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JP2024058238A - Signal processing circuit, DA converter circuit, AD converter circuit, and audio device - Google Patents

Signal processing circuit, DA converter circuit, AD converter circuit, and audio device Download PDF

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JP2024058238A JP2022165472A JP2022165472A JP2024058238A JP 2024058238 A JP2024058238 A JP 2024058238A JP 2022165472 A JP2022165472 A JP 2022165472A JP 2022165472 A JP2022165472 A JP 2022165472A JP 2024058238 A JP2024058238 A JP 2024058238A
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modulator
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豪 春海
Takeshi Harumi
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Abstract

To provide a signal processing circuit which can improve SNR.SOLUTION: A signal processing circuit (500) includes: a ΔΣ modulator (100) which is configured to convert an input signal into an n-value output signal (n is an integer of 2 or more) and output the converted signal; a PWM conversion part (200) which is configured to convert the n-value output signal into a PWM output signal having a duty corresponding to a level of the n-value output signal; and a pulse selection part (400) which is configured to select the pulse to be used among the pulses constituting the PWM signal with respect to the level of the n-value output signal in a non-stationary state.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

本開示は、信号処理回路に関する。 This disclosure relates to a signal processing circuit.

従来、デジタル信号をアナログ信号へ変換するDAコンバータまたはアナログ信号をデジタル信号へ変換するADコンバータにΔΣ変調器が用いられる(ΔΣ変調器の一例は例えば特許文献1に開示)。 Conventionally, ΔΣ modulators are used in DA converters that convert digital signals to analog signals, or AD converters that convert analog signals to digital signals (an example of a ΔΣ modulator is disclosed in, for example, Patent Document 1).

特開2019-87876号公報JP 2019-87876 A

ΔΣ変調器を用いたDAコンバータまたはADコンバータにおいては、SNR(Signal-to-Noise Ratio)の改善が要求されている。 In DA converters or AD converters that use ΔΣ modulators, there is a demand for improved SNR (Signal-to-Noise Ratio).

例えば、本開示の一態様に係る信号処理回路は、
入力信号をn値出力信号(nは2以上の整数)に変換して出力するように構成されるΔΣ変調器と、
前記n値出力信号を前記n値出力信号のレベルに応じたデューティを有するPWM出力信号に変換するように構成されるPWM変換部と、
前記PWM信号を構成するパルスのうち使用する前記パルスを、前記n値出力信号のレベルに対して非固定で選択するように構成されるパルス選択部と、
を備える。
For example, a signal processing circuit according to an embodiment of the present disclosure includes:
a ΔΣ modulator configured to convert an input signal into an n-ary output signal (n is an integer equal to or greater than 2) and output the signal;
a PWM conversion unit configured to convert the n-value output signal into a PWM output signal having a duty corresponding to a level of the n-value output signal;
a pulse selection unit configured to select the pulse to be used from among the pulses constituting the PWM signal in a non-fixed manner with respect to the level of the n-value output signal;
Equipped with.

本開示の例示的な信号処理回路によれば、SNRを向上させることができる。 The exemplary signal processing circuit of the present disclosure can improve the SNR.

図1は、DAコンバータ回路の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a DA converter circuit. 図2は、図1に示すDAコンバータ回路に備えられるΔΣ変調器の内部構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the internal configuration of the ΔΣ modulator provided in the DA converter circuit shown in FIG. 図3は、2値のΔΣ変調器を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a binary ΔΣ modulator. 図4は、5値のΔΣ変調器を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a five-level ΔΣ modulator. 図5は、量子化ノイズの改善例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of improvement in quantization noise. 図6は、量子化ノイズの改善例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of improvement in quantization noise. 図7は、ADコンバータ回路の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an AD converter circuit. 図8は、図7に示すADコンバータ回路に備えられるΔΣ変調器の内部構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the internal configuration of the ΔΣ modulator provided in the AD converter circuit shown in FIG. 図9は、比較例に係る信号処理回路の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a signal processing circuit according to a comparative example. 図10は、ΔΣ変調器の出力レベル(出力振幅)と、PWM出力信号の波形との対応関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the correspondence relationship between the output level (output amplitude) of the ΔΣ modulator and the waveform of the PWM output signal. 図11は、本開示の第1実施形態に係る信号処理回路の構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a signal processing circuit according to the first embodiment of the present disclosure. 図12は、PWM出力信号の波形を比較例と本開示の実施形態とで対比した図である。FIG. 12 is a diagram comparing the waveforms of the PWM output signal between the comparative example and the embodiment of the present disclosure. 図13は、本開示の第1実施形態に係るDAコンバータ回路およびADコンバータ回路の構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the configurations of a DA converter circuit and an AD converter circuit according to the first embodiment of the present disclosure. 図14は、本開示の第2実施形態に係る信号処理回路の構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a signal processing circuit according to the second embodiment of the present disclosure. 図15は、本開示の実施形態に係るオーディオ機器の構成を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a configuration of an audio device according to an embodiment of the present disclosure.

以下、本開示の例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。 Below, an exemplary embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

<DAコンバータ>
図1は、DAコンバータ回路5の構成を示す図である。DAコンバータ回路5は、ΔΣ変調器1と、DAC(DAコンバータ)2と、アナログLPF(ローパスフィルタ)3と、を備える。
<Digital-to-analog converter>
1 is a diagram showing the configuration of a DA converter circuit 5. The DA converter circuit 5 includes a ΔΣ modulator 1, a DAC (DA converter) 2, and an analog LPF (low pass filter) 3.

ΔΣ変調器1は、入力されるデジタル入力信号Dinをサンプリング周波数fによりオーバーサンプリングし、ΔΣ変調を用いて低ビットのデジタル出力信号Doutに変換する。デジタル出力信号Doutは、DAC2に入力され、デジタル信号からアナログ信号へ変換される。変換後のアナログ信号は、アナログLPFに入力され、アナログ出力信号Aoutに変換される。オーバーサンプリングすることで量子化ノイズを広い周波数帯域に分散させることができるため、DAC2の出力をアナログLPF3で処理することで、量子化ノイズが除去されてSNRの良好なアナログ出力信号Aoutが得られる。 The ΔΣ modulator 1 oversamples the input digital input signal Din at a sampling frequency f and converts it into a low-bit digital output signal Dout using ΔΣ modulation. The digital output signal Dout is input to the DAC 2, which converts it from a digital signal to an analog signal. The converted analog signal is input to an analog LPF and converted into an analog output signal Aout. By oversampling, the quantization noise can be dispersed over a wide frequency band, so by processing the output of the DAC 2 with the analog LPF 3, the quantization noise is removed and an analog output signal Aout with good SNR can be obtained.

図2は、DAコンバータ回路5に備えられるΔΣ変調器1の内部構成を示す図である。
ΔΣ変調器1は、積分器1Aと、量子化器1Bと、を有する。デジタル入力信号Dinと量子化器1Bからフィードバックされた出力との差分を積分器1Aにより累積し、量子化器1Bにより低ビットのデジタル出力信号Doutに変換する。
FIG. 2 is a diagram showing the internal configuration of the ΔΣ modulator 1 provided in the DA converter circuit 5.
The ΔΣ modulator 1 includes an integrator 1 A and a quantizer 1 B. The difference between a digital input signal Din and an output fed back from the quantizer 1 B is accumulated by the integrator 1 A, and is converted into a low-bit digital output signal Dout by the quantizer 1 B.

図3は、ΔΣ変調器1の一例としての2値のΔΣ変調器1を示す図である。2値のΔΣ変調器1は、1ビット(0または1)のデジタル出力信号Doutを出力する。図3に示すように、デジタル出力信号Doutは0また1を示すパルスから構成され、パルス幅は1/fとなる。2値のΔΣ変調器1は、内部で2値の量子化器1B(図2)が用いられる。 Figure 3 is a diagram showing a binary ΔΣ modulator 1 as an example of a ΔΣ modulator 1. The binary ΔΣ modulator 1 outputs a digital output signal Dout of 1 bit (0 or 1). As shown in Figure 3, the digital output signal Dout is composed of pulses indicating 0 or 1, and the pulse width is 1/f. The binary ΔΣ modulator 1 uses a binary quantizer 1B (Figure 2) internally.

図4は、ΔΣ変調器1の一例としての5値のΔΣ変調器1を示す図である。5値のΔΣ変調器1は、5値(出力=0~4)のデジタル出力信号Doutを出力する。1/fごとにデジタル出力信号Doutが出力される。 Figure 4 shows a five-level ΔΣ modulator 1 as an example of a ΔΣ modulator 1. The five-level ΔΣ modulator 1 outputs a digital output signal Dout with five values (output = 0 to 4). The digital output signal Dout is output every 1/f.

ΔΣ変調器の精度を向上させる方法としては、サンプリング周波数fを上げる方法、あるいは量子化器の量子化レベルを上げる方法が存在する。 There are two ways to improve the accuracy of a ΔΣ modulator: increasing the sampling frequency f, or increasing the quantization level of the quantizer.

サンプリング周波数fを上げると、例えば図5に示すA1→A2のように、ΔΣ変調器の量子化ノイズがより広い周波数帯域に分散されるため、信号帯域Sにおける量子化ノイズは低減される。しかしながら、高いサンプリング周波数fを使用するとクロックジッタの影響が大きくなり、また、高い 周波数を高精度で生成するには高価なPLL(phase locked loop)回路が必要となる。 When the sampling frequency f is increased, for example, from A1 to A2 in Figure 5, the quantization noise of the ΔΣ modulator is distributed over a wider frequency band, so the quantization noise in the signal band S is reduced. However, using a high sampling frequency f increases the effect of clock jitter, and an expensive phase locked loop (PLL) circuit is required to generate high frequencies with high precision.

量子化器1Bの量子化レベルとは、量子化器1Bの出力の取りうる値(レベル)の個数(例えば5値など)のことである。量子化レベルを上げると、例えば図6にA3→A4で示すように、周波数帯域全体で量子化ノイズが低減される。しかしながら、量子化器1Bの出力ピンの個数が増加し、面積増加とコスト増加を招く。例えば2値の量子化器1Bであれば、出力ピンは1個であり、5値の量子化器1Bであれば、出力ピンは4個である。 The quantization level of quantizer 1B refers to the number of possible values (levels) that the output of quantizer 1B can have (e.g., five values). Increasing the quantization level reduces quantization noise across the entire frequency band, as shown by A3→A4 in Figure 6. However, this increases the number of output pins of quantizer 1B, resulting in increased area and cost. For example, a binary quantizer 1B has one output pin, while a five-level quantizer 1B has four output pins.

<ADコンバータ>
図7は、ADコンバータ回路50の構成を示す図である。ADコンバータ回路50は、ΔΣ変調器10と、デジタルLPF20と、デシメーションフィルタ30と、を備える。
<A/D converter>
7 is a diagram showing a configuration of the AD converter circuit 50. The AD converter circuit 50 includes a ΔΣ modulator 10, a digital LPF 20, and a decimation filter 30.

ΔΣ変調器10は、入力されるアナログ入力信号Ainをサンプリング周波数fによりオーバーサンプリングし、ΔΣ変調を用いて低ビットのデジタル出力信号Doutに変換する。デジタル出力信号Doutは、デジタルLPF20に入力される。デジタル出力信号Doutは、デジタルLPF20により量子化ノイズを除去され、さらに後段側のデシメーションフィルタ30によりサンプリング周波数が間引かれる。 The ΔΣ modulator 10 oversamples the input analog input signal Ain at a sampling frequency f and converts it into a low-bit digital output signal Dout using ΔΣ modulation. The digital output signal Dout is input to the digital LPF 20. The digital LPF 20 removes quantization noise from the digital output signal Dout, and the downstream decimation filter 30 thins out the sampling frequency.

図8は、ADコンバータ回路50に備えられるΔΣ変調器10の内部構成を示す図である。ΔΣ変調器10は、積分器10Aと、量子化器10Bと、DAC10Cと、を有する。アナログ入力信号AinとDAC10Cの出力との差分を積分器10Aにより累積し、量子化器10Bにより低ビットのデジタル出力信号Doutに変換する。デジタル出力信号Doutは、DAC10Cによりアナログ信号に変換され、入力側にフィードバックされる。 Figure 8 is a diagram showing the internal configuration of the ΔΣ modulator 10 provided in the AD converter circuit 50. The ΔΣ modulator 10 has an integrator 10A, a quantizer 10B, and a DAC 10C. The difference between the analog input signal Ain and the output of the DAC 10C is accumulated by the integrator 10A, and converted into a low-bit digital output signal Dout by the quantizer 10B. The digital output signal Dout is converted into an analog signal by the DAC 10C and fed back to the input side.

このようなADコンバータ回路50に用いられるΔΣ変調器10の精度を向上させるための方法およびその課題は、先述と同様である。 The method for improving the accuracy of the ΔΣ modulator 10 used in such an AD converter circuit 50 and the problems associated with it are similar to those described above.

<PWM出力構成>
上記課題を解決する解決手段としては、例えば図9に示すような信号処理回路300が考えられる。信号処理回路300は、ΔΣ変調器100と、PWM(Pulse Width Modulation)変換部200と、を備える。ここで、ΔΣ変調器100は、多値出力の一例として、5値出力のΔΣ変調器であるとする。
<PWM output configuration>
As a means for solving the above problem, for example, a signal processing circuit 300 as shown in Fig. 9 can be considered. The signal processing circuit 300 includes a ΔΣ modulator 100 and a PWM (Pulse Width Modulation) conversion unit 200. Here, the ΔΣ modulator 100 is assumed to be a 5-value output ΔΣ modulator as an example of a multi-value output.

PWM変換部200は、ΔΣ変調器100から出力される5値出力(出力レベル=0~4)をPWM出力信号Spwmに変換する。ここで、図10は、ΔΣ変調器100の出力レベル(出力振幅)と、PWM出力信号Spwmの波形との対応関係を示す。PWM出力信号Spwmは、ΔΣ変調器100のサンプリング周波数をfとして、1/4fの幅を持つパルスを4つ並べて構成される。 The PWM conversion unit 200 converts the quinary output (output levels = 0 to 4) output from the ΔΣ modulator 100 into a PWM output signal Spwm. Here, FIG. 10 shows the correspondence between the output level (output amplitude) of the ΔΣ modulator 100 and the waveform of the PWM output signal Spwm. The PWM output signal Spwm is composed of four pulses arranged in a row, each with a width of 1/4f, where f is the sampling frequency of the ΔΣ modulator 100.

ΔΣ変調器100の出力レベルが0の場合、PWM出力信号においては、4つのパルスともに0となる。ΔΣ変調器100の出力レベルが1の場合、PWM出力信号においては、1番目のパルスが1となり、残りのパルスは0となる。ΔΣ変調器100の出力レベルが2の場合、PWM出力信号においては、1番目および2番目のパルスが1となり、残りのパルスは0となる。ΔΣ変調器100の出力レベルが3の場合、PWM出力信号においては、1~3番目のパルスが1となり、残りのパルスは0となる。ΔΣ変調器100の出力レベルが4の場合、PWM出力信号においては、4つのパルスともに1となる。 When the output level of the ΔΣ modulator 100 is 0, all four pulses in the PWM output signal are 0. When the output level of the ΔΣ modulator 100 is 1, the first pulse in the PWM output signal is 1, and the remaining pulses are 0. When the output level of the ΔΣ modulator 100 is 2, the first and second pulses in the PWM output signal are 1, and the remaining pulses are 0. When the output level of the ΔΣ modulator 100 is 3, the first to third pulses in the PWM output signal are 1, and the remaining pulses are 0. When the output level of the ΔΣ modulator 100 is 4, all four pulses in the PWM output signal are 1.

このようにΔΣ変調器100の多値出力に応じてPWM出力信号のパルス幅(デューティ)を変化させる。これにより、PWM変換部200の出力ピンの個数は1個で済み、ΔΣ変調器100の量子化レベルを上げることができる。 In this way, the pulse width (duty) of the PWM output signal is changed according to the multi-value output of the ΔΣ modulator 100. This allows the PWM conversion unit 200 to have only one output pin, and the quantization level of the ΔΣ modulator 100 can be increased.

図9のような構成の信号処理回路300を用いてDAコンバータ回路を構成する場合は、信号処理回路300の後段側に図1と同様にDACおよびアナログLPFを設ける(この場合、ΔΣ変調器100の入力はデジタル入力信号)。また、図9のような構成の信号処理回路300を用いてADコンバータ回路を構成する場合は、信号処理回路300の後段側に図7と同様にデジタルLPFおよびデシメーションフィルタを設ける(この場合、ΔΣ変調器100の入力はアナログ入力信号)。しかしながら、このようなDAコンバータ回路またはADコンバータ回路において、ノイズレベルが増加するおそれがある。 When configuring a DA converter circuit using a signal processing circuit 300 configured as in FIG. 9, a DAC and an analog LPF are provided downstream of the signal processing circuit 300 as in FIG. 1 (in this case, the input to the ΔΣ modulator 100 is a digital input signal). Also, when configuring an AD converter circuit using a signal processing circuit 300 configured as in FIG. 9, a digital LPF and a decimation filter are provided downstream of the signal processing circuit 300 as in FIG. 7 (in this case, the input to the ΔΣ modulator 100 is an analog input signal). However, in such a DA converter circuit or AD converter circuit, there is a risk of an increase in the noise level.

<本開示の実施形態>
上記のようなPWM変換部を用いた構成における課題に鑑み、本開示の実施形態が以下のように実施される。図11は、本開示の第1実施形態に係る信号処理回路500の構成を示す図である。
<Embodiments of the present disclosure>
In consideration of the problems in a configuration using a PWM conversion unit as described above, an embodiment of the present disclosure is implemented as follows: Fig. 11 is a diagram showing a configuration of a signal processing circuit 500 according to a first embodiment of the present disclosure.

信号処理回路500は、先述した図9に示す構成と同様にΔΣ変調器100とPWM変換部200を備えるとともに、パルス選択部400を備えている。先述した図9に示す構成では、図10に示すようにPWM出力信号を生成するために選択するパルスは、ΔΣ変調器100の出力レベルに応じて固定であった。これに対し、本実施形態では、パルス選択部400により、PWM出力信号Spwmを構成するパルスは、ΔΣ変調器100の出力レベルに応じて非固定で選択される。すなわち、ΔΣ変調器100の同じ出力レベルでも、選択されるパルスが変化する。 The signal processing circuit 500 includes a ΔΣ modulator 100 and a PWM conversion unit 200, similar to the configuration shown in FIG. 9 described above, and also includes a pulse selection unit 400. In the configuration shown in FIG. 9 described above, the pulses selected to generate the PWM output signal were fixed according to the output level of the ΔΣ modulator 100, as shown in FIG. 10. In contrast, in this embodiment, the pulses that make up the PWM output signal Spwm are non-fixedly selected by the pulse selection unit 400 according to the output level of the ΔΣ modulator 100. In other words, even at the same output level of the ΔΣ modulator 100, the selected pulses change.

具体的には、パルス選択部400は、DWA(Data Weighted Averaging)と呼ばれるアルゴリズムを用いてパルス選択を行う。図12は、ΔΣ変調器100の出力レベル(出力振幅)の変化の一例と、それに応じたPWM出力信号Spwmの波形の推移を、図9に示す構成(比較例)と本実施形態に係る構成とで対比して示す。ΔΣ変調器100の出力レベルは、0~4を取りうる。 Specifically, the pulse selection unit 400 performs pulse selection using an algorithm called DWA (Data Weighted Averaging). Figure 12 shows an example of a change in the output level (output amplitude) of the ΔΣ modulator 100 and the corresponding transition in the waveform of the PWM output signal Spwm, comparing the configuration shown in Figure 9 (comparative example) with the configuration according to this embodiment. The output level of the ΔΣ modulator 100 can range from 0 to 4.

本実施形態に係る構成では、DWAを用いたパルス選択部400により、PWM出力信号Spwmを構成するパルスのうち最初のパルスと最後のパルスをつないで円環状とした場合に、ΔΣ変調器100の出力レベルに応じて最初のパルスから上記円環状に順に使用するパルスを選択する。なお、PWM出力信号Spwmを構成するパルスの数は、ΔΣ変調器100の出力がn値(nは2以上の整数)として、n-1となる。図11の例では、ΔΣ変調器100が5値出力の構成であるため、PWM出力信号Spwmを構成するパルスの数は5-1=4個である。 In the configuration according to this embodiment, when the first and last pulses among the pulses constituting the PWM output signal Spwm are connected to form a circular ring shape by the pulse selection unit 400 using a DWA, the pulses to be used in the circular ring shape are selected in order from the first pulse according to the output level of the ΔΣ modulator 100. Note that the number of pulses constituting the PWM output signal Spwm is n-1, where the output of the ΔΣ modulator 100 is n-valued (n is an integer of 2 or more). In the example of FIG. 11, since the ΔΣ modulator 100 has a 5-value output configuration, the number of pulses constituting the PWM output signal Spwm is 5-1=4.

具体的に、図12に示すように、出力レベル=1が2回続く箇所(サンプル2,3)では、比較例においては、2回ともに最初のパルスが選択されているが、本実施形態においては、1回目に最初のパルスが選択されてから、2回目に2番目のパルスが選択されている。本実施形態においては、続いて出力レベル=2が2回続く箇所(サンプル4,5)では、1回目に3,4番目のパルスが選択されてから、2回目に1,2番目のパルスが選択されている。本実施形態においては、続いて出力レベル=3が2回続く箇所(サンプル6,7)では、1回目に3,4,1番目のパルスが選択されてから、2回目に2,3,4番目のパルスが選択されている。以降、同様に4つのパルスが円環状に選択される。 Specifically, as shown in FIG. 12, in a portion where output level = 1 occurs twice in succession (samples 2 and 3), the first pulse is selected both times in the comparative example, but in this embodiment, the first pulse is selected the first time, and then the second pulse is selected the second time. In this embodiment, in a portion where output level = 2 occurs twice in succession (samples 4 and 5), the third and fourth pulses are selected the first time, and then the first and second pulses are selected the second time. In this embodiment, in a portion where output level = 3 occurs twice in succession (samples 6 and 7), the third, fourth and first pulses are selected the first time, and then the second, third and fourth pulses are selected the second time. Thereafter, four pulses are selected in a circular pattern in the same manner.

このように本実施形態では、DWAを用いてパルス選択を行うことにより、パルスの使用頻度を均一化することができる。本実施形態に係る信号処理回路500を用いてDAコンバータ回路を構成する場合は、図13に示すDAコンバータ回路600のように、信号処理回路500の後段側に図1と同様にDAC2およびアナログLPF3を設ける(この場合、ΔΣ変調器100の入力はデジタル入力信号Din)。また、本実施形態に係る信号処理回路500を用いてADコンバータ回路を構成する場合は、図12に示すADコンバータ回路700のように、信号処理回路500の後段側に図7と同様にデジタルLPF20およびデシメーションフィルタ30を設ける(この場合、ΔΣ変調器100の入力はアナログ入力信号Ain)。本実施形態に係る信号処理回路500を用いたDAコンバータ回路600またはADコンバータ回路700ではSNRを改善することができる。このような特性改善の効果は、本願発明者により検証されている。 In this way, in this embodiment, the frequency of pulse use can be made uniform by performing pulse selection using the DWA. When a DA converter circuit is configured using the signal processing circuit 500 according to this embodiment, a DAC 2 and an analog LPF 3 are provided in the rear stage of the signal processing circuit 500 as in the DA converter circuit 600 shown in FIG. 13 (in this case, the input of the ΔΣ modulator 100 is a digital input signal Din). When an AD converter circuit is configured using the signal processing circuit 500 according to this embodiment, a digital LPF 20 and a decimation filter 30 are provided in the rear stage of the signal processing circuit 500 as in the AD converter circuit 700 shown in FIG. 12 (in this case, the input of the ΔΣ modulator 100 is an analog input signal Ain). The SNR can be improved in the DA converter circuit 600 or AD converter circuit 700 using the signal processing circuit 500 according to this embodiment. The effect of such characteristic improvement has been verified by the inventor of the present application.

先述した実施形態では、PWM変換部200の出力ピンは1ピンであったが、PWM変換部の出力ピンは複数ピンとしてもよい。ここでは、このような変形例について述べる。図14は、本開示の第2実施形態に係る信号処理回路510の構成を示す図である。図14に示す信号処理回路510は、ΔΣ変調器110と、パルス選択部400と、PWM変換部210と、を備える。 In the embodiment described above, the PWM conversion unit 200 has one output pin, but the PWM conversion unit may have multiple output pins. Here, such a modification is described. FIG. 14 is a diagram showing the configuration of a signal processing circuit 510 according to the second embodiment of the present disclosure. The signal processing circuit 510 shown in FIG. 14 includes a ΔΣ modulator 110, a pulse selection unit 400, and a PWM conversion unit 210.

図14の例では、ΔΣ変調器110は17値出力の構成とし、PWM変換部210の出力ピンの数は4個としている。すなわち、PWM変換部210の4つの出力ピンからPWM出力信号Spwmが出力される。本実施形態では、ΔΣ変調器110の出力がn値(nは2以上の整数)として、(PWM変換部210の出力ピン数)×(1つの出力ピンあたりのパルス数)+1=nとなる。図14の例であれば、1つの出力ピンあたりのパルス数=4としているので、4×4+1=17値となる。従って、本実施形態では、ΔΣ変調器110の量子化レベルをより上げることができる。 In the example of FIG. 14, the ΔΣ modulator 110 is configured to output 17 values, and the number of output pins of the PWM conversion unit 210 is four. That is, the PWM output signal Spwm is output from the four output pins of the PWM conversion unit 210. In this embodiment, the output of the ΔΣ modulator 110 is n values (n is an integer equal to or greater than 2), and (number of output pins of the PWM conversion unit 210) × (number of pulses per output pin) + 1 = n. In the example of FIG. 14, the number of pulses per output pin = 4, so 4 × 4 + 1 = 17 values. Therefore, in this embodiment, the quantization level of the ΔΣ modulator 110 can be further increased.

本実施形態では、パルス選択部400は、DWAを用いてパルス選択を行う。より具体的には、PWM変換部210のすべてのピンにおけるパルス、すなわち(PWM変換部210の出力ピン数)×(1つの出力ピンあたりのパルス数)で表される個数のパルスにおける最初と最後のパルスをつないで円環状とした場合に、ΔΣ変調器110の出力レベルに応じて上記円環状において順にパルスを選択する。これにより、出力ピンの使用頻度が平均化されるため、PWM変換部210の後段側に例えば電流セグメント型DACを設けた場合に、電流セグメント型DACにおける定電流源の使用頻度が平均化される。これにより、定電流源のミスマッチに起因するSNRの低下を抑制できる。 In this embodiment, the pulse selection unit 400 performs pulse selection using a DWA. More specifically, when the first and last pulses of the pulses at all pins of the PWM conversion unit 210, that is, the number of pulses represented by (the number of output pins of the PWM conversion unit 210) x (the number of pulses per output pin) are connected to form a circular ring, pulses are selected in order in the circular ring according to the output level of the ΔΣ modulator 110. This averages the frequency of use of the output pins, so that when, for example, a current segment type DAC is provided downstream of the PWM conversion unit 210, the frequency of use of the constant current source in the current segment type DAC is averaged. This makes it possible to suppress a decrease in SNR caused by a mismatch of the constant current source.

なお、パルス選択部によるパルス選択方法として、上記DWA以外のダイナミック・エレメント・マッチングを使用してもよいし、ランダムにパルス選択を行ってもよい。 The pulse selection unit may use a method of pulse selection other than the above-mentioned DWA, such as dynamic element matching, or may select pulses randomly.

<オーディオ機器への適用>
本開示の実施形態に係る信号処理回路は、様々な機器への適用が可能であるが、例えば、図15に示すようにオーディオ機器に適用することが好適である。図15に示すオーディオ機器800は、信号処理回路500を用いたDAコンバータ600(図13)を備えている。この場合、信号処理回路500には、デジタル入力信号Dinとしてデジタルオーディオ入力信号が用いられる。また、図15に示すオーディオ機器900は、信号処理回路500を用いたADコンバータ700(図13)を備えている。この場合、信号処理回路500には、アナログ入力信号Ainとしてアナログオーディオ入力信号が用いられる。
<Application to audio equipment>
The signal processing circuit according to the embodiment of the present disclosure can be applied to various devices, but is preferably applied to an audio device, for example, as shown in Fig. 15. An audio device 800 shown in Fig. 15 includes a DA converter 600 (Fig. 13) using a signal processing circuit 500. In this case, a digital audio input signal is used as a digital input signal Din in the signal processing circuit 500. Also, an audio device 900 shown in Fig. 15 includes an AD converter 700 (Fig. 13) using the signal processing circuit 500. In this case, an analog audio input signal is used as an analog input signal Ain in the signal processing circuit 500.

<その他>
なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Other>
In addition to the above-mentioned embodiment, various technical features disclosed in this specification can be modified in various ways without departing from the spirit of the technical creation. In other words, the above-mentioned embodiment should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects, and the technical scope of the present invention should not be limited to the above-mentioned embodiment, but should be understood to include all modifications that fall within the meaning and scope equivalent to the claims.

<付記>
以上のように、本開示の一態様に係る信号処理回路(500)は、
入力信号をn値出力信号(nは2以上の整数)に変換して出力するように構成されるΔΣ変調器(100)と、
前記n値出力信号を前記n値出力信号のレベルに応じたデューティを有するPWM出力信号に変換するように構成されるPWM変換部(200)と、
前記PWM信号を構成するパルスのうち使用する前記パルスを、前記n値出力信号のレベルに対して非固定で選択するように構成されるパルス選択部(400)と、を備える構成としている(第1の構成)。
<Additional Notes>
As described above, the signal processing circuit (500) according to one embodiment of the present disclosure includes:
A ΔΣ modulator (100) configured to convert an input signal into an n-value output signal (n is an integer equal to or greater than 2) and output the signal;
a PWM conversion unit (200) configured to convert the n-value output signal into a PWM output signal having a duty corresponding to a level of the n-value output signal;
and a pulse selection unit (400) configured to select the pulses to be used from among the pulses constituting the PWM signal in a non-fixed manner with respect to the level of the n-value output signal (first configuration).

また、上記第1の構成において、前記PWM変換部の出力ピンの個数が1個であり、
前記パルスの数=n-1である構成としてもよい(第2の構成)。
In the first configuration, the number of output pins of the PWM conversion unit is one,
The number of pulses may be n-1 (second configuration).

また、上記第1の構成において、前記PWM変換部の出力ピンの個数が複数であり、
(前記出力ピンの数)×(1つの前記出力ピンあたりの前記パルスの数)+1=nである構成としてもよい(第3の構成)。
In the first configuration, the PWM conversion unit has a plurality of output pins,
A configuration where (the number of the output pins)×(the number of the pulses per one of the output pins)+1=n may be used (third configuration).

また、上記第1から第3のいずれかの構成において、前記パルス選択部は、使用する前記パルスのうち最初と最後の前記パルスをつないで円環状とした場合に、前記円環状において使用する前記パルスを順に選択するように構成されることとしてもよい(第4の構成)。 In addition, in any of the first to third configurations, the pulse selection unit may be configured to sequentially select the pulses to be used in a circular ring shape when the first and last pulses among the pulses to be used are connected to form the circular ring shape (fourth configuration).

また、上記第1から第3のいずれかの構成において、前記パルス選択部は、使用する前記パルスをランダムに選択するように構成されることとしてもよい(第5の構成)。 In addition, in any of the first to third configurations, the pulse selection unit may be configured to randomly select the pulse to be used (fifth configuration).

また、本開示の一態様に係るDAコンバータ回路(600)は、上記第1から第5のいずれかの構成の信号処理回路(500)と、前記信号処理回路の後段側に配置されるDAコンバータ(2)と、前記DAコンバータの後段側に配置されるアナログローパスフィルタ(3)と、を備える(第6の構成)。 A DA converter circuit (600) according to one aspect of the present disclosure includes a signal processing circuit (500) having any one of the first to fifth configurations described above, a DA converter (2) arranged downstream of the signal processing circuit, and an analog low-pass filter (3) arranged downstream of the DA converter (sixth configuration).

また、本開示の一態様に係るADコンバータ回路(700)は、上記第1から第5のいずれかの構成の信号処理回路(500)と、前記信号処理回路の後段側に配置されるデジタルローパスフィルタ(20)と、前記デジタルローパスフィルタの後段側に配置されるデシメーションフィルタ(30)と、を備える(第7の構成)。 An AD converter circuit (700) according to one aspect of the present disclosure includes a signal processing circuit (500) having any one of the first to fifth configurations described above, a digital low-pass filter (20) arranged downstream of the signal processing circuit, and a decimation filter (30) arranged downstream of the digital low-pass filter (seventh configuration).

また、本開示の一態様に係るオーディオ機器(800)は、上記第6の構成のDAコンバータ回路(600)を備える(第8の構成)。 An audio device (800) according to one aspect of the present disclosure includes a DA converter circuit (600) having the sixth configuration described above (eighth configuration).

また、本開示の一態様に係るオーディオ機器(900)は、上記第7の構成のADコンバータ回路(700)を備える(第9の構成)。 An audio device (900) according to one aspect of the present disclosure includes an AD converter circuit (700) having the seventh configuration described above (ninth configuration).

本開示は、例えば、オーディオ機器など各種機器に利用することが可能である。 This disclosure can be used in a variety of devices, such as audio equipment.

1 ΔΣ変調器
1A 積分器
1B 量子化器
2 DAコンバータ
3 アナログローパスフィルタ
5 DAコンバータ回路
10 ΔΣ変調器
10A 積分器
10B 量子化器
10C DAコンバータ
20 デジタルローパスフィルタ
30 デシメーションフィルタ
50 ADコンバータ回路
100 ΔΣ変調器
110 ΔΣ変調器
200 PWM変換部
210 PWM変換部
300 信号処理回路
400 パルス選択部
500 信号処理回路
510 信号処理回路
600 DAコンバータ回路
700 ADコンバータ回路
800 オーディオ機器
900 オーディオ機器
1 ΔΣ modulator 1A integrator 1B quantizer 2 DA converter 3 analog low-pass filter 5 DA converter circuit 10 ΔΣ modulator 10A integrator 10B quantizer 10C DA converter 20 digital low-pass filter 30 decimation filter 50 AD converter circuit 100 ΔΣ modulator 110 ΔΣ modulator 200 PWM conversion section 210 PWM conversion section 300 signal processing circuit 400 pulse selection section 500 signal processing circuit 510 signal processing circuit 600 DA converter circuit 700 AD converter circuit 800 audio device 900 audio device

Claims (9)

入力信号をn値出力信号(nは2以上の整数)に変換して出力するように構成されるΔΣ変調器と、
前記n値出力信号を前記n値出力信号のレベルに応じたデューティを有するPWM出力信号に変換するように構成されるPWM変換部と、
前記PWM信号を構成するパルスのうち使用する前記パルスを、前記n値出力信号のレベルに対して非固定で選択するように構成されるパルス選択部と、
を備える、信号処理回路。
a ΔΣ modulator configured to convert an input signal into an n-ary output signal (n is an integer equal to or greater than 2) and output the signal;
a PWM conversion unit configured to convert the n-value output signal into a PWM output signal having a duty corresponding to a level of the n-value output signal;
a pulse selection unit configured to select the pulse to be used from among the pulses constituting the PWM signal in a non-fixed manner with respect to the level of the n-value output signal;
A signal processing circuit comprising:
前記PWM変換部の出力ピンの個数が1個であり、
前記パルスの数=n-1である、請求項1に記載の信号処理回路。
The number of output pins of the PWM conversion unit is one,
2. The signal processing circuit according to claim 1, wherein the number of pulses=n-1.
前記PWM変換部の出力ピンの個数が複数であり、
(前記出力ピンの数)×(1つの前記出力ピンあたりの前記パルスの数)+1=nである、請求項1に記載の信号処理回路。
The PWM conversion unit has a plurality of output pins,
2. The signal processing circuit of claim 1, wherein (the number of said output pins) x (the number of said pulses per said output pin) + 1 = n.
前記パルス選択部は、使用する前記パルスのうち最初と最後の前記パルスをつないで円環状とした場合に、前記円環状において使用する前記パルスを順に選択するように構成される、請求項1に記載の信号処理回路。 The signal processing circuit according to claim 1, wherein the pulse selection unit is configured to sequentially select the pulses to be used in a circular ring shape when the first and last pulses among the pulses to be used are connected to form the circular ring shape. 前記パルス選択部は、使用する前記パルスをランダムに選択するように構成される、請求項1に記載の信号処理回路。 The signal processing circuit of claim 1, wherein the pulse selection unit is configured to randomly select the pulse to be used. 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の信号処理回路と、前記信号処理回路の後段側に配置されるDAコンバータと、前記DAコンバータの後段側に配置されるアナログローパスフィルタと、を備えるDAコンバータ回路。 A DA converter circuit comprising the signal processing circuit according to any one of claims 1 to 5, a DA converter arranged downstream of the signal processing circuit, and an analog low-pass filter arranged downstream of the DA converter. 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の信号処理回路と、前記信号処理回路の後段側に配置されるデジタルローパスフィルタと、前記デジタルローパスフィルタの後段側に配置されるデシメーションフィルタと、を備えるADコンバータ回路。 An AD converter circuit comprising the signal processing circuit according to any one of claims 1 to 5, a digital low-pass filter arranged downstream of the signal processing circuit, and a decimation filter arranged downstream of the digital low-pass filter. 請求項6に記載のDAコンバータ回路を備えるオーディオ機器。 An audio device equipped with the DA converter circuit according to claim 6. 請求項7に記載のADコンバータ回路を備えるオーディオ機器。 An audio device comprising the AD converter circuit according to claim 7.
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