JPH05167442A - 量子化波形の波形整形回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力周波数に関係なく、グリッヂのない量子
化波形を得る。 【構成】 データＤはクロックＣＫのタイミングで一旦
ラッチ回路１に取り込まれてからＤ／Ａ変換器２に入力
され（ａ）、Ｄ／Ａ変換器２によって量子化波形（ｂ）
を作る。量子化波形にはグリッヂが生じる。グリッヂを
取り除くために量子化波形（ｂ）をトラック・アンド・
ホールド回路３に入力して波形整形する。グリッヂを取
り除くためとドループの影響をなくすために、グリッヂ
が生じている前後の非常に短い区間をホールド期間Ｈと
し、それ以外の期間をトラック期間Ｔとなるようにタイ
ミング調整回路４でモード入力（ｃ）を設定する。モー
ド入力をトラック・アンド・ホールド回路３に加える
と、トラック期間Ｔ中は量子化波形はスルーで出力さ
れ、ホールド期間Ｈ中はスルー時の最終出力が保持され
て出力されるため、グリッヂとドループのない量子化波
形（ｄ）を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は階段波からなる量子化波
形の波形整形回路に係り、特に量子化波形に含まれる過
渡的な電圧スパイク（グリッヂ）を除去する波形整形回
路に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、任意のアナログ波形を得るには、
アナログ信号を直接発振器で作り出すのではなく、任意
の量子化されたアナログ信号を形成し、これから任意の
周波数成分を抽出することにより任意のアナログ波形を
得ることが多い。量子化されたアナログ信号（量子化波
形）はＤ／Ａ変換器により実現するのが一般的である。
Ｄ／Ａ変換器により得られる量子化波形は、階段波のエ
ッジ部にグリッヂをもつのが普通である。このグリッヂ
は後続回路にとってノイズとなるため、できるだけ取り
除くことが望ましく、そのためにグリッヂをなくすため
の波形整形を必要とする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した量子化波形の
グリッヂをなくすための波形整形手段として、サンプル
・アンド・ホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）を使用すること
が考えられる。サンプル・アンド・ホールド回路は、図
２に示すように、ホールドコンデンサ７、入・出力バッ
ファアンプ５，８およびモード入力によって切り替えら
れるスイッチ６から構成される。モード入力をサンプル
に切り替えるとスイッチ６が閉じて入力信号を取り入
れ、その間出力を連続して入力に追従させ、モード入力
をホールドに切り替えると、スイッチ６が開いてその時
点の入力信号を次のサンプルに切り替わるまでホールド
コンデンサ７に保持してそれを出力とする。このサンプ
ル・アンド・ホールド回路を使って、グリッヂの生じて
いる部分を避けてサンプリングすることにより、出力か
らグリッヂを取り除くようにする。

【０００４】これを図３を用いて説明する。図３（ａ）
に示すような量子化波形信号を、そのフラットな部分で
サンプリングＳし、グリッヂが生じている部分ではホー
ルドＨする（図３（ｂ））。すると、図３(ｃ)に示すよ
うに一応グリッヂの無い量子化波形出力が得られる。し
かし、図示するように、ホールド期間中、ホールドコン
デンサからリーク電流ないしバイアス電流が流れ、その
結果生じる出力電圧の変動、すなわちドループが生じる
ため、グリッヂを除去できても本来の量子化波形に大き
な歪が生じることになる。

【０００５】このドループについて図４を用いて考察し
てみるに、図４（ｃ）に示すように、ホールドコンデン
サの容量を小さくしてスルーレートを大にすると、ドル
ープが大となるため入力信号の低い周波数への使用に難
が生じる。逆に図４（ｅ）に示すようにホールドコンデ
ンサを大きくしてスルーレートを小にするとドループは
小となるため低い周波数への使用も可能となるが、今度
は充電に時間がかかるためサンプル時間を長くする必要
が生じる。ところが、サンプル・アンド・ホールド回路
はサンプル時間Ｓは任意に設定できるものの、設定後は
ホールド時間Ｈとは異なり、固定になるため任意の入力
周波数に対して変化させることは困難である。

【０００６】そこで、サンプル・アンド・ホールド回路
に代えてトラック・アンド・ホールド回路（Ｔ／Ｈ回
路）を使用することが考えられる。このトラック・アン
ド・ホールド回路は、データをサンプリングして保持す
るという基本的な機能及び構成はサンプル・アンド・ホ
ールド回路と同じであるが、サンプル時間が固定で入力
信号を瞬時にしか取り入れることができないサンプル・
アンド・ホールド回路に対して、トラック・アンド・ホ
ールド回路はトラックの期間も任意設定することが可能
で、長時間入力信号を取り入れることができる点で異な
る。しかし、このトラック・アンド・ホールド回路で
も、ホールドＨの時間が長くなるとドループの影響が大
となることは避けられない。従って、量子化波形の整形
にトラック・アンド・ホールド回路を使っても、モード
入力の設定期間が通常行なわれるＴ＜Ｈである限り、図
３（ｄ）、（ｅ）に示すようにグリッヂは取り除けるも
のの、Ｓ／Ｈ回路と同様に原波形を維持することができ
なかった。

【０００７】本発明の目的は、トラック・アンド・ホー
ルド回路のモード入力におけるトラックとホールドの長
短を逆転させることによって、上述した従来技術の欠点
を解消して、周波数に関係なくグリッヂのない量子化波
形を得ることができる量子化波形の波形整形回路を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の量子化波形の波
形整形回路は、モード入力をトラックに切り替えると入
力信号を取り入れて、その間出力を連続して入力に追従
させ、モード入力をホールドに切り替えると、その時点
の入力信号を次のトラックに切り替わるまで保持し、か
つトラックの期間を任意設定することが可能なトラック
・アンド・ホールド回路を備える。このトラック・アン
ド・ホールド回路の入力に過渡的なグリッヂをもつ量子
化波形を加えると共に、モード入力を、取り除きたいグ
リッヂの発生期間をホールド期間とし、それ以外の期間
をトラック期間となるように設定し、トラック期間中は
出力を量子化波形に追従させ、ホールド期間中はホール
ドの切り替え時点の量子化波形を保持してグリッヂを取
り除いた量子化波形を出力するようにしたものである。

【０００９】ここで、トラック・アンド・ホールド回路
にはＤ／Ａ変換器により形成した量子化波形を加え、ト
ラック・アンド・ホールド回路の出力に周波数成分抽出
回路を接続して、Ｄ／Ａ変換器で形成した量子化波形か
らアナログ波形を得るようにすることができる。

【００１０】

【作用】モード入力は、サンプリングしてホールドする
という目的から、通常Ｔ＜Ｈに設定するのが常識であ
る。この常識に対して、本発明ではＴ＞Ｈとし、サンプ
リング時間の方を大きくして、ホールド時間を短く設定
している。

【００１１】トラック・アンド・ホールド回路に入力さ
れた量子化波形の、取り除きたいグリッヂの発生期間以
外の期間がトラック期間Ｔであると、トラック期間中は
出力信号はスルーとなり量子化波形に追従して出力され
る。グリッヂ発生部が含まれているホールド期間Ｈ中は
入力信号が遮断されるため、出力にはグリッヂは現れ
ず、ホールドの切り替え時点で保持された量子化波形が
出力される。このホールド期間は過渡的に発生するグリ
ッヂを含む狭い期間で、トラック期間に比して非常に短
いので、回路のスルーレートの大小あるいは入力信号周
波数の大小に関わらず、ドループの影響は小さく無視で
きる。従って、グリッヂの取り除かれた、きれいな階段
波からなる量子化波形が出力される。

【００１２】

【実施例】本発明はトラックの期間を任意設定すること
が可能なトラック・アンド・ホールド回路を波形整形回
路として使用し、このトラック・アンド・ホールド回路
に加えられるグリッヂをもつ量子化波形に対して、グリ
ッヂのない量子化波形を取り出すものである。そのため
に、モード入力のホールド期間Ｈとトラック期間Ｔの長
短を逆転（Ｔ＞Ｈ）させる。すなわち、取り除きたいグ
リッヂの発生期間をホールド期間Ｈとし、それ以外の期
間をトラック期間Ｔとなるように設定する。そして、ト
ラック期間Ｔ中は出力を量子化波形に追従させ、ホール
ド期間Ｈ中はホールドの切り替え時点の量子化波形を保
持してグリッヂを取り除いた量子化波形を出力するもの
である。

【００１３】以下、図１を用いて本実施例を説明する。
図１（Ａ）に示すように、本実施例の量子化波形の波形
整形回路は、ディジタルデータＤをラッチするラッチ回
路１と、ラッチされたデータ出力をアナログ信号に変換
して階段波形にして量子化するＤ／Ａ変換器２と、量子
化波形を所定のタイミングでトラック・アンド・ホール
ドして整形するトラック・アンド・ホールド回路３と、
所定のタイミングをトラック・アンド・ホールド回路３
のモード入力に加えるタイミング調整回路４とから構成
される。タイミング調整回路４は、ラッチ回路１に加え
られるクロックＣＫのタイミングを調整してモード入力
として、量子化波形のグリッヂの発生期間をホールド期
間とし、それ以外の期間をトラック期間となるように設
定する。ここで、グリッヂの発生期間とはグリッヂを含
む狭い期間を意味する。量子化波形のグリッヂ発生期間
を特定することは、グリッヂがラッチタイミングによる
データの切り替わり時に同期して発生することから、ラ
ッチタイミングからの遅延時間を考慮することにより容
易に行うことができる。

【００１４】図１（Ｂ）に示すように、データＤはクロ
ックＣＫのタイミングで一旦ラッチ回路１に取り込まれ
てからＤ／Ａ変換器２に入力され（ａ）、このＤ／Ａ変
換器２によって量子化波形（ｂ）が作り出される。この
量子化波形には図示するようにデータの変化点ないし階
段波形のエッジにスパイク状のグリッヂが生じている。
このグリッヂが生じている前後の非常に短い区間がホー
ルド期間Ｈとなり、それ以外の期間はトラック期間Ｔと
なるようにタイミング調整回路４でモード入力（ｃ）を
設定する。従って、トラック・アンド・ホールド回路３
の出力には、モード入力に同期したグリッヂのない量子
化波形（ｄ）が得られる。得られた量子化波形（ｄ）に
おいて、ホールド期間Ｈに対応する区間ｈでは実際には
ドループが生じているが、その期間は非常に短期間であ
るため殆ど無視できる。

【００１５】図５は任意波形を形成することができる任
意波形発生回路に適用した本発明の具体例を示してい
る。これは任意波形パターンデータ（Ｎビット）を受
け、それと同期関係にあるクロックに同期した任意波形
を得るものである。本回路はＮビットＤ／Ａ変換器１０
と、トラック・アンド・ホールドアンプ１２（Ｔ／Ｈア
ンプ１２）と、フィルタ１３とから主に構成される。Ｎ
ビットＤ／Ａ変換器１０は、ラッチ９に加えられる外部
からのサンプリング周波数ｆのクロック信号に同期した
量子波形を作り出す。Ｔ／Ｈアンプ１２は、遅延回路１
１によって作られたＮビットＤ／Ａ変換器１２のサンプ
リング周波数に同期したモード入力によって、その出力
電圧をトラック・ホールドし、グリッヂのない量子化波
形を得る。フィルタ１３は、量子化波形から特定の周波
数成分を抽出する。このようにして、Ｔ／Ｈアンプ１２
から得た任意量子化波形をフィルタ１３から構成される
周波数成分抽出回路に通すことにより、量子化波形から
不要な周波成分を除去してアナログ波形に変換し、これ
をアンプ１４から取り出す。

【００１６】以上述べたように本実施例によれば、グリ
ッヂのない量子化波形が得られるので、低歪化、高精度
化を図ることができる。また波形のグリッヂが含まれな
いので、その波形出力を後続回路でストレートに使うこ
とができる。なお、上記実施例ではグリッヂが階段波の
エッジに生じている場合について説明したが、グリッヂ
はエッジに限らず、階段波の途中すなわちフラットな部
分に生じている場合にも本発明を適用できることは勿論
である。また、本発明は量子化波形にグリッヂを有する
ものであれば、量子化波形がＤ／Ａ変換器によって形成
されるか否かを問わない。また、トラックとホールドの
アクティブ位相は回路に依存するものであり、実施例の
逆でもよい。また、上記実施例ではＤ／Ａ変換器を経由
した信号にグリッヂが表われる場合について述べたが、
グリッヂの生成はＤ／Ａ変換器のみによるものではない
ことはいうまでもない。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、トラックとホールド期
間の長短を逆転するという簡単な構成で、入力周波数に
関係なくドループの影響を受けず、グリッヂのない量子
化波形を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による量子化波形の波形整形回
路の構成及び各部の波形図。

【図２】サンプル・アンド・ホールド回路またはトラッ
ク・アンド・ホールド回路の構成図。

【図３】従来の量子化波形の波形整形図。

【図４】サンプル・アンド・ホールド回路及びトラック
・アンド・ホールド回路の出力波形図。

【図５】本発明の具体例による任意波形発生回路の構成
図。

【符号の説明】

１ ラッチ回路 ２ Ｄ／Ａ変換器 ３ トラック・アンド・ホールド回路 ４ タイミング調整回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モード入力をトラックに切り替えると入
   力信号を取り入れて、トラック期間中出力を連続して入
   力に追従させ、モード入力をホールドに切り替えるとそ
   の時点の入力信号を保持して出力とし、かつトラック及
   びホールド期間を任意設定することが可能なトラック・
   アンド・ホールド回路を備え、 このトラック・アンド・ホールド回路の入力に過渡的な
   グリッヂをもつ量子化波形を加えると共に、 前記モード入力を、取り除きたいグリッヂの発生期間を
   ホールド期間とし、それ以外の期間をトラック期間とな
   るように設定し、トラック期間中は出力を量子化波形に
   追従させ、ホールド期間中はホールドの切り替え時点の
   量子化波形を保持してグリッヂを取り除いた量子化波形
   を出力するようにしたことを特徴とする量子化波形の波
   形整形回路。
2. 【請求項２】 前記トラック・アンド・ホールド回路に
   加えられる量子化波形がＤ／Ａ変換器により形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の量子化波形の波形整
   形回路。