JPH10256834A - 数値制御発振器 - Google Patents

数値制御発振器

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JPH10256834A
JPH10256834A JP6903897A JP6903897A JPH10256834A JP H10256834 A JPH10256834 A JP H10256834A JP 6903897 A JP6903897 A JP 6903897A JP 6903897 A JP6903897 A JP 6903897A JP H10256834 A JPH10256834 A JP H10256834A
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phase
rom
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numerically controlled
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】数値制御発振器の構成要素であるROMに記憶
させておくべきデータを縮小可能に構成することによ
り、回路規模の小型化を図る。 【解決手段】アドレス生成回路1は、位相mθ(0≦θ
≦θmax,θmax=π/2m)を1/m倍し、RO
Mアドレスθを出力する。ROM2は位相θ(0≦θ≦
θmax)に対応する関数値cosθ,sinθを保持
しており、入力θに応じて関数値cosθ,sinθを
出力するルックアップテーブルを構成している。位相m
倍回路3は、ROM2の出力であるcosθ,sinθ
の位相をm倍したcos(mθ),sin(θm)を、
三角関数の加法定理を用いた漸化式によって求めて出力
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ROMに記憶され
た関数値を読み出すことにより、ディジタル的に正弦
波、余弦波を発生する数値制御発振器に関する。
【0002】
【従来の技術】正弦波、余弦波をディジタル的に発生さ
せる数値制御発振器(ダイレクトディジタルシンセサイ
ザ,DDS)として、従来、図3に示すような数値制御
発振器が知られている。図3において、位相アキュムレ
ータ14は、基準信号MCLKによって与えられる単位
時間当たりの位相変化量ΔPHASEを与えることによ
って、任意に時刻における位相をLビットのデータとし
て出力する。Lビットの位相データはROMを用いて構
成されたルックアップテーブル15のアドレスとして用
いられ、ルックアップテーブル15からはアドレスに対
応した関数値がMビットのデータとして出力される。
【0003】このROMを用いて構成したルックアップ
テーブル15に1周期分の関数値を全て保持させるに
は、ROMの入力がLビット、出力がMビットであるか
ら、ROMの容量として2L×Mビット必要となる。以上
の手法は、数値制御発振器で発生させる三角関数が2π
を周期とする周期関数であるという事実のみを用いてい
るが、正弦波、余弦波は振幅、位相に関して対称性を有
しているので、通常はこの性質を利用してROM容量の
低減化が行われる。
【0004】即ち、正弦波は、0〜2πの範囲でπを中
心に振幅に関して対称であるので、簡単な反転・非反転
回路を用いることによりPOMに保持しておくべき振幅
データを1/2に、位相データを0〜πとすることがで
きる。また、位相の区間0〜πでは、π/2を中心に位
相に関して対称であるので、やはり簡単な反転・非反転
回路を用いることにより、ROMに保持しておくべき位
相データを0〜π/2とすることができる。余弦波につ
いても同様である。
【0005】以上から、1周期分の関数値を全て保持す
る場合に比べROM入力が2ビット、出力が1ビット削
減される。従って、数値制御発振器のROMに記憶させ
るべきデータの容量は、2(L-2)(M-1)ビットとなる。
【0006】通常さらに図4に示す手法を用いることに
より、ROM出力ビット数をM−4ビットに低減して、
ROMに記憶させるべきデータの低減化が図られてい
る。
【0007】図4において、のこぎり波A発生器16で
発生させる波形をfunc1、のこぎり波B発生器17
で発生させる波形をfunc2、差分波形発生器18で
発生させる波形をfunc3とする。func1,fu
nc2,func3は、余弦波を0≦θ≦π/2の範囲
内で以下のように3つの項に分離したものである。
【0008】
【数1】func1は直線近似、func2は三角波近
似であり、ともに簡単な論理回路で実現することができ
る。func3は、func1,func2の近似の誤
差であるが、これは1/8以上とはならない。余弦波に
ついても同様のことを行うと、量子化の大きさを同じと
するならば、0≦θ≦π/2区間の関数値をすべてRO
Mに保持しておく手法に比べてROM出力を3ビット削
減することが可能となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】出力周波数をある範囲
で自由に設定でき、なおかつある帯域内では高調波が存
在しないという特性が要求されるディジタル変復調回路
などに用いられる数値制御発振器では、細かな位相ステ
ップが要求されるため前記従来技術を用いても必要とす
るROM容量が非常に大きくなり、数値制御発振器の回
路中最も大きな面積を占め、回路規模が大きくなるとい
う問題があった。
【0010】本発明の目的は、数値制御発振器において
大きな面積を占めるROMの容量を更に削減可能な構成
とすることにより、回路規模の縮小を図ることである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、漸化式を用い
ることにより、大きな位相に対する関数値を小さな位相
に対する関数値から計算し、ROMに記憶させておくべ
きデータを縮小し、ROM容量の削減を図るものであ
る。
【0012】即ち、加法定理 cos(α+β)=cosαcosβ−sinαsin
β sin(α+β)=cosαsinβ+sinαcos
β により、α=θ,β=(m−1)θとすると、以下のよ
うな漸化式が得られる。
【0013】cosmθ=cosθcos(m−1)θ
−sinθsin(m−1)θ sinmθ=cosθsin(m−1)θ+sinθc
os(m−1)θ 上記漸化式を用いると、位相θに対するcosθ,si
nθからm倍の位相に対応する関数値cos(mθ),
sin(mθ)を算出することができる。従って、ルッ
クアップテーブルであるROMに位相0≦θ≦π/2m
に対応する関数値cosθ,sinθを保持しておけ
ば、0≦θ≦π/2に対応する関数値cos(mθ),
sin(mθ)を出力することができ、ROM容量を従
来の1/mとすることができる。特にm=2の場合は、 cos2θ=2cos2θ−1 sin2θ=2sinθcosθ となり、ROM容量を図4に示す従来技術の1/2とす
ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態を示
す全体のブロック図であり、アドレス生成回路1、RO
M2及び位相m倍回路3よりなる。アドレス生成回路1
は位相mθ(0≦θ≦θmax,θmax=π/2m)
を1/m倍し、ROMアドレスθを出力する。この回路
は例えば割り算器を用いて構成することができる。特に
mが2のべき乗の場合はビットシフトにより簡単に構成
することができる。ROM2は位相θ(0≦θ≦θma
x)に対応する関数値cosθ,sinθを保持してお
り、入力θに応じて関数値cosθ,sinθを出力す
るルックアップテーブルである。位相m倍回路3はRO
M2の出力であるcosθ,sinθの位相をm倍した
cos(mθ),sin(mθ)を出力する。
【0015】図2は、本発明において用いられる位相m
倍回路の一例を示す詳細ブロック図であり、乗算器4〜
7、加算器8,9、遅延器10,11よりなるフィード
バックループ、m進カウンタ12、ラッチ回路13によ
って構成されている。
【0016】位相m倍回路3の入力であるcosθ,s
inθのうち、cosθは乗算器4,5に、sinθは
乗算器6,7に入力される。遅延器10,11には位相
m倍回路の出力が入力されており、1タイムスロットの
遅れで各遅延器から位相m倍回路の出力が出力される。
【0017】乗算器4では位相m倍回路の入力cosθ
と遅延器10の出力が乗算され、乗算器5では位相m倍
回路の入力cosθと遅延器11の出力が乗算される。
乗算器6では位相m倍回路の入力sinθと遅延器10
の出力が乗算され、乗算器7では位相m倍回路の入力s
inθと遅延器11の出力が乗算される。加算器8では
乗算器4と乗算器7の出力が加算され、加算器9では乗
算器5と乗算器6の出力が加算される。
【0018】m進カウンタ12はmタイムスロット毎に
ラッチ信号を出力する。ラッチ信号はラッチ回路13に
入力され、加算器8,9の出力がラッチ回路13にラッ
チされる。ラッチ回路は例えばフリップフロップにより
構成される。
【0019】次に、本発明の実施の形態の動作につい
て、図1,2を参照して説明する。外部回路により位相
θinが入力されるとアドレス生成器1によりθ=θin
mが求められ、アドレスデータとしてROM2に入力さ
れる。ROM2からは該アドレスデータに対応する関数
値cos(θin/m),sin(θin/m)が読み出さ
れ、出力される。この関数値が位相m倍回路3に入力さ
れ、位相m倍回路3において、三角関数の加法定理 cosmθ=cosθcos(m−1)θ−sinθs
in(m−1)θ sinmθ=cosθsin(m−1)θ+sinθc
os(m−1)θ を用いてm倍の位相に対応する関数値cosθin,si
nθinが求められる。
【0020】位相m倍回路3はフィードバックループを
備え(図2参照)、m回ループを回すことによりm倍の
位相に対応する関数値を求める回路構成となっている。
【0021】いま位相m倍回路3の第m−1タイムスロ
ット時の出力位相が位相(m−1)θに対応する関数値
cos(m−1)θ,sin(m−1)θであるとする
と、mタイムスロットでの遅延器10の出力はcos
(m−1)θ、遅延器11の出力はsin(m−1)θ
となる。従って、乗算器4,6にはcos(m−1)θ
がフィードバックされ、乗算器5,7にはsin(m−
1)θがフィードバックされる。位相m倍回路3の入力
はcosθ,sinθであるから、乗算器4〜7の出力
はそれぞれ下記のようになる。
【0022】 乗算器4の出力 cosθcos(m−1)θ 乗算器5の出力 cosθsin(m−1)θ 乗算器6の出力 sinθcos(m−1)θ 乗算器7の出力 sinθsin(m−1)θ 加算器8では乗算器4と乗算器7の出力が加算され、加
算器9では乗算器5と乗算器6の出力が加算されるか
ら、三角関数の加法定理により加算器8と加算器9の出
力はそれぞれ、cosθcos(m−1)θ−sinθ
sin(m−1)θ=cos(mθ)cosθsin
(m−1)θ+sinθcos(m−1)θ=sin
(mθ)となる。即ち、mタイムスロット時の位相m倍
回路3出力は、cos(mθ),sin(mθ)とな
る。なお、遅延器10,11の第1タイムスロット時の
出力は1にセットされている。
【0023】本発明では漸化式を逐次用いて位相をθず
つ増加させていくので、第iタイムスロット時の加算器
8,9の出力はcos(iθ),sin(iθ)となる
が、m進カウンタ12、ラッチ回路13により第mタイ
ムスロット時の加算器8,9の出力がラッチされるの
で、位相m倍回路3からはcos(mθ),sin(m
θ)のみが出力される。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、0〜θ
のアドレスデータにより0〜mθの関数値を得ることが
できるので、一般に数値制御形発振器で最も大きな面積
を占めるROMの容量を従来の1/mとすることがで
き、数値制御形発振器の回路規模を小型化することがで
きる。
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の数値制御型発振器の実施の形態を示す
ブロック図である。
【図2】本発明の数値制御形発振器において用いられる
位相m倍回路の一例を示すブロック図である。
【図3】従来の実施例を示すブロック図である。
【図4】従来の実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 アドレス生成回路 2 ROM 3 位相m倍回路 4〜7 乗算器 8,9 加算器 10,11 遅延器 12 m進カウンタ 13 ラッチ回路 14 位相アキュムレータ 15 ルックアップテーブル 16 のこぎり波A発生器 17 のこぎり波B発生器 18 差分波形発生器 19 加算器 20 ビット反転器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アドレス信号を発生するアドレス発生手段
    と、前記アドレス信号を変数値として入力し、対応する
    関数値を出力する手段と、前記関数値を入力し、漸化式
    を用いて前記変数値の所定倍の変数値に対応する関数値
    を出力する手段とを備えたことを特徴とする数値制御発
    振器。
  2. 【請求項2】前記アドレス信号を変数値として入力し、
    対応する関数値を出力する手段は、ルックアップテーブ
    ルとして機能するROMによって構成されていることを
    特徴とする請求項1記載の数値制御発振器。
  3. 【請求項3】前記ルックアップテーブルは、正弦波、余
    弦波の所定の範囲のデータを保持していることを特徴と
    する請求項2記載の数値制御発振器。
  4. 【請求項4】前記漸化式として、三角関数の加法定理を
    用いたことを特徴とする請求項1〜3記載の数値制御発
    振器。
  5. 【請求項5】前記漸化式を実現する回路は、フィードバ
    ックループを備えていることを特徴とする請求項1〜3
    記載の数値制御発振器。
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