JPH08130414A - シンセサイザ回路 - Google Patents
シンセサイザ回路Info
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- JPH08130414A JPH08130414A JP26873294A JP26873294A JPH08130414A JP H08130414 A JPH08130414 A JP H08130414A JP 26873294 A JP26873294 A JP 26873294A JP 26873294 A JP26873294 A JP 26873294A JP H08130414 A JPH08130414 A JP H08130414A
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- sine wave
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Abstract
(57)【要約】
【目的】正弦波または余弦波を直接論理合成型により発
生するシンセサイザにおいて、波形発生用のROMの容
量を低減し、これにより回路規模縮少、低消費電力、高
速動作のシンセサイザを提供することを目的とする。 【構成】位相0から発生波の1/4波長の振幅まで直線
的に変化するデータ発生器と、この振幅の1/4の値を
1/8波長の軸を対象に三角形状に変化するデータの発
生器と、これら2者の和と正弦波の波形との差を発生す
る装置とからなりこれ等3信号を合成することにより正
弦波または余弦波を生成する。
生するシンセサイザにおいて、波形発生用のROMの容
量を低減し、これにより回路規模縮少、低消費電力、高
速動作のシンセサイザを提供することを目的とする。 【構成】位相0から発生波の1/4波長の振幅まで直線
的に変化するデータ発生器と、この振幅の1/4の値を
1/8波長の軸を対象に三角形状に変化するデータの発
生器と、これら2者の和と正弦波の波形との差を発生す
る装置とからなりこれ等3信号を合成することにより正
弦波または余弦波を生成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は正弦波または余弦波を発
生するDDSにおいて特に使用するROM容量を低減を
必要とするDDSに関する。
生するDDSにおいて特に使用するROM容量を低減を
必要とするDDSに関する。
【0002】
【従来の技術】ダイレクト・デジタル・シンセサイザ
(DDS)は任意の周波数を持つ正弦波等の任意の波形
を論理的に合成し発振する装置である。図3にその基本
的な構成を示す。図3中の位相アキュムレータ1は、基
準信号Fclkによって与えられる単位時間あたりに進む
位相量データΔPHASEを与えることによって、任意
時間の出力信号の位相をLビットのデータとして出力す
る。その出力データはアナログ的なイメージに置き換え
て示すとのこぎり波状の信号であり、その周期が出力信
号の周期となる。波形生成回路7は位相アキュムレータ
1より出力されたのこぎり波状の位相データをMビット
の任意の波形に変換する装置である。すなわち、波形生
成回路7は任意の関数を出力する回路と言うことが出来
る。高速に任意の関数を実現するにはROM等のメモリ
を用い入力データに対する関数出力を関数表として記録
しておく方法がある。この場合ROMの容量は入力アド
レスが2^Lワード、出力ビット数がMビットで2^L*
Mビットの容量が必要となる。
(DDS)は任意の周波数を持つ正弦波等の任意の波形
を論理的に合成し発振する装置である。図3にその基本
的な構成を示す。図3中の位相アキュムレータ1は、基
準信号Fclkによって与えられる単位時間あたりに進む
位相量データΔPHASEを与えることによって、任意
時間の出力信号の位相をLビットのデータとして出力す
る。その出力データはアナログ的なイメージに置き換え
て示すとのこぎり波状の信号であり、その周期が出力信
号の周期となる。波形生成回路7は位相アキュムレータ
1より出力されたのこぎり波状の位相データをMビット
の任意の波形に変換する装置である。すなわち、波形生
成回路7は任意の関数を出力する回路と言うことが出来
る。高速に任意の関数を実現するにはROM等のメモリ
を用い入力データに対する関数出力を関数表として記録
しておく方法がある。この場合ROMの容量は入力アド
レスが2^Lワード、出力ビット数がMビットで2^L*
Mビットの容量が必要となる。
【0003】(1)DDSの発振信号をMビットの正弦
波に限定して考えるとその信号波形の特徴を利用するこ
とで、前記のROMの容量を低減することができる。正
弦波は0〜2πの範囲内でπを挾んで振幅方向に対称な
関数であり、0〜πの範囲でπ/2を挾んで位相方向に
対称な関数である。すなわち、0〜π/2の位相入力に
対する正弦波波形データを発生する1/4正弦波生成回
路があれば、その入力および出力の反転非反転を用いる
ことによって0〜2πまでの正弦波波形データが得られ
ることになる。この反転非反転の制御は簡単な論理ゲー
トによって実現されるため、1/4正弦波生成回路をR
OMによるルックアップテーブル(関数表)で構成する
ことで正弦波生成回路に必要となるROMの入力ビット
数の低減を行うことができる。
波に限定して考えるとその信号波形の特徴を利用するこ
とで、前記のROMの容量を低減することができる。正
弦波は0〜2πの範囲内でπを挾んで振幅方向に対称な
関数であり、0〜πの範囲でπ/2を挾んで位相方向に
対称な関数である。すなわち、0〜π/2の位相入力に
対する正弦波波形データを発生する1/4正弦波生成回
路があれば、その入力および出力の反転非反転を用いる
ことによって0〜2πまでの正弦波波形データが得られ
ることになる。この反転非反転の制御は簡単な論理ゲー
トによって実現されるため、1/4正弦波生成回路をR
OMによるルックアップテーブル(関数表)で構成する
ことで正弦波生成回路に必要となるROMの入力ビット
数の低減を行うことができる。
【0004】また、正弦波生成回路の出力をMビットと
すると、上記ルックアップテーブルの出力データは0〜
π/2の正弦波波形データ出力に相当するためM−1ビ
ットのデータとなり出力ビット数も低減される。
すると、上記ルックアップテーブルの出力データは0〜
π/2の正弦波波形データ出力に相当するためM−1ビ
ットのデータとなり出力ビット数も低減される。
【0005】0〜2πの位相に相当する正弦波波形デー
タをすべてROMによるルックアップテーブルによって
発生する方法ではROMの容量は入力ワード数2^Lワ
ード、出力ビット数Mビットで2^Lワード×Mビット
が必要であったものが、上記の方式によって入力ワード
数が1/4の2^(L−2)ワード、出力ビット数1ビ
ット減のM−1で2^(L−2)ワード×M−1ビット
に低減される。
タをすべてROMによるルックアップテーブルによって
発生する方法ではROMの容量は入力ワード数2^Lワ
ード、出力ビット数Mビットで2^Lワード×Mビット
が必要であったものが、上記の方式によって入力ワード
数が1/4の2^(L−2)ワード、出力ビット数1ビ
ット減のM−1で2^(L−2)ワード×M−1ビット
に低減される。
【0006】この方法を具体化した正弦波生成回路を図
4に示す。また、図5は各部の信号をアナログ的なイメ
ージで書いたものである。図4および図5に従い各部の
動作を説明する。まず、位相アキュムレータ1からLビ
ットの位相データPHA[1:L]が出力される。この
信号は周波数が出力正弦波と同じ周波数を持つのこぎり
波状の信号である。次に、正弦波出力の極性を制御する
ため最上位ビット(PHA[L])を抜く。次に、上位
2ビット目(PHA[L−1])を抜きこれが1ならば
上位3ビット以下の信号(PHA[1:L−2])を第
1のビット反転器2により反転し、0ならば非反転のま
まとする。すなわち
4に示す。また、図5は各部の信号をアナログ的なイメ
ージで書いたものである。図4および図5に従い各部の
動作を説明する。まず、位相アキュムレータ1からLビ
ットの位相データPHA[1:L]が出力される。この
信号は周波数が出力正弦波と同じ周波数を持つのこぎり
波状の信号である。次に、正弦波出力の極性を制御する
ため最上位ビット(PHA[L])を抜く。次に、上位
2ビット目(PHA[L−1])を抜きこれが1ならば
上位3ビット以下の信号(PHA[1:L−2])を第
1のビット反転器2により反転し、0ならば非反転のま
まとする。すなわち
【0007】
【数1】
【0008】となる。PHA[0:L−2]は位相にし
て0〜π/2に当たる。P[0:L−2]をROMによ
るルックアップテーブルを含む1/4正弦波生成回路8
に入力し振幅データD[1:M−1]を得る。D[1:
M−1]は正弦波の半波整流波形の形のデータであり、
これをPHA[L]の値に応じて第2のビット反転器9
により反転/非反転処理をすることによって正弦波波形
データSIN[1:M]が得られる。
て0〜π/2に当たる。P[0:L−2]をROMによ
るルックアップテーブルを含む1/4正弦波生成回路8
に入力し振幅データD[1:M−1]を得る。D[1:
M−1]は正弦波の半波整流波形の形のデータであり、
これをPHA[L]の値に応じて第2のビット反転器9
により反転/非反転処理をすることによって正弦波波形
データSIN[1:M]が得られる。
【0009】このように若干の論理を含めることで使用
するROMの規模を小さくすることが可能となる。
するROMの規模を小さくすることが可能となる。
【0010】(2)正弦関数SINθを以下の式の様に
分割して考える。
分割して考える。
【0011】
【数2】
【0012】式(2)第2項は0≦θ≦π/2の範囲に
おいて図6に示すようにSIN0とSINπ/2を結ん
だ直線の関数であり、第1項([ ]内)はSINθに
比べその最大値が1/4以下の関数である。これを利用
しSINθ−2θ/πと2θ/πのデータを別々に発生
し、これを加算することによって正弦波波形データを得
る方式を用いた正弦波生成回路の構成図を図7に示す。
2θ/πは入力される位相データから必要であれば下位
のビットを切り捨てるだけでできる。位相データLビッ
ト、正弦波波形データMビットまた、(SINθ−2θ
/π)はROM10によるルックアップテーブルによっ
て発生する。このとき正弦波生成回路に必要となるRO
M10の出力ビット数は正弦波波形データのビット数M
に対しM−3ビットとなるため(1)に示したROM容
量低減方法を用いた上でさらに2ビットのビット数の低
減が図れる。
おいて図6に示すようにSIN0とSINπ/2を結ん
だ直線の関数であり、第1項([ ]内)はSINθに
比べその最大値が1/4以下の関数である。これを利用
しSINθ−2θ/πと2θ/πのデータを別々に発生
し、これを加算することによって正弦波波形データを得
る方式を用いた正弦波生成回路の構成図を図7に示す。
2θ/πは入力される位相データから必要であれば下位
のビットを切り捨てるだけでできる。位相データLビッ
ト、正弦波波形データMビットまた、(SINθ−2θ
/π)はROM10によるルックアップテーブルによっ
て発生する。このとき正弦波生成回路に必要となるRO
M10の出力ビット数は正弦波波形データのビット数M
に対しM−3ビットとなるため(1)に示したROM容
量低減方法を用いた上でさらに2ビットのビット数の低
減が図れる。
【0013】(参考文献 : H.T.Nicholas,III,
et al. “A 150MHz DirectDigital Frequenc
y Synthesizer in 1.25-μm CMOS with-90d
BcSprious Performance",IEEE.J.SSC,v
ol.26,No.12,DEC1991)
et al. “A 150MHz DirectDigital Frequenc
y Synthesizer in 1.25-μm CMOS with-90d
BcSprious Performance",IEEE.J.SSC,v
ol.26,No.12,DEC1991)
【0014】
【発明が解決しようとする課題】DDS回路の中で正弦
波生成回路のROMは一般に最も大きな面積を占める。
このためROMの容量を低減し小規模化を図ることはD
DS全体の回路規模の低減に大きく寄与する。また、R
OMはその容量が小さい程、低消費電力化、高速化に有
利となる。したがって、従来に比べROMの容量を一層
低減することでDDS回路自体の小規模化、低消費電力
化、高速化を図る。
波生成回路のROMは一般に最も大きな面積を占める。
このためROMの容量を低減し小規模化を図ることはD
DS全体の回路規模の低減に大きく寄与する。また、R
OMはその容量が小さい程、低消費電力化、高速化に有
利となる。したがって、従来に比べROMの容量を一層
低減することでDDS回路自体の小規模化、低消費電力
化、高速化を図る。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は正弦波生成回路
に使用するROMの容量を従来に比べ一層低減するため
0〜π/2までの1/4正弦波形生成回路として、位相
0の時の正弦波波形データの値から位相π/2の時の正
弦波波形データの値まで直線的に増加するデータを発生
する装置1と、位相0〜π/4までにおいて装置1の発
生するデータの1/4の値のデータを発生し、位相π/
4〜π/2までにおいて前記0〜π/4のデータのπ/
4に対称な三角形状に変化するデータを発生する装置2
と、装置1と装置2の出力データの和と正弦波の波形デ
ータの差を発生する装置3をもち、装置1、装置2、装
置3の出力データを加算することによって正弦波の波形
データを得る。
に使用するROMの容量を従来に比べ一層低減するため
0〜π/2までの1/4正弦波形生成回路として、位相
0の時の正弦波波形データの値から位相π/2の時の正
弦波波形データの値まで直線的に増加するデータを発生
する装置1と、位相0〜π/4までにおいて装置1の発
生するデータの1/4の値のデータを発生し、位相π/
4〜π/2までにおいて前記0〜π/4のデータのπ/
4に対称な三角形状に変化するデータを発生する装置2
と、装置1と装置2の出力データの和と正弦波の波形デ
ータの差を発生する装置3をもち、装置1、装置2、装
置3の出力データを加算することによって正弦波の波形
データを得る。
【0016】
【作用】図8に上記各装置から出力される信号の割合を
示す。図8(b)は装置1、装置2、装置3から出力さ
れる各出力(データA〜C)の成分を示すものであり、
図8(a)はこれら各成分を足し合わせた場合の状況を
示す。上記装置1の出力データ(データA)および装置
2の出力データ(データB)は、それぞれ線形なデータ
であり、大きさが位相データの2のべき乗分の1で表さ
れるため装置1、装置2は簡単な論理ゲートにより構成
が可能である。装置3の出力データ(データC)は予め
記録する必要があるため、装置3のみROMによって構
成される。データCは所望の正弦波波形データに比べ、
その大きさが1/8以下である。このため、ROMの出
力ビット数は正弦波波形データを直接ROMから出力す
る場合に比べ3ビット減らすことができる。
示す。図8(b)は装置1、装置2、装置3から出力さ
れる各出力(データA〜C)の成分を示すものであり、
図8(a)はこれら各成分を足し合わせた場合の状況を
示す。上記装置1の出力データ(データA)および装置
2の出力データ(データB)は、それぞれ線形なデータ
であり、大きさが位相データの2のべき乗分の1で表さ
れるため装置1、装置2は簡単な論理ゲートにより構成
が可能である。装置3の出力データ(データC)は予め
記録する必要があるため、装置3のみROMによって構
成される。データCは所望の正弦波波形データに比べ、
その大きさが1/8以下である。このため、ROMの出
力ビット数は正弦波波形データを直接ROMから出力す
る場合に比べ3ビット減らすことができる。
【0017】
【実施例】図1は本特許の実施例を示すものである。ま
た図2は実施例の回路中のデータ変化をアナログ信号的
なイメージで書いたものである。図1中ビット反転器2
は前記従来技術中の式(1)によって示される機能を実
現するための回路であり、EX−OR一段によって実現
される。第1のビット反転器2の出力は前記従来技術の
項で説明したように0〜π/2の位相に相当するデータ
である。これを入力として位相0〜π/2に対する正弦
波波形データを以下の3つのデータを別々に生成し加算
することで得る。データA(A[1:M−1])は位相
0の時の正弦波波形データの値から位相π/2の時の正
弦波波形データの値まで直線的に増加するデータであ
り、P[1:L−2]の上位M−1ビットを抜き出すこ
とによって得られる。正弦波波形データの精度を確保す
るためにはLはMに比べ一般に十分大きい必要がある。
このためA[1:M−1]は、単純なビット切り捨て処
理のみによって得られ、特にゲートを必要としない。デ
ータB(B[1:M−4])は位相0〜π/4までにお
いてデータAの1/4の値のデータであり、位相π/4
〜π/2までにおいて前記0〜π/4のデータのπ/4
に対称なデータであり、第2のビット反転器3によって
P[1:L−3]の上位M−4ビット(P[L−3)−
(M−4):L−3])について、P[L−2]を用い
てP[L−2]が1ならば反転、0ならば非反転の処理
を行うことによって得られる三角形状に変化するデータ
である。これはEX−ORゲート1段によって実現され
る。データC(C[1:M−4])は補正用のデータで
あり、位相0〜π/2の間におけるデータAとデータB
の和と正弦波波形データの差、すなわち
た図2は実施例の回路中のデータ変化をアナログ信号的
なイメージで書いたものである。図1中ビット反転器2
は前記従来技術中の式(1)によって示される機能を実
現するための回路であり、EX−OR一段によって実現
される。第1のビット反転器2の出力は前記従来技術の
項で説明したように0〜π/2の位相に相当するデータ
である。これを入力として位相0〜π/2に対する正弦
波波形データを以下の3つのデータを別々に生成し加算
することで得る。データA(A[1:M−1])は位相
0の時の正弦波波形データの値から位相π/2の時の正
弦波波形データの値まで直線的に増加するデータであ
り、P[1:L−2]の上位M−1ビットを抜き出すこ
とによって得られる。正弦波波形データの精度を確保す
るためにはLはMに比べ一般に十分大きい必要がある。
このためA[1:M−1]は、単純なビット切り捨て処
理のみによって得られ、特にゲートを必要としない。デ
ータB(B[1:M−4])は位相0〜π/4までにお
いてデータAの1/4の値のデータであり、位相π/4
〜π/2までにおいて前記0〜π/4のデータのπ/4
に対称なデータであり、第2のビット反転器3によって
P[1:L−3]の上位M−4ビット(P[L−3)−
(M−4):L−3])について、P[L−2]を用い
てP[L−2]が1ならば反転、0ならば非反転の処理
を行うことによって得られる三角形状に変化するデータ
である。これはEX−ORゲート1段によって実現され
る。データC(C[1:M−4])は補正用のデータで
あり、位相0〜π/2の間におけるデータAとデータB
の和と正弦波波形データの差、すなわち
【0018】
【数3】
【0019】のデータである。このデータはあらかじめ
ROM4にルックアップテーブルとして記憶させておく
ことで発生する。以上3つの振幅データを加算器によっ
て加算することで正弦波の半波整流波形が得られる。ビ
ット反転器3は半波整流波形データをPHA[L]の値
によって反転/非反転処理をするためのもので、これに
よってMビットの正弦波波形データSIN[1:M]が
得られる。
ROM4にルックアップテーブルとして記憶させておく
ことで発生する。以上3つの振幅データを加算器によっ
て加算することで正弦波の半波整流波形が得られる。ビ
ット反転器3は半波整流波形データをPHA[L]の値
によって反転/非反転処理をするためのもので、これに
よってMビットの正弦波波形データSIN[1:M]が
得られる。
【0020】一例として、位相アキュムレータの波形生
成回路の入力が12ビットで出力が10ビットの場合の
以下の各方式でのROMの規模を比較する。(1)実施
例に示す方式、(2)波形データをすべてROMにより
発生する方式、(3)従来例1に示す方式、(4)従来
例2に示す方式。
成回路の入力が12ビットで出力が10ビットの場合の
以下の各方式でのROMの規模を比較する。(1)実施
例に示す方式、(2)波形データをすべてROMにより
発生する方式、(3)従来例1に示す方式、(4)従来
例2に示す方式。
【0021】 入力ワード数 出力ビット数 容 量 備 考 (1) 1024 6 6144 (2) 4096 10 40960 (3) 1024 9 9216 (4) 1024 7 7168
【0022】
【発明の効果】本発明は正弦波を発生するDDSにおい
て、簡単な論理回路を付加することによって必要となる
ROMの容量を低減し、これによって回路規模の縮小、
消費電力の低減、動作速度の高速化をはかることができ
る。
て、簡単な論理回路を付加することによって必要となる
ROMの容量を低減し、これによって回路規模の縮小、
消費電力の低減、動作速度の高速化をはかることができ
る。
【図1】基本的なDDSの構成
【図2】従来例1に示すDDSの構成
【図3】従来例1に示すDDSの正弦波波形生成のイメ
ージ
ージ
【図4】従来例2に示す正弦波波形生成のイメージ
【図5】従来例2に示す正弦波生成回路の構成例
【図6】本発明の正弦波波形生成のイメージ
【図7】本発明の実施例1の構成
【図8】実施例1の正弦波波形生成のイメージ
1 位相アキュムレータ 2 ビット反転器 3 ビット反転器 4 ROM 5 全加算器 6 ビット反転器 7 波形生成回路 8 1/4正弦波生成回路 9 ビット反転器 10 ROM
Claims (1)
- 【請求項1】任意の位相データ入力に対し正弦波波形デ
ータを発生する正弦波形生成回路と、一定の時間間隔で
任意の位相ステップを累加算することによってある時間
の位相データを発生する位相アキュムレータを持ち、前
記位相アキュムレータの出力を前記正弦波波形生成回路
に入力することで、正弦波波形データを順次送出させ所
望の周波数を持つ正弦波波形データを得る直接論理合成
型のシンセサイザのうち、正弦波波形生成回路として0
〜π/2の位相の位相データの入力に対する信号波形デ
ータを発生する1/4正弦波波形生成回路をもち、この
1/4正弦波波形生成回路の入出力にビット反転回路を
挿入し反転非反転を制御することで0〜2πまでの波形
データを発生する波形生成回路を使用するシンセサイザ
において、前記1/4正弦波波形生成回路として位相0
〜π/2の範囲で位相0の時の正弦波波形データの値か
ら位相π/2の時の正弦波波形データの値まで直線的に
増加するデータを発生する装置1と、位相0〜π/4ま
でにおいて装置1の発生するデータの1/4の値のデー
タを発生し、位相π/4〜π/2までにおいて前記0〜
π/4のデータのπ/4に対称なデータを発生する装置
2と、装置1と装置2の出力データの和と正弦波の波形
データの差を発生する装置3を持ち、装置1装置2装置
3の出力データを加算することによって正弦波の波形デ
ータを得るようにしたことを特徴とする波形生成回路を
用いたシンセサイザ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26873294A JPH08130414A (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | シンセサイザ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26873294A JPH08130414A (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | シンセサイザ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08130414A true JPH08130414A (ja) | 1996-05-21 |
Family
ID=17462584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26873294A Pending JPH08130414A (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | シンセサイザ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08130414A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019043814A1 (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-07 | 三菱電機株式会社 | 三角関数近似装置、三角関数近似方法、および三角関数近似プログラム |
-
1994
- 1994-11-01 JP JP26873294A patent/JPH08130414A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019043814A1 (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-07 | 三菱電機株式会社 | 三角関数近似装置、三角関数近似方法、および三角関数近似プログラム |
| JP6548855B1 (ja) * | 2017-08-30 | 2019-07-24 | 三菱電機株式会社 | 三角関数近似装置、三角関数近似方法、および三角関数近似プログラム |
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