JPH01212123A - 量子化器 - Google Patents

量子化器

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JPH01212123A
JPH01212123A JP3682588A JP3682588A JPH01212123A JP H01212123 A JPH01212123 A JP H01212123A JP 3682588 A JP3682588 A JP 3682588A JP 3682588 A JP3682588 A JP 3682588A JP H01212123 A JPH01212123 A JP H01212123A
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Yasuyuki Matsutani
康之 松谷
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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」 この発明はノイズシェービング形A/D 、 D/A変
換器のノイズシェービング処理を行う量子化器に関し、
これの利得を可変にすることにより高精度化を図るもの
である。
「従来の技術」 従来技術の説明をD/A変換器により行う。A/D変換
器については構成要素(積分器、加算器等)がアナログ
回路(:なるだけで技術的には同一である。従来の計数
形又は荷重回路網ン用いたD/A変換器を可変利得とす
る場合は第10図に示すように入力に可変【−n倍可能
な回路13をそう人し、D/A変換器14に回路13の
出力を入力するだけで良かった。ここで11はディジタ
ル入力、12はアナログ出力である。
第11図はノイズシェービング形D/A変換器として一
般的に良く知られている△−Σ形D/A変換器の構成で
あり、ディジタル人力11はへ一Σ量子化器20内のデ
ィジタル減算器21に入力され、その出力はディジタル
積分器22で積分され、積分器22の出力は低ビットの
ディジタル値にディジタルコンパレータ23で変換され
、その変換出力はディジタル減算器21へ供給されると
共に低ビットのディジタル値をアナログ値に変換するD
/A変換器24へ供給される。
第12図は第11図に示した△−Σ形D/A変換器の入
力に可変n倍回路13を付加したものである。
「発明が解決しようとする課題」 第12図において可変n倍回路13を動作させることを
考える。ノイズシェービング量子化器20では積分器2
2の出力をディジタルコンパレータ23で量子化した後
、その量子化値を積分器22に減算により負帰還する。
すると積分器22の中にはディジタルコンパレータ23
で生じた量子化雑音が積分され、これと次の入力とを加
算し、さらに量子化することにより量子化雑音に積分特
性と逆の特性をもたせ高周波領域に量子化雑音を分布さ
せる。このため量子化器の動作中に入力値20倍に倍率
を変化させると、変化させた時点では積分器22には倍
率を変化させる前の量子化雑音が残っているのに対し、
入力には倍率を変化させたデータが入ってくるため、こ
の倍率の差が誤差として積分器22内に残ってしまうた
め雑音が発生する。量子化器22の利得が2のとき入力
データXは2Xと表わされるとすると初期状態からn−
1番目まで量子化器20の利得が1でデータが入りたと
きの積分器22内の誤差は −t Σ (Xk−Yk)         ・・・・・・・
・・(1)k==。
(X:量子化器入力、Y:量子化器出力)で表わされる
が、同じく初期状態からn−1番目まで量子化器20の
利得が2でデータが入ってきたときの積分器22内の誤
差は となる。ここで初期状態からn −1番目までは量子化
利得が1で、n番目以後n+m番目まで利得が2であっ
たときの積分器22内の誤差はである。しかし正常なノ
イズシェービング?行うためC=はn+m番目の積分器
22の誤差は初期状態からn+m番目まで量子化器2つ
の利得が2だったように見えなければならず、その量は
でなければならない、このため ・・・・・・・・・・・・・・・(5)が積分器22内
に余分な誤差として生じてしまいこれがS/Nを劣化官
七名。
このため従来の技術では高精度な可変利得量子化器は実
現し得ながった。
この発明の目的は利得変化点で積分器内に生ずる誤差を
除去するノイズシェービング形可変利得量子化器を提供
することにある。
「課題を解決するための手段」 この第1発明によれば六方信号)a’A倍(Aは実数)
する第1の回路と、その第1の回路のAの変化時に、積
分器内′の積分されたアナログ値又はディジタル値をA
の変化分ΔA倍する第2の回路とを設ける。
この第2発明によれば積分器の出力をA倍する第1の回
路と、コンパレータの出力を1/A倍して積分器に帰還
する第2の回路とを設ける。
つまりこの発明によれば量子化器の利得変化点で積分器
内に生ずる誤差を除去するために、量子化器の変化分の
利得と同一の利得を、量子化器の利得変化時点の積分器
内の誤差に乗算することにより、利得変化時に生ずる誤
差ビ完全に除去する。
「実施例」 第1図は第1発明の実施例を示す。ディジタル人力11
は乗算器25で端子26よりの乗数Aが乗算され、その
乗算器25の出力は減算器21へ供給され、減算器21
の出力は加算器27へ供給され、加算器27の出力はコ
ンパレータ23へ供給され、コンパレータ23の出力は
量子化器出力28とされ、これは1タイミング遅延器2
9を介して減算器21へ供給される。加算器27の出力
は1タイミング遅延器31へ供給され、遅延器31の出
力はセレクタ32の端子1へ直接供給されると共に、乗
算器33を介してセレクタ32の端子2へ供給される。
乗算器33は端子34からの乗数へAを乗算する。セレ
クタ32は端子35の制御信号より端子1又は2を出力
端子3へ接続し、セレクタ32の出力端子3は加算器2
7に接続される。セレクタ32で入力端子1を出力端子
3に接続した時、加算器27、遅延器31は利得1の積
分器22と同等の作用をする。1タイミング遅延器29
.31はD形フリップフロップで容易に構成可能である
この回路の動作を説明する。Aを1とし、セレクタ32
の入力端子1を出力端子3に接続すると通常の利得1の
ノイズシェービング形量子化器として動作する。つぎに
利得を変えるときには、まずAの変化分ΔAを積分器の
乗算器33にセットし、積分器内に残っている誤差と乗
算する。セレクタ32の入力端子2を出力端子3に接続
しΔAを乗算した値を新たな積分器内の誤差とする。こ
の後セレクタ32は入力端子1を出力端子3に接続する
ようにする。この後利得Aが乗算された入力データを積
分器で積分し、コンパレータ23で低ビットのディジタ
ル値に変換し、出力を積分器(:帰還する。
(1)〜(5)式を用い説明する。条件は従来技術の説
明と同様、初期状態からn−1番目のデータ入力までは
利得1、n番目からn+m番目までは利得2とする。
n−1番目データを処理した微積分器≦:残りでいる誤
差は(1)式同様 である。しかしこの後この発明回路ではn番目データ入
力利得と、n−1番目六方時の利得との差分な積分器内
の誤差に乗算するため、この場合の利得の差分は2であ
るため、積分器内の誤差はぎにn番目からn−1−m番
目までは利得2として動作する。するとn−1−m番目
での余分な誤差ΔNはとなり、従来技術で生じていたよ
うな余分な誤差は発生しない。これによりこの発明を用
いると高精度なノイズシェービング形可変利得量子化器
が実現可能となる。
第2図はこの発明を用いたD/A変換器の例である。1
1はディジタル入力、12はアナログ出力であり、この
発明量子化器36がD/A変換器14の入力側に挿入さ
れ、D/A変換器14の出力側にアナログの可変アッテ
ネータ37が挿入される。端子38は量子化器36の利
得制御入力、端子39はアッテネータ37の減衰量制御
入力である。
この回路では入力値が小さくなると端子38を制御して
、量子化器36で利得をかけ、それをD/A変換し、そ
の出力のアナログ値C:対しアッテネータ37により、
量子化器36でかけた利得量と同量の減衰をかける。す
るとアッテネータ37の減衰によりD/A変換器14が
発生する雑音も減衰され、S/Nが向上する。
第3図はこのS/Nの向上を示したものである。
−船釣D/A変換器14は線41に示すように入力レベ
ル比例してS/Nが小さくなる。しかし第2図を用い入
力が一6dBになったとき量子化器36の利得を2、入
力が一12dBになったとき量子化器36の利得を4.
入力が一18dBとなりたとき利得を8とし、アッテネ
ータ37の減衰量を利得と等しくすると、その全体の入
出力特性のS/Nは線42のようになる。
このように量子化器36で入力に利得をかけ、D/A変
換器14の出力に付加したアッテネータ37で信号を減
衰させることにより、D/A変換器自体が発生する雑音
をも減衰させ低入力レベルでD/A変換器14が有する
S/Nより高いS/Nを得ることが可能となる。
第4図はD/A変換器に適用するためのこの発明の詳細
な実施例であり、第1図と対応する部分には同、−符号
を付けである。利得入力38は減算器43に直接供給さ
れると共に1タイミング遅延器44を介して供給される
。減算器43の出力は加算器45で1加算されて乗算器
33へ供給される。コンパレータ23の代りに用いられ
た局部量゛子化器47は入力ディジタル信号を低ビット
のディジタル信号に変換する。回路46は利得入力端子
38から入力されたAに対しΔA+1を発生し、ΔA+
1を作ることにより第1図中にあるセレクタ32を削除
した。この回路の動作原理は第1図と同一である。この
ようにこの発明の回路は既存の回路により容易に実現可
能である。なおAに2のべき乗の値だけを入るようにす
ると乗算器25にはビットシフト回路を用いることが可
能となる。
第5図はA/D変換器に適用するためのこの発明の詳細
な実施例を示し、第4図と対応する部分には同一符号を
付けである。端子51よりのアナログ入力は乗算器25
に相当するスイッチトキャパシタ形の入力可変利得回路
52に人力され、入力可変利得回路52のスイッチがス
イッチ制御回路53で制御されて、アナログ入力に対し
利得Aが乗算される。その乗算出力は積分器54で積分
される。この積分器54は可変利得積分器55と、して
構成され、スイッチ制御回路56により制御され、ΔA
+1が乗算される。積分器55の出力はコンパレータ2
3へ供給され、コンパレータ23の出力はディジタル出
力28とされると共に可変利得D/A変換器57へ供給
され、D/A変換器57の出力は積分器54へ帰還され
る。D/A変換器57のスイッチはスイッチ制御回路5
8によリディジタル出力28、利得入力Aにもとすいて
制御される。この回路では利得人力Aを1,2゜3.4
と変化させることができる。
この回路の動作原理は第、1図と同一である。このよう
(二この発明は簡単なスイッチトキャパシタ回路を組み
合せることによりA/D変換器用としても実施可能であ
る。
第6図は第2発明の実施例7示し、第1図と対応する部
分には同一符号を付けである。この例では積分器61の
出力を乗算器62でA倍してコンパレータ23へ供給し
、コンパレータ23、つまり局部量子化器の出力を乗算
器63で1/A倍して減算器21へ帰還している。この
場合(1)〜(5)式を用いてn十m番目での余分な誤
差ΔNを求めると、 となり、雑音は発生しない。
第7図はこの発明をD/A変換用量子化器に適用した例
を示し、第4図、第6図と対応する部分には同一符号を
付けである。
第8図は第2発明をA/D変換用量子化器に適用した例
を示し、第5図と対応する部分には同一符号を付けであ
る。端子51よりのアナログ入力はスイッチトキャパシ
タ回路65?:通じて積分器54へ供給され、積分器5
4の出力はアナログ乗算器66へ供給される。アナログ
乗算器66は端子38の利得人力Aに応じてスイッチ制
御回路67で制御され、1倍、2倍、3倍、4倍のアナ
ログ乗算を行う。アナログ乗算器66の出力がコンパレ
ータ23へ供給される。コンパレータ23の出力を帰還
するD/A変換器57はスイッチ制御回路58によりコ
ンパレータ23の出力と1/Aとにより制御される。ア
ナログ乗算器66としては可変利得増幅器の他に第9図
に示すように可変減衰器として構成してもよい。
なおコンパレータ23がOレベルを中心として入力がそ
れより大きいか小さいかを判定する2値のコンパレータ
の場合はアナログ乗算器66は不要である。
「発明の効果」 以上説明したようにこの発明を用いると、ノイズシェー
ビング方式の量子化器ン高精度に可変利得にできる特長
を有する。
さらに第2図に示したような構成を用いると、使用した
D/A変換器のS/N特性よりも高いS/N特性を得る
ことが可能となると言った特長を有している。またこの
発明回路において、可変にする利得を2のべき乗に限定
すれば、データのビットシフトだけで乗算を実現でき乗
算器が不要となり回路は小さくLSI化にも適している
【図面の簡単な説明】
第1図は第1発明の実施例を示すブロック図。 第2図は第1図に示した回路を用いたD/A変換器を示
すブロック図、第3図は第2図のD/A変換器の特性図
、第4図は第1発明をD/A変換用量子化器に適用した
例を示すブロック図、第5図は第1発明をA/D変換用
量子化器に適用した例を示す回路図、第6図は第2発明
の実施例を示すブロック図、第7図は第2発明をD/A
変換用量子化器に適用した例を示すブロック図、第8図
及び第9図はそれぞれ第2発明なA/D変換用量子化器
に適用した例を示す回路図、第10図は従来の可変利得
D/A変換器を示すブロック図、第11図は従来のノイ
ズシェービング量子化器とD/A変換器とを組み合せた
ブロック図、第12図は従来の可変利得ノイズシェービ
ング量子化器とD/A変換器とを組み合せたブロック図
である。 特許出願人  日本電信電話株式会社 代 理  人   草   野     卓″+71 
圓 学 2 図 +)6 図 ヤ 7図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アナログまたはディジタルの入力信号を積分器で
    積分し、その積分出力をコンパレータにより量子化し、
    上記積分器にコンパレータ出力を負帰還することにより
    量子化雑音を高周波領域に分布させるA/D変換用又は
    D/A変換用ノイズシェービング量子化器において、 入力信号をA倍(Aは実数)する第1の回路と、 その第1の回路のAの変化時に、上記積分器内に積分さ
    れた値をAの変化分ΔA倍する第2の回路とを具備する
    ことを特徴とする量子化器。
  2. (2)アナログまたはディジタルの入力信号を積分器で
    積分し、その積分出力をコンパレータにより量子化し、
    上記積分器にコンパレータ出力を負帰還することにより
    量子化雑音を高周波領域に分布させるA/D変換器用又
    はD/A変換器用ノイズシェービング量子化器において
    、 上記積分器出力をA倍する第1の回路と、 上記コンパレータ出力を1/A倍して上記積分器に帰還
    する第2の回路とを具備することを特徴とする量子化器
JP63036825A 1988-02-19 1988-02-19 量子化器 Expired - Lifetime JP2556723B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0310420A (ja) * 1989-06-07 1991-01-18 Nec Corp アナログ・ディジタル変換器
JPH0722951A (ja) * 1991-11-29 1995-01-24 Nec Corp ノイズシェイパ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0310420A (ja) * 1989-06-07 1991-01-18 Nec Corp アナログ・ディジタル変換器
JPH0722951A (ja) * 1991-11-29 1995-01-24 Nec Corp ノイズシェイパ
JP2822734B2 (ja) * 1991-11-29 1998-11-11 日本電気株式会社 ノイズシェイパ

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