JPS6211324A - デイジタル−アナログ変換方法 - Google Patents

デイジタル−アナログ変換方法

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JPS6211324A
JPS6211324A JP15056685A JP15056685A JPS6211324A JP S6211324 A JPS6211324 A JP S6211324A JP 15056685 A JP15056685 A JP 15056685A JP 15056685 A JP15056685 A JP 15056685A JP S6211324 A JPS6211324 A JP S6211324A
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徹朗 荒木
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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〕 本発明は、オーディオ信号等のアナログ信号に対応する
ディジタル信号を、ディザ(di ther )ディジ
タル信号の加算、又はディザの加算と減算を伴なってア
ナログ信号に変換するためのディジタル−アナログCD
/A)変換方法に関するものである。 〔従来の技術〕 オーディオ信号のPCM記録及び再生において。 量子化雑音(童子化出力と入力標本値との差]が問題に
なる。特に入力信号レベルが低く童子化ステップ数が少
ない場合には、量子化雑音は入力と強い相関を有し、雑
音というよりも入力信号の一樵の歪(高次高調波〕とな
る。また1例え入力信号レベルが高くとも、極くゆつく
り変化する信号に対しては、−1量子化ステツプが変化
する毎に不快な雑音が発生する。上述の如き問題を解決
するために、A/D変換時に、ディザと呼ばれる白色性
雑音をアナログ入力信号に加えてディジタル信号に変換
すること、又はディザなアナログ入力信号に加算し、デ
ィジタル信号に変換した後に、ここからディザに対応す
るディザディジタル信号を減算すること、又、D/A変
換時において、ディジタル信号にディザディジタル信号
を加算してD/A変換すること、又はこのD/A変換後
にディザディジタル信号に対応するディザアナログ信号
をD/Ai換出力炉出力算することは既に知られ℃いる
。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、D/A変換器を低コスト化するためには、こ
のD/A変換器の入力ビツト数を情報ディジタル信号の
ワードのビット数(一般に16ビツト)と同−又は近い
数にすることが望ましい。 しかし、この様に設計すると、情報ディジタル信号にデ
ィザディジタル信号を加算した値が加算器及びD/A変
換器のビット数を越えない様に、ディザの分だけ情報デ
ィジタル信号の値を抑えなければならなかった。このた
め、必然的にダイナミックレンジが狭くなった。勿論、
加算器及びD/A変換器のビット数な多くすれば、ダイ
ナミックレンジを大ぎくすることが出来るが、必然的に
装置がコスト高になる。 そこで1本発明の目的は、D/A変換装置を低コストに
保って広いダイナミックレンジン得ることにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するための本発明は、所定ビット数の情
報ディジタル信号と前記所定ビット数未fi(7)ヒツ
ト数の実質的にランダムなディジタル信号から成るディ
ザディジタル信号とをディジタル加算器によって加算す
ること、前記情報ディジタル信号と前記ディザディジタ
ル信号との加算信号tディジタルーアナログ変換器でア
ナログ信号に変換することを少なくとも含んでいるディ
ジタル−アナログ変換方法において、前記情報ディジタ
ル信号の値又は前記情報ディジタル信号と前記ディザデ
ィジタル信号との加算値が所定値以上の値を有している
か否かを判定すること、前記情報ディジタル信号の値、
又は前記加算値が所定値以上の値を有していることを示
す判定結果に応答して前記加負器に前記ディザディジタ
ル信書を僕紛することを停止することを具備しているデ
ィジタル−アナログ変換方法に係わるものである。 〔作 用〕 上記発明においては、情報ディジタル信号が大きい値を
有しているか否かが、情報ディジタル信号、又は情報デ
ィジタル信号とディザディジタル信号との加算値に基づ
いて判定される。そして。 情報ディジタル信号が大きい値を有している場合には、
ディザディジタル信号の加算器への供給が停止される。 こりたぬ、加算器の出力即ちD/A変換器の入力がディ
ザの加算によって過大になることが防止される。情報デ
ィジタル信号の値が大きい時にディザを加算しないので
、ディザの分だけ情報ディジタル信号の値を大きくする
ことが可能になり、結局ダイナミックレンジが広くなる
。 〔実施例〕 次に1本発明の詳細な説明する。 (第1の実施例) 第1図に示す第1の実施例に係わるディジタル化された
オーディオ信号をアナログ信号に変換する装置は、1ワ
ード16ビツト構成の情報ディジタル信号(ディジタル
化オーディオ信号]を並列形式で入力させるライン(1
)馨有し、これがディジタル加算器(2)に接続されて
いる。このライン(1)からは、例えば、 88−2 
kHzのサンプリング繰返し周波数で情報ディジタル信
号が入力する。 (3)はディザディジタル信号発生器であり、実質的ニ
ランダムに12ビツトのディジタル信号を発生する回路
である。このディザディジタル信号発生回路(3)は、
第2図に示す如く、16ビツトシフトレジスタ(4)と
、3つの排他的ORゲー) +51 (61(7)とN
OT回路(8)とで構成されている。即ち、シフトレジ
スタ(4)の第1〜第16段の出力端子から選ばれた第
11段の出力端子と第13段の出力端子とを第1の排他
的ORゲート(5)の2つの入力端子に接続し、第14
段の出力端子と第16段の出力端子とχ第2の排他的O
Rゲート(6)の2つの入力端子に接続し、第1及び第
2の排他的ORゲート(5)(6)の出力端子Z第3の
排他的ORゲート(7)の2つの入力端子に接続し、こ
の第3の排他的ORゲ−)(71の出力端子なNOT回
路(8)を介してシフトレジスタのデータ入力端子に接
続したものである。 このシフトレジスタのクロック入力端子ニ88.2kH
zのクロック信号を入力させると、クロック毎に異なる
データ即ちランダムパルスが第1〜第16段の出力端子
に得られる。このシフトレジスタ(4)のビット数をn
とすれば、2−1個のクロックパルスが入力すると元の
状態に戻る。即ち、第1〜第16段の出力端子から発生
するディジタル信号の繰返し周期は、クロック周期の2
−1倍であり。 この例では2−1倍である。この周期は、情報ディジタ
ル信号に対応するアナログ信号の周期に比較して大幅に
長いので、情報アナログ信号に対して周期性を実質的に
有し1いないと見なすことが出来る。この第2図の回路
は、M系列(Maximal −length  Pu
1se 3equences )擬似ランダムパルス発
生回路と呼ばれている公知の回路である。 本実施例では、シフトレジスタ(4)の第1〜第12段
の出力端子から得られる12ビツトの実質的にランダム
のディジタル信号ケデイザデイジタル信号として利用し
ている。このディザディジタル信号は、アナログの白色
性雑音をディジタル信号に変換したものと実質的に同じ
であり、情報ディジタル信号に同期して送出される・ 再び第1図を説明すると、ディザディジタル信号発生器
(3)の出力段に本発明に従うゲート回路(9)が設け
られている。このゲート回路(9)は、並列形式で送ら
れてくる12ビツトのディザディジタル信号を選択的に
通過させるものであり、第3図に示す如く12ビツトの
ディザディジタル信号伝送ラインL1〜L、*に電子ス
イッチ81 S−811を接続することにより構成され
ている。 第1図のディジタル値判定回路αQは1本発明に従って
設けられたものであり、第3図に示す如く16ビツトの
情報信号伝送ライン八、〜Anの内の上位4ビツトのラ
インAll〜AI、に接続された4人力ANDゲートか
ら成る。従って、上位4ビツトの全部が高しベ“ル即ち
°1”の時のみANDゲートの出力が高レベルになり、
これが情報ディジタル信号が所定値[111100・・
・・・・・・0〕以上であることを示す出力となる。A
NDゲートの出力端子はゲート回路(9)の各スイッチ
S、〜S1.の制御端子に接続され、所定値以上の時に
スイッチ81〜S□χオフ制御し、その他の期間はオン
制御する。 ゲート回路(9)の出力はディジタル加算器(2)の入
力に結合されている。従って、加算器(2)は、16ビ
ツトの情報ディジタル信号と12ビツトのディザディジ
タル信号とをディジタル加算し、16ビツトの加算出力
を送出する。 (Illは第1のD/A変換器であり、バーブラウン社
(7)I CであるPCM53JP−Vから成る。Oの
D/A変換器Uυは16ビツトのディジタル入力端子を
有して加算器(2)の出力に接続され、加算器(2)か
ら得られる16ビツトのディジタル信号ケ。 内蔵されているラダー抵抗回路網でアナログ信号に変換
する。 (1カバ第2のD/A変換器であり、第1のD/A変換
器Qllと同一の16ビツトのPCM53JP−Vであ
る。このD/A変換器α力の入力端子はゲート回1i!
+ (91に接続されているので、ゲート回路(9)?
通過した12ビツトのディザディジタル信号が直流から
44・1kHzまでの種々の周波数成分を含むアナログ
のディザ信号(白色性雑音)に変換される。 Uはアナログ減算器であり、一方の入力端子が第1のD
/A変換器(111の出力端子に接続され、他方の入力
端子が第2のD/A変換器α力の出力端子に接続され、
第1のD/A変換器αυから得られるディザ加算アナロ
グ信号から第2のD/A変換器α力から得られるディザ
アナログ信号を減算し、出力端子u4に情報ディジタル
信号に対応したアナログ信号を得るものである。第2の
D/A変換器σ2から得られるディザアナログ信号を第
1のD/A変換器Uυから得られるディザ加算アナログ
信号から減算しない場合においても、ii子化に基づく
不快な雑音乞除去する効果が得られるが1本実施例の如
くディザアナログ信号を減算器03+で減算してやると
不快な雑音除去の効果が一層高まる。なお。 出力端子(141には必要に応じてグリッチ(glit
ch)を除去する回路、ローパスフィルタ等を接続する
。 次に、第1圀の回路の動作を説明する。 ライン山からは一定のサンプリング周期で16ビツトの
情報ディジタル信号を入力させ、ディザディジタル信号
発生器(3)からは情報ディジタル信号と同一のサンプ
リング周期で12ビツトのディザディジタル信号を出力
させる。入カライン山における16ビツトの情報ディジ
タル信号の上位4ビツトの全部が 1 でない場合には
、12ビツトのディザディジタル信号が最大値であって
も、これ等の加算値が16ビツトヲ越えないので、加算
器(2+による加算が正常に行われ、16ビツトの加算
出力が16ビツトのD/A変換器(Illに入力し。 通常のD/八へ換動作になる。 一方、16ビツトの情報ディジタル信号の上位ビットの
全部が 1 になると、情報ディジタル信号とディザデ
ィジタル信号との加算値が16ビツトを越えるおそれが
ある。加算器(2)及びD/A変換器uIIが17ビツ
ト以上の能力を有し℃いれば、16ビツトン越えても処
理をすることが出来る。 しかし1本実施例では低コスト化のために、加算器(2
)及びD/A変換器σDは16ビツトの処理能力しか有
していない。そこで、ディジタル値判定回路QQIが情
報ディジタル信号の上位4ピツトの全部が 1 である
ことを検出すると、ゲート回路(94が信号伝送遮断状
態となり、ディザディジタル信号の加算器(2)及び第
2のD/A変換器0への供給が停止される。従って、加
算器(2)におけるディザディジタル信号の入力がすべ
て 0 となり、情報ディジタル信号はそのまま加算器
(2)の出力となる。 第1のD/A変換器συはディザディジタル信号が加算
され℃いない情報ディジタル信号をアナログ信号に変換
することになるが、ディジタル値が大きい時には童子化
に基づく不快な雑音の発生は極めて少ない。また、ゲー
ト回路(9)によるディザディジタル信号の供給停止時
間立立士士は比較的短いので、ディザの加算及び減算が
行われなくとも。 D/A変換特性の低下は極めて少ない。 ゲート回路(9)によってディザディジタル信号がa#
Iされている時には、加算及び減算の両方が行わないの
で、情報ディジタル信号のλがD/A変換され、そのf
ま出力される。ディザなゲート回路(9)で遮断すると
いつことは、D/A変換器αDの16ビツトの全部な情
報ディジタル信号で使用することが出来ることを意味し
、ダイナミックレンジが広くなる。このD/A変換方式
によれば、直流〜20kHz程度までのオーディオ信号
が良好に得られる。 (M2の実施例] 次K、第4図に示す第2の実施例のD/A変換装置につ
いて説明する。この装置においても、第1図の装置と同
様に16ビツトの情報ディジタル信号入力ライン117
.12ビツトのディザディジタル信号発生器+3)、1
6ビツトの加算器(2)、ゲート回路(9)、ディジタ
ル値判定回路α印、16ビツトのD/A変換器(111
,減算器a3が設けられている。しかし、第1図におけ
る第2のD/へ変換器a力が省かれている。この代り、
D/A変換器auyr時分割で使用し、ディザ加算ディ
ジタル信号とディザのみのディジタル信号との両方を同
一のD/A変換器(111でアナログに変換する様に構
成されている。 時分割制御に行うために、第4図の装置は、ゲート回路
σ51.サンプルホールド回路卵、サンプリングゲート
回路07)、制御回路餞、及びフィルタa9を有する。 (動 作〕 第4図の入力ライン+17には第5図(A1に示す如く
サンプリング周期(T)毎に情報ディジタル信号(ディ
ジタル化オーディオ信号)が入力し、ディザディジタル
信号発失器(3)からは第5図C8に示す如くサンプリ
ング周期(T)毎にディザディジタル信号(擬似ランダ
ムパルス)が発生する。今、情報ディジタル信号の値が
小さいとすれば、ゲート回路(9)はオン状態に保たれ
、ディザディジタル信号は加算器(2)に制限を受けず
に入力する。一方、入力ライン(1)に接続されている
サンプリングゲート回路σ9は、制御回路賭で制御され
、第5図0に示す如く本来の情報ディジタル信号の1サ
ンプルの出力時間(第5図C〜では図示を容易処するた
めにサンプリング周期と1サンプル出力時間とが一致す
るように示されている)を時分割した時間T、にオン状
態となり、第5図(0に示すタイミングで情報ディジタ
ル信号をディジタル加算器(2)に送る。 加算器(2)においては、第5図(Blのディザディジ
タル信号と第5図(0の情報ディジタル信号とが並列加
算され、第5図0の加算出力が得られる。第5図aから
明らかな如く本来の1サンプル出力時間が時分割され、
この前半分において、情報ディジタル信号へにディザデ
ィジタル信号Bを加算した出力(A+BJが得られ、後
半分においてディザディジタル信号Bが得られる。、l
即ち、A+B信号と8信号とが時分割されて交互に得ら
れる。 D/A変換器αυには第5図の)の加算器出力がこのま
!入力するので、この出力端子に第5因の】に対応する
アナログ信号が得られる。D/A変換器Uυの出力端子
は減算器αJの一万の入力端子に接続されていると共和
、サンプルホールド回路σtilKも接続され、サンプ
ルホールド回路tteの出力端子が減算器旺3の他方の
入力端子に接続され℃いるので。 第5図00加算器出力忙対応するアナログ信号がそのマ
ま減算器αJに入力すると共に、サンプルホールド回路
(Lυで抽出され、ホールドされたディザアナログ信号
が入力する。サンプルホールド回路(18Iのサンプリ
ングのタイミングは第5図のに示す如くであり、第5図
00デイザ出力期間に対応して抽出用ゲートが開き、サ
ンプル(ディザアナログ信号]が取り込1れる。そして
、抽出されたディザアナログ信号は次のサンプリングが
行われるまでホールドされて減算器α3の入力となる。 従って、減算器(131の他方の入力端子(−)Kはデ
ィザアナログ信号が常に入力している。このためh i
l〜t4期間に送られてくる情報+ディザのアナログ信
号からディザアナログ信号の減算が可能になる。 時分割処理されているために、減算器αJには情報+デ
ィザアナログ信号が常に入力していない。このため、t
、〜t1期間忙はディザアナログ信号同志の減算も行わ
れる。従って、減算器t131の出力端子からは不要な
信号を含むアナログ信号が得られる。 そこで、サンプリングゲート回路(Iηで必要な信号の
みを抽出するcl第5図[F]は、サンプリングゲート
回路αηにおけるサンプリングのタイミングな示す。情
報+ディザアナログ信号が減算器(131に入力してい
る1、−1,の期間内に設定されたt、〜t1の期間に
ゲートなオン状態にすると、情報+ディザーディザの信
号即ち情報信号が抽出される。サンプリングゲート回路
αηからは情報アナログ信号が間欠的に出力されるので
、ローパスフィルタα3を通して間欠部ケ補関し、完全
な情報アナログ信号を得る。サンプリングゲート回路(
Lηは、アナログ信号列の中のブリッヂ(glitch
 ) ’r含む部分を除いて情報アナログ信号を抽出す
るので、最終的にノイズの少ないアナログ信号が得られ
る。 この時分割方式では、tW報+ディザディジタル信号と
ディザディジタル信号との両方が同一のD/A変換器α
υで変換される。従って、D/A変換誤差も同一になり
、D/A変換誤差の相違のためにディザの減算ン十分に
行5ことが出来ないという問題が生じない。従って、雑
音の少ないD/A変換が可能になる。 この第4図の時分割方式の回路においても、情報ディジ
タル信号の値が大きくなると、ゲート回路(9)でディ
ザディジタル信号の供給が停止される。 従って、情報ディジタル信号とディザディジタル信号と
の加算値’t−、D/A変換器αυの許容入力範囲に納
ぬることが出来る。
【第3の実施例】 第6図に示すR3の実施例のD/A変換装置は。 情報ディジタル信号が所定値よりも大きいか否か馨直接
忙検出する代りに、加算結果に基づいて検出している。 このため、全加算型加算器(2)のオーバフロー出力端
子(2a)’に単安定マルチバイブレータ(10a)の
トリガ入力端子に接続している。16ビツトの情報ディ
ジタル信号と12ビツトのディザディジタル信号とを加
算し、16ビツトよりも大きなビットの値になった時、
即ち加算器(2)の全出力ビットが@1″になった時に
オーバフロー出力端子(2a)からこれを示す出力gK
号が発生するcI第7図によV、これン説明すると、第
7図(A)の情報ディジタル信号と第7図(81のディ
ザディジタル信号とが加算器(2)に同時に入力し、オ
ーバフローした場合には、これ等のディジタル信号の前
縁においてオーバフロー出力が発生し、単安定マルチバ
イア’L/−タ(loa)が第7図(0に示す高レベル
のオーバフロー判定出力乞発生し1時間T1の間だけ高
レベルを保持する。単安定マルチバイブレータ(10a
)が高レベル出力馨発生すると、ゲート回路(9)はこ
れに応答してディザディジタル信号の伝送を時間T1だ
げ遮断する。この結果、ゲート回路(9)の出力(ディ
ザディジタル信号]は第7図(I)K示す如く得られる
。時間T、はトリガ時点から情報ディジタル信号パルス
の後縁時点までの時間T、よりも長く、トリガ時点から
次のサンプリング区間の始−まりの時点までの時間T、
よりも短かく設定されている。IIE7図から明らかな
如く、オーバフローを生じさせる過大な情報ディジタル
信号が入力している期間の殆んどにおいてディザディジ
タル信号の加算は行われない。即ち、 11F!#点か
らは16ビツトの正常な情報ディジタル信号のみを加算
器(2)からD/A変換器αυに供給することが出来る
。1゜1tj期間においてオーバフローシ、I4常状態
になるが、この時間は短いので殆んど問題にならない。 もし1間萌になる場合忙は、減算器a漕の出力段に。 この部分音数り除く補償回路ン設ける。なお、オーバフ
ローによる過大入力の判定はlサンプリング区間毎に行
う。 (変形例〕 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく。 例えば次の変形が可能なものである。 (al  ディザディジタル信号発生器(31’kM系
列擬似ランダムパルス発生回路で構成する代りに、アナ
ログのディザ発生器とこの出力に接続したA/D変換器
とで構成してもよい。この様忙アナログのディザ発生器
を含む場合には、減算器C131にアナログディザ発生
器の出力を入力させることも出来る。 (bl  第6図に示す如く、加算器(2)のオーバフ
ローに基づいてゲート回路(9)の制御ケ行う技術を。 第4図の時分割方式のり、/A変換装置にも適用可能で
ある。 (cl  第1図の回路において、ディジタル値判定回
路a0とゲート回路(9)の連れと対応する遅れをディ
ザディジタル信号に与える回路に設けてもよい。 (dl  第4図の時分割方式において、サンプルホー
ルド回路σ蝮で情報+ディザアナログ信号tサンプルホ
ールドするようにしてもよい。 (el  サンプリングゲート回路住ηを減算器!13
1の入力側に移し、情報+ディザアナログ信号を抽出し
て減算器cL31VC入力させ、ディザ馨減算してもよ
い。 〔発明の効果〕 上述から明らかな如く1本発明によれば、情報ディジタ
ル信号とディザディジタル信号との加算値が所定ビラト
ラ越えるおそれがある時、又は越えた時には、ディザデ
ィジタル信号の伝送を遮断するので、過大な信号がD/
A変換器に入力することがなくなる。従って、少ないビ
ット数のD/八へ換器ン使用することが出来る。換言す
れば、低コストのD/A変換変換器用使用ダイナミック
レンジの広い信号処理が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例に係わるD/八へ換装g
jL′ft示すブロック図。 第2図は第1図のディザディジタル信号発生器を示すブ
ロック図。 M31i&は第1図のディジタル値判定回路とゲート回
路を示す回路図。 第4図は第2の実施例のD/A変換装置を示すブロック
図。 第5囚は第4図の各部の時間関係を示す図。 第6図はM3の実施例のD/A変換装置を示すブロック
図。 第7図は第6図の各部の状態を示す波形図である。 (1)・・・入力ライン、(2)・・・加算器、(3)
−・・ディザディジタル信号発生器、 (91・・・ゲ
ート回路、 (II・・・ディジタル値判定回路、αυ
・・・第1のD/A変換器、(121・・・第2のD/
A変換器、(131・・・減算器。 代 理  人   高  野  則  次第2図 to’tl   t2 ’t3 手続補正書(自発) 昭和60年11月14日

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)所定ビット数の情報ディジタル信号と前記所定ビ
    ット数未満のビット数の実質的にランダムなディジタル
    信号から成るディザディジタル信号とをディジタル加算
    器によって加算すること、前記情報ディジタル信号と前
    記ディザディジタル信号との加算信号をディジタル−ア
    ナログ変換器でアナログ信号に変換すること を少なくとも含んでいるディジタル−アナログ変換方法
    において、 前記情報ディジタル信号の値又は前記情報ディジタル信
    号と前記ディザディジタル信号との加算値が所定値以上
    の値を有しているか否かを判定すること、 前記情報ディジタル信号の値、又は前記加算値が所定値
    以上の値を有していることを示す判定結果に応答して前
    記加算器に前記ディザディジタル信号を供給することを
    停止すること を具備しているディジタル−アナログ変換方法。
  2. (2)前記情報ディジタル信号の値又は前記情報ディジ
    タル信号と前記ディザディジタル信号との加算値が所定
    値以上の値を有しているか否かを判定することは、前記
    情報ディジタル信号と前記ディザディジタル信号とを加
    算した値が前記所定ビット数を越える可能性があるか否
    かを前記情報ディジタル信号に基づいて判定することで
    ある特許請求の範囲第1項記載のディジタル−アナログ
    変換方法。
  3. (3)前記情報ディジタル信号の値又は前記情報ディジ
    タル信号と前記ディザディジタル信号との加算値が所定
    値以上の値を有しているか否かを判定することは、前記
    加算値が前記所定ビット数を越えたか否かを前記加算器
    の加算結果に基づいて判定することである特許請求の範
    囲第1項記載のディジタル−アナログ変換方法。
JP60150566A 1985-07-09 1985-07-09 デイジタル―アナログ変換装置 Expired - Lifetime JPH0738591B2 (ja)

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