数字-模拟变换器制造技术

目的在于提供一种数字－模拟变换器，可以获得失真小的输出波形而不提高部件的工作速度。Ｄ／Ａ变换器由４个Ｄ型触发器１０－１～１０－４、４个乘法器１２－１～１２－４、３个加法器１４－１～１４－３、Ｄ／Ａ变换器１６、２个积分电路１８－１、１８－２构成。将输入数据依次输入、保持在４个Ｄ型触发器。各乘法器进行在１个时钟周期的前半周期和后半周期用不同的乘数与一对一的Ｄ型触发器的保持数据相乘的乘法处理，将各个相乘结果用３个加法器进行相加。而且，在由Ｄ／Ａ变换器１６产生与该相加值对应的阶跃状的模拟电压后，由２个积分电路１８－１、１８－２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变换为连续的模拟信号的数字一模拟变换器。在本说明书中，将函数的值在局部区域中有0以外的有限值，在除此以外的区域中为0的情况称为‘有限范围’来进行说明。
技术介绍
在目前的数字音频装置、例如CD(小型盘)播放机等中，为了从离散的音乐数据(数字数据)中获得连续的模拟声音信号而使用采用超采样技术的D/A(数字-模拟)变换器。这样的D/A变换器一般使用数字滤波器，以便在输入的数字数据之间进行内插来模拟地提高采样频率，在由采样保持电路保持各内插值并生成阶跃状的信号波形后，通过使该信号波形通过低通滤波器来输出平滑的模拟声音信号。但是，作为在离散的数字数据之间进行内插的方法，已知WO99/38090中披露的数据内插方式。在该数据内插方式中，可使用在全域中可微分一次、仅考虑夹着内插位置的前后各两个合计为4个的取样点的取样函数。该取样函数与取样频率为f时以sin(πft)/(πft)定义的sinc函数不同，由于具有有限范围的值，所以具有用4个这样少的数字数据来进行内插运算也不产生舍弃误差这样的优点。一般地，通过使用将上述取样函数的波形数据设定为FIR(finite impulseresponse有限脉冲响应)滤波器的抽头系数的数字滤波器，来进行超采样。但是，使用通过上述数字滤波器来进行离散的数字数据间的内插运算的超采样技术时，由于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接近直线相位特性，并且可以降低取样的折返噪声。超采样的频率越高，该效果越显著，但如果仅提高采样频率，则由于数字滤波器和采样保持电路的处理速度也高速化，所以需要使用适应高速化的昂贵的部件，导致部件成本的上升。此外，在图像数据这样的本身的采样频率高的情况下(例如几MHz)，在对该数据进行超采样时，需要使用可在几十MHz至几百MHz中工作的部件来构成数字滤波器和采样保持电路，其实现不容易。此外，即使在使用超采样技术的情况下，由于最终还是使阶跃状的信号波形通过低通滤波器来生成平滑的模拟信号，所以只要是使用低通滤波器就不能得到严格意义下的直线相位特性，从而产生输出波形的失真。专利技术概述本专利技术是解决上述课题的专利技术，其目的在于提供一种数字-模拟变换器，可以获得失真少的输出波形而不提高部件的工作速度。本专利技术的数字-模拟变换器由多个数据保持部件分别保持以规定间隔输入的多个数字数据，由多个乘法部件对分别保持的数字数据进行在数据保持期间的前半期间和后半期间用不同的乘数相乘的乘法处理。然后，在通过阶跃电压波形发生部件生成由加法部件将各乘算结果相加所得的数字数据对应的阶跃状的模拟电压后，通过由多个积分部件进行多次模拟积分，来产生将与依次输入的各数字数据对应的电压值之间平滑连接起来的连续模拟信号。这样，由于将依次输入的与多个数字数据分别对应的各乘算结果相加，然后通过将该加算结果变换成模拟电压并积分就能获得连续变化的模拟信号，所以不必为了获得最终的模拟信号而使用低通滤波器，没有因使用的信号的频率与相位特性不同而恶化组延迟特性，可以获得失真少的输出波形。此外，与进行超采样的现有方法相比，由于不需要提高部件的工作速度，所以不需要使用昂贵的部件，可以降低部件的成本。此外，所述多个乘法部件的乘法处理所用的各乘数对于区分多项式构成的规定取样函数来说，最好与通过对这些区分多项式分别多次进行微分所得的阶跃函数的各值对应。即，相反地，由于通过对这样的阶跃函数进行多次积分，可以获得与规定的取样函数对应的波形，所以可以通过合成阶跃函数来等价地实现取样函数的卷积运算。因此，可以使处理内容简单，可以降低将数字数据变换为模拟信号所需的处理量。此外，最好将所述阶跃函数的正区域和负区域的面积相等地设定。由此，可以防止积分处理部件的积分结果发散。此外，所述取样函数最好具有全域仅可微分一次的有限范围的值。如果全域仅可微分1次，则认为可以充分地近似自然现象，而且通过将微分次数设定得少，可以减少积分处理部件进行模拟积分的次数，能够简化结构。此外，所述阶跃函数在与以等间隔配置的5个数字数据对应的规定范围中，最好由进行了-1、+3、+5、-7、-7、+5、+3、-1加权的相同宽度的8个区分区域构成，将该8个加权系数的每2个作为所述多个乘法部件的各个乘数来设定。由于可以将整数表示的简单的加权系数用作各乘法部件的乘数，所以可以简化乘法处理。特别是在多个乘法部件的每一个中进行的乘法处理最好通过将数字数据本身与移位产生的2的幂数倍运算结果相加来实现。由于可以将乘法处理置换为移位处理和加法处理，所以可以利用简化处理内容来简化结构、实现处理的高速化。此外，最好进行所述模拟积分的次数为2次，从所述积分处理部件输出电压电平二次函数变化的模拟信号。通过将二次函数变化的模拟信号内插在离散的数字数据对应的电压值之间，可以获得不包含不需要的高频成分等的良好输出波形。附图说明图1是说明本实施例的D/A变换器的内插运算所用的取样函数的说明图；图2表示取样值和其间的内插值之间关系的图；图3表示对图1所示的取样函数进行一次微分的波形的图；图4表示对图3所示的折线函数再进行微分的波形的图；图5表示本实施例的D/A变换器的结构图；图6表示积分电路的具体结构的示例的图；图7表示本实施例的D/A变换器的工作定时的图；图8表示乘法器的详细结构的图；图9表示乘法器的详细结构的图；图10表示乘法器的详细结构的图；图11表示乘法器的详细结构的图；图12表示乘法器的详细结构的图；图13表示乘法器的详细结构的图；图14表示乘法器的详细结构的图；图15表示乘法器的详细结构的图。专利技术的最佳实施例以下，参照附图详细说明采用本专利技术的一实施例的D/A变换器。图1是本实施例的D/A变换器中的内插运算所用的取样函数的说明图。该取样函数H(t)披露于WO99/38090，按以下式来表示。(-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)这里，t＝0、±1、±2表示取样位置。图1所示的取样函数H(t)是在全域中仅可微分一次，而且在取样位置t＝±2中收敛为0的有限范围的函数，通过使用该取样函数H(t)来进行基于各取样值的重合，可以使用在取样值间仅进行一次微分的函数来进行内插。图2表示取样值和其间的内插值之间关系的图。如图2所示，假设4个取样位置为t1、t2、t3、t4，各自的间隔为1。与取样位置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)其中，Y(t)表示取样位置t的各取样值。1+a、a、1-a、2-a分别是内插位置t0和各取样位置t1～t4间的距离。但是，如上所述，在原理上，通过计算与各取样值对应的取样函数H(t)的值来进行卷积运算，可以求各取样值间的内插值，但图1所示的取样函数是在全域中仅可微分一次的二次区分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字－模拟变换器，其特征在于，包括：多个数据保持部件，分别保持以规定间隔输入的多个数字数据；多个乘法部件，输入所述多个数据保持部件分别保持的所述数字数据，进行在数据保持期间的前半期间和后半期间用不同的乘数相乘的乘法处理；加法部件，进行将所述多个乘法部件的各乘算结果相加的处理；阶跃电压波形发生部件，生成与所述加法部件所得的数字数据对应的阶跃状的模拟电压；以及积分处理部件，对所述阶跃电压波形部件生成的模拟电压进行多次模拟积分。

【技术特征摘要】
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【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]