JPH0787377B2 - デルタ変調器 - Google Patents

デルタ変調器

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JPH0787377B2
JPH0787377B2 JP10300988A JP10300988A JPH0787377B2 JP H0787377 B2 JPH0787377 B2 JP H0787377B2 JP 10300988 A JP10300988 A JP 10300988A JP 10300988 A JP10300988 A JP 10300988A JP H0787377 B2 JPH0787377 B2 JP H0787377B2
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delta modulator
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学明 和田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はアナログ・デジタル変換器のうち歪の発生を低
減したデルタ変調器に関するものである。
従来の技術 デルタ変調器はアナログ・デジタル変換器の一種であ
り、一定時間ごとに標本化する際の各標本間の差分に着
目し、この情報を符号化するとともに、生じた誤差を後
続の標本により修正していくものである。
以下、図面を参照しながら上述したような従来のデルタ
変換器について説明を行う。第3図は従来のデルタ変調
器の構成を示したブロック図である。一般にデルタ変調
器は第3図に示すようにアナログ信号入力端子201,減算
器202、比較器203、局部復調器204、デルタ変調信号出
力端子205からなり、入力であるアナログ信号に対し
て、1標本化周期前に標本化した電位と比較して増加し
ているか、減少しているかという情報を1ビットの符号
で出力するものである。
まずアナログ入力端子201に入力されたアナログ信号は
減算器202に入力される。減算器202において1標本化周
期前に標本化した電位を出力する局部復調器204の出力
との差がとられ、比較器203に入力される。比較器203に
入力される信号がある一定の基準電位に対して大きけれ
ば、アナログ入力信号は1標本化前の電位と比較して増
加したと判断される。また基準電位に対して小さければ
アナログ入力信号は1標本化前の電位と比較して減少し
たと判断される。そして比較器203は増加と判断したと
きは“1"を減少と判断したときは“0"をデルタ変調信号
出力端子205に出力し、これがデルタ変調信号となる。
一方局部復調器204では比較器203の出力であるデルタ変
調信号をもとにアナログ信号を復調し、減算器202に出
力している。
第4図は上述した従来のデルタ変調器の一例を示す回路
図である。アナログ信号入力端子206より入力されたア
ナログ信号はコンデンサ207を通して直流成分を除去さ
れ、抵抗208を通して局部復調器215の出力から抵抗209
を通した信号と加算され、Dフリップフロップ213のD
端子に入力される。ただし、局部復調器215の入力には
Dフリップフロップ213の反転出力()を使用してい
るために、抵抗208と抵抗209は減算器と同じ効果になっ
ている。
次にDフリップフロップ213は入力電位によってアナロ
グ入力信号が1標本化前に標本化した電位と比較して増
加・減少の判断をする比較器となっている。D端子の電
位がスレッシュホールドレベルより高電位ならば増加と
判断し、“1"をQ端子に、“φ”を端子に出力する。
D端子の電位がスレッシュホールドレベルより低電位で
あれば減少と判断し、“φ”をQ端子に、“1"を端子
に出力する。Q端子より出力された信号がデルタ変換信
号であり、デルタ変調信号出力端子214に出力される。
一方、端子より出力された“1",“φ”が反転したデ
ルタ変調信号は局部復調器215に入力される。局部復調
器215は抵抗211とコンデンサ210で構成されており、
“1",“φ”に対応した電位の入力によって抵抗211を介
してコンデンサ210に充放電をする。このとき抵抗211と
コンデンサ210の時定数τが標本化周期Tに比べ非常に
大きいとき、この局部復調器215は積分回路となり、積
分した結果が一標本化周期前に標本化したアナログ入力
信号の電位となる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述した従来のデルタ変調器ではDフリ
ップフロップの特性上歪を発生してしまうという問題点
を持っていた。
第5図はアナログ入力信号がゼロの時の(a)クロック
信号、(b)理想的なデルタ変調器のDフリップフロッ
プのD端子入力信号、(c)理想的なデルタ変調器のD
フリップフロップのQ端子の出力信号、(d)従来のデ
ルタ変調器におけるDフリップフロップのD端子入力信
号(第4図のB点)、(e)従来のデルタ変調器におけ
るDフリップフロップのQ端子の出力信号(第4図のC
点)を示す波形図である。
アナログ入力信号がない場合、理想的には出力デルタ変
調信号は第5図(c)のようにDフリップフロップに供
給されるクロック信号の立上りごとに、“1",“φ”を
繰返す信号となる。あるクロックの立上り時に、Dフリ
ップフロップのD端子の入力信号がスレッシュホールド
レベルVTHより高電位であった場合、Q端子からは“1"
が出力され、端子からは“φ”が出力される。端子
から“φ”が出力されると局部復調器215では局部復調
器215の抵抗211とコンデンサ210で決まる時定数で放電
が行われ、DフリップフロップのD端子の入力信号は下
降しはじめVTHより低電位となる。そして次のクロック
信号の立上りではDフリップフロップのD端子の電位が
VTHより低電位なのでQ端子からは“φ”が出力され、
端子からは“1"が出力される。端子から“1"が出力
されると局部復調器215では充電が行われ、Dフリップ
フロップ213のD端子の入力信号は上昇しはじめVTHより
高電位となる。このような繰返しによって理想的な動作
ではDフリップフロップのQ端子からは“1",“φ”が
繰返し出力される。
しかしながら、従来のデルタ変調器において実際のDフ
リップフロップでは、クロックの立上りからQ端子や
端子に出力されるまでに遅延Δtが存在するためにデル
タ変調信号であるDフリップフロップのQ端子から
“1",“φ”が交互に出力されない状態が発生する。第
5図(d)に示すように、あるクロックの立上り時にD
フリップフロップのD端子の入力信号がスレッシュホー
ルドレベルVTHより高電位であった場合、遅延Δtが存
在するために、端子からはΔtだけ遅れてから“φ”
が出力される。従ってDフリップフロップのD端子の入
力信号はΔtだけ遅れて電位が下降しはじめる。この場
合次のクロックの立上り時にはD端子の入力信号はVTH
よりまだ高電位になる状態が発生する。D端子の入力信
号がVTHより高電位のときは再び端子から“φ”が出
力され、D端子の電位はさらに下降し続ける。次のクロ
ックの立上り時にはD端子の入力信号はVTHより低電位
となり端子から“1"が出力されるが、さらに次のクロ
ックの立上りでも遅延Δtのために再び“1"が端子か
ら出力される。つまり、クロックの立上りから端子の
出力までに遅延が存在するためにデルタ変調信号である
Q出力は“1",“φ”が交互に出力されるのではなく、
“1",“1",“φ",“φ”のように理想動作でない判断誤
りを起こしてしまう。
以上の例ではアナログ入力信号がゼロの場合について述
べたが、入力信号がある場合、この判断誤りが歪となっ
て発生する。とりわけ第4図の従来のデルタ変調器の回
路図におけるA点の電位がDフリップフロップ213のス
レッシュホールドレベルVTHの近くになっているときに
歪が発生しやすく、電源電圧5V,VTH2.5V,出力“1"レ
ベルが5V,出力“φ”レベルが0VのDフリップフロッ
プを用いて、アナログ信号入力端子に正弦波を入力した
場合、A点では正弦波の傾きの絶対値が最も大きい点が
2.5Vの電位となるため、この点で歪が発生するためにデ
ルタ変調信号には2次高調波歪が発生してしまう。
本発明はこのような従来の問題点を解消するものであ
り、歪の発生を低減した高性能なデルタ変調器を提供す
るものである。
課題を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明のデルタ変調器はオ
フセット回路の出力信号の直流電圧レベルが局部復調器
の出力信号の直流電圧レベルより低くなるようにアナロ
グ信号の直流オフセットを制御する構成となっている。
作 用 本発明は上記した直流オフセット制御をすることによっ
て比較器入力信号の電位の上昇時の傾きの絶対値と下降
時の傾きの絶対値が異ってくる。即ち、比較器の入力信
号の電位が上昇している場合、傾きが小さく、比較器の
入力信号は何回か連続して比較器基準電位に対して低電
位になる。従って遅延による判断誤りを起こしても、デ
ルタ変調信号はもともと何回か連続して“φ”を出力し
ているので1回の判断誤りによる相対的誤差は小さくな
り、歪発生は小さくなる。また比較器の入力信号の電位
が下降している場合、傾きの絶対値が大きくなり標本化
周期Tと遅延Δtの間(T−Δt)に比較器基準電位よ
り低電位になる確率が高くなり、判断誤りを起こしにく
くなって歪の発生が低減でき、高性能なデルタ変調器が
実現できる。
実施例 以下、本発明の一実施例におけるデルタ変調器について
図面を参照して説明する。第1図は本発明の一実施例に
おけるデルタ変調器の回路図である。なお、第1図に示
す本実施例のデルタ変調器は、基本的には従来のデルタ
変調器と同じ構成であるので、同一構成部分には同一番
号を付して詳細な説明を省略する。第1図において207
はアナログ入力信号の直流成分を除去するコンデンサで
あり、101はアナログ入力信号の直流電圧レベルを局部
復調器215の出力信号の直流電圧レベルより低くするよ
う制御する抵抗である。
第4図に示した従来例のデルタ変調器のように本実施例
のデルタ変調器も局部復調器215の出力とアナログ入力
信号を加算するのであるが、抵抗101が存在するため
に、抵抗209、抵抗208、抵抗101を通じて接地点へ電流
が流れ局部復調器215のコンデンサ210への充放電による
局部復調器215の出力電位の増加・減少する際の時間変
化の傾きの絶対値が異ってくる。従ってDフリップフロ
ップ(以下DFFという)213のD端子の入力電位は、上昇
時の傾きが小さくなり、また下降時の傾きの絶対値が大
きくなり、DFF213の遅延による歪発生が低減できる。
以下第2図を用いて詳しく説明すると、第2図(a)は
DFF213の標本化クロック信号、(b)はDFF213への入力
信号、(c)は出力されるデルタ変調信号の一例を示す
波形図である。第2図(b)からわかるように、直流オ
フセットを制御することによってDFF213の入力信号の電
位の上昇時の傾きの絶対値と下降時の傾きの絶対値が異
ってくる。DFF213の入力信号の電位が上昇している場
合、傾きが小さくDFF213の入力信号は何回か連続してDF
F213の基準電位に対して低電位になる。従って遅延によ
る判断誤りを起こしても、デルタ変調信号はもともと何
回か連続して“φ”を出力しているので1回の判断誤り
による相対的誤差は小さくなり、歪発生は小さくなる。
またDFF213の入力信号の電位が下降している場合、傾き
の絶対値が大きくなり、標本化周期Tと遅延Δtの間
(T−Δt)にDFF213の基準電位より低電位になる確率
が高くなり、判断誤りを起こしにくくなる。従って歪の
発生が低減でき、高性能なデルタ変調器が実現できる。
以上のように、ごくわずかな改良によってアナログ入力
信号のオフセット値を制御し、歪発生を低減した高性能
なデルタ変調器とすることができる。
なお、本実施例ではアナログ入力信号の直流成分を除去
するコンデンサの直後に抵抗を用いてオフセットを制御
したが、DFF213のD端子入力部に抵抗を用いても同様な
効果が得られる。
発明の効果 以上説明したように、本発明のデルタ変調器はアナログ
入力信号の直流オフセットを制御するオフセット回路に
よって、素子の遅延特性によって発生する歪を低減する
ことを可能としたものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるデルタ変調器の回路
図、第2図はアナログ入力信号がゼロの時の(a)標本
化クロック信号、(b)本実施例におけるデルタ変調器
のDフリップフロップのD端子入力信号、(c)同Q端
子出力信号の波形図、第3図は従来のデルタ変調器を示
すブロック図、第4図は従来例におけるデルタ変調器の
回路図、第5図はアナログ入力信号がゼロの時の(a)
標本化クロック信号、(b)理想的なデルタ変調器のD
フリップフロップのD端子入力信号、(c)理想的なデ
ルタ変調器のDフリップフロップのQ端子出力信号、
(d)従来例におけるデルタ変調器のDフリップフロッ
プのD端子入力信号、(e)同Q端子出力信号の波形図
である。 101……オフセット回路用抵抗、206……アナログ信号入
力端子、212……標本化クロック入力端子、213……Dフ
リップフロップ、214……デルタ変調信号出力端子、215
……局部復調器、201……アナログ信号入力端子、202…
…減算器、203……比較器、204……局部復調器、205…
…デルタ変調信号出力端子、T……標本化クロックの周
期、VTH……Dフリップフロップのスレッシュホールド
レベル、Δt……Dフリップフロップの遅延時間。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アナログ信号の直流オフセットを制御する
    オフセット回路と、 前記オフセット回路の出力と局部復調信号との差をとる
    減算器と、 前記減算器の出力を標本化しデルタ変調信号に変換する
    比較器と、 前記比較器の出力をアナログ信号に復調する局部復調器
    とを備え、 前記オフセット回路の出力信号の直流電圧レベルが前記
    局部復調器の出力信号の直流電圧レベルより低くなるよ
    うにアナログ信号の直流オフセットを制御することを特
    徴とするデルタ変調器。
JP10300988A 1988-04-26 1988-04-26 デルタ変調器 Expired - Lifetime JPH0787377B2 (ja)

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