[go: up one dir, main page]

JP2008187375A - Analog/digital converter, and electronic apparatus employing it - Google Patents

Analog/digital converter, and electronic apparatus employing it Download PDF

Info

Publication number
JP2008187375A
JP2008187375A JP2007018312A JP2007018312A JP2008187375A JP 2008187375 A JP2008187375 A JP 2008187375A JP 2007018312 A JP2007018312 A JP 2007018312A JP 2007018312 A JP2007018312 A JP 2007018312A JP 2008187375 A JP2008187375 A JP 2008187375A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
analog
modulator
sampling frequency
audio signal
order
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007018312A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Haruhisa Yamaguchi
晴久 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2007018312A priority Critical patent/JP2008187375A/en
Publication of JP2008187375A publication Critical patent/JP2008187375A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analog/digital converter for prolonging the driving time of an electronic apparatus and reducing power consumption while attaining good audio reproduction, and to provide an electronic apparatus employing it. <P>SOLUTION: A digital audio processing circuit 100 and an analog low-pass filter 110 constitute an analog/digital converter. An interpolation filter 20 filters digital audio signals S4 of different sampling frequency fs. A ΔΣ modulator 40 performs ΔΣ modulation of the output from the interpolation filter 20 before it is delivered to a class D amplifier 50 and the analog low-pass filter 110 on the post-stage. The ΔΣ modulator 40 is arranged such that the degree and the over sampling rate can be switched. A control section 30 includes an ROM 36 holding the degree and the over sampling rate to be set in the ΔΣ modulator 40 for every sampling frequency fs of the audio signal S4. A sampling control section 34 receives the value of sampling frequency fs of the audio signal S4, reads out the degree and the over sampling rate to be set depending on that value and sets them in the ΔΣ modulator 40. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、オーディオ信号処理に関し、特にΔΣ変調器を用いた1ビットデジタルアナログ変換器に関する。   The present invention relates to audio signal processing, and more particularly to a 1-bit digital-to-analog converter using a ΔΣ modulator.

近年の半導体集積技術の発展に伴い、シリコンオーディオプレイヤやCD(Compact Disc)プレイヤ、携帯電話端末などのオーディオ再生機能を有する電子機器において、高速なデジタル信号処理を利用した1ビットデジタルアナログ変換が利用される。1ビットデジタルアナログ変換は、まずオーディオ信号を、デジタルフィルタを利用してオーバーサンプリングし、不要な帯域を除去する。続いて、フィルタリングされたオーディオ信号を、ΔΣ変調器などを用いてパルス変調された1ビットのパルス信号に変換する。続いて、このパルス信号をD級アンプを利用して増幅し、アナログフィルタによって高周波成分を除去する。その結果得られるアナログフィルタの出力信号は、再生すべきオーディオ信号となる。   With the development of semiconductor integrated technology in recent years, 1-bit digital-analog conversion using high-speed digital signal processing is used in electronic devices having audio playback functions such as silicon audio players, CD (Compact Disc) players, and mobile phone terminals. Is done. In the 1-bit digital-analog conversion, first, an audio signal is oversampled using a digital filter to remove unnecessary bands. Subsequently, the filtered audio signal is converted into a 1-bit pulse signal that is pulse-modulated using a ΔΣ modulator or the like. Subsequently, the pulse signal is amplified using a class D amplifier, and high frequency components are removed by an analog filter. The resulting analog filter output signal is the audio signal to be reproduced.

特開昭63−160406号公報JP 63-160406 A 特開2004−080152号公報JP 2004-080152 A 特開2003−283338号公報JP 2003-283338 A

ハードディスクやフラッシュメモリを利用したシリコンオーディオプレイヤ、あるいは携帯電話端末では、再生すべきオーディオ信号のサンプリング周波数が変動する場合がある。たとえば、MP3(MPEG AUDIO LAYER-3)などに代表される圧縮されたデジタルオーディオ信号の場合、サンプリング周波数が圧縮率に応じて変化する。また、携帯電話端末などで通話音声を出力する場合、そのサンプリング周波数は音楽データと比較して低くなる。   In a silicon audio player using a hard disk or a flash memory or a mobile phone terminal, the sampling frequency of an audio signal to be reproduced may vary. For example, in the case of a compressed digital audio signal typified by MP3 (MPEG AUDIO LAYER-3), the sampling frequency changes according to the compression rate. Further, when a call voice is output from a mobile phone terminal or the like, the sampling frequency is lower than that of music data.

再生すべきオーディオ信号のサンプリング周波数が変化する場合に、異なるサンプリング周波数で同一の処理を行うと、あるサンプリング周波数では良好な音質が得られても、他のサンプリング周波数では音質が悪化する場合がある。   When the sampling frequency of the audio signal to be played changes, if the same processing is performed at different sampling frequencies, good sound quality may be obtained at a certain sampling frequency, but the sound quality may deteriorate at other sampling frequencies. .

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その包括的な目的は、デジタルオーディオ機器の音質の改善である。   The present invention has been made in view of these problems, and its comprehensive purpose is to improve the sound quality of digital audio equipment.

本発明のある態様の1ビットアナログデジタル変換器は、サンプリング周波数の異なるデジタルのオーディオ信号をフィルタリングするデジタルフィルタと、デジタルフィルタの出力をΔΣ変調し、後段のD級アンプおよびアナログフィルタに出力するΔΣ変調器であって、次数およびオーバーサンプリングレートが切り替え可能なΔΣ変調器と、オーディオ信号のサンプリング周波数ごとに、ΔΣ変調器に設定すべき次数およびオーバーサンプリングレートの値を保持したメモリを含み、オーディオ信号のサンプリング周波数の値を受け、その値に応じて設定すべき次数およびオーバーサンプリングレートをメモリから読み出し、ΔΣ変調器に設定する制御部と、を備える。   A 1-bit analog-digital converter according to an aspect of the present invention includes a digital filter that filters digital audio signals having different sampling frequencies, and ΔΣ-modulates the output of the digital filter, and outputs it to a subsequent class D amplifier and analog filter. A modulator comprising a ΔΣ modulator whose order and oversampling rate can be switched, and a memory that holds values of the order and oversampling rate to be set in the ΔΣ modulator for each sampling frequency of the audio signal. A control unit which receives the value of the sampling frequency of the signal, reads out the order and oversampling rate to be set according to the value from the memory, and sets them in the ΔΣ modulator.

ΔΣ変調器の設計段階において、サンプリング周波数が異なるオーディオ信号に対して、次数およびオーバーサンプリングレートをさまざまな値に変更し、S/N比やTHD(全高調波ひずみ)などの特性を測定しておくことにより、各サンプリング周波数に対して適切な次数およびオーバーサンプリングレートを見積もることができる。その結果を、制御部のメモリに書き込んでおくことにより、セットに実装された状態で、オーディオ信号のサンプリング周波数ごとに、適切な次数およびオーバーサンプリングレートを設定することができ、良好な特性(音質)を得ることができる。さらに、オーディオ信号の特性を損なわない範囲で次数を低下させることにより、消費電力を低減することができる場合がある。   At the design stage of the ΔΣ modulator, the order and oversampling rate are changed to various values for audio signals with different sampling frequencies, and characteristics such as S / N ratio and THD (total harmonic distortion) are measured. Thus, it is possible to estimate an appropriate order and oversampling rate for each sampling frequency. By writing the result in the memory of the control unit, it is possible to set an appropriate order and oversampling rate for each sampling frequency of the audio signal in a state where it is mounted in a set, and it has good characteristics (sound quality ) Can be obtained. Furthermore, there is a case where power consumption can be reduced by reducing the order within a range that does not impair the characteristics of the audio signal.

制御部は、サンプリング周波数が低いほど、ΔΣ変調器の次数を低く設定し、かつオーバーサンプリングレートを高く設定してもよい。   The control unit may set the order of the ΔΣ modulator lower and set the oversampling rate higher as the sampling frequency is lower.

制御部は、サンプリング周波数が24kHz未満のとき次数を4次に、24kHz以上のとき次数を5次に設定してもよい。   The control unit may set the order to the 4th order when the sampling frequency is less than 24 kHz, and set the order to the 5th order when the sampling frequency is 24 kHz or more.

制御部は、サンプリング周波数が24kHz未満のときオーバーサンプリングレートを128倍に、24kHz以上のときオーバーサンプリングレートを64倍以下に設定してもよい。   The control unit may set the oversampling rate to 128 times when the sampling frequency is less than 24 kHz, and set the oversampling rate to 64 times or less when the sampling frequency is 24 kHz or more.

デジタルアナログ変換器は、一つの半導体基板上に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を1つのICとして集積化することにより、その面積を削減することができる。   The digital / analog converter may be integrated on a single semiconductor substrate. “Integrated integration” includes the case where all of the circuit components are formed on a semiconductor substrate and the case where the main components of the circuit are integrated. A resistor, a capacitor, or the like may be provided outside the semiconductor substrate. By integrating the circuit as one IC, the area can be reduced.

本発明の別の態様は、電子機器である。この電子機器は、電池と、デジタルのオーディオ信号を生成する信号生成部と、電池を電源として動作し、オーディオ信号を入力として受ける上述のアナログデジタル変換器と、アナログデジタル変換器のΔΣ変調器からのパルス信号を増幅するD級アンプと、D級アンプの出力信号をフィルタリングするアナログフィルタと、アナログフィルタの後段に設けられた音声出力部と、アナログデジタル変換器に、オーディオ信号のサンプリング周波数を通知するホストプロセッサと、を備える。   Another embodiment of the present invention is an electronic device. The electronic device includes a battery, a signal generation unit that generates a digital audio signal, the above-described analog-digital converter that operates using the battery as a power source and receives an audio signal as an input, and a ΔΣ modulator of the analog-digital converter. The D signal amplifier that amplifies the pulse signal of the signal, the analog filter that filters the output signal of the D signal amplifier, the audio output unit provided after the analog filter, and the analog / digital converter are notified of the sampling frequency of the audio signal. A host processor.

この態様によると、サンプリング周波数ごとに適切なΔΣ変調器の次数およびオーバーサンプリングレートが設定されるため、良好なオーディオ再生を実現しつつ、消費電力を低減でき、電子機器の駆動時間を延ばすことができる。   According to this aspect, since the appropriate ΔΣ modulator order and oversampling rate are set for each sampling frequency, it is possible to reduce power consumption and extend the driving time of the electronic device while realizing good audio reproduction. it can.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を、方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。   It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and a representation obtained by converting the expression of the present invention between methods, apparatuses, and the like are also effective as an aspect of the present invention.

本発明に係るデジタルアナログ変換器によれば、消費電力を低減できる。   The digital-analog converter according to the present invention can reduce power consumption.

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。   The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.

図1は、本発明の実施の形態に係るデジタルオーディオ処理回路100を搭載した電子機器200の構成を示すブロック図である。電子機器200は、たとえば携帯電話端末、シリコンオーディオプレイヤ、CDプレイヤなどのスピーカやヘッドホン、イヤホンなどから音声を出力可能な機器である。電子機器200は、デジタルオーディオ処理回路100、アナログローパスフィルタ110、音声出力部120、オーディオ信号生成部130、電池140を備える。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electronic device 200 equipped with a digital audio processing circuit 100 according to an embodiment of the present invention. The electronic device 200 is a device that can output sound from a speaker, a headphone, an earphone, or the like such as a mobile phone terminal, a silicon audio player, or a CD player. The electronic device 200 includes a digital audio processing circuit 100, an analog low-pass filter 110, an audio output unit 120, an audio signal generation unit 130, and a battery 140.

電池140は、電子機器200の主電源として利用され、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池である。デジタルオーディオ処理回路100、オーディオ信号生成部130には、電池140から出力される電池電圧Vbat、もしくは、電池電圧Vbatをスイッチングレギュレータなどにより安定化して得られる電圧が、電源電圧として供給される。音声出力部120は、スピーカ、ヘッドホンあるいはイヤホンなど、電気信号を音響波に変換するデバイスであり、電子機器200に内蔵され、もしくは外付けされる。   The battery 140 is used as a main power source of the electronic device 200, and is, for example, a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery. The digital audio processing circuit 100 and the audio signal generator 130 are supplied with a battery voltage Vbat output from the battery 140 or a voltage obtained by stabilizing the battery voltage Vbat with a switching regulator or the like as a power supply voltage. The audio output unit 120 is a device that converts an electrical signal into an acoustic wave, such as a speaker, headphones, or earphones, and is built in or externally attached to the electronic apparatus 200.

オーディオ信号生成部130は、デジタルのオーディオ信号S1を生成する。オーディオ信号S1は、通話相手の発話した声、着信音、あるいは図示しないメモリ等にエンコードして記録されたオーディオ信号をデコードしたPCM(Pulse Code Modulation)形式の信号である。オーディオ信号S1は、その種類に応じて異なるサンプリング周波数でサンプリングされている。たとえば通話音声であれば、サンプリング周波数は8kHz程度であり、CD音源を圧縮したデータであれば44.1kHz程度となる。   The audio signal generation unit 130 generates a digital audio signal S1. The audio signal S1 is a PCM (Pulse Code Modulation) format signal obtained by decoding an audio signal that is encoded and recorded in a voice or ringing tone uttered by a communication partner or a memory (not shown). The audio signal S1 is sampled at different sampling frequencies depending on the type. For example, if the voice is a call voice, the sampling frequency is about 8 kHz.

オーディオ信号生成部130とデジタルオーディオ処理回路100は、信号線132を介して接続される。たとえば信号線132はI2S規格のバスであり、オーディオ信号S1は、シリアルデータとしてデジタルオーディオ処理回路100に伝送される。なお、I2Sはあくまで一例であり、その他のシリアルバス、あるいはパラレルバスであってもよく、本発明は特定のバスを使用した状況に限定されるものではない。   The audio signal generation unit 130 and the digital audio processing circuit 100 are connected via a signal line 132. For example, the signal line 132 is an I2S standard bus, and the audio signal S1 is transmitted to the digital audio processing circuit 100 as serial data. Note that I2S is merely an example, and other serial buses or parallel buses may be used. The present invention is not limited to a situation where a specific bus is used.

デジタルオーディオ処理回路100は、オーディオ信号S1を受け、パルス変調された1ビットのパルス信号に変換して増幅し、後段のアナログローパスフィルタ110へと出力する。アナログローパスフィルタ110は、パルス信号S2の高周波成分を除去し、アナログオーディオ信号S3に変換する。音声出力部120は、アナログローパスフィルタ110からのアナログオーディオ信号S3によって駆動される。デジタルオーディオ処理回路100およびアナログローパスフィルタ110は、1ビットデジタルアナログ変換器を構成する。   The digital audio processing circuit 100 receives the audio signal S1, converts it into a pulse-modulated 1-bit pulse signal, amplifies it, and outputs it to the analog low-pass filter 110 at the subsequent stage. The analog low-pass filter 110 removes the high frequency component of the pulse signal S2 and converts it to an analog audio signal S3. The audio output unit 120 is driven by the analog audio signal S3 from the analog low-pass filter 110. The digital audio processing circuit 100 and the analog low-pass filter 110 constitute a 1-bit digital-analog converter.

デジタルオーディオ処理回路100は、入力端子102、出力端子104、電源端子106を備える。入力端子102には、オーディオ信号生成部130からのオーディオ信号S1が入力され、出力端子104はアナログローパスフィルタ110と接続される。電源端子106には電池電圧Vbatにもとづく電源電圧が供給される。デジタルオーディオ処理回路100の内部の各ブロックは、電源電圧を利用して動作する。   The digital audio processing circuit 100 includes an input terminal 102, an output terminal 104, and a power supply terminal 106. The audio signal S1 from the audio signal generator 130 is input to the input terminal 102, and the output terminal 104 is connected to the analog low-pass filter 110. A power supply voltage based on the battery voltage Vbat is supplied to the power supply terminal 106. Each block in the digital audio processing circuit 100 operates using a power supply voltage.

デジタルオーディオ処理回路100は、入力インタフェース部10、デジタル補間フィルタ(以下、単に補間フィルタという)20、制御部30、ΔΣ変調器40、D級アンプ50を含み、ひとつの半導体基板上に一体集積化されている。   The digital audio processing circuit 100 includes an input interface unit 10, a digital interpolation filter (hereinafter simply referred to as an interpolation filter) 20, a control unit 30, a ΔΣ modulator 40, and a class D amplifier 50, and is integrated on a single semiconductor substrate. Has been.

入力インタフェース部10は、信号線132を介して入力されたオーディオ信号S1を受け、これをシリアルパラレル変換してオーディオ信号S4を生成する。オーディオ信号S4は、後段の補間フィルタ20に入力される。   The input interface unit 10 receives the audio signal S1 input via the signal line 132, and serial-parallel converts this to generate an audio signal S4. The audio signal S4 is input to the interpolation filter 20 at the subsequent stage.

補間フィルタ20は、サンプリング周波数fsのオーディオ信号S4を8倍にオーバーサンプリングして補間するFIRフィルタである。フィルタリングされたオーディオ信号S5は、後段のΔΣ変調器40に入力される。   The interpolation filter 20 is an FIR filter that interpolates by oversampling the audio signal S4 having the sampling frequency fs by 8 times. The filtered audio signal S5 is input to the subsequent ΔΣ modulator 40.

ΔΣ変調器40は、補間フィルタ20から出力されるオーディオ信号S5をΔΣ変調し、パルス変調されたパルス信号S6として出力する。パルス信号S6に含まれるパルス列の粗密、もしくは各パルスの幅(デューティ比)が、再生すべきオーディオ信号の振幅に対応する。パルス信号S6の高周波成分を後段のアナログローパスフィルタ110によって除去することにより、アナログオーディオ信号が生成される。   The ΔΣ modulator 40 ΔΣ modulates the audio signal S5 output from the interpolation filter 20 and outputs the pulse signal S6 as a pulse-modulated pulse signal S6. The coarseness of the pulse train included in the pulse signal S6 or the width (duty ratio) of each pulse corresponds to the amplitude of the audio signal to be reproduced. An analog audio signal is generated by removing the high-frequency component of the pulse signal S6 by the analog low-pass filter 110 at the subsequent stage.

本実施の形態において、ΔΣ変調器40はΔΣ変調の次数およびオーバーサンプリングレートが可変に構成される。ΔΣ変調器の次数の切り替えについては、本出願人がすでに出願した特許文献2記載の技術を利用してもよい。   In the present embodiment, the ΔΣ modulator 40 is configured such that the order of the ΔΣ modulation and the oversampling rate are variable. For switching the order of the ΔΣ modulator, the technique described in Patent Document 2 already filed by the present applicant may be used.

D級アンプ50は、ΔΣ変調器40から出力されるパルス変調されたパルス信号S6を増幅する。このD級アンプ50は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)インバータ型のスイッチングアンプである。D級アンプ50により増幅された1ビットのパルス信号S2は、出力端子104を介して出力される。   The class D amplifier 50 amplifies the pulse-modulated pulse signal S6 output from the ΔΣ modulator 40. The class D amplifier 50 is a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) inverter type switching amplifier. The 1-bit pulse signal S2 amplified by the class D amplifier 50 is output via the output terminal 104.

制御部30は、クロック制御部32、サンプリング制御部34、ROM(Read Only Memory)36を含む。制御部30は、デジタルオーディオ処理回路100に入力されるオーディオ信号S1のサンプリング周波数fsに応じて、ΔΣ変調器40の状態を制御する。   The control unit 30 includes a clock control unit 32, a sampling control unit 34, and a ROM (Read Only Memory) 36. The control unit 30 controls the state of the ΔΣ modulator 40 in accordance with the sampling frequency fs of the audio signal S1 input to the digital audio processing circuit 100.

クロック制御部32には、外部からマスタークロック信号CKが入力される。クロック制御部32はマスタークロック信号CKを逓倍してΔΣ変調器40に適切なクロック信号を供給する。たとえばクロック制御部32はPLL(Phase Locked Loop)回路を含んで構成される。   A master clock signal CK is input to the clock control unit 32 from the outside. The clock control unit 32 multiplies the master clock signal CK and supplies an appropriate clock signal to the ΔΣ modulator 40. For example, the clock control unit 32 includes a PLL (Phase Locked Loop) circuit.

サンプリング制御部34には、デジタルオーディオ処理回路100に対して現在入力されているオーディオ信号S1のサンプリング周波数fsがデータとして入力される。ROM36は、再生すべきオーディオ信号S1のサンプリング周波数fsごとに、ΔΣ変調器40に設定すべき次数およびオーバーサンプリングレートの値を保持する。たとえば、サンプリング周波数fsは、8、11、12、16、22、24、32、44、48kHzのいずれかの値をとる。この場合、それぞれのサンプリング周波数fsの値ごとに、次数およびオーバーサンプリングレートが設定される。   The sampling control unit 34 receives the sampling frequency fs of the audio signal S1 currently input to the digital audio processing circuit 100 as data. The ROM 36 holds the order and oversampling rate values to be set in the ΔΣ modulator 40 for each sampling frequency fs of the audio signal S1 to be reproduced. For example, the sampling frequency fs takes any value of 8, 11, 12, 16, 22, 24, 32, 44, and 48 kHz. In this case, the order and the oversampling rate are set for each value of the sampling frequency fs.

サンプリング制御部34は、オーディオ信号S1のサンプリング周波数fsの値を受け、これをデコードして、その値に応じて設定すべき次数およびオーバーサンプリングレートをROM36から読み出す。サンプリング制御部34は、読み出した次数およびオーバーサンプリングレートを、ΔΣ変調器40に設定する。   The sampling control unit 34 receives the value of the sampling frequency fs of the audio signal S1, decodes it, and reads out the order and oversampling rate to be set according to the value from the ROM 36. The sampling control unit 34 sets the read order and oversampling rate in the ΔΣ modulator 40.

次に、サンプリング周波数fsと、ΔΣ変調器40の次数およびオーバーサンプリングレートの関係について説明する。
次数およびオーバーサンプリングレートは、ΔΣ変調器40およびデジタルオーディオ処理回路100全体の設計段階において、シミュレーションや実験によって最適化する。すなわち、サンプリング周波数fsが異なるオーディオ信号S1に対して、次数およびオーバーサンプリングレートをさまざまな値に変更し、S/N比やTHD(全高調波ひずみ)などの特性を測定する。結果として各サンプリング周波数fsに対して適切な次数およびオーバーサンプリングレートを見積もることができる。
Next, the relationship between the sampling frequency fs, the order of the ΔΣ modulator 40, and the oversampling rate will be described.
The order and oversampling rate are optimized through simulations and experiments in the design stage of the ΔΣ modulator 40 and the digital audio processing circuit 100 as a whole. That is, for the audio signal S1 having a different sampling frequency fs, the order and oversampling rate are changed to various values, and characteristics such as S / N ratio and THD (total harmonic distortion) are measured. As a result, an appropriate order and oversampling rate can be estimated for each sampling frequency fs.

図2(a)、(b)は、サンプリング周波数と、ΔΣ変調器40の次数およびオーバーサンプリングレートの関係を示すテーブルである。
図2(a)は、さまざまなサンプリング周波数fsと、次数およびオーバーサンプリングレートの組み合わせに対する、THDの測定結果の一例を示す図である。なお、S/N比もTHDと同様の傾向を示す。
2A and 2B are tables showing the relationship between the sampling frequency, the order of the ΔΣ modulator 40, and the oversampling rate.
FIG. 2A shows an example of THD measurement results for various combinations of sampling frequency fs, order, and oversampling rate. The S / N ratio shows the same tendency as THD.

図2(b)は、図2(a)の測定結果にもとづいて決定した、各サンプリング周波数fsに対応する次数およびオーバーサンプリングレートの組を示す図である。基本的には、各サンプリング周波数fsに対して、THDが最小となるオーバーサンプリングレートおよび次数の組み合わせを選択すればよい。オーバーサンプリングレートや次数を変更しても、THDの値がほぼ同一値(たとえば±1dB)の場合、いずれを選択してもよい。   FIG. 2B is a diagram showing a set of orders and oversampling rates corresponding to each sampling frequency fs determined based on the measurement result of FIG. Basically, a combination of an oversampling rate and an order that minimizes the THD may be selected for each sampling frequency fs. Even if the oversampling rate or the order is changed, if the THD value is substantially the same value (for example, ± 1 dB), any of them may be selected.

図2(a)、(b)から、好ましくは、サンプリング制御部34は、サンプリング周波数fsが低いほど、ΔΣ変調器40の次数を低く設定するとよい。さらに好ましくは、サンプリング周波数fsが低いほど、オーバーサンプリングレートを高く設定するとよい。   2A and 2B, preferably, the sampling control unit 34 may set the order of the ΔΣ modulator 40 to be lower as the sampling frequency fs is lower. More preferably, the oversampling rate is set higher as the sampling frequency fs is lower.

ここで、ROM36の容量や、回路の簡素化の観点からいえば、選択されるオーバーサンプリングレートと次数の組み合わせは極力少ないことが望ましい。そこで、本実施の形態では、fs<24kHzに対してオーバーサンプリングレートを128倍に、次数を4次に設定する。また、24kHz≦fs<44kHzに対して、オーバーサンプリングレートを64倍に、次数を5次に設定する。44kHz≦fsに対して、オーバーサンプリングレートを32倍に、次数を5次に設定する。ROM36は、このように選択されたオーバーサンプリングレートおよび次数を保持する。その結果、ΔΣ変調器40を4次と5次で切り替えられるように構成すればよいため、回路を簡素化できる。また、次数とオーバーサンプリングレートを3組のみ保持すればよいため、メモリ容量を節約できる。   Here, from the viewpoint of the capacity of the ROM 36 and the simplification of the circuit, it is desirable that the combination of the oversampling rate and the order to be selected is as small as possible. Therefore, in this embodiment, the oversampling rate is set to 128 times and the order is set to the fourth order with respect to fs <24 kHz. For 24 kHz ≦ fs <44 kHz, the oversampling rate is set to 64 times and the order is set to the fifth order. For 44 kHz ≦ fs, the oversampling rate is set to 32 times and the order is set to the fifth order. The ROM 36 holds the oversampling rate and order selected in this way. As a result, since the ΔΣ modulator 40 may be configured to be switched between the 4th order and the 5th order, the circuit can be simplified. In addition, since only three sets of orders and oversampling rates need to be held, memory capacity can be saved.

本実施の形態に係るデジタルオーディオ処理回路100によれば、サンプリング周波数ごとに、ΔΣ変調の次数およびオーバーサンプリングレートの組み合わせをROM36に記録しておくことにより、最適な次数、オーバーサンプリングレートを、外部のホストプロセッサからの指示を受けることなく自動的に設定することができる。つまり、外部からは、オーディオ信号S1のサンプリング周波数のみを入力すればよく、ホストプロセッサの負荷を低減できる。   According to the digital audio processing circuit 100 according to the present embodiment, the combination of the order of ΔΣ modulation and the oversampling rate is recorded in the ROM 36 for each sampling frequency, so that the optimum order and oversampling rate are Can be automatically set without receiving an instruction from the host processor. That is, only the sampling frequency of the audio signal S1 needs to be input from the outside, and the load on the host processor can be reduced.

オーディオ信号S1のサンプリング周波数が変化しても、良好な特性を得るための手法としては、以下の2つの方法も考えられる。第1は、オーディオ信号S1をサンプリング変換器によってサンプリング変換し、サンプリング周波数を統一した後に、ΔΣ変調を行う方法である。この方法では、高音質を得るために、32kHz以上のサンプリング周波数に統一する必要がある。しかしこの方法では、高音質が要求されない8kHz程度の音声信号も、32kHz以上にサンプリング変換されるため、回路の消費電力が大きくなる。
本実施の形態に係るデジタルオーディオ処理回路100では、第1の方法よりも消費電力を低減することができる。
Even if the sampling frequency of the audio signal S1 changes, the following two methods are also conceivable as methods for obtaining good characteristics. The first is a method in which ΔΣ modulation is performed after the audio signal S1 is sampled and converted by a sampling converter to unify the sampling frequency. In this method, in order to obtain high sound quality, it is necessary to unify the sampling frequency to 32 kHz or higher. However, with this method, an audio signal of about 8 kHz, which does not require high sound quality, is sampled and converted to 32 kHz or higher, so that the power consumption of the circuit increases.
In the digital audio processing circuit 100 according to the present embodiment, power consumption can be reduced as compared with the first method.

第2に、サンプリング変換は行わず、ΔΣ変調器40の次数およびオーバーサンプリングレートを、最も特性が要求されるサンプリング周波数に最適する方法も考えられる。しかしながらこの方法では、最適化されないその他のサンプリング周波数に対して、満足のいく特性を得ることができない。本実施の形態に係るデジタルオーディオ処理回路100では、この問題を解消することができる。   Secondly, a method is also conceivable in which the sampling conversion is not performed and the order and oversampling rate of the ΔΣ modulator 40 are optimized to the sampling frequency that requires the most characteristics. However, this method does not provide satisfactory characteristics for other sampling frequencies that are not optimized. In the digital audio processing circuit 100 according to the present embodiment, this problem can be solved.

また、次数およびオーバーサンプリングレートのいずれか一方を固定し、他方を変化させる場合、図2(a)から、あるサンプリング周波数では良好な特性が得られても、その他のサンプリング周波数では特性が悪化することが分かる。本実施の形態に係るデジタルオーディオ処理回路100によれば、ΔΣ変調器40の次数と、オーバーサンプリングレートとを両方変化させることにより、いずれのサンプリング周波数においても、良好な特性を得ることができる。   In addition, when either one of the order or the oversampling rate is fixed and the other is changed, from FIG. 2A, even if good characteristics are obtained at a certain sampling frequency, the characteristics deteriorate at other sampling frequencies. I understand that. According to the digital audio processing circuit 100 according to the present embodiment, good characteristics can be obtained at any sampling frequency by changing both the order of the ΔΣ modulator 40 and the oversampling rate.

さらに、必要に応じて、ΔΣ変調器40の次数やオーバーサンプリングレートを低く設定することができるため、たとえば、5次、128倍に固定する場合に比べると、回路の消費電力を削減することができる。   Furthermore, since the order and oversampling rate of the ΔΣ modulator 40 can be set low as necessary, for example, the power consumption of the circuit can be reduced compared to the case where the fifth order and 128 times are fixed. it can.

実施の形態では、次数とオーバーサンプリングレートの値を、サンプリング周波数fsに応じて3通りに切り替える場合について説明したが本発明はこれに限定されず、図2(a)に示したような測定結果やシミュレーション結果から、各サンプリング周波数に対して良好な特性を与える組をそれぞれ選択して、ROM36に記録してもよい。   In the embodiment, the case where the value of the order and the oversampling rate is switched in three ways according to the sampling frequency fs has been described. However, the present invention is not limited to this, and the measurement result as shown in FIG. Alternatively, from the simulation results, a set that gives good characteristics to each sampling frequency may be selected and recorded in the ROM 36.

実施の形態にもとづき、本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を離脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。   Although the present invention has been described based on the embodiments, the embodiments merely illustrate the principle and application of the present invention, and the embodiments are intended to include the idea of the present invention defined in the claims. Many modifications and changes in arrangement are possible within the range not leaving.

本発明の実施の形態に係るデジタルオーディオ処理回路を搭載した電子機器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electronic device carrying the digital audio processing circuit which concerns on embodiment of this invention. 図2(a)、(b)は、サンプリング周波数と、ΔΣ変調器の次数およびオーバーサンプリングレートの関係を示すテーブルである。FIGS. 2A and 2B are tables showing the relationship between the sampling frequency, the order of the ΔΣ modulator, and the oversampling rate.

符号の説明Explanation of symbols

10 入力インタフェース部、 20 補間フィルタ、 30 制御部、 32 クロック制御部、 34 サンプリング制御部、 36 ROM、 40 ΔΣ変調器、 50 D級アンプ、 100 デジタルオーディオ処理回路、 102 入力端子、 104 出力端子、 106 電源端子、 110 アナログローパスフィルタ、 120 音声出力部、 130 オーディオ信号生成部、 140 電池、 200 電子機器、 S1 オーディオ信号、 S2 パルス信号、 S3 アナログオーディオ信号。   10 input interface section, 20 interpolation filter, 30 control section, 32 clock control section, 34 sampling control section, 36 ROM, 40 ΔΣ modulator, 50 class D amplifier, 100 digital audio processing circuit, 102 input terminal, 104 output terminal, 106 power supply terminal, 110 analog low-pass filter, 120 audio output unit, 130 audio signal generation unit, 140 battery, 200 electronic device, S1 audio signal, S2 pulse signal, S3 analog audio signal.

Claims (3)

サンプリング周波数の異なるデジタルのオーディオ信号をフィルタリングするデジタルフィルタと、
前記デジタルフィルタの出力をΔΣ変調し、後段のD級アンプおよびアナログフィルタに出力するΔΣ変調器であって、次数およびオーバーサンプリングレートが切り替え可能なΔΣ変調器と、
前記オーディオ信号のサンプリング周波数ごとに、前記ΔΣ変調器に設定すべき次数およびオーバーサンプリングレートの値を保持したメモリを含み、前記オーディオ信号のサンプリング周波数の値を受け、その値に応じて設定すべき次数およびオーバーサンプリングレートを前記メモリから読み出し、前記ΔΣ変調器に設定する制御部と、
を備えることを特徴とするアナログデジタル変換器。
A digital filter for filtering digital audio signals having different sampling frequencies;
A ΔΣ modulator that ΔΣ-modulates the output of the digital filter and outputs it to a subsequent class D amplifier and an analog filter, the order and oversampling rate being switchable;
For each sampling frequency of the audio signal, a memory that holds the value of the order and oversampling rate to be set in the ΔΣ modulator, receives the value of the sampling frequency of the audio signal, and should be set according to the value A controller that reads the order and oversampling rate from the memory and sets the ΔΣ modulator;
An analog-digital converter characterized by comprising:
前記制御部は、サンプリング周波数が低いほど、ΔΣ変調器の次数を低く設定し、かつオーバーサンプリングレートを高く設定することを特徴とする請求項1に記載のアナログデジタル変換器。   2. The analog-digital converter according to claim 1, wherein the controller sets the order of the ΔΣ modulator lower and sets the oversampling rate higher as the sampling frequency is lower. 電池と、
デジタルのオーディオ信号を生成する信号生成部と、
前記電池を電源として動作し、前記オーディオ信号を入力として受ける請求項1または2に記載のアナログデジタル変換器と、
前記アナログデジタル変換器の前記ΔΣ変調器からのパルス信号を増幅するD級アンプと、
前記D級アンプの出力信号をフィルタリングするアナログフィルタと、
前記アナログフィルタの後段に設けられた音声出力部と、
前記アナログデジタル変換器に、前記オーディオ信号のサンプリング周波数を通知するホストプロセッサと、
を備えることを特徴とする電子機器。
Battery,
A signal generator for generating a digital audio signal;
The analog-digital converter according to claim 1 or 2, wherein the battery operates as a power source and receives the audio signal as an input.
A class D amplifier for amplifying a pulse signal from the ΔΣ modulator of the analog-digital converter;
An analog filter for filtering the output signal of the class D amplifier;
An audio output unit provided in a subsequent stage of the analog filter;
A host processor for notifying the analog-digital converter of the sampling frequency of the audio signal;
An electronic device comprising:
JP2007018312A 2007-01-29 2007-01-29 Analog/digital converter, and electronic apparatus employing it Pending JP2008187375A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007018312A JP2008187375A (en) 2007-01-29 2007-01-29 Analog/digital converter, and electronic apparatus employing it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007018312A JP2008187375A (en) 2007-01-29 2007-01-29 Analog/digital converter, and electronic apparatus employing it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008187375A true JP2008187375A (en) 2008-08-14

Family

ID=39730129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007018312A Pending JP2008187375A (en) 2007-01-29 2007-01-29 Analog/digital converter, and electronic apparatus employing it

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008187375A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9436955B2 (en) 2009-06-10 2016-09-06 Square, Inc. Methods for transferring funds using a payment service where financial account information is only entered once with a payment service and need not be re-entered for future transfers
US9454866B2 (en) 2010-10-13 2016-09-27 Square, Inc. Method of conducting financial transactions where a payer's financial account information is entered only once with a payment system
US9619797B2 (en) 2010-10-13 2017-04-11 Square, Inc. Payment methods with a payment service and tabs selected by a first party and opened by a second party at an geographic location of the first party's mobile device
US10410021B1 (en) 2017-12-08 2019-09-10 Square, Inc. Transaction object reader with digital signal input/output and internal audio-based communication
US10720939B2 (en) 2018-06-12 2020-07-21 Asahi Kasei Microdevices Corporation Delta-sigma ad converter and delta-sigma ad converting method
US11087301B1 (en) 2017-12-19 2021-08-10 Square, Inc. Tamper resistant device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003124814A (en) * 2001-10-17 2003-04-25 Sony Corp Digital / analog conversion circuit
JP2003283338A (en) * 2002-03-25 2003-10-03 Mitsubishi Electric Corp DA converter
JP2004080152A (en) * 2002-08-12 2004-03-11 Rohm Co Ltd Variable degree delta sigma modulator and d/a converter
JP2004201185A (en) * 2002-12-20 2004-07-15 Sony Corp Audio amplifier

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003124814A (en) * 2001-10-17 2003-04-25 Sony Corp Digital / analog conversion circuit
JP2003283338A (en) * 2002-03-25 2003-10-03 Mitsubishi Electric Corp DA converter
JP2004080152A (en) * 2002-08-12 2004-03-11 Rohm Co Ltd Variable degree delta sigma modulator and d/a converter
JP2004201185A (en) * 2002-12-20 2004-07-15 Sony Corp Audio amplifier

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9436955B2 (en) 2009-06-10 2016-09-06 Square, Inc. Methods for transferring funds using a payment service where financial account information is only entered once with a payment service and need not be re-entered for future transfers
US9454866B2 (en) 2010-10-13 2016-09-27 Square, Inc. Method of conducting financial transactions where a payer's financial account information is entered only once with a payment system
US9619797B2 (en) 2010-10-13 2017-04-11 Square, Inc. Payment methods with a payment service and tabs selected by a first party and opened by a second party at an geographic location of the first party's mobile device
US10410021B1 (en) 2017-12-08 2019-09-10 Square, Inc. Transaction object reader with digital signal input/output and internal audio-based communication
US11100298B1 (en) 2017-12-08 2021-08-24 Square, Inc. Transaction object reader with analog and digital signal interface
US11087301B1 (en) 2017-12-19 2021-08-10 Square, Inc. Tamper resistant device
US10720939B2 (en) 2018-06-12 2020-07-21 Asahi Kasei Microdevices Corporation Delta-sigma ad converter and delta-sigma ad converting method
US10992311B2 (en) 2018-06-12 2021-04-27 Asahi Kasei Microdevices Corporation Delta-sigma AD converter and delta-sigma AD converting method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101242678B (en) Signal processing apparatus and signal processing method
CN103701465B (en) A kind of digital loudspeaker system implementation method based on many bits △ Σ modulation and device
JP5439707B2 (en) Signal processing apparatus and signal processing method
US8094046B2 (en) Signal processing apparatus and signal processing method
US9544691B2 (en) Acoustic playback system
EP2262279A1 (en) Signal processing apparatus and signal processing method for loudspeaker motional feedback
CN103262571A (en) Adaptive noise cancellation
US20120155667A1 (en) Adaptive noise cancellation
JP2008187375A (en) Analog/digital converter, and electronic apparatus employing it
CN110731050A (en) Control the noise transfer function of the signal path to reduce charge pump noise
CN102694553B (en) Data converter circuits and method
US9936282B2 (en) Over-sampling digital processing path that emulates Nyquist rate (non-oversampling) audio conversion
JP4728943B2 (en) Audio processing circuit, activation method thereof, and electronic device using the same
JP2008187315A (en) DeltaSigma MODULATOR, ITS CONTROL METHOD, AND DIGITAL AUDIO PROCESSING CIRCUIT AND ELECTRONIC APPARATUS EMPLOYING THEM
TW541783B (en) Audio output amplifier
CN101682301B (en) Multimode Audio Amplifier
JP2009225391A (en) Sound reproduction system
JP2007142996A (en) Audio mixing equipment
JP4209192B2 (en) Audio reproduction output system, audio signal reproduction apparatus, audio output drive apparatus, headphones
JP2008148260A (en) Digital filter, filtering method and digital audio processing circuit using them, and electronic device
JP2008244775A (en) Audio circuit, and electronic apparatus having the same
US11438697B2 (en) Low-latency audio output with variable group delay
JP4044451B2 (en) Information playback device
KR20080060723A (en) Digital audio decoder
JP2006033448A (en) MULTI-SAMPLING-RATE SigmaDeltaDAC SYSTEM, AND ACOUSTIC APPARATUS

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110208

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110411

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110517