JP2583610B2 - A/d、d/a変換装置 - Google Patents

A/d、d/a変換装置

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JP2583610B2
JP2583610B2 JP1176445A JP17644589A JP2583610B2 JP 2583610 B2 JP2583610 B2 JP 2583610B2 JP 1176445 A JP1176445 A JP 1176445A JP 17644589 A JP17644589 A JP 17644589A JP 2583610 B2 JP2583610 B2 JP 2583610B2
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、A/D変換部とD/A変換部とを有し、それぞ
れディジタルフィルタを用いたA/D、D/A変換装置に関す
るものである。
〔従来の技術〕
第3図は従来のA/D、D/A変換装置を示すブロック図で
あり、1はA/D変換部、2はD/A変換部である。3はA/D
変換部1のアナログ入力信号、4はA/D変換部1のディ
ジタル出力信号、5はD/A変換部2のディジタル入力信
号、6はD/A変換部2のアナログ出力信号である。
先ず、A/D変換部1の内部構成について説明する。
7はアナログ入力信号3を信号帯域の最高周波数fm
N倍のサンプリング周波数fs1に変換するオーバーサン
プリング型のA/D変換器である。但し、fs1はfmに比し十
分大きいものとする。8はサンプリング周波数fs1のデ
ィジタル信号、9はディジタル信号8のサンプリング周
波数fs1を上記最高周波数fmのM倍のサンプリング周波
数fs2に変換すると共に、変換の際に生じる折り返し雑
音を除去する第1デシメーションフィルタである。但
し、MはNより小さい数とする。
17は第1デシメーションフィルタ9の特性を定める係
数発生装置、10はサンプリング周波数fs2のディジタル
信号、11はディジタル信号10を上記最高周波数fmのK倍
のサンプリング周波数fs3に変換すると共に、変換の際
に生じる折り返し雑音を除去する第2デシメーションフ
ィルタである。但し、KはMより小さい数とする。18は
第2デシメーションフィルタ11の特性を定める係数発生
装置である。
次にD/A変換部2の内部構成について説明する。
16はサンプリング周波数fs3のディジタル入力信号5
をサンプリング周波数fs2のディジタル信号15に変換す
ると共に、変換の際に生じるイメージ成分を除去する第
1インターポレーションフィルタ、20は第1インターポ
レーションフィルタ16の特性を定める係数発生装置、14
はディジタル信号15をサンプリング周波数fs1のディジ
タル信号13に変換すると共に、変換の際に生じるイメー
ジ成分を除去する第2インターポレーションフィルタ、
19は第2インターポレーションフィルタ14の特性を定め
る係数発生装置、12はディジタル信号13をアナログ出力
信号6に変換するオーバーサンプリング型のD/A変換器
である。
なお、第1,第2デシメーションフィルタ9,11及び第1,
第2インターポレーションフィルタ16,14は、ディジタ
ルフィルタで構成されるものである。
次に動作について説明する。
先ず、A/D変換部1について述べる。
A/D変換部1に入力されるアナログ入力信号3は、オ
ーバーサンプリング型のA/D変換器7により、信号帯域
の最高周波数fmのN倍を有する非常に高いサンプリング
周波数fs1のディジタル信号8に変換される。しかし、f
s1はサンプリング周波数として高すぎるため、標準的な
サンプリング周波数fs3に変換する必要がある。
このサンプリング周波数の変換操作は、最終的にはf
s1/fs3おきにデータを出力する(間引きする)だけの操
作であるが、ただ単純に間引きしただけでは折り返しに
よる雑音が信号に混入し、信号の精度が著しく悪化す
る。そこで、ディジタルフィルタを通し雑音を除去して
から間引きを行う。そのディジタルフィルタは、 (a) 雑音が折り返してくるのを防ぐため、雑音の存
在する領域(I×fs3±fm、但し、Iは自然数)で十分
な減衰量を持つこと。
(b) 信号帯域内では、できるだけ平坦な通過特性と
なること。
の2つの条件を満たす必要がある。このようなフィル
タ特性を、1段のディジタルフィルタで実現するのは、
入力信号のナイキスト周波数(fs/2)と信号帯域の最高
周波数fmとが離れているため大変難しい。そこで通常、
ディジタルフィルタとしては、第1デシメーション(間
引き)フィルタ9と第2デシメーションフィルタ11との
2段構成となる。
第3図にはこのようにディジタルフィルタを2段に分
けてサンプリング周波数を変換した場合の例である。即
ち、ディジタル信号8を、サンプリング周波数fs1で第
1デシメーションフィルタ9を通して、一旦データを間
引くことにより、先ず中間のサンプリング周波数fs2
ディジタル信号10に変換する。その後、さらにより精度
の高い第2デシメーションフィルタ11によって信号帯域
近傍に残っている雑音等を除いて、最終のサンプリング
周波数fs3にまでデータを間引く。なお、第1,第2デシ
メーションフィルタ9,11のフィルタ特性は、それぞれ係
数発生装置17,18からの係数によって定まる。
次に、D/A変換部2について説明する。
D/A変換部2は基本的にはA/D変換部1の逆の操作を行
っている。A/D変換部1では、サンプリング周波数をfs1
からfs3に間引き(デシメーション)することにより変
換しているが、D/A変換部2では逆にサンプリング周波
数をfs3からfs1へに補間(インターポレーション)する
ことにより変換する。また、D/A変換部2において、サ
ンプリング周波数をfs3からfs1へ変換する際、A/D変換
部1と同様にディジタルフィルタを通して信号帯域外雑
音を除く。そのディジタルフィルタ(インターポレーシ
ョンフィルタ)は、 (c) 補間することにより発生するイメージ雑音を除
くため、イメージ雑音が存在する領域(I×fs3±fm
但し、Iは自然数)でフィルタ特性が十分な減衰量を持
つこと。
(d) 信号帯域内では、できるだけ平坦な通過特性と
なること。
の2つの条件を満たす必要がある。(c),(d)は
条件は前述したデシメーションフィルタに対する
(a),(b)の条件と実質的に全く同じであることか
ら、インターポレーションフィルタは、デシメーション
フィルタと全く同じ特性を持つ、2段構成のディジタル
フィルタが用いられる。
即ち、サンプリング周波数fs3のディジタル入力信号
5は、先ず、第1インターポレーションフィルタ16にお
いて、補間によりサンプリング周波数fs2のディジタル
信号15に変換される。次に第2インターポレーションフ
ィルタ14において、補間によりサンプリング周波数fs1
に変換された後、イメージ雑音を除去されて、ディジタ
ル信号13となる。このサンプリング周波数fs1のディジ
タル信号13は、オーバーサンプリング型のD/A変換器12
によりアナログ出力信号6に変換されてD/A変換部2よ
り出力される。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のA/D、D/A変換装置は以上のように構成されてい
るので、4段のディジタルフィルタが必要であり、ま
た、ディジタルフィルタの各段ごとに、係数発生装置や
係数とデータとを乗算するための乗算器が必要となり、
このため、装置全体としての回路規模が極めて大きくな
ってしまうなどの課題があった。
なお、上記従来技術としては、例えば「オーバーサン
プリング方式のA−D/D−A変換技術」、(日経エレク
トロニクス、No.458、PP.223−231、1988.10.17)など
がある。
この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、回路規模を小さくできるA/D、D/A変換装置を
得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係るA/D、D/A変換装置は、第1係数発生装
置から共通の第1フィルタ特性係数を第1デシメーショ
ンフィルタおよび第2インターポレーションフィルタに
供給するとともに、第2係数発生装置から共通の第2フ
ィルタ特性係数を第2デシメーションフィルタおよび第
1インターポレーションフィルタに供給するようにした
ものである。
〔作用〕
この発明におけるA/D、D/A変換装置は、第1デシメー
ションフィルタおよび第2インターポレーションフィル
タに共通の第1フィルタ特性係数を供給する第1係数発
生装置と、第2デシメーションフィルタおよび第1イン
ターポレーションフィルタに共通の第2フィルタ特性係
数を供給する第2係数発生装置とを備えることにより、
係数発生装置の数を減らすことができる。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第1図において、1〜16は第3図の同一符号部分と同
一または、相当する部分を示す。37は第1デシメーショ
ンフィルタ9と第2インターポレーションフィルタ14と
にフィルタ係数を与える係数発生装置、38は第2デシメ
ーションフィルタ11と第1インターポレーションフィル
タ16とにフィルタ係数を与える係数発生装置である。
次に動作について説明する。
第3図の従来例との相異点は、第3図の係数発生装置
17,19が、第1図では1つの係数発生装置37で構成され
ている点と、第3図の係数発生装置18,20が第1図では
1つの係数発生装置で構成されている点である。
前述の従来例の動作で述べた通り、A/D変換部1のデ
ィジルフィルタの特性と、D/A変換部2のディジタルフ
ィルタの特性とが全く同じであること、また、ディジタ
ルフィルタの特性が係数発生装置から発生する係数値に
より決まることより、第3図の係数発生装置17,19は同
一の係数値を発生し、係数発生装置18,20は同一の係数
値を発生している。即ち、第1図及び第3図の第1デシ
メーションフィルタ9と第2インターポレーションフィ
ルタ14とは同一のフィルタ特性を有し、第2デシメーシ
ョンフィルタ11と第1インターポレーションフィルタ16
とは同一のフィルタ特性を有している。この発明は、こ
のことを利用し、各フィルタで係数発生装置37,38を共
用するようにしている。
なお、上記実施例では、A/D変換部1、D/A変換部2で
共通に使用する係数発生装置37,38を設けているが係数
発生装置だけでなく乗算器、加減算器といった従来各デ
ィジタルフィルタで別々に使用している回路素子も共通
に使用する構成としても、上記実施例と同様に回路規模
が削減できる。
第2図は上記のように構成する場合の、この発明の他
の実施例によるディジタルフィルタの実際の構成を示
す。第2図において、5,8,4,13,10,15,37,38は、第1図
及び第3図における同一符号部分に相当する装置あるい
は信号を示す。
第2図において、31,32,33,34は、ディジルフィルタ
のデータを格納するデータメモリで、31は第1インター
ポレーションフィルタ用のデータメモリ、32は第1デシ
メーションフィルタ用のデータメモリ、33は第2デシメ
ーションフィルタ用のデータメモリ、34は第2インター
ポレーションフィルタ用のデータメモリである。35はデ
ータメモリ31〜34のうち1つのメモリを選択するセレク
タ、37は第1デシメーションフィルタと第2インターポ
レーションフィルタとで共用する係数発生装置、38は第
2デシメーションフィルタと第1インターポレーション
フィルタとで共用する係数発生装置、39は係数発生装置
37,38を選択するセレクタ、36はセレクタ35,39で選択さ
れたデータと係数とを乗算する乗算器、40は乗算器36で
得られた積を累積加算する加減算器、41は加減算器40で
得られた和を後段の4つのアキュムレータ42〜45に格納
する際にそのアキュムレータを選択するセレクタ、42は
第1デシメーションフィルタの演算中の結果を一時的に
格納するアキュムレータ、43,44,45も同様のアキュムレ
ータであり、43は第2デシメーションフィルタ用、44は
第1インターポレーションフィルタ用、45は第2インタ
ーポレーション用のアキュムレータである。46はアキュ
ムレータ42〜45のうち、次の演算に使用するデータの入
っているアキュムレータを選択するセレクタ、47はアキ
ュムレータ42〜45に保持されているデータの一定回数の
積和が終了し、その積和データがディジタルフィルタ出
力となった際、その出力データをフィルタ出力として次
の段階へ出力するラッチである。48はラッチ47から出力
された信号が、次の段階で何れの処理にいくべきかを選
択するセレクタである。49は加減算器40における加減算
のタイミングをとるラッチである。
上記構成によれば、セレクタ等を用いることにより、
乗算器36及び加減算器40を4つのディジタルフィルタで
共用することができる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、第1係数発生装置
から共通の第1フィルタ特性係数を第1デシメーション
フィルタおよび第2インターポレーションフィルタに供
給するとともに、第2係数発生装置から共通の第2フィ
ルタ特性係数を第2デシメーションフィルタおよび第1
インターポレーションフィルタに供給するように構成し
たので、係数発生装置の数を減らすことができ、装置の
回路規模の削減ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるA/D、D/A変換装置を
示すブロック図、第2図はこの発明の他の実施例による
A/D、D/A変換装置におけるディジルフィルタのブロック
図、第3図は従来のA/D、D/A変換装置を示すブロック図
である。 1はA/D変換部、2はD/A変換部、3はアナログ入力信
号、4はディジタル出力信号、5はディジタル入力信
号、6はアナログ出力信号、7はA/D変換器.8,10,13,15
はディジタル信号、9は第1デシメーションフィルタ、
11は第2デシメーションフィルタ、12はD/A変換器、14
は第2インターポレーションフィルタ、16は第1インタ
ーポレーションフィルタ、37,38は係数発生装置。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03M 1/08 H03M 1/08 Z (56)参考文献 特開 平1−296708(JP,A) 特開 昭58−181344(JP,A) 特開 昭60−107926(JP,A) 特開 昭63−152236(JP,A) 特開 昭63−318812(JP,A) 実開 平2−60335(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外部より入力されるアナログ入力信号を第
    1のサンプリング周波数のディジタル信号に変換し出力
    するA/D変換器、ディジタルフィルタで構成され、上記A
    /D変換器の出力するディジタル信号を入力し外部から供
    給される第1フィルタ特性係数に基づいて、上記第1の
    サンプリング周波数よりも周波数の低い第2のサンプリ
    ング周波数のディジタル信号に変換するとともに、変換
    の際に生じる折り返し雑音を除去した後出力する第1デ
    シメーションフィルタ、およびディジタルフィルタで構
    成され、上記第1デシメーションフィルタから出力され
    る上記ディジタル信号を入力し、外部から供給される第
    2フィルタ特性係数に基づいて、上記第2のサンプリン
    グ周波数よりも周波数の低い第3のサンプリング周波数
    のディジタル信号に変換するとともに、変換の際に生じ
    る折り返し雑音を除去した後出力する第2デシメーショ
    ンフィルタを備えるA/D変換部と、ディジタルフィルタ
    で構成され、外部から上記第3のサンプリング周波数の
    ディジタル信号を入力し、外部から供給される上記第2
    フィルタ特性係数に基づいて、上記第2のサンプリング
    周波数のディジタル信号に変換するとともに、変換の際
    に生じるイメージ成分を除去した後出力する第1インタ
    ーポレーションフィルタ、ディジタルフィルタで構成さ
    れ、上記第1インターポレーションフィルタから出力さ
    れる上記ディジタル信号を入力し、外部から供給される
    上記第1フィルタ特殊係数に基づいて、上記第1のサン
    プリング周波数のディジタル信号に変換するとともに、
    変換の際に生じるイメージ成分を除去した後出力する第
    2インターポレーションフィルタおよびこの第2インタ
    ーポレーションフィルタから出力されるディジタル信号
    をアナログ信号に変換し出力するD/A変換器を備えるD/A
    変換部と、上記第1デシメーションフィルタおよび上記
    第2インターポレーションフィルタに共通の上記第1フ
    ィルタ特性係数を供給する第1係数発生装置と、上記第
    2デシメーションフィルタおよび上記第1インターポレ
    ーションフィルタに共通の上記第2フィルタ特性係数を
    供給する第2係数発生装置とを備えたA/D、D/A変換装
    置。
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