JPH08330869A - ディジタルアッテネータ - Google Patents

ディジタルアッテネータ

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JPH08330869A
JPH08330869A JP15828695A JP15828695A JPH08330869A JP H08330869 A JPH08330869 A JP H08330869A JP 15828695 A JP15828695 A JP 15828695A JP 15828695 A JP15828695 A JP 15828695A JP H08330869 A JPH08330869 A JP H08330869A
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JP
Japan
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digital
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output
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bit
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Application number
JP15828695A
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English (en)
Inventor
Kazumasa Nishimura
一政 西村
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Kenwood KK
Original Assignee
Kenwood KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 量子化誤差成分の低減をできるディジタルア
ッテネータを提供する。 【構成】 20ビット長のディジタルデータをディジタ
ル減衰器20に入力し、可変の減衰量を乗算させて結果
を30ビット長で出力させる。ディジタル減衰器20の
出力側に設けられた30ビット長の出力を行うディジタ
ル帰還回路21により、自身の30ビットの出力の内、
上位20ビットを信号データとして出力させる一方、下
位10ビットを誤差データとして帰還させ、該誤差デー
タを2段のディジタル遅延器22,23で逐次、遅延さ
せ、各ディジタル遅延器22,23の出力の各々に適宜
の係数を乗じたあと、ディジタル減衰器20から入力し
たディジタルデータに加算し、30ビット長で出力させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディジタルアッテネータ
に係り、とくにプリアンプのマスタボリュームなどとし
て、nビット長のディジタルデータに固定または可変の
減衰量を乗じて信号レベルを減衰させ、後段にn´ビッ
ト長の信号データを出力するようにしたディジタルアッ
テネータに関する。
【0002】
【従来の技術】例えばプリアンプのマスタボリュームに
ディジタル減衰器を利用すると、常に安定した音量調整
特性が得られ、また、抵抗体減衰器を用いた場合の如き
経時的な音質変化、劣化が生じないという利点が存在す
ることが知られている。図4はディジタル減衰器を利用
した従来の音量調整回路の回路図である。必要に応じて
適宜の倍率でオーバーサンプリングされたnビット長の
入力ディジタルオーディオデータDATAINをディジタル減
衰器10に入力する。このディジタル減衰器10には、
図示しないコントローラからユーザの音量減少、増大操
作に従い大小変化する減衰量データ(減衰量データは1
〜0の範囲の値を取る。音量最大時、減衰量データは0
dB=1。音量最小時、減衰量データは−∞dB=零)
が与えられ、入力ディジタルオーディオデータDATAIN
減衰量データを乗じ、結果を(n+m)ビット長のディ
ジタルデータDATAATとして出力する。音量調整後のディ
ジタルオーディオデータをn´ビット長のD/A変換器
11でD/A変換する場合、ディジタル減衰器10の上
位n´ビットをディジタルオーディオデータDATAOUT
してD/A変換器11に出力する。D/A変換器11は
ディジタルオーディオデータDATAOUT をD/A変換し、
出力をアナログLPF12に通して、スムージングや折
り返し雑音の除去などを行わせる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、入力ディジ
タルオーディオデータDATAINの値が同じであってもディ
ジタル減衰器10での減衰量が大きくなると、ディジタ
ル減衰器10の出力で見たとき下位ビット側にシフトす
る。音量が小さいときも高分解能でD/A変換するため
にはD/A変換器11をn´=(n+m)ビット長とす
れば良いが、内部回路構成が複雑化し、調整も困難で高
価な入手困難なものとなってしまう。このため、D/A
変換器11には通常、(n+m)よりも かに短いビッ
ト長のものを用いている(図4はn´=n=20、m=
10の場合を示す)。この場合、音量を絞った通常のリ
スニング状態とするためディジタル減衰器10での減衰
量が大きくなったとき、LPF12からはダイナミック
レンジが狭くなって、量子化誤差の大きなオーディオ信
号が出力されてしまうという問題があった。本発明は上
記した従来技術の問題に鑑み、量子化誤差成分の低減を
できるディジタルアッテネータを提供することを、その
目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のディジタルアッ
テネータでは、nビット長のディジタルデータを入力
し、固定または可変の減衰量を乗算して結果をnより大
きい(n´+m)ビット長で出力するディジタル減衰手
段と、ディジタル減衰手段の出力側に設けられた(n´
+m)ビット長で出力を行う帰還手段とを有し、この帰
還手段は自身の(n´+m)ビットの出力の内、上位n
´ビットを信号データとして出力する一方、(n´+
m)ビットで表されたデータと上位n´ビットの信号デ
ータの差を誤差データとして帰還し、該誤差データをk
段のディジタル遅延手段で逐次、遅延させ、各ディジタ
ル遅延手段の出力の各々に適宜の係数を乗じたあと、デ
ィジタル減衰手段から入力したディジタルデータに加算
し、(n´+m)ビット長で出力するように構成したこ
と、を特徴としている。
【0005】また、本発明の他のディジタルアッテネー
タでは、帰還手段の出力の内、上位n´ビットの信号デ
ータをD/A変換するD/A変換手段を設けたこと、を
特徴としている。
【0006】
【作用】本発明のディジタルアッテネータによれば、n
ビット長のディジタルデータをディジタル減衰手段に入
力し、固定または可変の減衰量を乗算させて結果をnよ
り大きい(n´+m)ビット長で出力させる。ディジタ
ル減衰手段の出力側に設けられた(n´+m)ビット長
の出力を行う帰還手段により、自身の(n´+m)ビッ
トの出力の内、上位n´ビットを信号データとして出力
させる一方、(n´+m)ビットで表されたデータと上
位n´ビットの信号データの差を誤差データとして帰還
させ、該誤差データをk段のディジタル遅延手段で逐
次、遅延させ、各ディジタル遅延手段の出力の各々に適
宜の係数を乗じたあと、ディジタル減衰手段から入力し
たディジタルデータに加算し、(n´+m)ビット長で
出力させる。これにより、帰還手段に誤差データに対す
るノイズシェーピングを行わせることができ、ダイナミ
ックレンジが広く量子化誤差の低減した信号データの出
力が可能となる。
【0007】また、本発明のディジタルアッテネータに
よれば、帰還手段から出力されたn´ビットの信号デー
タをD/A変換手段でD/A変換する。これにより、ダ
イナミックレンジが広く量子化誤差の低減したアナログ
信号の出力が可能となる。
【0008】
【実施例】図1は本発明の一実施例に係る音量調整回路
の回路図である。なお、この実施例では一例としてディ
ジタルデータは2の補数系で表現されているものとす
る。20は基本サンプリング周波数をFs として、p倍
にオーバーサンプリングされたnビット長(ここでは一
例としてn=20)のディジタルオーディオデータDATA
INが入力されるディジタル減衰器(ディジタル減衰手
段)であり、このディジタル減衰器20には、図示しな
いコントローラからユーザの音量減少、増大操作に従い
大小変化する減衰量データ(減衰量データは1〜0の範
囲の値を取る。音量最大時、減衰量データは0dB=
1。音量最小時、減衰量データは−∞dB=零)が与え
られ、入力ディジタルオーディオデータDATAINに減衰量
データを乗じ、結果をnより大きい(n´+m)ビット
長(ここでは一例としてn´=20、m=10)のディ
ジタルデータDATAATとして出力する。
【0009】21は(n´+m)の出力ビット長を有す
るディジタル帰還回路(ディジタル帰還手段)であり、
自身の(n´+m)ビットの出力の内、上位n´ビット
を信号データDATAOUT として後段に出力させる一方、下
位mビットを、(n´+m)ビット長のデータと上位n
´ビット長のデータの差である誤差データDATA(e)と
して帰還させ、該誤差データDATA(e)をk段(ここで
は一例としてk=2)のディジタル遅延器22,23で
逐次、T=1/8Fs ずつ遅延させ、各ディジタル遅延
器22,23の出力の各々にディジタル乗算器24,2
5にて適宜の係数a,b(ここでは一例としてa=2,
b=(−1))を乗じたあと、ディジタル加算器26で
ディジタル減衰器20から入力したディジタルデータDA
TAATに加算し、(n´+m)ビット長で出力させる。
【0010】27はディジタル帰還回路21の出力の
内、上位n´ビットの信号データDATAOUT を入力してD
/A変換するD/A変換器、28はD/A変換器27の
出力側に設けられたアナログLPFであり、D/A変換
出力に対し、スムージングや折り返し雑音の除去などを
行う。
【0011】次に、上記した実施例の動作を図2の周波
数特性図を参照しながら説明する。n=20ビット長の
入力ディジタルオーディオデータDATAINは、ディジタル
減衰器20にて音量に応じた減衰量データが乗じられ、
(n´+m)=30ビット長のディジタルデータDATAAT
として出力される。ディジタル減衰器20で音量調整後
のディジタルデータDATAATは、ディジタル加算器26を
介して上位n´=20ビットが信号データDATAOUT とし
て後段に出力され、D/A変換器27でD/A変換され
る。一方、ディジタル加算器27の出力の内、下位m=
10ビットはD/A変換器27でD/A変換されない丸
め誤差の誤差データDATA(e)である。
【0012】ここで、DATAAT=X、DATAOUT =Y、DATA
(e)=y、ディジタル加算器26の(n´+m)=3
0ビット長のデータ=Aとおくと、 A=Y+y (1) である。また、ディジタル帰還回路21の存在を考慮す
ると、 A=X+2yZ-1−yZ-2 (2) となる。(1)式を(2)に代入すると、 Y=X−y(1−2×Z-1+1×Z-2) となり、Yに生じる丸め誤差yには伝達関数H(z)
が、 H(Z)=1−2×Z-1+1×Z-2 (3) で表されるノイズシェーピングが働くことになる。
【0013】Z-1=exp(−jωT)とすると、 (3)式の右辺=(1−Z-12 ={1−exp(−jωT)}2 =exp(−jωT){exp(jωT/2) −exp(−jωT/2)}2 =exp(−jωT)・{2sin(ωT/2)}2 となり、伝達関数H(Z)の振幅特性は4|sin
2 (ωT/2)|となる。入力ディジタルオーディオデ
ータDATAINが8倍オーバーサンプリングされているとき
(T=1/8Fs )、振幅特性は図2の如くなり、Fs
/2以下の信号帯域において丸め誤差yが低減されるこ
とが判る。
【0014】この結果、ディジタル帰還回路21が無い
場合、D/A変換器27に入力される信号データDATA
OUT にはm=10ビット相当の切り捨て誤差が存在する
のに対し、ディジタル帰還回路21の介在により、信号
帯域では、m=10ビット相当の切り捨て誤差より か
に小さい誤差しか存在しなくなり、特に、音量を絞った
通常のリスニング状態において、信号データDATAOUT
ダイナミックレンジが広くなり、量子化誤差が低減され
る。D/A変換器27から出力されるアナログオーディ
オ信号のダイナミックレンジが広くなり、量子化誤差が
低減される。
【0015】なお、上記した実施例では、音量調整回路
を例に挙げたが、本発明の適用対象は何らこれに限定さ
れるものでない。また、n=20、n´=20、m=1
0としたが、nより(n´+m)の方が大きければ他の
数値の組み合わせとしても良い。また、ディジタル帰還
回路ではa=2,b=−1としたが、これらを他の数値
の組み合わせとしても良い。また、遅延段数kを2とし
たが、1段或いは3段以上としても良い。3段とした場
合の構成例を図3に示す。22,23,29がディジタ
ル遅延器、24,25,30が各遅延データに係数a〜
c(a〜cは適当な組み合わせとする)を乗じるための
ディジタル乗算器である。このように、ディジタル帰還
回路には種々の構成が可能であり、ディジタル減衰器の
出力幅、後段への信号出力幅などに応じて最適な構成を
選択すれば良い。
【0016】更に、ディジタル減衰器の減衰量は可変で
なく、固定したものであっても良い。また、ディジタル
データは2の補数系で表現された場合を例に挙げたが、
他の表現形式であっても同様に適用することができる。
例えば、ディジタルデータが1の補数系、オフセット自
然2進数系、自然2進数系で表現されていれば、ディジ
タル帰還回路21の(n´+m)ビットの出力の内、下
位mビットがそのまま誤差データとなる。また、正負符
号付2進数系で表現されているときは、ディジタル帰還
回路21の出力の内、下位mビットと最上位の符号ビッ
トを一緒に取り出して誤差データとする。
【0017】
【発明の効果】本発明のディジタルアッテネータによれ
ば、nビット長のディジタルデータをディジタル減衰手
段に入力し、固定または可変の減衰量を乗算させて結果
をnより大きい(n´+m)ビット長で出力させる。そ
して、ディジタル減衰手段の出力側に設けられた(n´
+m)ビット長で出力を行う帰還手段により、自身の
(n´+m)ビットの出力の内、上位n´ビットを信号
データとして出力させる一方、(n´+m)ビットで表
されたデータと上位n´ビットの信号データの差を誤差
データとして帰還させ、該誤差データをk段のディジタ
ル遅延手段で逐次、遅延させ、各ディジタル遅延手段の
出力の各々に適宜の係数を乗じたあと、ディジタル減衰
手段から入力したディジタルデータに加算し、(n´+
m)ビット長で出力させるようにしたので、帰還手段に
誤差データに対するノイズシェーピングを行わせること
ができ、ダイナミックレンジが広く量子化誤差の低減し
た信号データの出力が可能となる。
【0018】また、本発明のディジタルアッテネータに
よれば、帰還手段から出力されたn´ビットの信号デー
タをD/A変換手段でD/A変換するようにしたので、
ダイナミックレンジが広く量子化誤差の低減したアナロ
グ信号の出力が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る音量調整回路の回路図
である。
【図2】ディジタル帰還回路によるノイズシェーピング
特性を示す周波数特性図である。
【図3】ディジタル帰還回路の変形例を示す回路図であ
る。
【図4】従来の音量調整回路の回路図である。
【符号の説明】
20 ディジタル減衰器 21 ディジタル帰
還回路 22、23、29 ディジタル遅延器 24、25、30 ディジタル乗算器 26 ディジタル加算器 27 D/A変換器 28 アナログLPF

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 nビット長のディジタルデータを入力
    し、固定または可変の減衰量を乗算して結果をnより大
    きい(n´+m)ビット長で出力するディジタル減衰手
    段と、 ディジタル減衰手段の出力側に設けられた(n´+m)
    ビット長で出力を行う帰還手段とを有し、 この帰還手段は自身の(n´+m)ビットの出力の内、
    上位n´ビットを信号データとして出力する一方、(n
    ´+m)ビットで表されたデータと上位n´ビットの信
    号データの差を誤差データとして帰還し、該誤差データ
    をk段のディジタル遅延手段で逐次、遅延させ、各ディ
    ジタル遅延手段の出力の各々に適宜の係数を乗じたあ
    と、ディジタル減衰手段から入力したディジタルデータ
    に加算し、(n´+m)ビット長で出力するように構成
    したこと、 を特徴とするディジタルアッテネータ。
  2. 【請求項2】 帰還手段の出力の内、上位n´ビットの
    信号データをD/A変換するD/A変換手段を設けたこ
    と、 を特徴とする請求項1記載のディジタルアッテネータ。
JP15828695A 1995-06-01 1995-06-01 ディジタルアッテネータ Pending JPH08330869A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006238293A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Yamaha Corp D級増幅器

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