JPS6091724A - デジタル・アナログ変換装置 - Google Patents

デジタル・アナログ変換装置

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Publication number
JPS6091724A
JPS6091724A JP19919783A JP19919783A JPS6091724A JP S6091724 A JPS6091724 A JP S6091724A JP 19919783 A JP19919783 A JP 19919783A JP 19919783 A JP19919783 A JP 19919783A JP S6091724 A JPS6091724 A JP S6091724A
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JP
Japan
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wave
data
pwm
bit
converted
Prior art date
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Pending
Application number
JP19919783A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Takeda
竹田 仁
Masaaki Ishihara
石原 政明
Masayuki Katakura
雅幸 片倉
Norio Shoji
法男 小路
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66—Digital/analogue converters
    • H03M1/82—Digital/analogue converters with intermediate conversion to time interval
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66—Digital/analogue converters
    • H03M1/68—Digital/analogue converters with conversions of different sensitivity, i.e. one conversion relating to the more significant digital bits and another conversion to the less significant bits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

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〕 本発明ば、PCM(Pulse−Code Modul
ation)lz:+−1−プレーヤ等の各種デジタル
処理ンステl、に適用されるデジタル・アナログ変換装
置に関し、特に、テジタルデータをパルス振幅変調(P
AM: Pulse−Ampl 1tude Modu
 −1ation)波とパ)L−ス幅変調(PWM:P
u1se−Width Modula −tion)波
に変換してアナログ化する方式のものに関する。
〔背景技術とその問題点〕
従来より、単純二進符号や二進化十進符号のようVこ各
ビットが一定の重みを持ったデジタル信号をアナログ信
号に変換するデジタル・アナログ(D/A)変換装置は
、上記各ビットの重みにて与えられるテンタル情報に対
応するPAM波やPWM波に上記デジタル信号を変換し
て、上記PAM波あるいはPWMGを低域通過フィルタ
にて補間することによりアナログ信号を得るようにした
変換方式のものが広く知られている。
デジタル信号をPAM波に変換する方式(以下、PAM
方弐という。)のD/A変換装置4では、原理的に直線
性の良好な変換特性を(Aられるのであるが、入力デジ
タル信号の各ビットの重みに正確に対応する高楯度の抵
抗加算回路や電流加算回路を必要とし、分解能を高めよ
うとすると回路規模が大きくなり且つ回h)6全体を高
精度にしなければならない。寸だ、デジタル信号をP’
WM波に変換する方式(以下、PwM方式という。)の
D/A変換装置では、入力デジタル信号に応じてカウン
タにより出力のパルス幅を制御すれば良いので、回路構
成が簡単であるが、その変換特性が原理的に非直線で変
換誤差を含み、また、分解能に応じてカウンタの動作周
波数を高くする必要がある。
すなわち、PAM方式にて変換したアナログ信号とPW
M方式にて変換したアナログ信号とを比較すると、第1
図に示すように各方式にてテンタル信号を変換したPA
MパルスもPWMパルスモ面積は等しいのであるが、変
換周期Tに対するテ=−ティが変化することのないPA
Mパルスに対してデー−ティが変化するPWMパルスは
、フルスケール(Ii’S)にて上言己1) A Mパ
ルレスとデ・・−ティが一致し、0FS1則のPWMパ
ルス程その中ノE、・(tl )、(tl )、(t:
3 )が変換周期(T)TF S 、F S 、i−F
 S の中心(tつ)から離れるため、名アナログ信号の瞬時
値レベルか第2図に示すようにlJ A M方式よりも
PWM方式の方が低くなってし捷い、しかも方式におけ
る変換特性の非直線性はアナログ信号の周波数yc応じ
て変化し、信号周波数が高い稈、上記非直性による歪が
大きくなり、寸だ、−変換周期T内でのPWM波の最大
パルス幅が大きい程、上記歪か大きくなってし甘う。
上記PWM力式ににおける変換歪を低減するにu、PW
M波のパルス幅を制御するカウンタの動作周波数と高く
して、データのILSBを示すPXVN侃域通退域通過
フィルタ間して得られるアナログ信号の信号レベルか低
くなってしまい、最大出力レベルと無信号レベルとの比
すなわちダイナミ7・クレソンが低下するという欠点か
ある。
さらに、Nビットの分角イ能の]つ/A変換をP A 
M方式にて行なう場合には、例えは電流加算回j烙を利
用するとすると、各ビットに対応して高精度に重みづけ
されな、N個の電流源を心安とする。
〔発明の目的〕
そこで、本発明は、上述の如き従来の問題点に鑑み、P
AM方式およびPWM方式の各長所を有効に利用して高
分解能のD/A変換を可能にした新規な構成のデジタル
・アナログ変換装置を提供するものである。
1だ、本発明の他の目的は出力アナログ信号の歪率を悪
化させることなくダイナミックレンジ全確保するように
したPWM方式によるD/A変換全換金可能ることにあ
る。
さらに、本発明の他の目的は、PWM力式によるD/A
変換特性の直線性の向上を図り、歪の少々いアナログ信
号を得ら扛るようにすることにある。
〔発明の概要〕
本発明に係るデジタル・アナログ変換装置は、上述の目
的を達成するためにNビットの入力テジタルデータを上
位nHNビットT位lILビットに少なくとも二分割し
、上記上位+11□ビツトのデータヲノクルス振幅変調
波に変換し、上記下位+1Lビツトのデータをパルス幅
変調波に変換し、上記ノシルス振幅変調波とパルス幅変
調波を時間Ra1l を合ぜて加算合成し、この合成パ
ルスを一変換周期内で複数回出力するようにしたことを
特徴とするものである。
〔実施例〕
以下、本発明に係るデジタル・アナログ変換装置の一実
施例について、図面に従い詳卸1に説明する3、 第3図のブロック回路に示す実施例において、データ入
力端イ1に6−1 、す/フリンク周勘1(周期I)1
υにアナログ信号を量子化し/−Nヒツトの/リアルデ
ータか供給aれる。この実施例では、5ヒ。
l・のシリプルデータが上記テ−り人力☆;M子1に、
11、給さノ]るものとする。
変換器2に供給され、このS/P変換器2によりパラレ
ルデータに変換される。
上記S/P’&換器2にて得られるパラレルデータは、
変調制御部10に供給される。
この変調制御部10は、クロック入力端子11から供給
されf。LKなる同波数のクロックパルス(ψ。LK)
を計数する4ビツトカウンタ12と、とクロックとして
動作するでれそれ4ビツトの第1および第2シフトレジ
スタ13.14を備、t ティる。
上記各シフトレジスタ13,14は、各最]位ビット出
力がシリアルデータ入力端子にそれぞれ戻されており、
上記カウンタ12からの分周出力パルス(Ps)をクロ
ックとして4ビツトデータを巡回的にシフトするように
なっている。
第1のシフトレジスタ13には、上記S/P変換器2に
て得られるNビットのパラレルデータのうち、そのビッ
トの重みの大きいMSBlluの上位nH(nn=2 
)ビットのデータ(Dφ) 、(D+)がPAMデコー
ダ15を介して4ビツトデータ(dφ) 、(dl)。
(d2) 、 (as)に変換されて供給される。
dφ−Nφ〃 d、=Dφ+D。
d2−(Dφ+DI )・D。
d3=Dφ・D。
に変換するもので、例えばORゲートとANDゲートに
て構成される。このPAMテコーダ15にて得られる4
ビツトデータ(dφ) 、 (dl ) 、(d2)。
(d3)は、■サンプリング周期Ts毎に上記第1のシ
フトレジスタ13にパラレルロードされ、このシフトレ
ジスタ13にて上記分周出力パルスPsのタイミング毎
に第4図に示すように巡回的にシフトされる。
上記第1のシフトレジスタ13は、上記4ビツトデータ
(dφ) 、 (dl) 、 (d2) 、 (as)
を巡回的にシフトした4ビツトの第1の制御データ(S
A)をスイッチング制御回路16に供給している。
捷た、第2のシフトレジスタ14は、データ入力回路1
7から[1,121,φ、IZI’llなる4ピントデ
ータが1サンプリング周期Ts毎にパラレルロードされ
るようになっており、この4ビツトデータを上記分間出
力パルスPsのタイミング毎に第4図に示すように巡回
的にシフトして、4ビツトの第2の制御データ(SB)
を形成し、この制御データを上記スイッチング制御回路
16に供給するようになっている。
さらに、上記スイッチング制御回路16には、上記各シ
フトレジスタ13.11=ら出力される4ビツトの制御
データ(SA) 、 (SB)がNORケート18,1
9.20.21を介して第3の制御データ(Sc)とし
て供給されている。
また、上記変調制御部10は、上記カウンタ12にクロ
ックパルスψ。□を計数することにより第4図に示すよ
うに各タイミングL。r tll ”2・・・毎に出力
される4ビツトの計数出力データ(Qc[:Q+。
Q2.Q3.Q4 ) )に対する一致検出を行なう第
1および第2の一致検出回路22.23を備えている。
上記第1の一致検出回路22は、上記S/P変換器2に
て得られるNピントのパラレルデータのうち、そのビッ
トの重みが小さいL S B 11tlの下位nL(n
b=3)ビットのデータ(D2) 、 (D3) 、 
(D4 )が供給されているとともに、補助データ久方
端子24から論理「1」の1ビツトデータ(Ds )が
供給されておシ、この1ビツトデータ(Ds)を上記下
位nLビットデータ(D2) 、(D3) 、(D4)
 ノM S B 例に付加した4ビツトデータ(Dx 
〔Ds 、D2 、Ds 1D4))と上記カウンタ1
2からの計数出力データQ c CQ+ 。
Q2.Q3.Qイ〕とを比較して一致検出を行なうよう
になっている。この第1の一致検出回路22にて得られ
る一致検出出力は、フリップフロップ26にリセットパ
ルスとして供給されている。
また、上記第2の一致検出回路23は、上記1ビツトデ
ーIDsを上記下位”Lビノトデーク(D2)。
(D3) 、 (D4)に付加した4ビツトデータ(D
x)の補数データ(Dx)が補数回路25から供給され
ており、この補数チー3(Dx) と上記δj;散出力
テーータCQC)と全比較して一致検出を行なうように
なっていて)。この第2の一致検出回路23にて州られ
る一致出出力は、上記フリップフロップ26にセントパ
ルスとして供給されている。
なお、上記各−数構出回路22.23は、例えばそ担ぞ
れ11固のEX・ORケートおよび1イ固のN A N
l)ケートにて構成される。
上記第1および第2の一致検出回路22.23による各
−数構出出力によりトリカーされる上記フリップフロッ
プ26は、第4図に示す各タイミング(t8) −(t
2.) 、(t4o) 、(tso)を中ノし・とじて
上記下位】]Lビットデータ(D3 )、 (D4 )
 、 (D5) に応じてパルス幅(τ)が変化するP
WM !till H信号(SPWM)を出力する。こ
こで、上記各タイミング(t8) ’(t24) 、(
t4o) 、(t5e)は−変換1.’jj期(T)を
等間隔に分割した各区間(TIl) 、(Tb) 、(
Tc) 、 (T、i)の中心((なっている。
この実施例において、上述の如き構成の変調pill側
+i[1oにより動作fl+制御さレル変調部30は、
2nH=4個の定電流源31.32,33.34を備え
、次の様に構成されている。
各定電流源31.32,33.34は、そ)しそれ3接
点の・1個の切換スイッチ35.36.3γ。
38の′6可11の接点(s+ ) 、 (S2) 、
 (S3 ) 、 (s、+)に接続されている。そし
て、上記各切換スイッチ35゜36.37.38U、各
第1の固定接点(AI)、 (A2)。
(A3 ) 、 (A4 )か演算増幅器40の反転入
力端子に接続され、1/9込各第2の固定接点(B+)
 、(B2)。
(B、 ) 、 (B+ )かPWMのスイッチ39を
介して上記反転入力対、1子に接続され、さらに各第3
の固定接点(c、) 、 (C2) 、 (C3) 、
 (C4)か接地さt’している。
丑だ、上記(演算増幅器4(01、その非反転入力端子
が僧地されており、さらに、その出力店子41が帰還抵
抗42を介して反転入力端子に接続されている。
上記PWM用のスイ、・す39は、上述の変調制m+部
ioのフリップフロップ26から出力されるP WM 
ffi制御信号(SPWM)によってスイノナ/グ制(
111されるようになっている。
1だ、上記4個の切換スイッチ35.36,37゜38
は、上述の変調1h制御部10のスイッチング制御回路
16から出力されるスイッチング制御信号(Ssw)に
よって、次のように切換制御されるようになっている。
第1の切換スイッチ35ば、」ニー記スイノナング制御
信号Sswによって、上記変調制御部10の第1のシフ
トレジスタ13の最上位ビット出力’、Q+3)が論理
「1」のときに、その可動接点(S+)が第]の固定接
点(AI)に接続され、丑た第2のンストシ・/スフ1
4の最上位ビット出力(Q23)が論理(−1」のとき
に、その可動接点(Sl)が第2の固定接点(j3+)
tこ接続され、さらに、上記各最上位ビット出力(Q1
0 、Q23)かともに論理[−〇」)ときI/C1そ
の司動接点(Sl)が第3の固定接点+−ム¥4・に接
続される。寸だ、第2.第3.第4の切換スイッチ36
.37.38も、上記第1の切換スイッチ35と同様に
、上記各シフトレジスタ13.14の各出力の論理値に
応じて切換えられるようになっている。
上記4個の切換スイッチ35.36,37.38は、第
1のシフトレジスタ13から出力される第1の!ti制
御テータデーA)によって、上述の第4図に示したタイ
ムチャートにおける区間(Ta) 、 (Tb)。
(T、) 、(Td)毎に4個の定電流源31 、32
 、33゜34を上記上位11+1ビノトテータ(Dφ
) 、 (D、 )に対応する個数ずつ順次に選択して
、第5図に示す如きp A M波(PAMo)を形成し
、このPAM波(P A11xIo)を上記演算増幅器
40に供給する。
才/こ、下記4個の切換スイッチ35.36.37゜3
8i、!、第2の/フトレ/スタ14から出力される第
2のflil+御テータ(デー)によって、上記・1個
の定電侃源31.32,33.34を上述の各区間(T
−) 、 (Tb) = (Tc) 、(Td) 4u
にl1lf4次に選択して、手記PWM用のスイッチ3
9に接続する。上記PWlvI用のスイッチ39は、上
記PWM制御(L月に基いたスイッチング動作全行なう
ことによりPWMe。
(I)WMO)を形成して、このPWM波(PWiVI
o )を上記演算増幅器40に供給する。
そして、上記演算増幅器40は、上述の各スイッチ35
.36.37,38.39の、スイノナング動作によシ
ー変換周期(T)内に複数回形成されるPAM波(p 
AMO)とPWM波(PWM、)とを加算合成して第6
図に示すような合成パ ルス(POUT)を出力する。
すなわち、上述の如き構成の実施例では、Nビットの入
力デジタルテ゛−タの下位+11.ピノトチ〜りが、−
変換周期(T)を等間隔に分割した各区間(T、)。
(Tb) 、(Tc) 、 (Td)の各中心のタイミ
ングを中心としてそれぞれ左右対称にパルス幅(τ0)
の変化する4個のPWMパルスから成るPWIVI波(
PWj\qo)に変換される。上記PWM波(PWIV
]o )は、−変換周期(T)内で左右対称の同一パル
ス幅(τ。)を有し且つ等間隔の時間遅れもって順θζ
に出力される4個のPWMパルスから成るので、低域通
過フィルタにて補間してアナログ信号に変換したときに
歪率を増大させることなく信号レベルをそのパルス数分
だけ高くすることができる。
捷だ、Nビットの入力デジタルテークの上位】II(ビ
ノトデータは、上記PWM波(PWMo)と時間像 軸の合った上記烙区間(Ta) 、 (Tb) 、(1
’c) 、(’L+)をそれぞれパルス幅とする4個の
P A Mパルスから成るPAM波(PAMo)に変換
される。上記PAM波(p AMo)は−変換周期(T
)内で順次に出力される4個のPAMパルスにて形成さ
れているので所謂アパーチャ効果によるPAM波の変換
歪を少なくすることができる。なお、上3己P A M
 a(P AMo )の各パルス・パルス間隔は、任意
であるが上記アパーチャ効果の影@!を減すために(は
その間隔を小さくした方が良い。
さらに、この実施例では、上記PAM波(PAMo)お
よびPWM波(PWMo)を、変調部30の各定電流源
31.32,33.34を一変換周期(T)内でj1h
次に切換選択することによって形成しているので、各定
電流源31.32,33.34の各定流値(it) 、
 (I2) 、 (I3) 、 (I4)の平均筒にて
全体の波高値を示すことができる。従って、各定電流源
31.32,33.34として高精度のものを用いずと
も、PAM波(PAMo)およびpWM波(PWM、)
による変換特性の直線性を確保することができモノリン
ツクIC化が容易になる。
上記PAM波(P A Mo )とPWM波(PWMo
)を加算合成して得られる合成パルス(Poul・)は
、周期(T)の中心(tφ)に対して左右対称の波形を
有しているので、FM成分による誤差を含むことなく、
低域通過フィルタにて補間してアナログ信号に変換した
ときの変換特性の非直線性による誤差も第7図に示すよ
うに小さくなる。
〔発明の効果〕
上述の実施例の説明から明らかなように、本発明に係る
デジタル・アナログ変換装置では、Nビットの入力デジ
タルデータを上位1111ビツトと下位ILLビットに
少なくとも二分割して、各テークを一変換周期内でそれ
ぞれパルス幅の等しい左右対称の複数のPAM波とPW
M波に変換して時間軸を合せて加算合成しているので’
I FM成分による誤差等を含むことなく直線性に優れ
且つダイナミックレンジの広いD/A変換を行なうこと
ができる。
従って、本発明によれば所期の目的を十分に達成するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般にD/A変換に用いられるPAM波および
PWM波を示す波形図であり、第2図は上記PAM波お
よびPWM波を用いたD/A変換の各変換特性を比較し
て示す特性線図である。 第3図は本発明に係るデジタル・アナログ変換5図は上
記実施例における上位nllビットのテークを変換して
得られるPAM波の波形図、第6図は上記実施例おいて
各PWM波を加算合成して得られるPWM波出力の一例
を示す波形図、第7図は上記実施例におけるD/A変換
特性を示す特性線図である。 10 変調11i11徊j部 12・・・カウンタ 13.14・・シフトレジスタ 15・・・PAMデコーダ 16 ・スイッチング制御回路 22.23・−数構出回路 25・・補数回路 26・・・フリップフロップ 30・・変調部 31.32.33.34・・定電流源 35.36.3γ、38.39 ・・スイッテ40・・
・演算増幅器 特許出願人 ソニー株式会社 代理人 弁理士 小 池 兄 同 1) 利 榮 − 手続補正書(自発) 昭和59年8月711 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和58年 特許願第199197 @2、発明の名称 事イ′Iとの関係 特a′「出願人 化 所 東京部品用区北品用6丁目7番35号氏名 (
218)ソニー株式会社 (名 称) 代表者 大 賀 典 雄 4、代 理 人 〒105 住 所 東京都港区虎ノ門二丁目6番4号自 発 6、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄、および図面 7、補正の内容 (7−1,) 明細書の第3頁第15行目から同頁第8
行目に亘る記載「離れるため、・・・・・・・・含んて
しすう。」を次の通り訂正する。 l−離れるため、周波数変調(F’ M : Freq
uencyModulation )による誤差を発生
する。また、各方式にて変換した各アナロク信号の瞬時
値レベルは、第2図に示すように、PAM方式よりPW
M方式の方が高くなってしまい、PWM方式による変換
特性には非直線性をもってしまう。」 (7−2) 明細書の第4頁第7行目にある記載「と高
くして、」を(を高くして、」と訂正する。 (7−3) 明細書の第10頁第10行目にある記載1
M88例」をIMsB側」と訂正する。 (7−4) 明細書の第11頁第4行目にある記載1一
致出出力」を1−数構出出力」と訂正する。 (7−5) 明細書の第11頁第7行目から同頁第8行
目に亘る記載11個の・・・・・・NANDケ−1・に
て」を14個のEX −01(、ケートおよび1個のN
OLLケーI・にて」と訂正する。 (7−6) 明細書の第11頁第13行目にある記載[
上記下位11L・・・・・・・・・、(Dslに」を「
上記下位11Lヒツ1、テーク(D 2) 、(D a
”) 、(D 4’)に」と訂正する。 (7−7) 明細書の第13頁第9行目にある記載[Q
、、 Jを「Qlφ」と訂正する。 (7−8) 明細書の第13頁第11行目から同頁第8
行目に亘る記載1また第2の・・・・・・・・・出力(
Q 2B)が」を「また第2のシフトレジスタ14の最
上位ヒツト出力rQ2φ)か」と訂正する。 (7−9) 明細書の第13頁第15行目にある記載[
Q+−、Q2jをIQ、φ、Q2φ]と訂正する。 (7−10) 明細書の第16頁第4行目から同頁第8
行目に亘る記載1上記FAM波(P AMo )は・・
・・ことができる。Jを削除する。 (7−11) 図面の第2図を別紙の通り訂正する。 第2図 へVテジフル梠ν

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Nビットの入力デジタルデータ全上位nNビットと下位
    11Lビツトに少なくとも二分割し、上記上位II N
    ビットのデータ全パルス振幅変ル114波に変換し、上
    記下位nLビットのデータ全パルス幅変調波に変換し、
    上記パルス振幅変調波とパルス幅変調波を時間軸を合ぜ
    て加算合成し、この合成・ぐルスを一変換周期内で複数
    回出力するようにしたことを特徴とするデジタル・アナ
    ログ変換装置。
JP19919783A 1983-10-26 1983-10-26 デジタル・アナログ変換装置 Pending JPS6091724A (ja)

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