JPH04220017A - オーバーサンプル型d−a変換器 - Google Patents

オーバーサンプル型d−a変換器

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JPH04220017A
JPH04220017A JP2411724A JP41172490A JPH04220017A JP H04220017 A JPH04220017 A JP H04220017A JP 2411724 A JP2411724 A JP 2411724A JP 41172490 A JP41172490 A JP 41172490A JP H04220017 A JPH04220017 A JP H04220017A
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JP
Japan
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data
analog
parallel
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Withdrawn
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JP2411724A
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English (en)
Inventor
Daijiro Inami
井波 大二郎
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66Digital/analogue converters
    • H03M1/662Multiplexed conversion systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディジタル信号をアナロ
グ信号に変換する装置(以下D−A変換器と記す。)に
関し、特にアナログ信号の周波数より一桁以上高速で変
換を行う集積回路化するのに適したオーバーサンプル型
D−A変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】D−A変換器において、入力されるディ
ジタル信号に対し、1桁以上高速のクロックで元ディジ
タル信号を内挿入し、ディジタルフィルタ処理した後Δ
Σ(デルタ・シグマ)変換器により、元ディジタル信号
に対し、パルス密度変調された1ビットディジタル信号
を高速な1ビットD−A変換器でアナログ信号に変換し
、ローパスフィルタを通した後出力する所謂オーバーサ
ンプル型D−A変換器という方式がある。(例えば日経
エレクトロニクス1988.8.8(No453)22
0頁参照)
【0003】この方式は、装置全体に対するアナログ回
路の比率が小さく、キャパシタや抵抗値の重み付けを利
用しないので、高精度のD−A変換器を実現できる。
【0004】図3は従来のオーバーサンプル型D−A変
換器の1例を示すブロック図である。ディジタル信号3
1が、クロック信号32のタイミングで内挿フィルタ6
1に入力され、オーバーサンプルクロック信号34の周
波数でディジタルデータが内挿された後、ディジタル・
ローパス・フィルタ62を通り、2次のΔΣ変換器71
に入力される。ΔΣ変調器71は2つのディジタル積分
器64,66と、ディジタル減算器63,65および量
子化器67で構成され、ΔΣ変調器71の入力をX、7
1の出力をY、量子化雑音をQとすると数1という関係
になる。
【0005】
【数1】
【0006】ΔΣ変調器71の出力すなわち量子化器6
7の出力は、オーバーサンプルクロック信号34に同期
し、入力ディジタル信号31がパルス密度変調された1
ビットディジタル信号を1ビットD−A変換器68でア
ナログ信号に変換し、アナログ積分器19を通せば高精
度なアナログ信号33が得られる。
【0007】図4は図3の各部の動作を示す図である。 図4において、入力ディジタル信号31に対して、内挿
フィルタ61によりオーバーサンプルクロックfos周
期にデータが挿入される35を得る。第4図では例とし
て零挿入になっている。さらにディジタルフィルタ62
の特性により出力36を得る。2次ΔΣ変調器は式(1
)に示すように、高域に集中した量子化雑音を除けば、
入力信号Xがそのまま出力信号Yとして得られる。すな
わち、36と35のデータは等価である。換言すると、
36のデータをパルス密度変調したデータが37である
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この従来のオーバーサ
ンプル型D−A変換器は、ディジタル回路の規模が極め
て大きくなり、しかも、これ等のディジタル回路が高速
なオーバーサンプルクロック周波数で動作する必要があ
るため、消費電力も大きいという問題点があった。
【0009】本発明は従来のこのような問題点を解決し
、回路規模は削減し、消費電力の小さいオーバーサンプ
ル型D−A変換器を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のオーバーサンプ
ル型D−A変換器は、第1のクロック信号を第1の入力
とし、nビットのディジタルデータを第2の入力とし、
2種類のnビットディジタルデータを出力するシリアル
・パラレル展開回路と、該シリアル・パラレル展開回路
の第1の出力が入力される第1のデコーダと、前記シリ
アル・パラレル展開回路の第2の出力が入力される第2
のデコーダと、前記第1のデコーダの出力を入力し、第
2のクロック信号に同期して逐次出力する第1のパラレ
ル・シリアル展開回路と、前記第2のデコーダの出力を
入力し、前記第2のクロック信号に同期して逐次出力す
る第2のパラレル・シリアル展開回路と、第1および第
2の基準電圧源が接続され、前記第1のパラレル・シリ
アル展開回路の出力を入力とする第1のD−A変換器と
、前記第1および第2の基準電圧源が接続され、前記第
2のパラレル・シリアル展開回路の出力を入力とする第
2のD−A変換器と、前記第1のD−A変換器の出力と
前記第2のD−A変換器の出力を加算し出力するアナロ
グ加算器と、該アナログ加算器の出力を積分し出力する
アナログ積分器を含んで構成されている。
【0011】
【実施例】図1は本発明の一実施例のオーバーサンプル
型D−A変換器のブロック図である。図1において、n
ビットディジタル信号31と、該ディジタル信号31と
同一の周波数を有するクロック信号32が、シリアル・
パラレル展開回路11に入力され、クロック信号32に
より、2つのnビットディジタルデータ21および22
に展開される。nビットのディジタルデータ21および
22は入力のデータレート(クロック信号32の周波数
と等しい)をfs とおくと、fs /2のデータレー
トになっている。
【0012】ディジタルデータ21および22はそれぞ
れデコーダ12,13に入力され、それぞれn′ビット
のデータにデコードされる。n′ビットにデコードされ
たデータはそれぞれオーバーサンプルクロック34のタ
イミングにより逐次パラレル・シリアル展開回路14お
よび15により1ビットシリアルデータ25および26
に展開される。ここでディジタル信号31から1ビット
シリアルデータ25あるいはディジタル信号31から1
ビットディジタルデータ26の応答は基本的に従来例に
おける内挿フィルタ61、ディジタルフィルタ62、2
次ΔΣ変調器71の応答と等価になるようデコーダは論
理設設されている。すなわちこれらのデ−タ25,26
は対の1ビットD−A変換器(以下1ビットD−Aと略
す)16と17にそれぞれ送られる。そしてこれらの変
換器の出力27、28はアナログ加算器18で加算され
、アナログ積分器19に送られる。
【0013】図2は前記1ビットD−A16,17とア
ナログ加算器18とアナログ積分器19の部分をやや詳
しくあらわした図で、前記2つのパラレル・シリアル展
開回路14,15の出力25,26でそれぞれ切替動作
する2つの切替スイッチ51,52の一つの固定接点に
第1の基準電圧源41を、他の1つの固定接点に第2の
基準電圧源42を接続し、2つの可動接点をそれぞれを
コンデンサ53,54を介して演算増幅器56の第1の
入力端子に接続し、第2の入力端子は接地し、演算増幅
器56の出力端子と前記第1の入力端子をコンデンサ5
5を介して接続し、前記増幅器56の出力端子を抵抗器
57を介してアナログ出力端子33に接続し、該アナロ
グ出力端子33はコンデンサ58を介して接地した回路
で構成されている。
【0014】以上の信号の関係を詳しく示すと図5のよ
うになる。入力ディジタル信号31に対してシリアルパ
ラレル展開回路11により2系列のデータ21および2
2に振り分けられる。123,124はそれぞれ21,
22に内挿フィルタとディジタルの特性をたたみ込んだ
ものである。そして、123,124の加算が図4の3
6に等価になっている。従って123,124をディジ
タル加算器で加算しその結果をΔΣ変調器によりパルス
密度変調すれば従来例と等価になるが、回路規模が著し
く増加する事は既に述べた。
【0015】そこで、本発明では、123,124をパ
ルス密度変調した応答結果をあらかじめデコーダ12,
13に組み入れておく。さらにデコーダ12,13の出
力をパラレル・シリアル変換回路14,15によりオー
バーサンプルクロックレート(fos)の1ビットのパ
ルス密度変調された符号25,26に変換する。25お
よび26はそれぞれ1ビットD−A16および17によ
りアナログ信号27,28に変換され、アナログ加算器
18により加算した後、アナログ積分器19により高域
の雑音を除去し、アナログ信号33として出力する。
【0016】さらに、本発明において、デコーダ、パラ
レル・シリアル展開回路、1ビットD−Aが2重化され
ている天点を説明する。今までの説明では入力クロック
32とオーバーサンプルクロック34は同期で、しかも
その位相関係は固定と仮定した。しかし、一般に通信用
装置において、受信データから受信クロックをタイミン
グ抽出して得る。特にディジタルPLLを使用した場合
クロック信号32の位相はオーバーサンプルクロック3
4の1周期分のステップで前後に移動する。図3の従来
例でディジタルフィルタ等ディジタル回路が全て高速の
オーバーサンプルクロック34で動作し、回路規模、消
費電力が大きい一因となっていた。
【0017】本発明においては、2重回路により21あ
るいは22の位相が移動しても、ディジタル回路の応答
が、後続のデータに重ならないよう、タップ数を制限し
ているため、位相の移動によるデータの誤りはなく、出
力に伝達される。もし、要求特性により、タップ数が長
くなり後続のデータに重なる場合には、2重化回路を3
重あるいは4重にすることにより実現することができる
が、本質的には2重化と同一であるので説明は省略する
【0018】
【発明の効果】本発明はディジタルフィルタとΔΣ変調
器をデコーダとパラレル・シリアル展開回路で実現した
ため、ディジタル回路規模を大幅削減できる。しかも、
高速なオーバーサンプルクロックで動作するのはパラレ
ルシリアル展開回路と1ビットD−A変換器のみである
ため、消費電力も大幅に削減される。しかも、入力され
るディジタルデータおよびクロックがオーバーサンプル
クロックに対してジッタを有する場合でも、ジッタ発生
直前のデータとジッタ発生直後のデータを別々に処理し
、それぞれ1ビットD−A変換器でアナログ信号に変換
した後アナログ加算するため、大規模なディジタル加算
器を図2に示すように回路規模の小さなアナログ加算器
に置き換えることができ、回路規模の削減ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】図1中の1ビットD−A変換器、アナログ加算
器、およびアナログ積分器の具体回路の一例を示す図で
ある。
【図3】従来のオーバーサンプル型D−A変換器のブロ
ック図である。
【図4】図3の回路の各部波形図である。
【図5】図1の回路の各部波形図である。
【符号の説明】
11    シリアル・パラレル展開回路12,13 
   デコーダ 14,15    パラレル・シリアル展開回路16,
17,18    1ビットD−A(1ビットD−A変
換器) 18    アナログ加算器 19    アナログ積分器 51,52    切替スイッチ 53,54,55,58    コンデンサ56   
 演算増幅器 57    抵抗器 71    ΔΣ変調器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  第1のクロック信号を第1の入力とし
    、nビットのディジタルデータを第2の入力とし、2種
    類のnビットディジタルデータを出力するシリアル・パ
    ラレル展開回路と、該シリアル・パラレル展開回路の第
    1の出力が入力される第1のデコーダと、前記シリアル
    ・パラレル展開回路の第2の出力が入力される第2のデ
    コーダと、前記第1のデコーダの出力を入力し、第2の
    クロック信号に同期して逐次出力する第1のパラレル・
    シリアル展開回路と、前記第2のデコーダの出力を入力
    し、前記第2のクロック信号に同期して逐次出力する第
    2のパラレル・シリアル展開回路と、第1および第2の
    基準電圧源が接続され、前記第1のパラレル・シリアル
    展開回路の出力を入力とする第1のD−A変換器と、前
    記第1および第2の基準電圧源が接続され、前記第2の
    パラレル・シリアル展開回路の出力を入力とする第2の
    D−A変換器と、前記第1のD−A変換器の出力と前記
    第2のD−A変換器の出力を加算し出力するアナログ加
    算器と、該アナログ加算器の出力を積分し出力するアナ
    ログ積分器とを含むことを特徴とするオーバーサンプル
    型D−A変換器。
  2. 【請求項2】  第2のクロック信号と第1のクロック
    信号は同期し、第2のクロック信号の周波数は第1のク
    ロック周波数に対し高く設定されていることを特徴とす
    るオーバーサンプル型D−A変換器。
  3. 【請求項3】  前記D−A変換器とアナログ加算器と
    アナログ積分器は、前記2つのパラレル・シリアル展開
    回路の出力でそれぞれ切替動作する2つの切替スイッチ
    の一つの固定接点に第1の基準電圧源を、他の1つの固
    定接点に第2の基準電圧源を接続し、それぞれの可動接
    点をコンデンサを介して共通に演算増幅器の第1の入力
    端子に接続し、該演算増幅器の第2の入力端子は接地し
    、前記演算増幅器の出力端子と前記第1の入力端子をコ
    ンデンサを介して接続し、前記増幅器の出力端子を抵抗
    器を介してアナログ出力端子に接続し、該アナログ出力
    端子はコンデンサを介して接地した回路より成ることを
    特徴とする請求項1記載のオーバーサンプル型D−A変
    換器。
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