtracter. A digital/analog converter is provided, and the level detector detects the level of either the input signal of the delta-sigma modulation circuit or the output signal of the decimation digital filter circuit.

〔作用〕[Effect]

本発明では、積分回路の次数が3次以上の場合は、信号
のレベルが大きいほど、発振し易くなり、動作が不安定
になるという点に着目したものである。
The present invention focuses on the fact that when the order of the integrating circuit is third or higher, the higher the signal level, the more likely it is to oscillate, and the more unstable the operation becomes.

即ち、前記レベル検出器が前記信号のレベルが比較的大
きいレベルであると検出した時には、発振し易いので、
前記可変乗算器の乗算値を小さくなるよう変化させる。
That is, when the level detector detects that the level of the signal is relatively large, oscillation is likely to occur;
The multiplication value of the variable multiplier is changed to become smaller.

この結果、前記デルタシグマ変調回路は、積分回路の次
数が2次の場合の特性に近づき、発振しないようになり
、動作が安定になる。
As a result, the delta-sigma modulation circuit approaches the characteristic when the order of the integrating circuit is second order, does not oscillate, and becomes stable in operation.

また、反対に、前記レベル検出器が前記信号のレベルが
比較的小さいレベルであると検出した時には、発振し難
いので、前記可変乗算器の乗算値を大きくなるよう変化
させる。この結果、前記デルタシグマ変調回路は、積分
回路の次数が3次以上の場合の特性に近づき、ダイナミ
ックレンジが大きくなる。
Conversely, when the level detector detects that the level of the signal is relatively low, it is difficult to oscillate, so the multiplication value of the variable multiplier is changed to increase. As a result, the characteristics of the delta-sigma modulation circuit approach those of the case where the order of the integration circuit is third or higher, and the dynamic range becomes large.

従って、本発明によれば、安定に動作させながらダイナ
逅ツクレンジを大きくすることができる。
Therefore, according to the present invention, the dynamic range can be increased while operating stably.

また、量子化器のビット数は1ビツトで済むため、デル
タシグマ変調回路から出力されるディジタル信号の量子
化値(即ち、ビット数)も1ビツトとなり、オーバサン
プリング方式のD/A変換器の場合、デルタシグマ変調
回路の後段に接続される局部D/A変換器のビット数も
1ビツトで良い。従って、例えば、16ビツト精度が要
求されても、CMOSプロセスのlチップ[,31化は
十分可能となる。また、オーバサンプリング方式のA/
D変換器の場合は、前記量子化器の出力信号を前記遅延
器を介して入力する前記内部D/A変換器の、ビット数
が1ビツトで良くなる。
In addition, since the number of bits of the quantizer is only 1 bit, the quantization value (i.e., number of bits) of the digital signal output from the delta-sigma modulation circuit is also 1 bit, and the oversampling D/A converter In this case, the number of bits of the local D/A converter connected after the delta-sigma modulation circuit may also be 1 bit. Therefore, for example, even if 16-bit accuracy is required, it is fully possible to convert the CMOS process into 1 chip [,31]. In addition, the oversampling method A/
In the case of a D converter, the number of bits of the internal D/A converter to which the output signal of the quantizer is input via the delay device may be 1 bit.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例としてのデルタシグマ変
調回路を用いたオーバサンプリング方式のD/A変換器
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an oversampling type D/A converter using a delta-sigma modulation circuit as a first embodiment of the present invention.

第1図において、lは入力端子、2はインタポレーショ
ンディジタルフィルタ回路、3はデルタシグマ変調回路
、4は局部D/A変換器、5は出力端子、6はレベル検
出器である。なお、デルタシグマ変調回路3は、減算器
7と、積分回路8゜9.10と、可変乗算器11と、加
算器12と、量子化器13と、遅延器14と、により構
成されている。また、Qは量子化器13の量子化ノイズ
である。
In FIG. 1, l is an input terminal, 2 is an interpolation digital filter circuit, 3 is a delta-sigma modulation circuit, 4 is a local D/A converter, 5 is an output terminal, and 6 is a level detector. Note that the delta-sigma modulation circuit 3 includes a subtracter 7, an integrating circuit 8°9.10, a variable multiplier 11, an adder 12, a quantizer 13, and a delay device 14. . Further, Q is quantization noise of the quantizer 13.

では、第1図に示すD/A変換器の動作を概略的に説明
する。
Now, the operation of the D/A converter shown in FIG. 1 will be schematically explained.

まず、入力端子1より入力されたディジタル信号を、イ
ンタポレーションディジタルフィルタ回路2において、
補間してサンプリング周波数を上げた(すなわち、オー
バサンプリングした)後、フィルタリングする。次に、
デルタシグマ変調回路3において、フィルタリングされ
たディジタル信号の量子化ノイズのノイズ分布を変化さ
せる。
First, a digital signal input from an input terminal 1 is passed through an interpolation digital filter circuit 2.
After interpolation and increasing the sampling frequency (ie, oversampling), filtering is performed. next,
In the delta-sigma modulation circuit 3, the noise distribution of quantization noise of the filtered digital signal is changed.

次に、局部D/A変換器4において、ノイズ分布の変化
したディジタル信号をアナログ信号に変換する。変換さ
れたアナログ信号は出力端子5より出力される。
Next, the local D/A converter 4 converts the digital signal with the changed noise distribution into an analog signal. The converted analog signal is output from the output terminal 5.

なお、デルタシグマ変調回路3内の各回路の動作及びレ
ベル検出器6の動作については、後述する。
Note that the operation of each circuit in the delta-sigma modulation circuit 3 and the operation of the level detector 6 will be described later.

次に、第2図は本発明の第2の実施例としてのデルタシ
グマ変調回路を用いたオーバサンプリング方式のA/D
変換器を示すブロック図である。
Next, FIG. 2 shows an oversampling A/D using a delta-sigma modulation circuit as a second embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a converter.

第2図において、第1図と同一のものは同一の符号を付
した。その他、3′はデルタシグマ変調回路、15は内
部D/A変換器、16はデシメーションディジタルフィ
ルタ回路、である。なお、デルタシグマ変調回路3″は
、第1図のデルタシグマ変調回路3とほぼ同様の構成で
あるが、扱う信号がアナログ信号であるため、量子化器
13より出力され遅延器14を介したディジタル信号を
、アナログ信号に変換する内部D/A変換器15が挿入
されている。
In FIG. 2, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals. Additionally, 3' is a delta-sigma modulation circuit, 15 is an internal D/A converter, and 16 is a decimation digital filter circuit. Note that the delta-sigma modulation circuit 3'' has almost the same configuration as the delta-sigma modulation circuit 3 shown in FIG. An internal D/A converter 15 is inserted to convert digital signals into analog signals.

では、第2図に示すA/D変換器の動作を概略的に説明
する。
Now, the operation of the A/D converter shown in FIG. 2 will be schematically explained.

まず、入力端子1より入力されたアナログ信号を、デル
タシグマ変調回路3“において、量子化ノイズのノイズ
分布を変化させつつ、ディジタル信号に変換する。次に
、デシメーシタンディジタフィルタ回路16において、
変換されたディジタル信号を間引きし、フィルタリング
する。フィルタリングされたディジタル信号は出力端子
5より出力される。
First, the analog signal input from the input terminal 1 is converted into a digital signal in the delta-sigma modulation circuit 3'' while changing the noise distribution of quantization noise.Next, in the decimating digital filter circuit 16,
The converted digital signal is decimated and filtered. The filtered digital signal is output from the output terminal 5.

なお、デルタシグマ変調回路3°内の各回路の動作及び
レベル検出器6の動作については、後述する。
Note that the operation of each circuit within the delta-sigma modulation circuit 3° and the operation of the level detector 6 will be described later.

さて、第1図及び第2図のデルタシグマ変調回路3,3
°内の各回路の動作及びレベル検出器6の動作について
の説明を行う前に、基本的なデルタシグマ変調回路につ
いて簡単に説明する。
Now, the delta-sigma modulation circuits 3 and 3 in FIGS. 1 and 2
Before explaining the operation of each of the circuits within 1.degree. and the operation of the level detector 6, a basic delta-sigma modulation circuit will be briefly explained.

第3図は積分回路の次数が2次の基本的なデルタシグマ
変調回路を示すブロック図、第4図は積分回路の次数が
3次の基本的なデルタシグマ変調回路を示すブロック図
、である。
Fig. 3 is a block diagram showing a basic delta-sigma modulation circuit in which the order of the integrating circuit is 2nd order, and Fig. 4 is a block diagram showing a basic delta-sigma modulation circuit in which the order of the integrating circuit is 3rd order. .

これら図において、第1図と同一のものについては同一
の符号を付した。その他、31.32は減算器である。
In these figures, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals. Additionally, 31 and 32 are subtracters.

第3図に示す積分回路の次数が2次のデルタシグマ変調
回路において、入力信号をX、出力信号をY、量子化器
13の量子化ノイズをQとして、遅延器14のlサンプ
ル遅延をZ−1とすると、伝達特性はZ関数を用いて Y = X 十(1−Z−’)” −Q       
・・・・−(1)と表わすことがてきる。
In the delta-sigma modulation circuit shown in FIG. 3 in which the order of the integration circuit is second order, the input signal is X, the output signal is Y, the quantization noise of the quantizer 13 is Q, and the l sample delay of the delay device 14 is Z. -1, the transfer characteristic is calculated using the Z function as Y = X 10(1-Z-')" -Q
It can be expressed as ...-(1).

一方、第4図に示す積分の次数が3次のデルタシグマ変
調回路は、実際には発振するためこのままでは実用化で
きないが、理論上の伝達特性はY−X+(1−Z−’)
’・Q       ・・・・・・(2)となる。
On the other hand, the delta-sigma modulation circuit in which the order of integration shown in Fig. 4 is 3rd order actually oscillates and cannot be put to practical use as it is, but its theoretical transfer characteristic is Y-X+(1-Z-')
'・Q ......(2).

ここで  Z−’=e−’″t なのでである。This is because here Z-'=e-'''t.

今、オリジナルのサンプリング周波数をfsとすると、
通過帯域はf、/2となる0M倍のオーバサンプリング
を行うと、サンプリング周波数はM−f、で表わされる
ので となる。
Now, if the original sampling frequency is fs,
When oversampling is performed by a factor of 0M so that the passband is f,/2, the sampling frequency is expressed as M−f.

従って、積分回路の次数が2次のデルタシグマ変調回路
では、量子化雑音Qに(1−Z−’)”が。
Therefore, in a delta-sigma modulation circuit where the order of the integrating circuit is second order, the quantization noise Q is (1-Z-')''.

積分回路の次数が3次のデルタシグマ変調回路では(1
−Z−’)’が係数としてかかるので、量子化ノイズの
スペクトルを図示すると、第5図に示すようになる。
In a delta-sigma modulation circuit where the order of the integrating circuit is 3rd order (1
-Z-')' is applied as a coefficient, so the spectrum of the quantization noise is shown in FIG. 5.

第5図から明らかな様に、もとのホワイトノイズに比較
して、低域では抑圧され、高域では拡大される。この様
に、量子化ノイズのノイズ分布を変化させる動作をノイ
ズシェービングと称している。通過帯域f、/2では十
分にノイズが抑圧されることがわかる。
As is clear from FIG. 5, compared to the original white noise, it is suppressed in the low range and expanded in the high range. The operation of changing the noise distribution of quantization noise in this way is called noise shaving. It can be seen that noise is sufficiently suppressed in the passband f,/2.

次に、f3/2帯域内のダイナミックレンジ(S/N比
と等価である)を算出する。
Next, the dynamic range (equivalent to the S/N ratio) within the f3/2 band is calculated.

まず、M倍にオーバサンプリングすることにより量子化
ノイズは拡散され、f、/2の帯域については雑音電力
は1/Mになる。そこで、量子化器13のビット数をN
、積分回路の次数を■とし、f3/2帯域内のノイズを
、低域になるほど少なくなる三角ノイズに近似すると、
f、/2帯域内のダイナ5ツクレンジDRは、 DR(dB)=20fog(2)+ 1)−)1.76
+10f!ogMとなる。
First, the quantization noise is spread by oversampling by M times, and the noise power becomes 1/M for the band f,/2. Therefore, the number of bits of the quantizer 13 is set to N
, if the order of the integration circuit is ■, and the noise in the f3/2 band is approximated to triangular noise that decreases as the frequency goes down, we get
The dynamic range DR in the f,/2 band is: DR (dB) = 20 fog (2) + 1) -) 1.76
+10f! It becomes ogM.

1項目と2項目は量子化ビット数の項であり、3項目は
M倍のオーバサンプリングによるS/N比の改善項であ
り、4項目はノイズシェービングによるf、/2の周波
数における抑圧項であり、5項目は三角ノイズ近似によ
る帯域内ノイズの改善項である。
Items 1 and 2 are terms for the number of quantization bits, item 3 is a term for improving the S/N ratio by oversampling by M times, and item 4 is a term for suppressing the frequency of f,/2 by noise shaving. 5 items are items for improving in-band noise by triangular noise approximation.

ここで、横軸にオーバサンプリングの次数Mを、縦軸に
ダイナミックレンジDR(dB)をとって、(5)式を
図示すると、第6図に示すようになる。
Here, when formula (5) is illustrated by plotting the order M of oversampling on the horizontal axis and the dynamic range DR (dB) on the vertical axis, it becomes as shown in FIG. 6.

なお、第6図おいて、量子化器13のピント数Nは1で
ある。
In addition, in FIG. 6, the number of focuses N of the quantizer 13 is 1.

第6図から明らかなように、128倍オーバサンプリン
グにおいて、積分回路の次数が2次の時には16ビツト
精度は得られないが、3次の時には得られることがわか
る。即ち、言い換えれば、量子化器13のビット数が1
ビツトで、オーバサンプリングの次数が128倍の時、
16ビツト精度のダイナミックレンジを得るためには、
積分回路の次数が3次以上でなければならないことがわ
かる。
As is clear from FIG. 6, in 128 times oversampling, 16-bit precision cannot be obtained when the order of the integrating circuit is second order, but it can be obtained when the order is third order. In other words, the number of bits of the quantizer 13 is 1
When the oversampling order is 128 times in bits,
To obtain a dynamic range with 16-bit precision,
It can be seen that the order of the integrating circuit must be 3rd order or higher.

そこで、第1図及び第2図のデルタシグマ変調回路3.
3”内の各回路の動作について、第1図のデルタシグマ
変調回路3で代表して説明する。
Therefore, the delta-sigma modulation circuit 3 of FIGS. 1 and 2.
The operation of each circuit within 3'' will be explained using the delta-sigma modulation circuit 3 in FIG. 1 as a representative.

第7図は第1図のデルタシグマ変調回路を示すブロック
図である。
FIG. 7 is a block diagram showing the delta-sigma modulation circuit of FIG. 1.

第7図において、17はデルタシグマ変調回路の入力端
子、18は同じく出力端子であり、入力信号、出力信号
をそれぞれX、Yとする。8,9゜10は1次の積分回
路である。11は可変乗算器であり、その乗算値(即ち
、乗算利得)をAとし、今、AはO≦A≦1とする。1
2は加算器である。
In FIG. 7, 17 is an input terminal of the delta-sigma modulation circuit, and 18 is an output terminal, and the input signal and output signal are X and Y, respectively. 8,9°10 is a first-order integrating circuit. Reference numeral 11 denotes a variable multiplier, and its multiplication value (ie, multiplication gain) is set to A, where A satisfies O≦A≦1. 1
2 is an adder.

13は量子化器であり、そのビット数は1ビツトであり
、その量子化ノイズをQとする。14は遅延器であり、
1サンプル、即ち、1/M・【Sの時間だけ信号を遅延
させる。7は減算器である。
Reference numeral 13 denotes a quantizer, the number of bits of which is 1, and its quantization noise is Q. 14 is a delay device;
The signal is delayed by one sample, that is, a time of 1/M·[S. 7 is a subtractor.

第7図のデルタシグマ変調回路の人出力信号の関係は、 ・・・・・・(6) となる。(6〉式を整理すると、 となる。但し、一部 の近似を行なった。The relationship between the human output signals of the delta-sigma modulation circuit in Figure 7 is as follows: ・・・・・・(6) becomes. (6〉If we rearrange the formula, becomes. However, some An approximation was made.

(7)式において、A=0のとき Y=X+Q (1−Z−’)”        ・・・
・・・〈8)と積分回路の次数が2次の場合の特性にな
り、八−1のときは Y=X十Q (1−Z−’)’        ・・・
・・・(9)と積分回路の次数が3次の場合の特性にな
ることがわかる。
In formula (7), when A=0, Y=X+Q (1-Z-')"...
...〈8) is the characteristic when the order of the integrating circuit is second order, and when it is 8-1, Y=X0Q (1-Z-')' ...
...(9) shows that the characteristic is obtained when the order of the integrating circuit is third.

従って、Q<A<1のときは、積分回路の次数が2次と
3次の中間の値の特性になることがわかる。
Therefore, it can be seen that when Q<A<1, the order of the integrating circuit has a characteristic with a value intermediate between the second order and the third order.

第8図に、(7)式に基づいて入力レベルに対するダイ
ナミックレンジを計算した結果を示す。なお、第8図に
おいて、オーバサンプリングの次数Mは128であり、
また、Aは1/256.1/16.1/8の3種である
FIG. 8 shows the results of calculating the dynamic range for the input level based on equation (7). In addition, in FIG. 8, the order M of oversampling is 128,
Further, A is of three types: 1/256.1/16.1/8.

第8図かられかるよにう、A=1/16.1/8の場合
は、入力レベルが一2dB、−4dBの時にそれぞれ発
振する。また、入力レベルが一40dB近辺ではAが大
きくなるほど、ダイナミックレンジは大きくなる。
As can be seen from FIG. 8, when A=1/16.1/8, oscillation occurs when the input level is 12 dB and -4 dB, respectively. Furthermore, when the input level is around 140 dB, the larger A becomes, the larger the dynamic range becomes.

このため、例えば、入力レベルがOから一4dBまでは
A=      、−4dBから一8dBま56 すれば、入力レベルが大きい時には積分回路の次数が2
次に近づき動作は安定となり、入力レベルが一10dB
以下の時にはダイナミックレンジ大きくすることができ
る。
Therefore, for example, if the input level is from O to -4 dB, A = , and from -4 dB to -8 dB.
Next, the operation becomes stable and the input level is -10 dB.
The dynamic range can be increased in the following cases.

そこで、このA、即ち、可変乗算器11の乗算値を変化
させるために、第1図においては、レベル検出器3を設
けている。つまり、このレベル検出器3によって、デル
タシグマ変調回路3の入力信号のレベル(即ち、入力レ
ベル)を検出し7、その検出結果によって、可変乗算器
11の乗算植入を切り換えている。ここで、レベル検出
233は、入力信号のレベルと予め設定した基準レベル
とを逐次比較することによって、入力信号のレベルを検
出している。
Therefore, in order to change this A, that is, the multiplication value of the variable multiplier 11, a level detector 3 is provided in FIG. That is, the level detector 3 detects the level (ie, input level) of the input signal of the delta-sigma modulation circuit 3 7, and the multiplication of the variable multiplier 11 is switched according to the detection result. Here, the level detection 233 detects the level of the input signal by successively comparing the level of the input signal with a preset reference level.

一方、第2図のデルタシグマ変調回路3”においては、
前述したように、扱う信号がアナログ信号であるため、
内部D/A変換器15によって、遅延器4より出力され
たディジタル信号をアナログ信号に変換しているが、そ
の点さえ除けば、第2図のデルタシグマ変調回路3゛の
動作は第1図のデルタシグマ変調回路3の動作と同様で
ある。
On the other hand, in the delta-sigma modulation circuit 3'' shown in Fig. 2,
As mentioned above, since the signals handled are analog signals,
The internal D/A converter 15 converts the digital signal output from the delay device 4 into an analog signal, but apart from that point, the operation of the delta-sigma modulation circuit 3' shown in Fig. 2 is the same as that shown in Fig. 1. The operation is similar to that of the delta-sigma modulation circuit 3 shown in FIG.

また、第2図においても、可変乗算器11の乗算値Aを
変化させるために、レベル検出器3を設けているが、こ
のレベル検出器3は、デシメーションディジタルフィル
タ回路16の出力信号のレベルを検出して、その検出結
果によって、可変乗算器11の乗算値Aを切り換えてい
る。
Also, in FIG. 2, a level detector 3 is provided in order to vary the multiplication value A of the variable multiplier 11, but this level detector 3 detects the level of the output signal of the decimation digital filter circuit 16. The multiplier value A of the variable multiplier 11 is switched based on the detection result.

第9図は本発明の第3の実施例としてのデルタシグマ変
調回路を用いたオーバサンプリング方式のD/A変換器
を示すブロック図、第10図は本発明の第4の実施例と
してのデルタシグマ変調回路を用いたオーバサンプリン
グ方式のA/D変換器を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing an oversampling D/A converter using a delta-sigma modulation circuit as a third embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a block diagram showing a delta-sigma modulation circuit as a fourth embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an oversampling A/D converter using a sigma modulation circuit.

これら図において、第1図、第2図と同一のものは同一
の符号を付した。その他、19はリミッタ回路、20.
20”はデルタシグマ変調回路である。
In these figures, the same parts as in FIGS. 1 and 2 are given the same reference numerals. In addition, 19 is a limiter circuit, 20.
20'' is a delta-sigma modulation circuit.

第9図、第10図のデルタシグマ変調回路20゜20“
においては、積分回路10と可変乗算器11との間にリ
ミッタ回路19を設け、積分回路10の出力信号をリミ
ット値内に制限することにより、発振し難くなり、安定
化が図れる。このリミッタ回路19のリミット値をレベ
ル検出器6の検出結果によって切り換えることより、よ
りきめ細かな制御が行われる。
Delta-sigma modulation circuit 20゜20'' in Figures 9 and 10
In this case, a limiter circuit 19 is provided between the integrating circuit 10 and the variable multiplier 11, and by limiting the output signal of the integrating circuit 10 to within a limit value, oscillation becomes difficult and stabilization can be achieved. By switching the limit value of the limiter circuit 19 according to the detection result of the level detector 6, more fine-grained control is performed.

第11図は本発明の第5の実施例としてのデルタシグマ
変調回路を用いたオーバサンプリング方式のD/A変換
器を示すブロック図、第12図は本発明の第6の実施例
としてのデルタシグマ変調回路を用いたオーバサンプリ
ング方式のA/D変換器を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing an oversampling D/A converter using a delta-sigma modulation circuit as a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a block diagram showing a delta-sigma modulation circuit as a sixth embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an oversampling A/D converter using a sigma modulation circuit.

これら図において、第1図、第2図と同一のものは同一
の符号を付した。その他、21はタイマー装置、である
In these figures, the same parts as in FIGS. 1 and 2 are given the same reference numerals. Additionally, 21 is a timer device.

第11図、第12図においては、レベル検出器6に、成
る一定時間を計測するタイマー装置21が接続されてい
る。
In FIGS. 11 and 12, a timer device 21 for measuring a certain period of time is connected to the level detector 6.

レベル検出器6は、第1図においては、デルタシグマ変
調回路3の入力信号の、また、第2図においては、デシ
メーションディジタルフィルタ回路16の出力信号の、
それぞれ、各瞬時におけるレベルを逐次検出し、その検
出結果によって、可変乗算器11の乗算値Aを切り換え
ていたが、第11図、第12図においては、タイマー装
置21の計測した成る一定時間内の最大レベルを検出し
、その検出結果によって、可変乗算器11の乗算値Aを
切り換えている。従って、可変乗算器11の乗算値Aは
準瞬時的に切り換わることになる。
The level detector 6 detects the input signal of the delta-sigma modulation circuit 3 in FIG. 1, and the output signal of the decimation digital filter circuit 16 in FIG.
In each case, the level at each instant is sequentially detected, and the multiplier value A of the variable multiplier 11 is switched according to the detection result, but in FIGS. The maximum level of is detected, and the multiplication value A of the variable multiplier 11 is switched based on the detection result. Therefore, the multiplication value A of the variable multiplier 11 is switched quasi-instantaneously.

第13図は本発明の第7の実施例としてのデルタシグマ
変調回路を用いたオーバサンプリング方式のD/A変換
器を示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram showing an oversampling type D/A converter using a delta-sigma modulation circuit as a seventh embodiment of the present invention.

第13図において、第1図と同一のものについては同一
の符号を付した。
In FIG. 13, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals.

第13図においては、レベル検出器6は、インタポレー
ションディジタルフィルタ回路2の入力信号のレベルを
検出し、その検出結果によって、可変乗算器11の乗算
値Aを切り換えている。
In FIG. 13, the level detector 6 detects the level of the input signal of the interpolation digital filter circuit 2, and switches the multiplication value A of the variable multiplier 11 based on the detection result.

この様にしても、第1図と同様の効果が得られる。Even in this case, the same effect as in FIG. 1 can be obtained.

第14図は本発明の第8の実施例としてのデルタシグマ
変調回路を用いたオーバサンプリング方式のA/D変換
器を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram showing an oversampling type A/D converter using a delta-sigma modulation circuit as an eighth embodiment of the present invention.

第14図において、第2図と同一のものについては同一
の符号を付した。
In FIG. 14, the same parts as in FIG. 2 are given the same reference numerals.

第14図においては、レベル検出器6は、アナログ信号
であるデルタシグマ変調回路3′の入力信号のレベルを
検出し、その検出結果によって、可変乗算器11の乗算
値Aを切り換えている。
In FIG. 14, the level detector 6 detects the level of the input signal of the delta-sigma modulation circuit 3', which is an analog signal, and switches the multiplication value A of the variable multiplier 11 based on the detection result.

この様にしても、第2図と同様の効果が得られる。Even in this case, the same effect as in FIG. 2 can be obtained.

第15図は本発明の第9の実施例としてのデルタシグマ
変調回路を示すブロック図、第16図は本発明の第10
の実施例としてのデルタシグマ変調回路を示すブロック
図、第17図は本発明の第11の実施例としてのデルタ
シグマ変調回路を示すブロック図である。
FIG. 15 is a block diagram showing a delta-sigma modulation circuit as a ninth embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a block diagram showing a delta-sigma modulation circuit as a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a block diagram showing a delta-sigma modulation circuit as an eleventh embodiment of the present invention.

これら図において、第7図と同一のものについては同一
の符号を付した。その他、22.23は加算器、24は
減算器、である。
In these figures, the same parts as in FIG. 7 are given the same reference numerals. Additionally, 22 and 23 are adders, and 24 is a subtracter.

第15図、第16図、第17図のデルタシグマ変調回路
は、それぞれ、その人出力信号の関係が(7)式の近似
式と同様になる。従って、第1図。
In the delta-sigma modulation circuits shown in FIGS. 15, 16, and 17, the relationship between the human output signals is similar to the approximate equation (7). Therefore, FIG.

第9図、第11図、第13図に示したオーバサンプリン
グ方式のD/A変換器におけるデルタシグマ変調回路と
して用いることができる。
It can be used as a delta-sigma modulation circuit in the oversampling type D/A converter shown in FIGS. 9, 11, and 13.

また、内部D/A変換器15を備えれば、第2図、第1
0図、第12図、第14図に示したオーバサンプリング
方式のA/D変換器におけるデルタシグマ変調回路とし
て用いることもできる。
In addition, if the internal D/A converter 15 is provided, FIG.
It can also be used as a delta-sigma modulation circuit in the oversampling type A/D converter shown in FIGS. 0, 12, and 14.

この様に、積分回路の次数が3次のデルタシグマ変調回
路の場合、種々の回路に展開することができる。
In this way, in the case of a delta-sigma modulation circuit in which the order of the integrating circuit is 3rd order, it can be developed into various circuits.

第18図は本発明の第12の実施例としてのデルタシグ
マ変調回路を示すブロック図である。
FIG. 18 is a block diagram showing a delta-sigma modulation circuit as a twelfth embodiment of the present invention.

第18図において、第1図と同一のものについては同一
の符号を付した。その他、25は1次の積分回路である
。26.27は可変乗算器であり、可変乗算器26の乗
算値をAI、可変乗算器27の乗算値をA2とする。
In FIG. 18, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals. Additionally, 25 is a first-order integrating circuit. 26 and 27 are variable multipliers, the multiplier value of the variable multiplier 26 is AI, and the multiplier value of the variable multiplier 27 is A2.

第18図のデルタシグマ変調回路は、積分回路の次数が
4次のデルタシグマ変調回路である。
The delta-sigma modulation circuit shown in FIG. 18 is a delta-sigma modulation circuit in which the order of the integration circuit is fourth.

この場合の伝達式は ・・・・・・(10) となる。The transmission formula in this case is ・・・・・・(10) becomes.

(lO)式において、A、=O,Az =oのときは積
分回路の次数が2次の場合の特性となり、A。
In the equation (lO), when A = O, Az = o, the characteristic is when the order of the integrating circuit is second order, and A.

=1.A、=0のときは積分回路の次数が3次の場合の
特性となり、A、=1.At =1のときは積分回路の
次数が4次の場合の特性となる。
=1. When A, = 0, the characteristic is that when the order of the integrating circuit is 3rd order, and A, = 1. When At = 1, the characteristic is the case where the order of the integrating circuit is 4th order.

従って、レベル検出器6の検出結果によって、可変乗算
器26の乗算値A+、可変乗算器27の乗算値A2をそ
れぞれ切り換えることより、前述した積分回路の次数が
3次のデルタシグマ変調回路と同様の効果を得ることが
できる。
Therefore, by switching the multiplication value A+ of the variable multiplier 26 and the multiplication value A2 of the variable multiplier 27 according to the detection result of the level detector 6, it is similar to the delta-sigma modulation circuit in which the order of the integration circuit is 3rd order. effect can be obtained.

また、積分回路の次数が4次のデルタシグマ変調回路の
場合も、3次のデルタシグマ変調回路の場合と同様に種
々の回路に展開できることは言うまでもない。
Furthermore, it goes without saying that a delta-sigma modulation circuit in which the order of the integrating circuit is fourth can be developed into various circuits in the same manner as in the case of a third-order delta-sigma modulation circuit.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、積分回路の次数が3次以上であっても
、信号(即ち、D/A変換器の場合は、インタポレーシ
ョンディジタルフィルタ回路の入力信号、出力信号また
は局部D/A変換器の出力信号であり、A/D変換器の
場合は、デルタシグマ変調回路の入力信号またはデシメ
ーションディジタルフィルタ回路の出力信号である)の
レベルに応じて、大きいレベルの時には積分回路の次数
が2次の場合の特性に近づけ、小さいレベルの時には積
分回路の次数が3次以上の場合の特性に近づけることよ
り、大きいレベルの時には発振しないようにして、動作
の安定化を図ることができ、小サイレベルの時にはダイ
ナミックレンジの拡大化を図ることができる。従って、
安定に動作させながらダイナミックレンジを大きくする
ことができる。
According to the present invention, even if the order of the integrating circuit is third or higher, the signal (i.e., in the case of a D/A converter, the input signal of the interpolation digital filter circuit, the output signal or the local D/A conversion In the case of an A/D converter, this is the input signal of the delta-sigma modulation circuit or the output signal of the decimation digital filter circuit. By approaching the characteristics in the following cases, and approaching the characteristics in the case where the order of the integrating circuit is 3rd order or higher when the level is small, it is possible to stabilize the operation by preventing oscillation when the level is large. At the Psi level, the dynamic range can be expanded. Therefore,
The dynamic range can be increased while operating stably.

また、言い換えれば、同じダイナG ツクレンジを得る
場合は、従来における積分回路の次数が2次のデルタシ
グマ変調回路に比較して、オーバサンプリングの次数を
下げることができるため、各回路の動作速度を低減する
ことができる。
In other words, when obtaining the same dynamo G range, the oversampling order can be lowered compared to a conventional delta-sigma modulation circuit where the integration circuit has a second-order order, so the operating speed of each circuit can be reduced. can be reduced.

さらにまた、量子化器のビット数はlビットで済むため
、デルタシグマ変調回路から出力されるディジタル信号
の里子化値(即ち、ビット数)も1ビツトとなり、D/
A変換器の場合、デルタシグマ変調回路の後段に接続さ
れる局部D/A変換器のビット数も1ビツトで良い。従
って、例えば、16ビツト精度が要求されても、CMO
Sプロセスの1チツプLSI化は十分可能となる。
Furthermore, since the number of bits of the quantizer is only l bits, the foster value (i.e., the number of bits) of the digital signal output from the delta-sigma modulation circuit is also 1 bit, and the D/
In the case of an A converter, the number of bits of the local D/A converter connected after the delta-sigma modulation circuit may also be 1 bit. Therefore, for example, even if 16-bit precision is required, CMO
It becomes possible to convert the S process into a one-chip LSI.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例としてのデルタシグマ変
調回路を用いたオーバサンプリング方式のD/A変換器
を示すブロック図、第2図は本発明の第2の実施例とし
、てのデルタシグマ変調回路を用いたオーバサンプリン
グ方式のA/D変換器を示すブロック図、第3図は積分
回路の次数が2次の基本的なデルタシグマ変調回路を示
すブロック図、第4図は積分回路の次数が3次の基本的
なデルタシグマ変調回路を示すブロック図、第5図は本
発明に係るデルタシグマ変調回路における周波数と量子
化ノイズのレベルとの関係を示す特性図、第6図は本発
明に係るデルタシグマ変調回路におけるオーバサンプリ
ングの次数とダイナミックレンジとの関係を示す特性図
、第7図は第1図のデルタシグマ変調回路を示すブロッ
ク図、第8図は第7図のデルタシグマ変調回路における
入力レベルとダイナミックレンジとの関係を示す特性図
、第9図は本発明の第3の実施例としてのデルタシグマ
変調回路を用いたオーバサンプリング方式のD/A変換
器を示すブロック図、第j、o馳4:i本発明の第4の
実施例としてのデルタシグマ変調回路を用いたオーバサ
ンプリング方式のA/Di換器を示すブロック図、第1
1図は本発明の第5の実施例としてのデルタシグマ変調
回路を用いたオーバサンプリング方式のD/A変換器を
示すブロック図、第12図は本発明の第6の実施例とし
てのデルタシグマ変調回路を用いたオーバサンプリング
方式のA/D変換器を示すブロック図、第13図は本発
明の第7の実施例としてのデルタシグマ変調回路を用い
たオー、バサンプリング方式のD/A変換器を示すブロ
ック図、第14図は本発明の第8の実施例としてのデル
タシグマ変調回路を用いたオーバサンプリング方式のA
 、/ D変換器を示すブロック図、第15図は本発明
の第9の実施例としてのデルタシグマ変調回路を示すプ
ロ・ンク図、第16図は本発明の第】0の実施例として
のデルタシグマ変調回路゛迂示すブロック図、第17図
は本発明の第11の実施1列、〜L、でのデルタシグマ
変調回路を示すブロック図、第18図は本発明の第12
の実施例としてこりデルタシグマ変調回路を示すブロッ
ク図、である。 符号の説明 2・・・インタボレージ?ンディジタルフィ1レタ回路
9.3・・・デルタシグマ変調回路、4・・・局部り、
/A変換器、6・・・レベル検出器、7・・・減算器、
8.9゜10・・・積分回路、11・・・可変乗算器、
12・・・加算器、13・・・量子化器、14・・・遅
延器、15・・・内部D/A変換器、16・・・デシメ
ーションディジタルフィルタ回路。
FIG. 1 is a block diagram showing an oversampling D/A converter using a delta-sigma modulation circuit as a first embodiment of the invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the invention. A block diagram showing an oversampling A/D converter using a delta sigma modulation circuit, Fig. 3 is a block diagram showing a basic delta sigma modulation circuit in which the order of the integrating circuit is second order, and Fig. 4 FIG. 5 is a block diagram showing a basic delta-sigma modulation circuit in which the order of the integration circuit is third; FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between frequency and quantization noise level in the delta-sigma modulation circuit according to the present invention; and FIG. The figure is a characteristic diagram showing the relationship between the order of oversampling and the dynamic range in the delta-sigma modulation circuit according to the present invention, FIG. 7 is a block diagram showing the delta-sigma modulation circuit of FIG. 1, and FIG. FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the input level and the dynamic range in the delta-sigma modulation circuit of the third embodiment of the present invention. A block diagram showing an oversampling A/Di converter using a delta-sigma modulation circuit as a fourth embodiment of the present invention, No. 1
FIG. 1 is a block diagram showing an oversampling D/A converter using a delta-sigma modulation circuit as a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a block diagram showing a delta-sigma modulation circuit as a sixth embodiment of the present invention. A block diagram showing an over-sampling type A/D converter using a modulation circuit, and FIG. 13 is a block diagram showing an over-sampling type A/D converter using a delta-sigma modulation circuit as a seventh embodiment of the present invention. FIG. 14 is a block diagram showing an oversampling system using a delta-sigma modulation circuit as the eighth embodiment of the present invention.
, /D converter, FIG. 15 is a block diagram showing a delta-sigma modulation circuit as a ninth embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a block diagram showing a delta-sigma modulation circuit as a ninth embodiment of the present invention. FIG. 17 is a block diagram showing the delta-sigma modulation circuit in columns 1 to L of the eleventh embodiment of the present invention, and FIG. 18 is a block diagram showing the delta-sigma modulation circuit in the eleventh embodiment of the present invention
FIG. 2 is a block diagram showing a stiff delta-sigma modulation circuit as an embodiment of the present invention. Explanation of symbols 2...Interborage? Digital filter circuit 9. 3...Delta sigma modulation circuit, 4...Local circuit,
/A converter, 6... Level detector, 7... Subtractor,
8.9゜10...Integrator circuit, 11...Variable multiplier,
12... Adder, 13... Quantizer, 14... Delay device, 15... Internal D/A converter, 16... Decimation digital filter circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、入力信号であるディジタル信号を補間すると共に、
フィルタリングして出力するインタポレーションディジ
タルフィルタ回路と、該ディジタルフィルタ回路の出力
信号を、その量子化ノイズのノイズ分布を変化させて出
力するデルタシグマ変調回路と、該デルタシグマ変調回
路の出力信号をアナログ信号に変換して出力する局部デ
ィジタル/アナログ変換器と、から成るディジタル/ア
ナログ変換器において、 前記デルタシグマ変調回路は、縦続接続された3個以上
の積分回路と、前記ディジタルフィルタ回路の出力信号
から遅延器の出力信号を減算し、得られた減算信号を、
縦続接続された前記積分回路のうちの1段目の積分回路
に入力する減算器と、縦続接続された前記積分回路のう
ちの3段目以上の各積分回路の出力信号にそれぞれ乗算
値を乗算し、得られた乗算信号を出力する可変乗算器と
、少なくとも、該乗算信号と縦続接続された前記積分回
路のうちの2段目の積分回路の出力信号とを加算し、得
られた加算信号を出力する加算器と、該加算信号を量子
化し、前記デルタシグマ変調回路の出力信号として出力
する量子化器と、該量子化器の出力信号を遅延して出力
する前記遅延器と、で少なくとも構成され、前記ディジ
タルフィルタ回路の入力信号、出力信号及び前記局部デ
ィジタル/アナログ変換器の出力信号のうち、いずれか
の信号のレベルを検出し、その検出結果を出力するレベ
ル検出器の出力信号に応じて、前記可変乗算器の乗算値
が変化することを特徴とするディジタル/アナログ変換
器におけるデルタシグマ変調回路。 2、請求項1に記載のデルタシグマ変調回路において、
或る一定時間を計測するタイマー装置を設けると共に、
前記レベル検出器は、前記ディジタルフィルタ回路の入
力信号、出力信号及び前記局部ディジタル/アナログ変
換器の出力信号のうち、いずれかの信号の、前記タイマ
ー装置の計測した或る一定時間内における最大レベルを
検出し、その検出結果を出力することを特徴とするディ
ジタル/アナログ変換器におけるデルタシグマ変調回路
。 3、入力信号であるアナログ信号をディジタル信号に変
換すると共に、該ディジタル信号を、その量子化ノイズ
のノイズ分布を変化させて出力するデルタシグマ変調回
路と、該デルタシグマ変調回路の出力信号を間引きする
と共に、フィルタリングして出力するデシメーションデ
ィジタルフィルタ回路と、から成るアナログ/ディジタ
ル変換器において、 前記デルタシグマ変調回路は、縦続接続された3個以上
の積分回路と、入力された前記アナログ信号から内部デ
ィジタル/アナログ変換器の出力信号を減算し、得られ
た減算信号を、縦続接続された前記積分回路のうちの1
段目の積分回路に入力する減算器と、縦続接続された前
記積分回路のうちの3段目以上の各積分回路の出力信号
にそれぞれ乗算値を乗算し、得られた乗算信号を出力す
る可変乗算器と、少なくとも、該乗算信号と縦続接続さ
れた前記積分回路のうちの2段目の積分回路の出力信号
とを加算し、得られた加算信号を出力する加算器と、該
加算信号を量子化し、前記デルタシグマ変調回路の出力
信号として出力する量子化器と、該量子化器の出力信号
を遅延して出力する遅延器と、該遅延器の出力信号をア
ナログ信号に変換して出力する前記内部ディジタル/ア
ナログ変換器と、で少なくとも構成され、 前記デルタシグマ変調回路の入力信号及び前記ディジタ
ルフィルタ回路の出力信号のうち、いずれかの信号のレ
ベルを検出し、その検出結果を出力するレベル検出器の
出力信号に応じて、前記可変乗算器の乗算値が変化する
ことを特徴とするアナログ/ディジタル変換器における
デルタシグマ変調回路。 4、請求項3に記載のデルタシグマ変調回路において、
或る一定時間を計測するタイマー装置を設けると共に、
前記レベル検出器は、前記デルタシグマ変調回路の入力
信号及び前記ディジタルフィルタ回路の出力信号のうち
、いずれかの信号の、前記タイマー装置の計測した或る
一定時間内における最大レベルを検出し、その検出結果
を出力することを特徴とするアナログ/ディジタル変換
器におけるデルタシグマ変調回路。 5、請求項1、2、3または4に記載のデルタシグマ変
調回路において、前記可変乗算器の入力信号のレベルを
リミット値内に制限する可変リミッタ回路を設け、該可
変リミッタ回路のリミット値を前記レベル検出器の出力
信号に応じて変化させたことを特徴とするデルタシグマ
変調回路。
[Claims] 1. Interpolating a digital signal as an input signal, and
an interpolation digital filter circuit that filters and outputs the output signal; a delta-sigma modulation circuit that outputs the output signal of the digital filter circuit by changing the noise distribution of its quantization noise; and a delta-sigma modulation circuit that outputs the output signal of the delta-sigma modulation circuit A digital/analog converter comprising: a local digital/analog converter that converts the signal into an analog signal and outputs the signal; The output signal of the delay device is subtracted from the signal, and the obtained subtracted signal is
A subtracter input to the first stage of the cascaded integration circuits and an output signal of each of the third and higher stages of the cascaded integration circuits are each multiplied by a multiplication value. and a variable multiplier that outputs the obtained multiplied signal, and at least the output signal of the second stage of the integrating circuits connected in cascade with the multiplied signal, and the obtained added signal. a quantizer that quantizes the added signal and outputs it as an output signal of the delta-sigma modulation circuit; and a delay device that delays and outputs the output signal of the quantizer. and detects the level of any one of the input signal and output signal of the digital filter circuit and the output signal of the local digital/analog converter, and outputs the detection result as an output signal of a level detector. A delta-sigma modulation circuit in a digital/analog converter, wherein a multiplication value of the variable multiplier changes accordingly. 2. The delta-sigma modulation circuit according to claim 1,
In addition to providing a timer device to measure a certain period of time,
The level detector detects the maximum level of any one of the input signal and output signal of the digital filter circuit and the output signal of the local digital/analog converter within a certain period of time measured by the timer device. A delta-sigma modulation circuit in a digital/analog converter, which detects and outputs the detection result. 3. A delta-sigma modulation circuit that converts an input analog signal into a digital signal and outputs the digital signal by changing the noise distribution of its quantization noise, and thins out the output signal of the delta-sigma modulation circuit. and a decimation digital filter circuit that performs filtering and outputs, the delta-sigma modulation circuit includes three or more cascade-connected integration circuits, and a decimation digital filter circuit that filters and outputs the input analog signal. The output signal of the digital/analog converter is subtracted, and the obtained subtracted signal is sent to one of the cascaded integration circuits.
A variable device that multiplies the output signals of the subtracter input to the integrating circuit of the third stage and the output signals of the integrating circuits of the third stage and above of the cascade-connected integrating circuits by a multiplication value, and outputs the obtained multiplied signal. a multiplier; an adder that adds the multiplied signal and at least an output signal of a second-stage integrating circuit of the cascade-connected integrating circuits and outputs the obtained added signal; A quantizer that quantizes and outputs it as an output signal of the delta-sigma modulation circuit, a delay device that delays and outputs the output signal of the quantizer, and converts the output signal of the delay device into an analog signal and outputs it. and the internal digital/analog converter, which detects the level of one of the input signal of the delta-sigma modulation circuit and the output signal of the digital filter circuit, and outputs the detection result. A delta-sigma modulation circuit in an analog/digital converter, characterized in that a multiplication value of the variable multiplier changes depending on an output signal of a level detector. 4. The delta-sigma modulation circuit according to claim 3,
In addition to providing a timer device to measure a certain period of time,
The level detector detects the maximum level of one of the input signals of the delta-sigma modulation circuit and the output signal of the digital filter circuit within a certain period of time measured by the timer device, and A delta-sigma modulation circuit in an analog/digital converter characterized by outputting a detection result. 5. The delta-sigma modulation circuit according to claim 1, 2, 3 or 4, further comprising: a variable limiter circuit for limiting the level of the input signal of the variable multiplier within a limit value; A delta-sigma modulation circuit characterized in that the signal is changed according to the output signal of the level detector.
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