JPH0484520A - Ad変換装置 - Google Patents

Ad変換装置

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JPH0484520A
JPH0484520A JP2200507A JP20050790A JPH0484520A JP H0484520 A JPH0484520 A JP H0484520A JP 2200507 A JP2200507 A JP 2200507A JP 20050790 A JP20050790 A JP 20050790A JP H0484520 A JPH0484520 A JP H0484520A
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analog signal
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Masayuki Yoneyama
匡幸 米山
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、ディジタルカメラなどの映像機器に使用する
AD変換装置に関する。
従来の技術 最近、映像機器にディジタル技術が広く用いられるよう
になり、ビデオカメラなどの撮像装置もディジタル化さ
れつつある。この種のディジタル処理に使用されている
従来のAD変換装置の構成について、図を参照しながら
説明する。
第9図は従来のAD変換装置のブロック図である。映像
信号のディジタル処理には数msの変換速度が必要とさ
れるので、並列型AD変換装置が一般ムこ使用される。
第9図はその一例である。図において基準電圧21,2
2.を2N個(Nはピントで表わしたAD変換装置の分
解能)の等しい抵抗からなる基準抵抗網23で分圧し各
々の電圧をコンパレータ24に基準比較電圧として与え
る。
入力端子20のアナログ信号電圧をすべてのコンパレー
ク24に並列に加える。コンパレータ24は基準比較電
圧と入力アナログ電圧とを比較し入力電圧に近い基準比
較電圧を検出しそのコンパレークの出力をエンコーダ2
5に加えてディジタル信号を出力端子2Gに出す。(参
考二日本放送協会編、放送技術双書8、放送におけるデ
ィジタル技術、日本放送出版協会1982年発行pp9
5〜発明が解決しようとする課題 このような従来のAD変換装置では、分解能をNビット
とすると(2N−1)個のコンパレータを必要とする。
例えば分解能10ピントの場合、その数は実に1023
個に達し大なる電力が消費され発熱が著しくなるので、
LSIの1チンブ」二に集積し得ないという欠点があっ
た。したがって普通は8ビツトのAD変換装置が使用さ
れている。
第10図は線形AD変換装置の入出力特性図である。良
好な画質を得るには、ビデオカメラにおいては10ビツ
トの分解能が望まれる。しかし上記のように電力消費の
点から実現は困難である。
したがって、AD変換装置の前処理にアナログ振幅圧縮
手段を設けざるを得なかった。また、ビデオカメラにお
いてはガンマ補正を施すので、全振幅にわたり第10図
に示すように量子化するのは無駄である。
本発明は上記課題を解決するもので、低消費電力であり
、かつ所定の信号レベル領域に対しては高い分解能を呈
する。AD変換装置を提供することを目的としている。
課題を解決するだめの手段 本発明は上記目的を達成するために、アナログ信号入力
端子、入力アナログ信号をディジタル信号に変換する第
1のAD変換器、入力アナログ信号を増幅し直流レベル
をシフトする増幅器、増幅されたアナログ信号を所定の
レンジ内に制限するリミッタ、リミッタの出力をディジ
タル信号に変換する第2のAD変換器、増幅器の利得と
直流レベルを制御する制御回路、第1.第2のAD変換
器と制御手段に接続されたエンコーダ、そのディジタル
出力端子を含んで構成しである。
そして、部分的に分解能を高めるため、増幅器に与えた
直流シフト情報と増幅利得情報を有するディジタル信号
をエンコーダに加える。
ここで第2のAD変換器のオーバーフローを防止するた
め、リミッタ出力振幅を第2のAD変換器の基準電圧の
範囲内に制限する。
そして、エンコーダの構成としては第1のAD変換器出
力のビットシフタ、第2のAD変換器出力と制御回路出
力の加算器、ビットシフタと加算器の上位ビットのコン
パレータ、ビットシフタと加算器のディジタル出力を入
力としコンパレータによって制御されるセレクタを備え
、セレタクはコンパレータの出力に応じてビットシフタ
又は加算器の出力のいずれかを選択するように配しであ
る。
また、アナログ回路部のオフセットを補償するために、
エンコーダに接続されたDA変換器、入力アナログ信号
とDA変換器アナログ出力との減算器、制御回路と減算
器との出力によって増幅器を制御する駆動回路を増設で
きる。
そして、減算器の出力を駆動回路に与え増幅器の制御信
号を調節し増幅器の直流レベルシフト量と利得とを制御
する。
そして、AD変換精度を上げるため、入力アナログ信号
とDA変換器アナログ出力との差を零に近付ける。
また、アナログオフセット補償の誤動作をさけるため、
減算器と駆動回路との間にスイッチを接続し、リミッタ
によって制御する。
そして、リミッタが振幅制限を行なっていない期間のめ
スインチをオンして増幅器を制御する。
また、SN比を改善するため、スイッチと駆動回路の間
に低域フィルタを設けてなるものである。
作用 本発明は上記した構成により、第1と第2のAD変換器
を効果的に配しているのでコンパクトで消費電力が少な
く、かつ高速で高精度にできるものである。
実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。第1図は本発明の一実施例のAD変換装置のブ
ロンク図である。第1図において入力端子1の入力信号
はAD変換器2と増幅器3とに入力される。AD変換器
2に入力された信号ハM ヒツトにAD変換されてエン
コーダ7に送られる。増幅器3に入力された信号は制御
回路6によって制御されて所定の直流シフトを受け、増
幅されてリミッタ4に入力され、所定のダイナミックレ
ンジに振幅制限された後、AD変換器5によってNビッ
トにAD変換されてエンコーダ7に送られる。制御回路
6において生成した直流シフト情報と増幅情報とを有す
るにピントのディジタル信号はエンコーダ7に送られ、
エンコーダにてLビットの信号として出力端に出力する
ように構成する。リミッタ4の出力信号振幅がAD変換
器5の上位基準電圧および下位基準電圧の範囲内にある
ようにリミッタ4のリミッタ電圧範囲を設定する。エン
コーダ7は例えば第5図に示すように構成できる。図に
おいてAD変換器2のMピントの出力信号がピントシッ
ク30に入力されLビットに変換されてセレクタ32に
入力される。またピントシック30のLピントの出力信
号の上位Mビットがイコールコンパレーク36に入力さ
れる。
AD変換器5のNビットの出力信号と制御回路60にビ
ットの出力信号上が加算器31に入力され、I、ビット
の信号としてセレクタ32に入力される。
加算19.3xの上位Mビットはイコールコンパレータ
36に入力され、セレクタ32はイコールコンパレーク
36の出力信号がオンの場合加算器31の出力信号を選
択し、イコールコンパレータ36の出力信号がオフの場
合ビットシフク30の出力信号を選択してLビットとし
て送出する。
第3図は本発明のAD変換装置の増幅器3の一実施例で
ある。ここで増幅器3の電圧利得を4とする。入力端子
11には第4図(A)に示すような波形が入力されると
する。制御回路6から送られる信号は入力端子18に与
えられ、第4図(A)に破線で示した■という直流であ
る。抵抗値Rの抵抗器12、抵抗値4Rの抵抗器13、
アンプ14によって入力信号は4倍に増幅され(第4図
(B))、抵抗値Rの抵抗器15、抵抗値Rの抵抗器1
6、アンプ17によって更に反転されて、出力端子19
には第4図(C)に示すような波形が現われる。この信
号はリミッタ4にてAD変換器5の上位基準電圧■、と
下位基準電圧■3の範囲に制限されてAD変換器5に入
力されAD変換される。
第2図は本発明のAD変換装置の人出力特性を示す図で
ある。第2図において中央部の2N−1ステツプはAD
変換器5の出力である。全領域はAD変換器2の出力に
相当し、2M−1ステップとなっている。制御回路6か
ら送られたにビットのデータは増幅器3の入力端子18
に与えられる直流に相当するものでAD変換器5の出力
に加算することにって第2図に示すようにオフセットが
与えられAD変換器2の入出力特性の変化に沿って補間
するようにすることができる。M=8.N−8とすると
前記エンコーダ7の出力ビンI・精度L−I Oとする
ことができる。また、第2図に示すように入力信号の特
定のレベルの分解能を上げることができるため、ビデオ
カメラのガンマ処理特性のような非線型処理においても
効率的な量子化を行なうことができる。
また、第6図に示すようにアナログ回路部で発生ずるオ
フセント分を補償するようにフィードハックループを作
ることもできる。第6図において加算器31 (第5図
)のI−ビットの出力がDA変、換器33に与えられる
。DA変換器33の出力と入力端子1の入力信号との差
を減算器34にて求め制御回路6の出力信号と減算器3
4の出力信号上を駆動回路35に人力し増幅器3への制
御信号を減算器34の出力信号で補償するように駆動す
ることによって、増幅器3およびリミッタ4にて発生す
るアナログ直流オフセット分をキャンセルできる。
更に、第7図に示すように減算器34の出力信号をスイ
ッチ37を介して駆動回路35に入力することもできる
。この場合、スイッチ37はリミッタ4にて制御され振
幅制限を行なわない期間にスイッチ37を閉じ、振幅制
限を行なう期間にスイッチ37を開くようにするとアナ
ログ直流オフセット補償の誤動作を回避できる。
更に、第8図のようにスイッチ37の出力を低域フィル
タ(LPF)38を介して前記駆動回路35に入力する
こともできる。低域フィルタ38は不要な雑音成分を除
去しエンコーダ7の出力信号の信号対雑音比は向上する
このように本発明の実施例のAD変換装置によれば、2
個のAD変換器を用い、一つのAD変換器には増幅器を
前置させて等何曲に分解能を上げ、かつ任意のレベルに
おいてAD変換できるように配しであるので、個々の変
換器は低分解能であるが、総合的に高い分解能を呈する
ことがでと、消費電力は少ないままにできる。
本発明においてはM=8.N=8の例を示したがその他
の値を使用してもよい。また、本発明においては制御回
路6の出力信号が直流レベルシフト情報である場合を示
したが増幅情報を含ませることもできる。また直流レベ
ルシフト量はAD変換器の動作範囲であればどの値をと
ってもよい。
ずなわち最も低いレベルの入力信号部分の分解能を高く
することもできるし、最も高いレベルの入力信号部分の
分解能を高くすることもできる。
発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれば、低分
解能のAD変換器を互いに補間し合うように組合わせて
配しであるので設定した信号レベルに対しては高い分解
能を呈する低消費電力のAD変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のAD変換装置のブ0ツク図
、第2図は同AD変換装置における入出力特性図、第3
図は同AD変換装置に使用する増幅器の回路図、第4図
は同AD変換装置の入力端子から第2のAD変換器に至
る信号を示す波形図、第5図は同AD変換装置における
エンコーダの一例を示すブロック図、第6図は同AD変
換装置の第2の実施例のブロック図、第7図は同AD変
換装置の第3の実施例のブロック図、第8図は同AD変
換装置第4の実施例を示すブロック図、第9図は従来の
AD変換装置のブロック図、第10図は従来のAD変換
装置の入出力特性図である。 1・・・・・・入力端子、2,5・・・・・・AD変換
手段、3・・・・・・増幅器、4・・・・・・リミッタ
、6・・・・・・制御回路、7・・・・・・エンコーダ
、8・・・・・・出力端子。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか1名図

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アナログ信号入力端子と、前記入力端子のアナロ
    グ信号をディジタル信号に変換する第1のAD変換器と
    、前記入力端子のアナログ信号を増幅するとともに直流
    レベルがシフトできる増幅器と、前記増幅器の出力アナ
    ログ信号を所定のダイナミックレンジに制限するリミッ
    タと、前記リミッタの出力アナログ信号をディジタル信
    号に変換する第2のAD変換器と、前記増幅器の利得と
    直流レベルを制御する制御回路と、前記第1及び第2の
    AD変換器並びに前記制御回路に接続されたエンコーダ
    と、前記エンコーダのディジタル出力端子とを含むAD
    変換装置。
  2. (2)制御回路は増幅器に与えた直流シフト情報と増幅
    情報とを有するディジタル信号をエンコーダに入力し、
    前記エンコーダから部分的に第1及び第2のAD変換器
    の分解能よりも高い分解能のディジタル信号を出力端子
    に得るように配してなる請求項(1)記載のAD変換装
    置。
  3. (3)リミッタの出力信号振幅を第2のAD変換器の基
    準電圧範囲内に制限するよう配してなる請求項(1)記
    載のAD変換装置。
  4. (4)エンコーダは第1のAD変換器のディジタル出力
    のビット数を変換するビットシフタ、第2のAD変換器
    のディジタル出力と制御回路のディジタル出力との加算
    器、ビットシフタと加算器のそれぞれの出力の上位ビッ
    トのコンパレータ、前記ビットシフタと前記加算器のそ
    れぞれのディジタル出力を入力とし前記コンパレータの
    出力信号によって制御されるセレクタを備え、前記セレ
    クタは前記コンパレータの出力信号に応じて前記ビット
    シフタ又は前記加算器のディジタル出力のいずれかを選
    択して出力端子に現すように配してなる請求項(1)記
    載のAD変換装置。
  5. (5)アナログ信号入力端子と、前記入力端子のアナロ
    グ信号をディジタル信号に変換する第1のAD変換器と
    、前記入力端子のアナログ信号を増幅するとともに直流
    レベルがシフトできる増幅器と、前記増幅器の出力アナ
    ログ信号を所定のダイナミックレンジに制限するリミッ
    タと、前記リミッタの出力アナログ信号をディジタル信
    号に変換する第2のAD変換器と、前記増幅器の利得と
    直流レベルの制御信号を発生する制御回路と、前記第1
    及び第2のAD変換器並びに前記制御回路に接続された
    エンコーダと前記エンコーダに接続されたDA変換器と
    、前記入力端子のアナログ信号と前記DA変換器のアナ
    ログ出力信号との減算器と、前記制御回路と前記減算器
    との出力信号によって前記増幅器を制御する駆動回路と
    、前記エンコーダのディジタル出力端子を含むAD変換
    装置。
  6. (6)減算器の出力信号を駆動回路に与え、制御回路か
    ら前記駆動回路を経て送られる増幅器の制御信号を調節
    し前記増幅器の直流レベルシフト量と利得とを制御する
    ように配した請求項(5)記載のAD変換装置。
  7. (7)DA変換器のアナログ出力信号と入力端子の入力
    アナログ信号との差を零に近付けるように配した請求項
    (5)記載のAD変換装置。
  8. (8)アナログ信号入力端子と、前記入力端子のアナロ
    グ信号をディジタル信号に変換する第1のAD変換器と
    、前記入力端子のアナログ信号を増幅するとともに直流
    レベルがシフトできる増幅器と、前記増幅器の出力アナ
    ログ信号を所定のダイナミックレンジに制限するリミッ
    タと、前記リミッタの出力アナログ信号をディジタル信
    号に変換する第2のAD変換器と、前記増幅器の利得と
    直流レベルの制御信号を発生する制御回路と、前記第1
    及び第2のAD変換器並びに前記制御回路に接続された
    エンコーダと、前記エンコーダに接続されたDA変換器
    と、前記入力端子のアナログ信号と前記DA変換器のア
    ナログ出力信号との減算器と、前記制御回路と前記減算
    器との出力信号によって前記増幅器を制御する駆動回路
    と、前記減算器と前記駆動回路との間に接続され前記リ
    ミッタによって制御されるスイッチと、前記エンコーダ
    のディジタル出力端子とを含むAD変換装置。
  9. (9)減算器の出力信号を前記スイッチを経て駆動器に
    与え、前記リミッタが振幅制限動作を行なっていない期
    間のみ前記スイッチを閉じて制御回路から前記駆動回路
    を経て送られる増幅器の制御信号を調節し前記増幅器の
    直流レベルシフト量と利得とを制御するように配した請
    求項(8)記載のAD変換装置。
  10. (10)スイッチと駆動回路との間に低域フィルタを配
    してなる請求項(8)又は(9)記載のAD変換装置。
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