JP3209397B2 - フロ−ティングａ／ｄ変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フローティングＡ
／Ｄ変換装置に係り、信号間のゲイン差検出及びゲイン
調整処理部等に適用され、信号切り換え時のゲイン差に
よる切り換え歪みを抑制する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、フローティングＡ／Ｄ変換装
置では、信号間のゲイン差が切り換え時の信号歪みとな
っており、このゲイン差歪みを抑えるためにアナログ増
幅器での利得精度を高めることで補正時の精度を確保し
たり、切り換えタイミングを工夫することで歪みの画質
や音質への影響を小さくしていた。しかしこのような手
法では、温度変化などによるゲイン変化への対応が困難
であったり、切り換え頻度が粗くなり信号レベルの変化
に効率よく追従する切り換えができず、フローティング
方式の優位性を充分に生かし切れていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、フローティ
ングＡ／Ｄ変換装置のような複数のゲインの信号を切り
換えて出力する際、各信号の出力ゲインを同一ゲインに
統一し、切り換え時の信号間のゲイン差による歪みを抑
制したり、温度変化等によって生じるアナログ部でのゲ
インのずれに対応した調整を可能としたり、ノイズ等の
影響を受け難く、安定して信号間のゲイン差を検出し、
検出所要時間を短くすることでシステム起動時のゲイン
ずれの生じる時間を短くし、かつ、随時高性能なゲイン
補正を可能として再生される信号（画質、音質）の劣化
の防止を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑みて成されたものであり、以下の１）〜５）に記載の
手段より成る。すなわち、 １）ｎ個のＡ／Ｄ変換手段を有して、入力信号のレベル
に応じた増幅利得にて出力信号のゲインをそれぞれ調整
するフロ−ティングＡ／Ｄ変換装置において、夫々増幅
率の異なったｎ個の増幅部を有する増幅手段と、これら
増幅された信号を量子化するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ
／Ｄ変換手段によって量子化デ−タとされた各デ−タ
を、基準ゲインとのゲインデ−タ比（Ｄ1 ／Ｄ2 ）を算
出するゲインデ−タ比算出手段と、これら算出された所
定数のゲインデ−タ比を平均化するゲイン補正係数検出
手段と、このゲイン補正係数検出手段によって得られた
各ゲイン差補正係数に基づいて、前記Ａ／Ｄ変換手段に
よって量子化された各デ−タの出力レベルを調整するた
めの信号レベル補正手段と、この信号レベル補正手段に
よって得られた信号を入力レベルに応じて選択出力する
信号切替手段とから成るフロ−ティングＡ／Ｄ変換装
置。

【０００５】２）ｎ個のＡ／Ｄ変換手段を有して、入力
信号のレベルに応じた増幅利得にて出力信号のゲインを
それぞれ調整するフロ−ティングＡ／Ｄ変換装置におい
て、夫々増幅率の異なったｎ個の増幅部を有する増幅手
段と、これら増幅された信号を量子化するＡ／Ｄ変換手
段と、このＡ／Ｄ変換手段によって量子化デ−タとされ
た各デ−タを、基準ゲインとのゲインデ−タ比（Ｄ1 ／
Ｄ2 ）を算出するゲインデ−タ比算出手段と、これら算
出された所定数のゲインデ−タ比の変動量を圧縮処理す
るゲイン補正係数検出手段と、このゲイン補正係数検出
手段によって得られた各ゲイン差補正係数に基づいて、
前記Ａ／Ｄ変換手段によって量子化された各デ−タの出
力レベルを調整するための信号レベル補正手段と、この
信号レベル補正手段によって得られた信号を入力レベル
に応じて選択出力する信号切替手段とから成るフロ−テ
ィングＡ／Ｄ変換装置。

【０００６】３）ｎ個のＡ／Ｄ変換手段を有して、入力
信号のレベルに応じた増幅利得にて出力信号のゲインを
それぞれ調整するフロ−ティングＡ／Ｄ変換装置におい
て、夫々増幅率の異なったｎ個の増幅部を有する増幅手
段と、これら増幅された信号を量子化するＡ／Ｄ変換手
段と、このＡ／Ｄ変換手段によって量子化デ−タとされ
た各デ−タを、基準ゲインとのゲインデ−タ比（Ｄ1 ／
Ｄ2 ）を算出するゲインデ−タ比算出手段と、これら算
出された所定数のゲインデ−タ比をフィルタリング処理
するゲイン補正係数検出手段と、このゲイン補正係数検
出手段によって得られた各ゲイン差補正係数に基づい
て、前記Ａ／Ｄ変換手段によって量子化された各デ−タ
の出力レベルを調整するための信号レベル補正手段と、
この信号レベル補正手段によって得られた信号を入力レ
ベルに応じて選択出力する信号切替手段とから成るフロ
−ティングＡ／Ｄ変換装置。

【０００７】４）請求項１記載のフロ−ティングＡ／Ｄ
変換装置において、ゲイン補正係数検出手段を、所定数
のゲインデ−タ比を平均化処理をした後、フィルタリン
グ処理をする構成にしたことを特徴とするフロ−ティン
グＡ／Ｄ変換装置。

【０００８】５）請求項２記載のフロ−ティングＡ／Ｄ
変換装置において、ゲイン補正係数検出手段を、所定数
のゲインデ−タ比の変動量を圧縮処理をした後、フィル
タリング処理をする構成にしたことを特徴とするフロ−
ティングＡ／Ｄ変換装置。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
き説明する。図１は、その実施の形態に係るフロ−ティ
ングＡ／Ｄ変換装置の概略ブロック図である。同図にお
いて、入力信号Ｓｉは増幅器１−１内の各増幅部の利得
Ａ１，Ａ２，・・・，ＡｎによってＡ１×Ｓｉ，Ａ２×
Ｓｉ，・・・，Ａｎ×Ｓｉに増幅される。これら各増幅
利得で増幅された信号は、各々Ａ／Ｄ（アナログ／デジ
タル）変換器１−２によって量子化され、データＤ1 ，
Ｄ2 ，・・・，Ｄn に変換される。

【００１０】量子化されたデータは、ゲインデ−タ比算
出回路１−３によって各サンプル毎に出力基準ゲインデ
ータ間比（Ｄ1 ／Ｄn ）が算出され、これら算出結果が
サンプル毎に係数Ｃｔとしてゲイン補正係数検出回路１
−４に供給される。

【００１１】ゲイン補正係数検出回路１−４では、これ
らのサンプル毎に送られる各データ間比Ｃｔを、サンプ
ル毎のばらつきを抑制するために後述の各実施例で示す
平均化処理や、振動帯域制限などの処理を施され、ゲイ
ン差補正係数Ｃｉとして得られる。

【００１２】前記のゲイン補正係数検出回路１−４によ
って安定的に得られたゲイン差補正係数Ｃｉは、次段の
信号レベル補正回路１−５において、各信号の出力レベ
ルへの調整を行い、フロ−ティング信号切替え器１−６
によって入力信号レベルに応じた適切な分解能で量子化
された信号データを選択的に切り換える構成となってい
るものである。

【００１３】上述の発明の実施の形態に係る装置におい
ては、特に、次の点に考慮がなされているものである。
すなわち、Ａ／Ｄ変換器から得られる量子化デ−タＤ1
(n)、Ｄ2(n)）は、理想状態であるならば、データ比は
一定で、Ｄ1(n)／Ｄ2(n)＝Ａ1 ／Ａ2 になるはずであ
る。しかしながら、実際の装置においては、信号のＳ／
Ｎの相異や量子化誤差や演算誤差によってデータ比を一
定に得ることはできない。このため、信号のゲイン補正
を特定のサンプリングにおけるデータ比のみで行うこと
は適当でなく、１サンプリング結果から導いた補正係数
では、その値が真の利得比を示すものかが定かでなく安
定した補正を行うことが困難であるという点である。

【００１４】そこで、本願装置では、このような点を考
慮して、複数Ｎ個のサンプリングデータの比から平均的
なデータ比を求めたり、変動量の少ないデ−タ比を求め
ることで補正係数の精度を得るようにしているものであ
る。上述の構成において、例えば、上述のゲイン補正係
数検出回路１−４は、ＤＳＰ（Digital Signal Process
or）等により実現できるが、このＤＳＰで実現する場合
には、実行すべき処理内容に応じて検出処理の手法を変
える方が望ましい。つまり、ＤＳＰの種類によってはそ
の処理能力が異なり、１／ｆｓ（ｆｓ：サンプリング周
波数）内での実行可能インストラクション数や、得手不
得手の演算処理があったりする。本願装置による検出手
法は、除算処理に対する負荷があまり生じないＤＳＰに
対して特に有効である。

【００１５】また、精度の高い平均データ比を得るため
にはサンプリング数Ｎを大きくする必要があるが、ＤＰ
Ｓの能力等によってはこの実現が困難な場合がある。こ
のような場合は、各サンプル毎で求めたデータ比をロー
パスフィルタ（ＬＰＦ）を通すことでデータごとの算出
結果のばらつきを抑制することで比較的安定したゲイン
差補正係数を得るようにすることができる。

【００１６】

【実施例】次に、上述した発明の実施の形態を、好まし
い実施例により説明する。図２は、ゲイン補正係数検出
回路１−４の詳細ブロック図で、これ以降の実施例は、
説明を簡略化するため、Ａ／Ｄ変換器１−２から供給さ
れるデ−タがＤ１，Ｄ２の二つの場合であるとして説明
する。同図において、Ａ／Ｄ変換器１−２によって量子
化されたデ−タＤ１，Ｄ２は、ゲインデ−タ比算出回路
１−３において各サンプル毎に出力基準ゲインデ−タ間
比（Ｄ１／Ｄ２）として算出され、これらデ−タ間比が
サンプル毎に係数Ｃｔとして補正係数検出回路１−４に
供給される。

【００１７】ゲイン補正係数検出回路１−４では、随時
ｍ〜ｎサンプル（ｎ−ｍ＝Ｍ）で得られるＭ個の係数Ｃ
ｔの平均が算出され、ゲイン差補正係数Ｃｉが検出され
る。ここで、この回路内のメモリ１−４ａは、デ−タ比
算出回路１−３で算出されたデータ間比ＣｔをＭサンプ
ル分保持するためのもので、最新のデータ間比Ｃｔが得
られたなら最古のデータ間比Ｃｔを破棄する。このメモ
リ１−４ａに保持されたＭ個のデータ間比Ｃｔは加算器
１−４ｂによって総加算され、その後、乗算器１−４ｃ
において１／Ｍが乗じられてＭ個分のデータ間比比Ｃｔ
の平均値Ｃｉが得られるものである。すなわち、この平
均化処理によって安定的したゲイン差補正係数補Ｃｉが
得られるのである。

【００１８】信号レベル補正回路１−５では、安定化処
理して得られたゲイン差補正係数Ｃｉを用いて、各信号
レベルを演算処理（出力レベルがＤ1 レベルで、Ｃt ＝
Ｄ1／Ｄ2 なら、Ｄ2 信号をＤ2 ×Ｃi なる演算）によ
って、出力基準レベルに調整する。出力基準レベルに統
一された各信号は、フロ−ティング切替え回路１−６に
よって入力信号レベルに応じた適切な分解能で量子化さ
れた信号データが選択的に切り換えられる構成となって
いる。

【００１９】次に、同様にして、図３を用いて第２実施
例の説明を行う。量子化された信号データは、デ−タ比
算出回路１−３によって各サンプル時毎に出力基準ゲイ
ンデータ間との比（Ｄ1 ／Ｄ2 ）が算出され、これらデ
−タ間比がサンプル毎に係数Ｃｔとしてゲイン補正係数
検出回路２−４に供給される。このゲイン補正係数検出
回路２−４では、ゲインデ−タ比算出回路１−３で得ら
れるデ−タ間比Ｃｔの結果を減算器２−４ａの処理によ
り、ホ−ルドメモリ２−４ｄに保持された前サンプルで
の補正係数Ｃn-1 との差ΔＣｎを算出し、乗算器２−４
ｂでΔＣｎに１／ｍ（１＞ｍ）を乗じ，減算器２−４ｃ
において、Ｃn-1 にこのΔＣｎ／ｍを加減調整して補正
係数Ｃｉ（＝Ｃｎ）をゲイン差補正係数として検出する
構成となっているものである。すなわち、このゲイン補
正係数検出回路２−４では、ゲイン比の変動量の圧縮処
理をして安定した係数を得るようにしているものであ
る。

【００２０】この実施例によれば、前述の第１実施例の
構成においては、前サンプルより得られる演算処理結果
を保持するメモリ量が、Ｍ回のサンプルの平均ならＭ個
必要となるものであるが、本実施例においては１サンプ
ル前に得られた演算結果のみ保持するメモリ容量で足り
る。また、この実施例によれば、各サンプルでの演算結
果の変化を、サンプル毎に反映することができる。つま
り、求めたデ−タ比（Ｄ1 ／Ｄ2 ）の値が前サンプルで
の演算結果によって得られているＣi より大ならこのサ
ンプルで求められるＣi は増加し、小なら減少する動作
を実現することができ、ゲイン設定の不安定なシステム
に対して有効な構成である。

【００２１】また、次に、図４を用いて第３実施例を示
す。同図におけるゲイン補正係数検出回路３−４では、
ゲインデ−タ比算出回路１−３で得られたデ−タ間比Ｃ
ｔの結果をロ−パスフィルタ（ＬＰＦ）３−４ａにより
帯域制限処理を行いデ−タ間比Ｃｔのばらつき抑制し、
ゲイン差補正係数Ｃｉを検出する。この処理によってゲ
イン差補正係数Ｃｉは安定的した値として得られる。こ
の実施例の構成によれば、算出するＣi に対するＣt の
ばらつき、特に、スパイク的なばらつき（演算誤差など
により、サンプル毎に生じる誤差）の影響を抑制するこ
とができる。

【００２２】また、更に、図５を用いて第４実施例を示
す。この実施例は、図２と図４の構成のものを組み合わ
せたものである。すなわち、ゲインデ−タ比算出回路１
−３において得られたデ−タ間比Ｃｔは、ゲイン補正係
数検出回路４−４内のメモリ４−４ａ，加算器４−４
ｂ，乗算器４−４ｃによって平均化処理がなされ、この
平均化して得られた各サンプル毎の係数Ｃａをロ−パス
フィルタ（ＬＰＦ）４−４ｄによって帯域制限すること
で、更に、安定した補正係数Ｃｉが得られる構成となっ
ている。

【００２３】更に、また、図６に第５実施例を示す。こ
の実施例の装置は、図３と図４の構成のものを組み合わ
せたものである。すなわち、ゲインデ−タ比算出回路１
−３において得られたデ−タ間比Ｃｔは、ゲイン補正係
数検出回路５−４内の減算器５−４ａ，乗算器５−４
ｂ，減算器２−４ｃ，ホ−ルドメモリ５−４ｄを通じて
安定化処理が施され、その後、ロ−パスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）５−４ｅによって帯域制限されてゲイン差補正係数
Ｃｉが得られる構成となっているものである。

【００２４】以上のように、上述の各実施例の装置にお
ける効果を波形図を参照して検証すれば、次のような効
果が検証できる。すなわち、図７（Ａ）に示すように、
異なる利得で増幅された信号は、量子化後（Ｄ1 、Ｄ2
）においてもレベル差を有しており、理想状態ならば
Ｄ1 ／Ｄ2 ＝Ａ1 ／Ａ2 ＝一定を得るはずである。とこ
ろが、実際には図７（Ｂ）に示すようにＤ2 ／Ｄ1 は一
定ではなく、各サンプル毎の除算結果はばらついて不安
定な値となってしまう。特に、図２，図４（第１，３実
施例）に示した構成によれば、図７（Ｄ）に示すよう
に、Ｄ1 ／Ｄ2 のばらつきを小さくし、同時に、ゆるや
かなばらつきにしたＣi を得ることができる。

【００２５】また、図３（第２実施例）の構成によれ
ば、図７（Ｃ）に示すように、Ｄ1 ／Ｄ2 の値のばらつ
きを小さくして安定させることで常にＡ1 ／Ａ2 に近い
値の補正係数が得られるものである。

【００２６】更に、図５，図６（第４，５実施例）の構
成によれば、安定度を増した値を更に帯域制限すること
で、図７（Ｅ）に示すように、より一層の安定度のある
ゲイン差補正係数Ｃi を得ることができるものである。

【００２７】

【発明の効果】本発明のフローティングＡ／Ｄ変換装置
によれば、複数のゲインの信号を切り換えて出力する
時、各信号の出力ゲインを同一ゲインに統一し、切り換
え時の信号間のゲイン差による歪みを抑制したり、温度
変化等によって生じるアナログ部でのゲインのずれに対
応した調整を可能としたり、ノイズ等の影響を受け難
く、安定して信号間のゲイン差を検出し、検出所要時間
を短くすることでシステム起動時のゲインずれの生じる
時間を短くし、かつ、随時高性能なゲイン補正を可能と
して再生される信号（画質、音質）の劣化の防止ができ
る等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すフローティングＡ／
Ｄ変換装置の概略ブロック図である。

【図２】本発明の第１実施例に係るフローティングＡ／
Ｄ変換装置の概略ブロック図である。

【図３】本発明の第２実施例に係るフローティングＡ／
Ｄ変換装置の概略ブロック図である。

【図４】本発明の第３実施例に係るフローティングＡ／
Ｄ変換装置の概略ブロック図である。

【図５】本発明の第４実施例に係るフローティングＡ／
Ｄ変換装置の概略ブロック図である。

【図６】本発明の第５実施例に係るフローティングＡ／
Ｄ変換装置の概略ブロック図である。

【図７】各実施例の効果を説明するための波形図であ
る。

【符号の説明】

１−１ 増幅器 １−２ Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器 １−３ ゲインデ−タ比算出回路 １−４ ゲイン補正係数検出回路 １−５ 信号レベル補正回路 １−６ フロ−ティング信号切替え器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−27813（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−97824（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−29939（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−32227（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−203322（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−27813（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−46330（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03M 1/00 - 1/88

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ｎ個のＡ／Ｄ変換手段を有して、入力信号
   のレベルに応じた増幅利得にて出力信号のゲインをそれ
   ぞれ調整するフロ−ティングＡ／Ｄ変換装置において、 夫々増幅率の異なったｎ個の増幅部を有する増幅手段
   と、 これら増幅された信号を量子化するＡ／Ｄ変換手段と、 このＡ／Ｄ変換手段によって量子化デ−タとされた各デ
   −タを、基準ゲインとのゲインデ−タ比（Ｄ1 ／Ｄ2 ）
   を算出するゲインデ−タ比算出手段と、 これら算出された所定数のゲインデ−タ比を平均化する
   ゲイン補正係数検出手段と、 このゲイン補正係数検出手段によって得られた各ゲイン
   差補正係数に基づいて、前記Ａ／Ｄ変換手段によって量
   子化された各デ−タの出力レベルを調整するための信号
   レベル補正手段と、 この信号レベル補正手段によって得られた信号を入力レ
   ベルに応じて選択出力する信号切替手段とから成るフロ
   −ティングＡ／Ｄ変換装置。
2. 【請求項２】ｎ個のＡ／Ｄ変換手段を有して、入力信号
   のレベルに応じた増幅利得にて出力信号のゲインをそれ
   ぞれ調整するフロ−ティングＡ／Ｄ変換装置において、 夫々増幅率の異なったｎ個の増幅部を有する増幅手段
   と、 これら増幅された信号を量子化するＡ／Ｄ変換手段と、 このＡ／Ｄ変換手段によって量子化デ−タとされた各デ
   −タを、基準ゲインとのゲインデ−タ比（Ｄ1 ／Ｄ2 ）
   を算出するゲインデ−タ比算出手段と、 これら算出された所定数のゲインデ−タ比の変動量を圧
   縮処理するゲイン補正係数検出手段と、 このゲイン補正係数検出手段によって得られた各ゲイン
   差補正係数に基づいて、前記Ａ／Ｄ変換手段によって量
   子化された各デ−タの出力レベルを調整するための信号
   レベル補正手段と、 この信号レベル補正手段によって得られた信号を入力レ
   ベルに応じて選択出力する信号切替手段とから成るフロ
   −ティングＡ／Ｄ変換装置。
3. 【請求項３】ｎ個のＡ／Ｄ変換手段を有して、入力信号
   のレベルに応じた増幅利得にて出力信号のゲインをそれ
   ぞれ調整するフロ−ティングＡ／Ｄ変換装置において、 夫々増幅率の異なったｎ個の増幅部を有する増幅手段
   と、 これら増幅された信号を量子化するＡ／Ｄ変換手段と、 このＡ／Ｄ変換手段によって量子化デ−タとされた各デ
   −タを、基準ゲインとのゲインデ−タ比（Ｄ1 ／Ｄ2 ）
   を算出するゲインデ−タ比算出手段と、 これら算出された所定数のゲインデ−タ比をフィルタリ
   ング処理するゲイン補正係数検出手段と、 このゲイン補正係数検出手段によって得られた各ゲイン
   差補正係数に基づいて、前記Ａ／Ｄ変換手段によって量
   子化された各デ−タの出力レベルを調整するための信号
   レベル補正手段と、 この信号レベル補正手段によって得られた信号を入力レ
   ベルに応じて選択出力する信号切替手段とから成るフロ
   −ティングＡ／Ｄ変換装置。
4. 【請求項４】請求項１記載のフロ−ティングＡ／Ｄ変換
   装置において、ゲイン補正係数検出手段を、所定数のゲ
   インデ−タ比を平均化処理をした後、フィルタリング処
   理をする構成にしたことを特徴とするフロ−ティングＡ
   ／Ｄ変換装置。
5. 【請求項５】請求項２記載のフロ−ティングＡ／Ｄ変換
   装置において、ゲイン補正係数検出手段を、所定数のゲ
   インデ−タ比の変動量を圧縮処理をした後、フィルタリ
   ング処理をする構成にしたことを特徴とするフロ−ティ
   ングＡ／Ｄ変換装置。