JPH0831796B2 - Rwm方式ディジタルアナログ変換器 - Google Patents

Rwm方式ディジタルアナログ変換器

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JPH0831796B2
JPH0831796B2 JP1177509A JP17750989A JPH0831796B2 JP H0831796 B2 JPH0831796 B2 JP H0831796B2 JP 1177509 A JP1177509 A JP 1177509A JP 17750989 A JP17750989 A JP 17750989A JP H0831796 B2 JPH0831796 B2 JP H0831796B2
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万典 山手
康三 塗矢
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はパルス幅変調(PWM)方式ディジタルアナロ
グ変換器に関し、特にそのS/N特性の改善に関するもの
である。
従来の技術 ディジタル技術を用いた機器が、実用に供されて以来
久しいが、このような機器においては、アナログ量を離
散値化してディジタル処理を行ない、又、アナログ量に
変換する過程で、ディジタル・アナログ(D/A)変換器
が用いられる。そのD/A変換器の変換方式として、従来
はR−2R型で代表される様な抵抗ラダー型のものが用い
られてきた。ところがこのようなラダー型のD/A変換器
をディスクリートの回路素子で構成した場合には、部品
コストが大きいことから、コストダウンを図るために、
IC化が検討されてきた。しかし、量子化数が増大するに
ともなって、IC内部で作ることの可能な抵抗値の精度が
低いために、D/A変換器の変換精度が低下するという問
題があった。しかし最近ではパルス幅変調(Pulse Widt
h Modulation;PWM)技術を利用したD/A変換器が提案さ
れている。このPWM方式によれば、ICプロセスにおける
抵抗値精度によらず、変換精度が確保できるようになっ
てきた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、最近では、異なるサンプリング周波数
で動作する機器、例えば、コンパクトディスクプレー
ヤ、ディジタルオーディオテープレコーダ、衛星放送受
信機等が実用化されるにいたり、PWM方式D/A変換器のク
ロックとしては、上記の入力サンプリング周波数の一定
の倍数のクロックが必要となり、D/A変換する入力信号
のサンプリング周波数に応じて、PWM方式のクロック周
波数を、サンプリング周波数に応じて切換る必要が出て
きた。この時、第5図に示すように、切換回路で分周し
た場合の不要成分のスペクトラムが切換回路出力クロッ
クに現われ、この不要成分のスペクトラムにより、PWM
方式D/A変換器のS/N(信号/ノイズ)比を劣化させるこ
とが判明した(参考文献;「昭和63年10月の日本音響学
会講演論文集P411(1−6-13、PWM型D/A変換器におけ
るクロックジッタの考察)金秋哲彦:松下電器産業
(株)、AV研究所」)。
このS/N劣化について以下により詳細に説明する。
上記参考文献によれば、「クロックジッタはノイズレ
ベルを増加させ、ノイズレベルとジッター量は比例す
る。」となっている。ここで第5図に示すようにPWM方
式D/A変換器用クロック基本波に対して、PWM方式D/A変
換器用クロック基本波の1/n分周(nは整数)のジッ
タ、第5図では1/2分周のジッタがある。この時のスペ
クトラム図が第5図であり、第6図に時間領域の波形図
を示す。第6図aはPWM方式D/A変換器用クロック基本波
のみの時の波形図であり、第6図bは1/2分周出力が基
本波に混入した時の波形図であり、第5図の周波数領域
を時間領域に変化させた時のものである。
ここで第7図に示すようなアンプに上述のクロックを
入力した場合について検討する。第7図に示すアンプ
は、ロジック回路におけるインバーターに入出力に帰還
をかけたタイプのアンプである。よってスレッシュホー
ルドレベルが存在する。このようなアンプに上記のよう
なクロックを入力した場合の出力波形は第8図a,bの通
りである。第8図aは第6図aに示された基本クロック
を入力した場合の入出力波形、第8図bは第6図bに示
された基本クロックに分周成分が加えられたクロックを
入力した場合の入出力波形を示す。第8図bの波形図か
らも明らかなように1/2分周成分が加えられた場合には
ジッターが生じることになる。よって参考文献で示され
るようにジッターが生じるためにノイズが増加すること
になる。
次に入力サンプリング周波数が変化する場合のこのD/
A変換器への(サンプリング)クロック入力回路につい
て説明する。サンプリング周波数をsとした時、PWM
形D/A変換器のクロックはs×l(lは整数で現状で
は128,192,256,384,768が一般的に使用される。)で与
えられる。サンプリング周波数sがs1からs2
変換すればPWM用D/A変換器のクロックは、s1・lか
らs2・lと変化させる必要がある。このためにはD/A
変換器のクロック入力路にs1・lとs2・lのセレ
クター回路が必要となる。このようなセレクター回路を
具備したD/A変換回路は、例えば、第9図,第10図に示
されるように構成される。実回路において、第10図の様
にサブストレートのインピーダンスが高い場合、サブス
トレートを流れる電流Is1×l,Is2×lによっ
て、サブストレート電圧が微少に変化することにより、
セレクター回路にサブストレートを流れる電流の周波数
に応じたスペクトラムがまわり込み、クロック回路出力
のクロックのスペクトラムにかさねあわされる。又IC内
の電源電圧からのまわり込みもある。
以上のようにPWM方式D/A変換器においてはクロックス
ペクトラムに不要なスペクトラムがかさね合わされるこ
とにより、S/N、(信号対雑音比)の劣化が起る。
本発明は上記問題点に鑑み、上記の不要スペクトラム
を発生させないPWM方式D/A変換器及びPWM方式D/A変換器
用クロック発生回路を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明のPWM方式ディジタ
ルアナログ変換器は、PWM方式ディジタルアナログ変換
器のクロック入力の前段に基本クロック成分以外の不要
スペクトラム成分を除去するためのフィルターを設けた
ものである。
作用 本発明は上記した構成により、付加したフィルターに
よりPWM方式ディジタルアナログ変換器用クロックのス
ペクトラム純度を高めることにより不要スペクトラムの
除去を行なうことが可能となる。
実施例 以下本発明の一実施例のPWM方式ディジタルアナログ
変換器について、図面を参照しながら説明する。第1図
は本発明の基本概念を説明するための入力サンプリング
周波数が単一の場合の基本ブロック図である。第1図に
おいて1はPWM方式D/A用クロック入力端子で、この端子
1に第5図で示すようなスペクトラムの信号が入力さ
れ、フィルター2、具体的にはバンドパスフィルターBP
F又はバイパスフィルターHPFにより第5図の1/2分周の
不要スペクトラムが除去される。その結果PWM方式D/A変
換器3には不要スペクトラムの除去されたクロック11が
入力され、音声データー4と、PWM用サンプリングクロ
ック5が入力され、PWM出力6が得られる。
第2図は入力サンプリング周波数が2種類以上ある場
合の実施例で2種類の時のBPFの具体回路を示してい
る。第2図において7はコンデンサー、8はコイル、9
はコンデンサーで、コンデンサー7,9、コイル8により
センター周波数が高いバンドパスフィルターを構成して
いる。10はコンデンサー、12はトランジスタ、14,15は
抵抗で、これらのコンデンサー10、トランジスター12、
抵抗14,15でセンター周波数が低いバンドパスフィルタ
ーを構成している。16は切換信号入力端子であり、この
切換信号が“L"になればトランジスター12がオンするこ
とにより、コンデンサー10の一端が等価的にトランジス
ター12を通じてコンデンサー13に直列接続され、バンド
パスフィルターの中心周波数が低い方へずれる。
より具体的にはコンデンサー7のインピーダンスをC1
コイル8のインダクタンスをLコンデンサー9のインピ
ーダンスをC2とすればバンドパスフィルターのセンター
周波数は で与えられ、C2がC2+ΔC2によって、00−Δ0
の変化となる。このΔC2はコンデンサーC10,C13に依存
するものである。
次に本発明の第3の実施例のPWM方式ディジタルアナ
ログ変換器について第3図を参照しながら説明する。第
3図の実施例は、第2図に示したディスクリート回路素
子で構成された信号切換部をIC化した場合の一実施例で
ある。本実施例は、水晶発振器によりスペクトラム整形
されたPWM方式D/A用クロックを得る方法によるものであ
る。
第3図において26はs1×l用(s1は入力サンプ
リング周波数、lは整数)の発振器、27はs2×l用
発振器、28はs3×l用発振器である。発振器26の内
部は、帰還抵抗18、インバーター19、水晶発振子20、水
晶用コンデンサー21,22で構成されており、スイッチ(S
W1〜SW3)23,24,25が各々の発振器の入力端子に接続さ
れ、切換信号に応じてどれか1つが選択されて、オープ
ンになり、他の2つのスイッチはon(接地した状態)と
なる。本方式によって、スペクトラム整形されたPWM方
式D/A用クロックとして不要スペクトラムを除去するこ
とが可能となる。
次に本発明の第4の実施例のPWM方式ディジタルアナ
ログ変換器について第4図を参照しながら説明する。本
実施例は入力端子30に供給されたマスタークロックを分
周して、スペクトラム整形されたPWM方式D/A用クロック
を得る場合の一例である。本実施例のディジタルアナロ
グ変換器は、34〜36のアンドゲート、37,38の分周器と4
1のORゲートで構成されており、第9,10図で説明したよ
うに分周した後で選択した場合には、分周器が動作する
事による不要スペクトラムが発生するため、第3図と同
様に選択された分周器出力またはマスタークロックが出
力となり、他の分周器は動作がストップするように構成
したものである。
発明の効果 本発明によればPWM方式ディジタルアナログ変換器の
クロックのスペクトラム純度を高めるためにクロック入
力にフィルターを挿入した事により、ジッターの発生を
少なくできる為に、変換器のS/Nの向上が図れ、しかも
複数の入力サンプリング周波数に対応ができ、IC化に適
し、その実用的な効果は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるPWM方式D/A変換器の
ブロック図、第2図は同実施例の具体回路図、第3図及
び第4図は他の実施例のブロック図、第5図はクロック
ジッターの発生事由の説明をするためのクロックのスペ
クトラム図、第6図はクロックの時間領域波形図、第7
図はゲートで構成した場合のアンプのブロック図、第8
図は第7図のアンプにクロックを入力した場合の動作説
明のための波形図、第9図は従来例のD/A変換器のブロ
ック図、第10図は第9図に示したセレクター回路の具体
回路図である。 2……フィルター、3……PWM方式D/A変換器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のクロック発生器の出力を選択するセ
    レクターと、前記セレクターの出力とPWM方式ディジタ
    ルアナログ変換器のクロック入力との間に挿入されたジ
    ッター除去用のバンドパスフィルターまたはハイパスフ
    ィルターとを備え、更に、前記フィルターの中心周波数
    または遮断周波数を入力される信号のサンプリング周波
    数に応じて切換える手段を備えたことを特徴とするPWM
    方式ディジタルアナログ変換器。
JP1177509A 1989-07-10 1989-07-10 Rwm方式ディジタルアナログ変換器 Expired - Lifetime JPH0831796B2 (ja)

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