数-模转换器制造技术

本发明专利技术的目的在于，提供一种无须提高部件的动作速度就可以获得畸变小的输出波形的数－模转换器。Ｄ／Ａ转换器，在结构上包含乘法部１、４个数据保持部２－１～２－４、４个数据选择器３－１～３－４、加法部４、Ｄ／Ａ转换器５、２个积分电路６－１、６－２。由乘法器１将４个乘数与输入数据相乘，并由各数据保持部２－２～２－４将该４个乘法运算结果作为１组保持。数据选择器，按规定顺序读出由对应的数据保持部保持的４个数据并生成阶梯函数的数据。加法部，将从各数据选择器输出的４个阶梯函数的值相加。进一步，由Ｄ／Ａ转换器５产生与该相加值对应的阶梯状模拟电压，然后由２个积分电路６－１、６－２进行２次积分处理。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将离散的数字数据转换为连续模拟信号的数-模转换器。另外，在本说明书中，假定将函数值在局部区域上具有不等于0的有限值、在其以外的区域上等于0的情况称为「有限域」而进行说明。
技术介绍
在最近的数字音频装置、例如CD(压缩光盘)播放机等中，为了从离散的音乐数据(数字数据)得到连续的模拟声音信号，采用着应用了过采样技术的D/A(数-模)转换器。这种D/A转换器，为在所输入的数字数据之间进行内插而以虚拟的方式提高采样频率，一般采用数字滤波器，并用采样保持电路保持各内插值而生成阶梯状的信号波形，然后使其通过低通滤波器从而输出平滑的模拟声音信号。其中，作为在离散的数字数据之间进行内插的方法，已知有在WO99/38090中公开的数据内插方式。在这种数据内插方式中，采用一种在全域上只能进行1次微分但可以只考虑在内插位置前后的各2个、合计4个采样点的采样函数。这种采样函数，与假定采样频率为f时以sin(πft)/(πft)定义的sinc函数不同，具有有限域的值，所以，即使采用4个这么少的数字数据进行内插运算，也仍具有不产生舍位误差的优点。一般来说，过采样，通过采用按FIR(finite impulse response有限冲击响应)滤波器的抽头系数设定上述采样函数的波形数据的数字滤波器进行。当采用由上述数字滤波器进行离散数字数据间的内插运算的过采样技术时，可以使用衰减特性平缓的低通滤波器，所以，可以使低通滤波器的相位特性趋近于线性相位特性，同时能够减低反复采样噪声。过采样的频率越高，这种效果越显著，但如提高采样频率，则必须相应地使数字滤波器和采样保持电路的处理速度高速化，所以必需使用适于高速化的高价部件，因而将导致部件成本的提高。此外，在像图象数据那样原来的采样频率本身就很高的情况下(例如几MHz)，为了对其进行过采样，必需用能以几十MHz到几百MHz动作的部件构成数字滤波器和采样保持电路，因而其实现是很困难的。另外，即使是采用了过采样技术时，也必须使最后的阶梯状信号波形通过低通滤波器，而只要是使用了低通滤波器就不能保持严格意义下的线性相位特性，因而将使输出波形发生畸变。专利技术的公开本专利技术，是为解决上述课题而开发的，其目的是提供一种无须提高部件的动作速度就可以获得畸变小的输出波形的数-模转换器。本专利技术的数/模转换器，由乘法装置用多个乘数对按规定间隔输入的多个数字数据分别进行多项乘法处理，用所得到的多个乘法运算结果产生与所输入的各数字数据对应的阶梯函数。接着，由加法装置将与各数字数据对应的阶梯函数的值相加并由阶梯电压波形发生装置生成与所得到的数字数据数据对应的阶梯状的模拟电压，然后由多个积分处理装置进行多次模拟积分，从而产生在依次输入的各数字数据之间平滑连接的连续模拟信号。按照这种方式，将与依次输入的多个数字数据分别对应的各阶梯函数的值相加，然后将该相加结果转换为模拟电压并进行积分，从而可以得到连续变化的模拟信号，所以没有必要为得到最后的模拟信号而使用低通滤波器，也不会因使用频率引起的相位特性的不同而使群延迟特性恶化，因而可以得到畸变小的输出波形。此外，与进行过采样的现有方法相比，由于无须提高部件的动作速度，所以不需要使用高价的部件，因而可以降低部件的成本。另外，在上述乘法装置的乘法处理中使用的各乘数，对由分段多项式构成的规定采样函数而言，最好与通过对该各分段多项式进行多次微分而得到的阶梯函数的各值相对应。即，由于反过来可以通过对这种阶梯函数进行多次积分而得到与规定采样函数对应的波形，所以通过将阶梯函数合成可以等效地实现采样函数的卷积运算。因此，可以简化处理内容，并能减少为将数字数据转换为模拟数据所需的处理量。另外，上述阶梯函数，最好设定为使正区域和负区域的面积相等。由此，可以防止积分处理装置的积分结果的发散。另外，上述采样函数，最好在全域上只能进行1次微分并具有有限域的值。考虑到如在全域上只能进行1次微分则可以充分地近似于自然现象，而且可以设定很少的微分次数，因此可以减少由积分处理装置进行模拟积分的次数，所以能使结构得到简化。另外，上述阶梯函数，最好是，在与按等间隔配置的5个数字数据对应的规定范围内，由按-1、+3、+5、-7、-7、+5、+3、-1进行了加权的宽度相等的8个分段区域构成，并将这8个加权系数设定为乘法装置的各个乘数。由于可以将简单的加权系数用作乘法装置的乘数，所以能够简化乘法处理。特别是，由乘法装置进行的乘法处理，最好是按照将数字数据本身与通过移位进行的乘2的乘方值的运算结果相加的方式实现。由于将乘法运算置换为移位处理和加法处理，因此可以通过简化处理内容而使结构得到简化并使处理高速化。另外，进行模拟积分的次数最好是2次，并从积分处理装置输出电压电平按二次函数变化的模拟信号。通过利用按二次函数变化的模拟信号在与离散数字数据对应的电压值之间进行内插，可以获得不含不需要的高频分量等的良好输出波形。图2是表示采样值与其间的内插值的关系的图。图3是表示对附图说明图1所示采样函数进行了1次微分后的波形的图。图4是表示将图3所示的折线函数进一步微分后的波形的图。图5是表示本实施形态的D/A转换器的结构的图。图6是表示积分电路的详细结构的图。图7是表示本实施形态的D/A转换器的动作时序的图。图8是表示乘法部的详细结构的图。用于实施专利技术的最佳形态以下，边参照附图边详细说明应用了本专利技术的一实施形态的D/A转换器。图1是在本实施形态的D/A转换器的内插运算中使用的采样函数的说明图。该采样函数H(t)，是在WO99/38090中公开的，由下式表示。(-t2－4t－4)/4 ；-2≤t＜-3/2 (3t2＋8t＋5)/4；-3/2≤t＜-1(5t2＋12t＋7)/4 ；-1≤t＜-1/2(-7t2＋4)/4 ；-1/2≤t＜0(-7t2＋4)/4 ；0≤t＜1/2(5t2－12t＋7)/4 ；1/2≤t＜1(3t2－8t＋5)/4；1≤t＜3/2(-t2＋4t－4)/4；3/2≤t≤2…(1)式中，t＝0、±1、±2，表示采样位置。图1所示的采样函数H(t)，是在全域上只能进行1次微分并在采样位置t＝±2处收敛于0的有限域函数，通过用该采样函数H(t)根据各采样值进行叠加，可以用只能进行1次微分的函数在采样值之间进行内插。图2是表示采样值与其间的内插值的关系的图。如图2所示，设4个采样位置为t1、t2、t3、t4，并假定其各自的间隔为1。与采样位置t2和t3之间的内插位置t0对应的内插值y为y＝Y(t1)·H(1＋a)＋Y(t2)·H(a)＋Y(t3)·H(1-a)＋Y(t4)·H(2-a) …(2)式中，Y(t)表示采样位置t的各采样值。此外，1＋a、a、1－a、2－a，分别为内插位置t0与各采样位置t1～t4之间的距离。另外，如上所述，从原理上说，可以通过计算与各采样值对应的采样函数H(t)的值并进行卷积运算而求得各采样值之间的内插值，但图1所示的采样函数是在全域上只能进行1次微分的二次分段多项式，因而可以利用这一特征而按照其他的等效处理方法求取内插值。图3是表示对图1所示采样函数进行了1次微分后的波形的图。图1所示的采样函数H(t)，是可以在全域上进行1次微分的二次分段多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数－模转换器，其特征在于，备有：乘法装置，用多个乘数对按规定间隔输入的多个数字数据分别进行多项乘法处理；阶梯函数发生装置，用由上述乘法装置得到的多个乘法运算结果，以与上述多个数字数据的各自的输入时刻同步的方式产生与上述多个数字数据分别对应的阶梯函数；加法装置，将由上述阶梯函数发生装置产生的上述阶梯函数的值相加；阶梯电压波形发生装置，生成与由上述加法装置得到的数字数据对应的阶梯状的模拟电压；及积分处理装置，对由上述阶梯电压波形发生装置生成的模拟电压进行多次模拟积分。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：小柳裕喜生，
申请(专利权)人：酒井康江，
类型：发明
国别省市：JP[日本]