DE10037937C2

DE10037937C2 - D/A-Wandlervorrichtung und D/A-Wandlerverfahren

Info

Publication number: DE10037937C2
Application number: DE10037937A
Authority: DE
Inventors: Koji Niimi; Ryuuji Wakatsuki; Kiyoto Kuroiwa
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2020-08-04
Also published as: US6362764B1; JP2001053614A; DE10037937A1; JP3726574B2

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine D/A-Wandlervorrichtung und ein Verfah ren vom Floating- bzw. Gleitkommatyp, und zwar zur Durchführung von einer Pegelkonversion von Eingabedigitaldaten mit unterschiedlichen Konversions faktoren, wobei die Ergebnisdaten in Analogdaten gewandelt werden, dann die Analogdaten bei einem ursprünglichen Pegel der Eingabedigitaldaten wie dergewonnen werden und eine Addition der Analogdaten durchgeführt wird, wodurch ein erhöhter dynamischer Bereich des reproduzierten Klangs erreicht wird.

Stand der Technik

In den letzten Jahren wurde die Konversions- bzw. Wandlungsgenauigkeit von A/D-Wandlern mittels von Delta-Sigmamodulatoren mit höherer Ordnung ver bessert, und mit dieser Verbesserung besteht ein erhöhter Bedarf nach der weiteren Erhöhung der Auflösung und des dynamischen Bereichs von D/A- Wandlern. Zur Befriedigung dieses Bedarfs wurde eine D/A- Wandlervorrichtung des Gleitkommatyps (Floatingtype) konventionell entwic kelt, die einen D/A-Wandler (auf den sich hier als "DAC" = D/A converter be zogen wird) mit einer begrenzten Bitanzahl zur Wandlung verwendet, und die in der Lage ist, eine Auflösung und einen dynamischen Bereich zu realisieren, die die jeweiligen erreichbaren Pegel durch die begrenzte Bitanzahl für die Wandlung übersteigen. Bei dieser Art von Wandlern, wenn ein N-Bit (bei spielsweise 20-Bit) DAC zur Durchführung einer D/A-Wandlung von M-Bit (M < N: beispielsweise 24-Bit) Digitaldaten verwendet wird, und zwar wenn die Digitaldaten P Bits (M ≧ P < N) als effektive Bits haben, werden die Digitaldaten direkt einer D/A-Wandlung ohne weitere Verarbeitung unterzogen, und die M - N weniger signifikanten Bits (beispielsweise vier weniger signifikante Bits) werden abgeschnitten. Andererseits, wenn der Eingangs- bzw. Eingabepegel der Digitaldaten erniedrigt wird, so dass die effektive Wortlänge reduziert wird zu P' Bits (P' ≦ N) ist, werden die Digitaldaten in Daten umgewandelt, die durch die Multiplizierung derselben mit einem Konversions- bzw. Wandlungs faktor von 2^M-N erhalten werden, d. h. durch die Verschiebung der ursprüngli chen Daten in Richtung auf das MSB (most significant bit = das signifikanteste Bit) um M - N Bits, so dass die M - N weniger signifikanten Bits einen Wert von Null haben, und dann werden die resultierenden Pegel konvertierten Da ten einer D/A-Wandlung unterzogen. Ob die Eingabedigitaldaten einer D/A- Wandlung entweder ohne weitere Verarbeitung oder nach dem Multiplizieren mit dem Konversionsfaktor von 2^M-N unterzogen werden, wird abhängig davon bestimmt, ob ein Überlauf bzw. Overflow der Daten auftritt, wenn die Einga bedigitaldaten um M - N Bits verschoben werden.

Bei der wie zuvor beschrieben aufgebauten D/A-Wandlervorrichtung ist, wenn die Eingabedaten P signifikante Bits als effektive Bits haben, die Wortlänge oder die Bits für die Wandlung ausreichend groß, so dass die Auswirkung des Abschneidens bzw. Abtrennens der M - N weniger signifikanten Bits nahezu vernachlässigbar ist (sogar wenn ein Problem aufgrund des Abtrennens auf tritt, kann es beispielsweise durch zusätzliches Durchführen von Aus- bzw. Verschmieren (engl. dithering), soweit erforderlich, gelöst werden). Anderer seits, wenn die effektive Bitlänge der Eingabedaten P' Bits ist, werden die Daten mit dem Konversionsfaktor von 2^M-N multipliziert und die M - N weniger signifikanten Bits davon werden während der D/A-Wandlung abgetrennt. Da her können in diesem Fall die M - N weniger signifikanten Bits der Daten, die abgetrennt werden würden, wenn die Daten nicht mit dem Konversionsfaktor 2 ^M-N multipliziert werden würden, wirksam D/A-gewandelt werden, wodurch eine erhöhte Auflösung und ein erhöhter dynamischer Bereich erreicht wer den. Im letzteren Fall jedoch, da ein Analogsignalausgang vom DAC ebenso eine Größe multipliziert mit 2^M-N besitzt, ist es erforderlich, eine Pegeleinstel lung durch Multiplizieren des Analogausgangs mit 1/2^M-N durchzuführen.

Die D/A-Wandlervorrichtung vom Gleitkommatyp, die wie zuvor beschrieben aufgebaut ist, weist zum einen eine auf, die einen einzelnen DAC verwendet, wobei die Verstärkung eines Verstärkers, der einen Ausgang des einzelnen DAC verstärkt, gemäß dem Konversionsfaktor geschaltet wird, mit welchen der Pegel der Eingabedigitaldaten konvertiert wird, und ferner eine weitere, die eine Vielzahl von DACs verwendet, die D/A-Wandlungen von einer Viel zahl von Teilen bzw. Stücken der Digitaldaten durchführen, die durch die Pe gelkonversion der Eingabedigitaldaten durch jeweilige unterschiedliche Kon versionsfaktoren erhalten werden, wobei einer der Ausgänge der DACs, der der Pegelkonversion mit dem am besten geeigneten Konversionsfaktor unter zogen wurde, ausgewählt wird (Japanische Patentanmeldung (Kokoku) Nr. 7- 93579).

Jedoch, da es erforderlich ist, den Analogverstärker sofort gemäß dem Pegel der Digitaldaten zu schalten, kann gemäß der zuvor beschriebenen D/A- Wandlervorrichtung vom Gleitkommatyp der Ausgang des Verstärkers nicht dem Schalten folgen, oder der Gleichstromoffset (DC offset) des Verstärkers kann schwanken bzw. fluktuieren, was ungünstiges Rauschen erzeugen kann, das hörbar ist. Die letztere D/A-Wandlervorrichtung vom Gleitkommatyp schaltet ebenso zwischen Analogsignalausgängen von den DACs, so dass ein Transientenrauschen bzw. Übergangsrauschen beim Schalten auftritt. Diese Probleme sind extrem ernsthaft, insbesondere wenn die Auflösung der Digi taldaten, die der D/A-Wandlung unterzogen werden sollen, sogar einen klei nen Rauschbereich abdecken, beispielsweise ein SN-Verhältnis von 120 bis 140 dB, was herkömmlicherweise nur durch Analogschaltungen realisiert wer den kann.

Zur Lösung dieser Probleme hat die Anmelderin dieser Erfindung bereits bei spielsweise in der Japanischen offen gelegten Patentschrift (Kokai) Nr. 11- 308109 eine D/A-Wandlervorrichtung vorgeschlagen von einem fortentwic kelten Typ eines Überblendalgorithmus, die in der Lage ist, wirksam die Er zeugung von Rauschen beim Schalten zwischen den DACs zu unterbinden, zwar durch Überblenden der Digitaldaten vor dem Schalten. Diese D/A- Wandlervorrichtung erzeugt nur einen sehr kleinen Rauschbetrag beim Schal ten zwischen den DACs und ist daher geeignet für die Realisierung einer hoch genauen D/A-Wandlung sowie für das Erreichen eines verbesserten dynami schen Bereichs.

In dieser D/A-Wandlervorrichtung wird der vorgezogene Überblendarbeits schritt dadurch ermöglicht, dass ein Verzögerungsspeicher für die Verzöge rung der Eingabedigitaldaten um eine vorbestimmte Zeitdauer vorgesehen wird. Zur Reduktion des Rauschpegels beim Schalten zwischen den DACs wird vorzugsweise das Überblenden mit einer sanften bzw. sachten Über blendrate durchgeführt (durch einen kleinen Überblendschritt, d. h. über eine große Anzahl von Überblendschritten) oder über eine ausreichend lange Zeitdauer. Jedoch ist es zu Realisierung solch eines sachten, vorgezogenen Überblendens ohne das Hervorrufen eines Überlaufs und eines Abtrennens von Daten sogar bei einer starken bzw. steilen Pegeländerung der Digital daten erforderlich, eine große Anzahl von Verzögerungen im Verzögerungs speicher vorzusehen, was zu einer erhöhten Größe der Hardware führt und damit zu einer Erhöhung der Herstellungskosten. Ferner resultiert eine Erhö hung der Anzahl der Verzögerungen in einer mit dem Gehör wahrnehmbaren Verzögerung, insbesondere wenn die D/A-Wandlervorrichtung angewendet wird für einen Mischer, der Daten eines Live-Sounds bzw. Live-Klanges oder ähnliches verarbeitet.

Ferner sei auf DE 100 21 824 A1 hingewiesen, aus der eine D/A-Wandlervor richtung bekannt ist, bei der verschiedene Schwellwerte verwendet werden und das Überblenden mit verschiedenen Überblendraten vorgenommen wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine D/A-Wandlervorrichtung und ein D/A-Wandlerverfahren vorzusehen, die vom Gleitkommatyp sind und nicht nur geeignet sind für D/A-Wandlung mit geringem Rauschen und einem hohem dynamischen Bereich, sondern auch geeignet sind für die Durchführung eines vorgezogenen Überblendens mit einer ausreichend sachten Überblendrate für eine praktische Nutzung unter Verwendung eines Verzögerungsspeichers mit einem kleinem Verzögerungsbetrag.

Zur Erreichung des zuvor genannten Ziels wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung eine D/A-Wandlervorrichtung vorgesehen, die einen Digitalsi gnalprozessor aufweist, der eine Pegelkonversion der gleichen Eingabedigi taldaten durch unterschiedliche Konversionsfaktoren in eine Vielzahl von Pe gel konvertierten Digitaldaten durchführt, die geeignetsten Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten basierend auf einer Signalqualität einer jeden der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten auswählt und ausgibt, andere Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten nach einer Dämpfung der anderen Daten auf oder unterhalb einem vorbestimmten Rauschpegel ausgibt und zwischen Daten, die zuvor als die geeignetsten Daten ausgewählt wurden, und Daten, die neu als die geeignetsten Daten ausgewählt wurden, durch die Durchführung eines Überblendens zwischen den zuvor ausgewählten Daten und den neu ausgewählten Daten schaltet, ferner eine Vielzahl von D/A-Wandlern, die eine D/A-Wandlung der Vielzahl vom Digitalsignalprozessor ausgegebenen Pegel konvertierten Digitaldaten auf jeweiligen Analogsignale durchführen und die Analogsignale ausgeben, und eine Analogaddiervorrichtung, die eine Pegelkonversion bzw. Pegel wandlung der von der Vielzahl von D/A-Wandlern ausgegebenen Analogsi gnalen wiederum basierend auf jeweilige entsprechende der Konversionsfak toren durchführt auf eine Weise, so dass die resultierenden Analogsignale einen Pegel besitzen, der einem Pegel der Eingabedigitaldaten entspricht, und dann all die Pegel konvertierten Analogsignale zusammen addiert.

Die D/A-Wandlervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist da durch gekennzeichnet, dass der Digitalsignalprozessor einen Überblendab schnitt aufweist, der ein Überblenden zwischen den zuvor ausgewählten Da ten und den neu ausgewählten Daten durchführt, ferner einen Verzögerungs abschnitt, der die Eingabedigitaldaten um einen vorbestimmten Verzöge rungsbetrag verzögert, der kleiner ist als eine Zeitdauer, die erforderlich ist für das Abschließen des Überblendens, das mit einer vorbestimmten Über blendrate durch den Überblendabschnitt durchgeführt wird, und einen Über blendsteuerabschnitt, der den Überblendabschnitt derart steuert, dass wenn ein Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten einen vorbestimmten Schwel lenwert übersteigt, der Überblendabschnitt mit dem Überblenden mit der vor bestimmten Überblendrate zwischen den zuvor ausgewählten Daten und den neu ausgewählten Daten beginnt, welche verzögert sind um den vorbestimm ten Verzögerungsbetrag durch den Verzögerungsabschnitt, und dass wenn während des Überblendens eine Änderungsrate des Amplitudenpegels der Eingabedigitaldaten detektiert wird, die größer ist als eine vorbestimmte Ände rungsrate, der Überblendabschnitt das Überblenden mit einer Überblendrate durchführt, die größer ist als die vorbestimmte Überblendrate, und zwar ab hängig von der Änderungsrate des Amplitudenpegels der Eingabedigitaldaten.

Gemäß dieser D/A-Wandlervorrichtung wird, wenn der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten sich erhöht oder erniedrigt, das Überblenden (vorgezoge nes Überblenden) durchgeführt zwischen Pegel konvertierten Digitaldaten ba sierend auf einem vorbestimmten Verzögerungsbetrag, der kürzer ist als eine Zeitdauer, die für das Abschließen des bei einer vorbestimmten Überblendrate durchgeführten Überblendens erforderlich ist. Wenn der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten mit einer sanften bzw. sachten Rate ansteigt, ist das Überblenden in einer für das Abschließen des Überblendens erforderlichen Zeitdauer abgeschlossen, ohne einen Überlauf oder ein Abtrennen von Daten hervor zu rufen. Ferner wird bestimmt, ob oder ob nicht die Änderungsrate des Amplitudenpegels der Eingabedigitaldaten größer ist als eine vorbe stimmte Rate, und wenn bestimmt wird, dass die Änderungsrate des Amplitu denpegels der Eingabedigitaldaten größer ist als die vorbestimmte Rate, wird die Überblendrate abhängig von der Änderungsrate des Amplitudenpegels erhöht, so dass ein Überlauf oder ein Abtrennen der ausgewählten Pegel kon vertierten Digitaldaten vermieden werden kann.

Gemäß dieser D/A-Wandlervorrichtung kann, während das Überblenden mit einer ausreichend sanften Überblendrate zur Vermeidung von Rauschen auf grund von Verstärkungsdiskrepanzen beim Schalten zwischen den Verstär kungen durchgeführt werden kann, der durch den Verzögerungsabschnitt vor gesehene Verzögerungsbetrag ausreichend reduziert werden. Dies ermöglicht die Reduktion der Kapazität des Verzögerungsspeichers zur Vereinfachung der Konstruktion der Vorrichtung und zur Reduktion der Herstellungskosten. Ferner kann der Überblendkoeffizient auf eine Weise geändert werden, die einer großen Änderungsrate des Amplitudenpegels der Eingabedigitaldaten angepasst ist. In diesem Fall verschlechtert sich die das Rauschen eliminie rende Wirkung aufgrund des Überblendens. Da jedoch sich das Eingabesignal selbst rasch ändert, macht der Maskiereffekt bezüglich des Gehörs das Rau schen praktisch nicht wahrnembar.

Zur Erreichung des zuvor genannten Ziels wird gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung eine D/A-Wandlervorrichtung vorgesehen, die einen Digitalsi gnalprozessor aufweist, der eine Pegelkonversion der gleichen Eingabedigi taldaten durch unterschiedliche Konversionsfaktoren in eine Vielzahl von Pe gel konvertierten Digitaldaten durchführt, die geeignetsten Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten basierend auf einer Signalqualität einer jeden der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten auswählt und ausgibt, andere Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten nach einer Dämpfung der anderen Daten auf oder unterhalb einem vorbestimmten Rauschpegel ausgibt und zwischen Daten, die zuvor als die geeignetsten Daten ausgewählt wurden, und Daten, die neu als die geeignetsten Daten ausgewählt wurden, durch die Durchführung eines Überblendens zwischen den zuvor ausgewählten Daten und den neu ausgewählten Daten schaltet, ferner eine Vielzahl von D/A-Wandlern, die eine D/A-Wandlung der Vielzahl vom Digitalsignalprozessor ausgegebenen Pegel konvertierten Digitaldaten auf jeweiligen Analogsignale durchführen und die Analogsignale ausgeben, und eine Analogaddiervorrichtung, die eine Pegelkonversion bzw. Pegel wandlung der von der Vielzahl von D/A-Wandlern ausgegebenen Analogsi gnalen wiederum basierend auf jeweilige entsprechende der Konversionsfak toren durchführt auf eine Weise, so dass die resultierenden Analogsignale einen Pegel besitzen, der einem Pegel der Eingabedigitaldaten entspricht, und dann all die Pegel konvertierten Analogsignale zusammen addiert.

Die D/A-Wandlervorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist da durch gekennzeichnet, dadurch dass der Digitalsignalprozessor einen Über blendabschnitt aufweist, der ein Überblenden zwischen den zuvor ausge wählten Daten und den neu ausgewählten Daten durchführt, ferner einen Ver zögerungsabschnitt, der die Eingabedigitaldaten um einen vorbestimmten Verzögerungsbetrag verzögert, der kleiner ist als eine Zeitdauer, die erforder lich ist für das Abschließen des Überblendens, das mit einer ersten vorbe stimmten Überblendrate durch den Überblendabschnitt durchgeführt wird, und einen Überblendsteuerabschnitt, der den Überblendabschnitt derart steuert, dass wenn ein Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten einen ersten vorbe stimmten Schwellenwert übersteigt, der Überblendabschnitt mit dem Über blenden mit der ersten vorbestimmten Überblendrate zwischen den zuvor ausgewählten Daten und den neu ausgewählten Daten beginnt, welche ver zögert sind um den vorbestimmten Verzögerungsbetrag durch den Verzöge rungsabschnitt, und dass wenn während des Überblendens der Amplitu denpegel der Eingabedigitaldaten größer ist als ein zweiter vorbestimmter Schwellenwert, der Überblendabschnitt das Überblenden mit einer zweiten vorbestimmten Überblendrate durchführt, die größer ist als die erste vorbe stimmte Überblendrate.

Die D/A-Wandlervorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung sieht die gleichen Wirkungen vor, die durch die D/A-Wandlervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erreicht werden.

Vorzugsweise wird der zweite vorbestimmte Schwellenwert auf einen Grenz wert des Amplitudenpegels der Eingabedigitaldaten eingestellt, über dem ein Überlauf auftritt, wenn die Pegelkonversion der Eingabedigitaldaten durch ei nen entsprechenden der unterschiedlichen Konversionsfaktoren durchgeführt wird, und die zweite Überblendrate wird eingestellt derart, dass das Überblen den in einer Zeitdauer abgeschlossen ist, die dem vorbestimmten Verzöge rungsbetrag entspricht, der vom Verzögerungsabschnitt vorgesehen wird.

Gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine längere Zeitdauer für das Überblenden mit einer ersten Überblendrate sicherzustellen, und gleichzeitig kann die zweite Überblendrate auf eine langsamste Rate in nerhalb der Grenze eingestellt werden, die durch den vorbestimmten Verzöge rungsbetrag definiert ist.

Noch bevorzugter wird das Überblenden unter Verwendung eines Überblend koeffizienten durchgeführt, wobei die für das Abschließen des bei der ersten Überblendrate durchgeführten Überblendens erforderliche Zeitdauer eine Zeitdauer ist, die erforderlich ist für die Verarbeitung von N1 Proben der Ein gabedigitaldaten, und wobei der vorbestimmte Verzögerungsbetrag, der von dem Verzögerungsabschnitt vorgesehen wird, einer Zeitdauer entspricht, die erforderlich ist für die Verarbeitung von N2 Proben der Eingabedigitaldaten (N1 < N2). Der Überblendkoeffizient wird um 1/N1 inkrementiert/dekrementiert für jeden Überblendschritt, nachdem der Amplitudenpegel der Eingabedigi taldaten einen ersten Schwellenwert überschritten hat und bevor der Amplitu denpegel der Eingabedigitaldaten einen zweiten vorbestimmten Schwellen wert überschreitet, und der Überblendkoeffizient wird um (1 - K)/N2 für jeden Überblendschritt inkrementiert/dekrementiert, nachdem der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten den zweiten vorbestimmten Schwellenwert über schritten hat, wobei K einen Wert des Überblendkoeffizienten repräsentiert, der zu einem Zeitpunkt angenommen wird, bei dem der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten den zweiten Schwellenwert übersteigt.

Zum Erreichen der zuvor genannten Ziele wird gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ein D/A-Wandlerverfahren vorgesehen, dass die folgenden Schritte aufweist: Verzögerung der Eingabedigitaldaten um einen vorbe stimmten Verzögerungsbetrag, der kleiner ist als die für das Abschliessen des bei einer vorbestimmten Überblendrate durchgeführten Überblendens erfor derliche Zeitdauer; Durchführung einer Pegelkonversion der verzögerten Ein gabedigitaldaten durch unterschiedliche Konversionsfaktoren in eine Vielzahl von jeweiligen Pegel konvertierten Digitaldaten; Auswählen und Ausgeben der geeignetsten Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten basierend auf einer Signalqualität einer jeden der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten, und Ausgabe der anderen Daten der Vielzahl von Pegel konver tierten Digitaldaten nach Dämpfung der anderen Daten auf oder unterhalb ei nem vorbestimmten Rauschpegel; Schalten zwischen Daten, die zuvor als die geeignetsten Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten ausge wählt wurden, und Daten, die neu als die geeignetsten Daten ausgewählt werden, und zwar durch Durchführung eines Überblendens zwischen den zu vor ausgewählten Daten und den neu ausgewählten Daten; Durchführung ei ner D/A-Wandlung der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten in jewei lige Analogsignale und Ausgabe der Analogsignale; und Durchführen einer Pegelkonversion der Analogsignale wiederum basierend auf den jeweiligen entsprechenden der Konversionsfaktoren in einer Weise, so dass die resultie renden Analogsignale einen Pegel besitzen, der einem Pegel der Eingabedi gitaldaten entspricht, und dann Zusammenaddieren aller der Pegel konver tierten Analogsignale; wobei wenn ein Amplitudenpegel der Eingabedigi taldaten einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, das Überblenden zwischen den zuvor ausgewählten Daten und den neu ausgewählten Daten, die um den vorbestimmten Verzögerungsbetrag verzögert sind, begonnen wird, und wenn während des Überblendens eine Änderungsrate des Amplitu denpegels der Eingabedigitaldaten detektiert wird, die größer ist als eine vor bestimmte Änderungsrate, das Überblenden mit einer Überblendrate durch geführt wird, die größer ist als die vorbestimmte Überblendrate, und zwar ab hängig von der Änderungsrate des Amplitudenpegels der Eingabedigitaldaten.

Das D/A-Wandlerverfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung sieht die gleichen Wirkungen vor, die durch die D/A-Wandlervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erreicht werden.

Zum Erreichen der zuvor genannten Ziele wird gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ein D/A-Wandlerverfahren vorgesehen, dass die folgenden Schritte aufweist: Verzögerung der Eingabedigitaldaten um einen vorbe stimmten Verzögerungsbetrag, der kleiner ist als die für das Abschliessen des bei einer ersten vorbestimmten Überblendrate durchgeführten Überblendens erforderliche Zeitdauer; Durchführung einer Pegelkonversion der verzögerten Eingabedigitaldaten durch unterschiedliche Konversionsfaktoren in eine Viel zahl von Pegel konvertierten Digitaldaten; Auswählen und Ausgeben der ge eignetsten Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten basierend auf einer Signalqualität einer jeden der Vielzahl von Pegel konvertierten Digi taldaten, und Ausgabe der anderen Daten der Vielzahl von Pegel konvertier ten Digitaldaten nach Dämpfung der anderen Daten auf oder unterhalb einem vorbestimmten Rauschpegel; Schalten zwischen Daten, die zuvor als die ge eignetsten Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten ausge wählt wurden, und Daten, die neu als die geeignetsten Daten ausgewählt werden, und zwar durch Durchführung eines Überblendens zwischen den zu vor ausgewählten Daten und den neu ausgewählten Daten; Durchführung ei ner D/A-Wandlung der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten in jewei lige Analogsignale und Ausgabe der Analogsignale; und Durchführen einer Pegelkonversion der Analogsignale wiederum basierend auf den jeweiligen entsprechenden der Konversionsfaktoren in einer Weise, so dass die resultie renden Analogsignale einen Pegel besitzen, der einem Pegel der Eingabedi gitaldaten entspricht, und dann Zusammenaddieren aller der Pegel konver tierten Analogsignale; wobei wenn ein Amplitudenpegel der Eingabedigi taldaten einen ersten vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, das Überblen den mit der ersten Überblendrate zwischen den zuvor ausgewählten Daten und den neu ausgewählten Daten, die um den vorbestimmten Verzögerungs betrag verzögert sind, begonnen wird, und wenn während des Überblendens der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten einen zweiten Schwellenwert übersteigt, der größer ist als der erste vorbestimmte Schwellenwert, das Überblenden mit einer zweiten vorbestimmten Überblendrate durchgeführt wird, die größer ist als die erste vorbestimmte Überblendrate.

Das D/A-Wandlerverfahren gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung sieht die gleichen Wirkungen vor, die durch die D/A-Wandlervorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung erreicht werden.

Die zuvor genannten und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schaltdiagramm, das den Aufbau einer D/A- Wandlervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das nützlich ist für die Erklä rung des Betriebs der D/A-Wandlervorrichtung der Fig. 1;

Fig. 3A ist ein Zeitsteuerdiagramm, das nützlich ist für die weiter detailliertere Erklärung des Betriebs der D/A- Wandlervorrichtung der Fig. 1;

Fig. 3B ist ein Zeitsteuerdiagramm ähnlich zu Fig. 3A;

Fig. 3C ist ein Zeitsteuerdiagramm ähnlich zu Fig. 3A;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des Überblend steuerabschnittes innerhalb des DSP der D/A- Wandlervorrichtung der Fig. 1 zeigt;

Fig. 5 ist ein Fließdiagramm, das ein Verfahren zur Koeffizienten berechnung zeigt, das durch den Überblendsteuerabschnitt der D/A-Wandlervorrichtung der Fig. 1 durchgeführt wird; und

Fig. 6 ist ein Schaltdiagramm, das den Aufbau einer D/A- Wandlervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungs beispiel der Erfindung zeigt.

Detaillierte Beschreibung

Die vorliegende Erfindung wird nun detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die bevorzugte Ausführungsbeispiele derselben zeigen.

Fig. 1 zeigt die gesamte Anordnung einer D/A-Wandlervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Diese Vorrichtung weist zwei D/A-Wandlersysteme auf, d. h. ein erstes D/A- Wandlersystem, das mit einem ersten DAC1 mit einer N-Bit- Wandlergenauigkeit versehen ist, und ein zweites D/A-Wandlersystem, das mit einem zweiten DAC2 versehen ist, der ebenso eine N-Bit- Wandlergenauigkeit (beispielsweise 24 Bit) besitzt. Bei einer Stufe, die vor den DACs bzw. stromaufwärts davon ist, ist eine Digitalsignalverarbeitungs schaltung angeordnet, oder spezieller ein Digitalsignalprozessor (auf den sich in der Folge als "der DSP" bezogen wird) 3. Der DSP 3 weist eine Verzöge rungsschaltung 11 zur Verzögerung der Eingabedigitaldaten Di mit M (bei spielsweise 27) (M < N) effektiven Bits als gemeinsamer Eingang um eine vorbestimmte Zeitdauer TS (eine Zeitdauer, die für die Verarbeitung von bei spielsweise 16 Datenproben erforderlich ist) auf, ferner einen Multiplizierer 12, der mit der Verzögerungsschaltung 11 verbunden ist, und zwar zum Multipli zieren eines Ausgangs von der Verzögerungsschaltung 11 mit einem Faktor von k und zum Liefern desselben an den DAC1, ferner einen weiteren Multi plizierer 13, der mit der Verzögerungsschaltung 11 verbunden ist, und zwar für die direkte Weitergabe eines Ausgangs von der Verzögerungsschaltung 11 hindurch zum DAC2, und ferner ein Paar von Überblendern 14, 15, die je weils zwischen dem Multiplizierer 12 und dem DAC1 und zwischen dem Mul tiplizierer 13 und dem DAC2 angeordnet sind, welche als digitale Dämp fungsmittel für die selektive Dämpfung der Ausgänge von den jeweiligen Mul tiplizierern 12, 13 auf einen Wert gleich oder geringer als der Rauschpegel des DAC1 oder 2 dienen, sowie für die Multiplizierung der Ausgänge mit je weiligem Koeffizienten K1, K2 (K1 + K2 = 1), so dass ein Überblenden durch geführt wird, wenn ein Schalten zwischen den zu dämpfenden Ausgängen durchgeführt wird. Ferner weist der DSP 3 einen Überblendsteuerblock 16 auf, der mit den Überblendern 14, 15 sowie mit einer Analogdämpfungs schaltung 5 verbunden ist, auf die sich später bezogen wird. Der Überblend steuerblock 16 fühlt einen Pegel der Eingabedigitaldaten Di ab für einen Ver gleich desselben mit zwei vorbestimmten Schwellenwerten, d. h. einem ersten Schwellenwert TH-Y und einem zweiten Schwellenwert TH-R, und steuert dann das Schalten der Überblender 14, 15 und den Betrieb der Analogdämp fungsschaltung 5.

Wenn der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten Di gleich oder geringer ist als der erste Schwellenwert TH-Y, d. h. wenn der Pegel der Eingabedaten Di nicht die maximale Amplitude übersteigt, die durch N Bits ausgedrückt werden kann, stellt der Überblendsteuerblock 16 die Koeffizienten K1 bzw. K2 auf 1 bzw. 0, wogegen wenn der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten Di an steigt über oder größer wird als der erste Schwellenwert TH-Y, der Über blendsteuerblock die Überblender 14, 15 derart steuert, dass sie das Über blenden mit einer vorbestimmten Überblendrate beginnen, und wenn derselbe über den zweiten Schwellenwert TH-R steigt, steuert er die Überblender 14, 15 derart, dass der Überblendbetrieb in einer Zeitdauer abgeschlossen ist, die für die Verarbeitung von in der Verzögerungsschaltung 11 gespeicherten 16 Datenproben erforderlich ist, und wobei danach die Koeffizienten K1 und K2 bei 0 bzw. 1 gehalten werden.

Ein Analogsignal Vo1, das vom DAC1 ausgegeben wird, wird um den Faktor 1/k durch einen Dämpfer 6 gedämpft, der damit verbunden ist, und dann in einen Eingang eines Analogaddierers 4 eingegeben, während ein Analogsi gnal Vo2, das vom DAC2 ausgegeben wird, wie es ist in den anderen Ein gang des Analogaddierers 4 über die Analogdämpfungsschaltung 5 eingege ben wird. Der Analogaddierer 4 kann als ein invertierender Verstärker ausge führt sein, der einen Operationsverstärker 21, einen Rückkoppelwiderstand 22 und Eingangswiderstände 23, 24 aufweist, und die Analogeingangssignale Vo1/k und Vo2 addiert. Die Analogdämpfungsschaltung 5 ist zwischen dem DAC2 und dem Analogaddierer 4 verbunden. Die Analogdämpfungsschaltung 5 kann als eine Tiefpaßfilterschaltung ausgeführt sein, die einen Analog schalter 31 aufweist, der mit dem Pegeldetektor 16 verbunden ist, und dessen eines Ende geerdet ist, und der ansprechend auf ein Dämpfungsanweisungs signal AT eingeschalten wird, das vom Überblendsteuerblock 16 ausgegeben wird, bevor der DAC2 damit beginnt, digital gedämpfte Daten zu empfangen, d. h. Daten von "0" vom Überblender 15, ferner einen Widerstand 32, der mit dem anderen Ende des Schalters 31 verbunden ist, einen Widerstand 33, der mit dem DAC2 verbunden ist, und einen Kondensator 34, der zwischen den Widerständen 33 und 34 verbunden ist, wobei eine Verbindung des Konden sators 34 mit dem Widerstand 33 mit dem Eingangswiderstand 24 des Analo gaddierers 4 verbunden ist.

Der Ausgang bzw. Ausgabewert Vo vom Analogaddierer 4 in der D/A- Wandlervorrichtung, die wie zuvor beschrieben konfiguriert ist, wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt:

Vo = Vo1/k + Vo2 (1)

Wenn die ursprünglichen Konversions- bzw. Wandlerausgabewerte von den jeweiligen DACs 1, 2, die erhalten werden, wenn die Digitaldaten Di eingege ben werden, jeweils durch DAC1(Di) und DAC2(Di) repräsentiert werden, und das Restrauschen durch VN1 und VN2, werden die Ausgänge Vo1 und Vo2 von den jeweiligen DACs 1, 2 durch die folgenden Gleichungen (2a) bzw. (2b) ausgedrückt:

Vo1 = k × DAC1(Di) + VN1 (2a)

Vo2 = DAC2(Di) + VN2 (2b)

Demzufolge wird der Ausgang Vo vom Analogaddierer 4 ausgedrückt durch die folgende Gleichung (3):

Vo = DAC1(Di) + DAC2(Di) + VN1/k + VN2 (3)

Hier wählt der DSP 3 einen der Wandlerausgänge DAC1(Di) und DAC2(Di) aus, der aus mehr effektiven Bits ohne einen Überlauf besteht, d. h. welcher eine bessere Signalqualität sicherstellen kann, und daher wird der Ausgang Vo weiter durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt:

Vo = DAC(Di) + VN1/k + VN2 (4)

Aus der Gleichung (4) geht hervor, dass das Rauschen VN1, das vom DAC1 ausgegeben wird, um 1/k reduziert wird, wogegen das Rauschen VN2 vom DAC2 nicht reduziert wird, so dass der Rauschuntergrund durch das Re strauschen im DAC2 bestimmt wird. Nun sei angenommen, dass Digitaldaten, die eingegeben werden, aus 27 Bits (M = 27) gebildet sind und die DACs 1, 2 jeweils eine 24-Bitwandlergenauigkeit (N = 24) besitzen, d. h., dass sie in der Lage sind, 24 Bits umzuwandeln. In diesem Fall, wenn der DAC2 in Betrieb ist, da nicht mehr als 24 Bits für die gesamten Daten gewandelt werden kön nen, ist es unmöglich, den Rauschuntergrund auf weniger als einen Wert zu reduzieren, der dem dynamischen Bereich von 144 dB entspricht. Anderer seits, wenn der DAC1 in Betrieb ist, ist es möglich, die gesamten 27-Bitdaten zu wandeln, und daher kann der dynamische Bereich auf einen geeigneten dynamischen Bereich von 162 dB erhöht werden. Wenn jedoch das Restrau schen vom DAC2 hinzuaddiert wird, ist es unmöglich, den Rauschuntergrund auf geringer als den Wert entsprechend dem dynamischen Bereich von 144 dB zu reduzieren. Zur Lösung dieses Problems wird in der Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dann, wenn der DAC1 für den Betrieb ausgewählt ist, das Dämpfungsanweisungssignal AT an die Analogdämp fungsschaltung 5 geliefert, um diese einzuschalten. Im Ergebnis wird der Rauschuntergrund während des Betriebs des DAC1 reduziert, wodurch der dynamische Bereich auf den geeigneten dynamischen Bereich von 162 dB erhöht ist.

Wenn die Eingangsimpedanz des Operationsverstärkers 21 sich abhängig davon ändert, ob die Analogdämpfungsschaltung 5 EIN oder AUS ist, ändert sich die Verstärkung des Analogaddierers 4, was eine Schwankung bzw. Fluktuation in der Ausgangsoffsetspannung des Operationsverstärkers 21 hervorruft. Allgemein ist der Betrag der Offsetvariation am Ausgang eines Operationsverstärkers ungefähr 0,5 mV, was ein sehr großer Wert ist im Ver gleich mit der Auflösung eines DAC betrachtet, welche einen Rauschpegel von einigen µ Volt hat (bei einem 24-Bit DAC, 1 LSB ≅ 0,6 µVRMS). Zur Lösung dieses Problems wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Analogdämpfungsschaltung 5 gebildet durch eine Tiefpaßfilterschaltung zur Dämpfung von nur Mittel-bis-Hochfrequenzbereichskomponenten des Ana logsignals vom DAC2, wodurch vermieden wird, dass die Gleichstromein gangsimpedanz des Analogaddierers 4 aufgrund von EIN/AUS-Betrieben bzw. -Vorgängen der Analogdämpfungsschaltung 5 fluktuiert.

Bezugnehmend auf Fig. 2 sind dort Änderungen des Pegels des Eingabedi gitalsignals Di und des Pegels des Dämpfungsanweisungssignals AT zusam men mit der Zeitsteuerung des Schaltens gezeigt, das zwischen den DACs 1, 2 innerhalb des DSP 3 durchgeführt wird.

Ein Schalten zwischen den DACs 1, 2 wird auf eine voranschreitende Weise durchgeführt, d. h. durch Überblenden, so dass eine Transientenstörung bzw. Transientenverzerrung des Ausgangsanalogsignals, unzureichendes Anspre chen auf das Eingabedigitalsignal und das Auftreten von Sprungrauschen usw. vermieden wird. In der Folge wird das bei Schaltvorgängen vom DAC1 zum DAC2 durchgeführte Überblenden in der Hauptsache beschrieben.

Zuerst wird im Falle des Schaltens vom DAC1 zum DAC2, wie in Fig. 2 ge zeigt, wenn der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten Di den ersten Schwellenwert TH-Y zu einem Zeitpunkt t2 übersteigt, das Überblenden zu einem Zeitpunkt t1 um eine Zeitdauer TS, die der Verarbeitungszeit für 16 Proben der in der Verzögerungsschaltung 11 gespeicherten Daten entspricht, früher als der Zeitpunkt t2 begonnen. Während des Überblendens werden die Überblendkoeffizienten K1, K2 mit einer ersten vorbestimmten Überblendrate geändert, beispielsweise 1/128 pro Schritt. Dann, wenn das Überblenden zu einem Zeitpunkt t3 nicht abgeschlossen ist, übersteigt der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten Di den zweiten Schwellenwert TH-R, wobei das Überblenden mit einer zweiten Überblendrate fortgesetzt wird, so dass das Überblenden in einer Zeitdauer abgeschlossen wird, die für die Verarbeitung von 16 Proben von Daten, die derzeit in der Verzögerungsschaltung 11 ge speichert sind, erforderlich ist.

Fig. 3A bis 3C zeigen Zeitsteuerdiagramme bzw. Zeitablaufdiagramme, die nützlich sind für die weiter detailliertere Erklärung des Überblendbetriebs.

Fig. 3A zeigt einen Fall, in welchem der Amplitudenpegel der Eingabedigi taldaten Di sich mit einer sanften Rate ändert, und die Anzahl X der Proben der Eingabedigitaldaten Di, die zwischen dem Zeitpunkt t2, zu dem der Am plitudenpegel den ersten Schwellenwert TH-Y übersteigt, und dem Zeitpunkt t3, zu dem er den zweiten Schwellenwert TH-R übersteigt, gleich oder mehr als 128 ist. In diesem Fall ist, und zwar bei oder vor dem Zeitpunkt t3, zu dem der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten Di den zweiten Schwellenwert übersteigt, das Überblenden der von der Verzögerungsschaltung 33 geliefer ten Daten, das zum Zeitpunkt t1 um die Zeitdauer TS früher als der Zeitpunkt t2 begonnen wird, abgeschlossen, so dass der gesamte Überblendprozess über 128 Schritte abgeschlossen ist, d. h. er wird durchgeführt mit der ersten Überblendrate KS = 1/128 pro Schritt.

Fig. 3B zeigt einen Fall, in welchem der Amplitudenpegel der Eingabedigi taldaten Di mit einer steilen Rate ansteigt. Im dargestellten Beispiel ist die Anzahl X der Proben der Eingabedigitaldaten Di, die zwischen einem Zeit punkt t12, zu dem der Amplitudenpegel den ersten Schwellenwert TH-Y über steigt, und einem Zeitpunkt t13, zu dem derselbe den zweiten Schwellenwert TH-R übersteigt, gleich 1. In diesem Fall wird das Überblenden bezüglich ei ner Datenprobe mit einer ersten Überblendrate KS = 1/128 pro Schritt durch geführt, und zwar beginnend zu einem Zeitpunkt t10 um die Zeitdauer TS frü her als der Zeitpunkt t12, jedoch übersteigt der Amplitudenpegel der Eingabe digitaldaten Di sofort den zweiten Schwellenwert TH-R und daher wird die Überblendrate geändert auf die zweite Überblendrate KS = (1 - 1/128)/16 pro Schritt, um einen schnellen Überblendbetrieb durchzuführen, der zu einem Zeitpunkt t11 um die Zeitdauer TS früher als der Zeitpunkt t13 beginnt, wo durch das Überblenden abgeschlossen ist, bevor der Pegel der Eingabedigi taldaten Di den zweiten Schwellenwert TH-R übersteigt, so dass ein Ab schneiden der Daten unterbunden werden kann. Es sei bemerkt, dass aufgrund des schnellen Überblendens der Unterschied oder die Diskontinuität bezüglich der Verstärkung teilweise merkbar zu einem gewissen Grad ein Schaltgeräusch erzeugt. Da jedoch die Eingabedigitaldaten Di selbst einer schnellen Änderung unterliegen, macht der Maskierungseffekt des Gehörs das Rauschen praktisch nicht wahrnembar.

Fig. 3C zeigt einen Fall, in welchem die Anzahl X der Proben der Eingabedi gitaldaten Di, die zwischen einem Zeitpunkt t21, zu dem der Amplitudenpegel des ersten Schwellenwert TH-Y übersteigt, und einem Zeitpunkt t23, zu dem er den zweiten Schwellenwert TH-R übersteigt, größer ist als 1 jedoch kleiner ist als 128 (1 < X < 128). Zuerst wird die Überblendrate KS auf die erste Überblendrate 1/128 pro Schritt eingestellt, und das Überblenden wird begon nen von einem Zeitpunkt t20 an, der um die Zeitdauer TS früher liegt als der Zeitpunkt t21, was der Kapazität (16 Proben) der Verzögerungschaltung 11 entspricht. Die Eingabedigitaldaten Di übersteigen den zweiten Schwellenwert TH-R nur nach einer bestimmten beträchtlichen Zeitdauer, während der das Überblenden mit einer Überblendrate von 1/128 pro Schritt fortgesetzt wird. Somit wird während dieser Zeitdauer das Überblenden mit einer sanften Überblendrate durchgeführt, d. h. mit einem kleinen Überblendschritt, so dass kaum ein Rauschen erzeugt wird. Danach, wenn die Eingabedigitaldaten Di den zweiten Schwellenwert TH-R übersteigen, wird die Überblendrate KS ge ändert auf die zweite Überblendrate von (1 - K11)/16 pro Schritt, wobei K11 einen Wert für den Überblendkoeffizienten K2 bezeichnet, der zur Zeit der Änderung der Überblendrate angenommen wird.

Das zuvor beschriebene Verfahren für das Überblenden ermöglicht die Re duktion der Kapazität des Speichers der Verzögerungsschaltung 11 durch Mi nimierung des Verzögerungsbetrags, der durch die Verzögerungsschaltung 11 vorzusehen ist. Ferner kann ein geeignetes Überblenden durchgeführt werden auf eine Weise, die richtig ansprechend auf Änderungen des Amplitudenpeg les der Eingabedigitaldaten Di ist.

Als nächstes, wenn vom DAC2 auf den DAC1 geschaltet wird, wie in Fig. 2 gezeigt, wird das Schalten nicht sofort durchgeführt, sogar wenn der Amplitu denpegel der Eingabedigitaldaten Di niedriger wird als der erste Schwellen wert TH-Y, sondern das Schalten wird nur dann durchgeführt, wenn der Am plitudenpegel niedriger als der erste Schwellenwert TH-Y bleibt, sogar wenn eine vorbestimmte Haltezeit HT verstrichen ist. Dies vermeidet häufiges Schalten der DACs ansprechend auf ein Signal mit großer Amplitude, das nur regelmäßig den Nullpegel kreuzt, und ferner die Erzeugung von Rauschen resultierend aus solchen unnötigen Schaltvorgängen.

Es sei bemerkt, dass wenn der Unterschied (M - N) in der Signalqualität zwi schen den DACs 1 und 2 3 Bit ist, der zweite Schwellenwert TH-R eingestellt werden kann auf -18 dB, was den 3 Bits entspricht, jedoch zum Vorsehen ei nes gewissen Spielraums kann der erste Schwellenwert TH-Y eingestellt wer den auf -24 dB und der zweite Schwellenwert TH-R auf -19 dB.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für die Konstruktion des Überblendsteuerblocks 16 zur Realisierung der zuvor beschriebenen Steuervorgänge.

Die Eingabedigitaldaten Di werden in Pegeldetektoren 41, 42 eingegeben, wo bestimmt wird, ob oder ob nicht der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten Di den ersten Schwellenwert TH-Y bzw. den zweiten Schwellenwert TH-R übersteigt. Ein Überblendratenwechselabschnitt 43, der mit den Pegeldetekto ren 41, 42 verbunden ist, wird durch Detektionsergebnissignale Y, R gesteu ert, die von dort geliefert werden. Der Überblendratenwechselabschnitt 43 wird ebenso mit Überblendraten KSY (1/128), KSR (K/16) von Überblendra tenlieferabschnitten 44, 45 beliefert. Der Überblendratenwechselabschnitt 43 wählt die Überblendrate KSY nur dann aus, wenn das Detektionsergeb nissignal Y allein aktiv ist, und er wählt die Überblendrate KSR dann aus, wenn beide die Detektionsergebnissignale Y, R aktiv gemacht sind. Der durch den Überblendwechselabschnitt 43 ausgewählte Überblendkoeffizient KS wird in einen Negativeingangsanschluss einer Addiererschaltung 46 in der näch sten Stufe eingegeben. Die Addiererschaltung 46 besitzt einen Positiveingangsanschluss, der mit einem Ausgang bzw. einem Ausgabewert eines Ver zögerungselements 47 beliefert wird, das eine Ausgabe von der Addierer schaltung 46 um eine Probe verzögert. Die Addiererschaltung 46 erzeugt ei nen Koeffizientenwert K durch kumulative Subtraktion der Überblendrate KS zur Erzeugung eines Koeffizientenwertes K. Der Koeffizientenwert K wird di rekt ausgegeben als der Überblendkoeffizient K1, während gleichzeitig der selbe subtrahiert wird von einem Wert von 1 durch einen Subtrahierer 48, und der Ergebniswert wird als Überblendkoeffizient K2 geliefert. Es sei bemerkt, das der Überblendratenlieferabschnitt 45 mit dem Ausgabewert der Addierer schaltung 46 versorgt wird, d. h. dem Koeffizientenwert K, und einen Wert von K/16 basierend darauf zur Aktualisierung der Überblendrate KSR (= K/16) be rechnet.

Die Detektionsergebnissignale Y, R von den Pegeldetektoren 41, 42 werden ebenso über ein ODER-Gatter 49 an einen HT-Zähler 50 geliefert. Der HT- Zähler 50 zählt die Zeitdauer ab, über die der Ausgabewert R vom Pegelde tektor 42 inaktiv bleibt, und wenn die abgezählte oder gemessene Zeitdauer die vorbestimmte Haltezeit HT übersteigt, aktiviert der HT-Zähler 50 einen Zähler 51 für die Überblendzeit (CT) zum Starten des Zählvorgangs. Der CT- Zähler 51 zählt eine Überblendzeit ab, über die vom DAC2 auf den DAC1 geschaltet wird, und wenn die Überblendzeit abgezählt ist, liefert er das Ana logdämpfungssignal AT an die Analogdämpfungsschaltung 5.

Zur Realisierung des zuvor beschriebenen Überblendvorganges durch im DSP 3 installiert Software kann ein in Fig. 5 gezeigter Koeffizientenberechnungs prozess durchgeführt werden. Dieser Prozess wird nun detailliert beschrieben.

Wenn die Eingabedigitaldaten Di in die Pegeldetektoren 41, 42 des DSP 3 eingegeben werden, wird zuerst bei einem Schritt S1 der Koeffizient K auf ei nen Anfangswert von 1 eingestellt, wobei eine 16-schrittige Koeffizientenflag ge Fr zurückgesetzt wird auf einen Anfangswert von 0. Es sei bemerkt, dass die 16-schrittige Koeffizientenflagge Fr auf 0 eingestellt wird, bevor die Über blendrate KS geschaltet wird vom Wert KSY zum Wert KSR, und auf 1 geschaltet wird nach dem Schalten, und wobei die 128-schrittige Koeffizienten flagge Fy eingestellt ist auf 0 bevor die Überblendrate KS geschaltet wird vom Wert KSR auf den Wert KSY, und auf 1 nach dem Schalten.

1. Zuerst, wenn der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten Di gleich oder geringer ist als der erste Schwellenwert TH-Y, wird bei einem Schritt S2 be stimmt, dass ein Zustand von Di ≦ TH-R gilt, und das Programm fährt fort mit einem Schritt S4, in dem bestimmt wird, ob oder ob nicht die 16-schrittige Koeffizientenflagge Fr EIN ist (= 1). Im vorliegenden Fall ist die Flagge Fr AUS (d. h. = 0) durch die Initialisierung des Prozesses, so dass das Programm fortfährt mit einem Schritt S8. Wenn bei Schritt S8 bestimmt wird, dass ein Zustand von Di ≦ TH-Y gilt, fährt das Programm mit einem Schritt S15 fort, in dem bestimmt wird, ob oder ob nicht die 128-schrittige Koeffizientenflagge Fy EIN ist (= 1). Im vorliegenden Fall ist die Flagge Fy AUS aufgrund der Initiali sierung des Prozesses, so dass das Programm mit einem Schritt S10 fort fährt, in dem der Überblendkoeffizient K1 eingestellt wird auf K, während der Überblendkoeffizient K2 eingestellt wird auf 1 - K. Dann kehrt das Programm zurück zu Schritt S2 und diese Schleife wird wiederholt ausgeführt und die Überblendkoeffizienten K1 und K2 bleiben 1 bzw. 0.
2. Wenn der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten Di den ersten Schwellenwert TH-Y übersteigt, wird bei Schritt S8 bestimmt, dass ein Zu stand von Di < TH-Y gilt, und das Programm fährt fort mit einem Schritt S9, in dem die Überblendrate KS eingestellt wird auf 1/128 pro Schritt und die 128- schrittige Koeffizientenflagge Fy eingestellt wird auf 1 (EIN). Dann fährt das Programm fort mit einem Schritt S7, in dem der Koeffizient K aktualisiert wird auf einen Wert von K - KS, und es wird bestimmt bei einem folgenden Schritt S11, ob oder ob nicht der Koeffizient K, der so erhalten wird, größer als 0 ist. Wenn der Koeffizient K größer als 0 ist, dann fährt das Programm mit dem Schritt S10 fort, in dem die Überblendkoeffizienten eingestellt werden, wie zuvor beschrieben, wodurch der zuvor genannte Prozess wiederholt durch geführt wird.
3. Wenn der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten Di größer wird als der zweite Schwellenwert TH-R, fährt das Programm fort vom Schritt S2 zu einem Schritt S3 zur Bestimmung, ob die 16-schrittige Koeffizientenflagge Fr einen Wert von 1 annimmt (EIN). Wenn dieser Schritt das erste Mal ausgeführt wird, nimmt die 16-schrittige Koeffizientenflagge Fr einen Wert von 0 an, und daher wird eine negative Antwort bei Schritt S3 erhalten, und demgemäß schreitet das Programm fort mit einem Schritt S5, in dem die Überblendrate KS geän dert wird auf einen gerundeten Wert von K/16. Ferner, wird bei einem Schritt S6 die 16-schrittige Koeffizientenflagge Fr eingestellt auf 1 (EIN), und dann fährt das Programm fort mit Schritt S7. Folgend auf den Schritt S7 wird der zuvor beschriebene Prozess wiederholt durchgeführt zur Aktualisierung der Überblendkoeffizienten K1 und K2 basierend auf der Überblendrate KS. Die Überblendkoeffizienten K1 und K2, die so bestimmt sind, werden vom Über blendsteuerblock 16 an die Überblender 14 bzw. 15 geliefert, um für den Überblendvorgang verwendet zu werden.
4. Sobald die 16-schrittige Koeffizientenflagge Fr eingestellt ist auf 1, fährt das Programm fort mit dem Koeffizientenaktualisierungsprozess im Schritt S7 von Schritt S3 aus, wenn die Eingabedigitaldaten Di größer sind als der zweite Schwellenwert TH-R, und von Schritt S4 aus, wenn die Eingabedigi taldaten Di gleich oder kleiner sind als der zweite Schwellenwert TH-R.
5. Ferner, sobald die 128-schrittige Koeffizientenflagge Fy eingestellt ist auf 1, fährt das Programm fort mit dem Koeffizientenaktualisierungsprozess im Schritt S7 von Schritt S9 aus, wenn die Eingabedigitaldaten Di größer sind als der erste Schwellenwert TH-Y, und von Schritt S15 aus, wenn die Eingabedi gitaldaten Di gleich oder kleiner sind als der zweite Schwellenwert TH-Y.
6. Wenn als Ergebnis des Koeffizientenaktualisierungsprozesses der Koeffi zient K kleiner wird als 0, wird er auf 0 in einem Schritt S12 gesetzt, und die 16-schrittige Koeffizientenflagge Fr und die 128-schrittige Koeffizientenflagge Fy werden beide auf 0 gesetzt (AUS), und zwar in Schritt S13, und dann werden im folgenden Schritt S14 die Überblendkoeffizienten K1 und K2 gesetzt auf K bzw. 1 - K, und zwar gefolgt von der Beendigung des Programmes.

Die vorliegende Erfindung ist mitnichten auf das zuvor beschriebene Ausfüh rungsbeispiel beschränkt. Obwohl im vorangegangenen Ausführungsbeispiel nur zwei Kanäle mit DACs verwendet wurden, ist dies nicht einschränkend, sondern es kann, wie in Fig. 6 gezeigt, diese Erfindung angewandt werden auf eine Vorrichtung, die mit einer Vielzahl von DACs 61 ₁, 61 ₂, 61 ₃, . . ., 61 _n ver sehen ist. Ein DSP 62 multipliziert die Eingabedigitaldaten Di mit Faktoren von 1, 2^M-N1, . . . 2^M-Nn (vorausgesetzt, dass 1 < 2^M-N1 < . . . 2^M-Nn), und wählt nur einen auszugebenden Ausgänge bzw. Ausgangsgrößen von den DACs 61 ₁ bis 61 _n, während die nicht ausgewählten Ausgänge gedämpft werden. Auf der Ausgangsseite eines jeden der DACs 61 ₂ bis 61 _n sind Dämpfungsvor richtungen 63 ₂, 63 ₃, . . ., 63 _n angeordnet für die Konvertierung des Amplitu denpegels der Analogsignale zurück auf ihren ursprünglichen Pegel. Diese Ausgänge und ein Ausgang vom DAC 61 ₁ werden zusammen addiert durch einen Analogaddierer 64 und das Ergebnissignal wird ausgegeben.

Auch in dieser Anordnung wird, wenn der Amplitudenpegel der Eingabedigi taldaten Di ansteigt, der derzeit ausgewählte DAC-Ausgang voran schreitend und sanft bzw. sacht durch Überblenden auf einen anderen DAC-Ausgang, der als nächstes ausgewählt werden soll, geschaltet, während die Über blendrate abhängig von der Größe der Änderung des Amplitudenpegels der Eingabedigitaldaten sich ändert. Dies ermöglicht die Reduktion der Erzeugung von Rauschen, während der Betrag der Verzögerung der Daten für die Verar beitung unterdrückt wird.

Weiter ist der Betrag der Verschiebung um (M - N) Bits, der im zuvor be schriebenen Ausführungsbeispiels verwendet wurde, nicht einschränkend, sondern es können andere geeignete Beträge für die Verschiebung statt des sen verwendet werden.

Claims

1. Eine D/A-Wandlervorrichtung, die folgendes aufweist:
Einen Digitalsignalprozessor, der eine Pegelkonversion der gleichen Eingabedigitaldaten mit unterschiedlichen Konversionsfaktoren in eine Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten durchführt, die geeignet sten Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten basierend auf einer Signalqualität einer jeden der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten auswählt und ausgibt, andere Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten nach der Dämpfung der anderen Daten auf oder unterhalb eines vorbestimmten Rauschpegels ausgibt, und zwi schen Daten, die zuvor als geeignetste Daten ausgewählt wurden, und Daten, die neu als die geeignetsten Daten ausgewählt werden, schaltet durch Durchführung eines Überblendens zwischen den zuvor ausge wählten Daten und den neu ausgewählten Daten;
eine Vielzahl von D/A-Wandlern, die eine D/A-Wandlung der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten durchführen, die vom Digitalsi gnalprozessor ausgegeben werden, und zwar zu jeweiligen Analogsi gnalen, und die die Analogsignale ausgeben; und
eine Analogaddiervorrichtung, die eine Pegelkonversion der Analogsi gnale durchführt, die von der Vielzahl von D/A-Wandlern ausgegeben werden, wiederum basierend auf den jeweiligen entsprechenden der Konversionsfaktoren auf eine Weise, so dass die resultierenden Analogsignale einen Pegel entsprechend einem Pegel der Eingabedigi taldaten haben, und die dann all die Pegel konvertierten Analogsignale addiert;
wobei der Digitalsignalprozessor folgendes aufweist:
einen Überblendabschnitt, der ein Überblenden zwischen den zuvor ausgewählten Daten und den neu ausgewählten Daten durchführt;
einen Verzögerungsabschnitt, der die Eingabedigitaldaten um einen vorbestimmten Verzögerungsbetrag verzögert, der kleiner ist als eine Zeitdauer, die erforderlich ist für das Abschließen des Überblendens, das mit einer vorbestimmten Überblendrate durch den Überblendab schnitt durchgeführt wird; und
einen Überblendsteuerabschnitt, der den Überblendabschnitt derart steuert, dass wenn ein Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, der Überblendabschnitt mit dem Überblenden mit der vorbestimmten Überblendrate zwischen den zuvor ausgewählten Daten und den neu ausgewählten Daten beginnt, welche verzögert sind um den vorbestimmten Verzögerungsbetrag durch den Verzögerungsabschnitt, und dass wenn während des Über blendens eine Änderungsrate des Amplitudenpegels der Eingabedigi taldaten detektiert wird, die größer ist als eine vorbestimmte Ände rungsrate, der Überblendabschnitt das Überblenden mit einer Über blendrate durchführt, die größer ist als die vorbestimmte Überblendrate, und zwar abhängig von der Änderungsrate des Amplitudenpegels der Eingabedigitaldaten.

2. Eine D/A-Wandlervorrichtung, die folgendes aufweist:
Einen Digitalsignalprozessor, der eine Pegelkonversion der gleichen Eingabedigitaldaten mit unterschiedlichen Konversionsfaktoren in eine Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten durchführt, die geeignet sten Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten basierend auf einer Signalqualität einer jeden der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten auswählt und ausgibt, andere Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten nach der Dämpfung der anderen Daten auf oder unterhalb eines vorbestimmten Rauschpegels ausgibt, und zwi schen Daten, die zuvor als geeignetste Daten ausgewählt wurden, und Daten, die neu als die geeignetsten Daten ausgewählt werden, schaltet durch Durchführung eines Überblendens zwischen den zuvor ausge wählten Daten und den neu ausgewählten Daten;
eine Vielzahl von D/A-Wandlern, die eine D/A-Wandlung der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten durchführen, die vom Digitalsi gnalprozessor ausgegeben werden, und zwar zu jeweiligen Analogsi gnalen, und die die Analogsignale ausgeben; und
eine Analogaddiervorrichtung, die eine Pegelkonversion der Analogsi gnale durchführt, die von der Vielzahl von D/A-Wandlern ausgegeben werden, wiederum basierend auf den jeweiligen entsprechenden der Konversionsfaktoren auf eine Weise, so dass die resultierenden Ana logsignale einen Pegel entsprechend einem Pegel der Eingabedigi taldaten haben, und die dann all die Pegel konvertierten Analogsignale addiert;
wobei der Digitalsignalprozessor folgendes aufweist:
einen Überblendabschnitt, der ein Überblenden zwischen den zuvor ausgewählten Daten und den neu ausgewählten Daten durchführt;
einen Verzögerungsabschnitt, der die Eingabedigitaldaten um einen vorbestimmten Verzögerungsbetrag verzögert, der kleiner ist als eine Zeitdauer, die erforderlich ist für das Abschließen des Überblendens, das mit einer ersten vorbestimmten Überblendrate durch den Über blendabschnitt durchgeführt wird; und
einen Überblendsteuerabschnitt, der den Überblendabschnitt derart steuert, dass wenn ein Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten einen ersten vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, der Überblendabschnitt mit dem Überblenden mit der ersten vorbestimmten Überblendrate zwi schen den zuvor ausgewählten Daten und den neu ausgewählten Daten beginnt, welche verzögert sind um den vorbestimmten Verzögerungs betrag durch den Verzögerungsabschnitt, und dass wenn während des Überblendens der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, der größer ist als der erste vorbestimmte Schwellenwert, der Überblendabschnitt das Über blenden mit einer zweiten vorbestimmten Überblendrate durchführt, die größer ist als die erste vorbestimmte Überblendrate.

3. D/A-Wandlervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der zweite vorbe stimmte Schwellenwert eingestellt ist auf einen Grenzwert des Amplitu denpegels der Eingabedigitaldaten, über dem ein Überlauf auftritt, wenn eine Pegelkonversion der Eingabedigitaldaten durch einen entspre chenden der unterschiedlichen Konversionsfaktoren durchgeführt wird, und wobei die zweite Überblendrate eingestellt ist, so dass das Über blenden in einer Zeitdauer abgeschlossen ist, die dem vorbestimmten Verzögerungsbetrag entspricht, der vom Verzögerungsabschnitt vorge sehen wird.

4. D/A-Wandlervorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei das Über blenden unter Verwendung eines Überblendkoeffizienten durchgeführt wird, wobei die für das Abschließen des mit der ersten vorbestimmten Überblendrate durchgeführten Überblendens erforderliche Zeitdauer eine Zeitdauer ist, die für die Verarbeitung von N1 Proben der Eingabe digitaldaten erforderlich ist, und wobei der vorbestimmte Betrag der Verzögerung, der vom Verzögerungsabschnitt vorgesehen wird, einer Zeitdauer entspricht, die für die Verarbeitung von N2 Proben der Eingabedigitaldaten (N1 < N2) erforderlich ist, und wobei der Überblendkoeffizient inkrementiert/dekrementiert wird um 1/N1 für jeden Schritt des Überblendens, und zwar nachdem der Amplituden pegel der Eingabedigitaldaten den ersten Schwellenwert überstiegen hat und bevor der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten den zwei ten vorbestimmten. Schwellenwert übersteigt, und wobei der Überblend koeffizient inkrementiert/dekrementiert wird um (1 - K)/N2 für jeden Schritt des Überblendens, nachdem der Amplitudenpegel der Eingabe digitaldaten den zweiten vorbestimmten Schwellenwert überstiegen hat, wobei K einen Wert des Überblendkoeffizienten repräsentiert, der zu einem Zeitpunkt angenommen wird, zu dem der Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten den zweiten Schwellenwert übersteigt.

5. D/A-Wandlerverfahren, das die folgenden Schritte aufweist:
Verzögern der Eingabedigitaldaten um einen vorbestimmten Verzöge rungsbetrag, der kleiner ist als die für das Abschliessen des bei einer vorbestimmten Überblendrate durchgeführten Überblendens erforderli che Zeitdauer;
Durchführen einer Pegelkonversion der verzögerten Eingabedigitalda ten mit unterschiedlichen Konversionsfaktoren in eine Vielzahl von Pe gel konvertierten Digitaldaten;
Auswählen und Ausgeben der geeignetsten Daten der Vielzahl von Pe gel konvertierten Digitaldaten basierend auf einer Signalqualität einer jeden der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten, und Ausgeben der anderen Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten nach Dämpfung der anderen Daten auf oder unterhalb eines vorbe stimmten Rauschpegel;
Schalten zwischen Daten, die zuvor als die geeignetsten Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten ausgewählt wurden, und Daten, die neu als die geeignetsten Daten ausgewählt werden, und zwar durch Durchführen eines Überblendens zwischen den zuvor aus gewählten Daten und den neu ausgewählten Daten;
Durchführen einer D/A-Wandlung der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten in jeweilige Analogsignale und Ausgeben der Analogsi gnale; und
Durchführen einer Pegelkonversion der Analogsignale wiederum basie rend auf den jeweiligen entsprechenden der Konversionsfaktoren in ei ner Weise, so dass die resultierenden Analogsignale einen Pegel besit zen, der einem Pegel der Eingabedigitaldaten entspricht, und dann Zu sammenaddieren aller der Pegel konvertierten Analogsignale;
wobei wenn ein Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten einen vorbe stimmten Schwellenwert übersteigt, das Überblenden zwischen den zu vor ausgewählten Daten und den neu ausgewählten Daten, die um den vorbestimmten Verzögerungsbetrag verzögert sind, begonnen wird, und wenn während des Überblendens eine Änderungsrate des Amplitu denpegels der Eingabedigitaldaten detektiert wird, die größer ist als ei ne vorbestimmte Änderungsrate, das Überblenden mit einer Über blendrate durchgeführt wird, die größer ist als die vorbestimmte Über blendrate, und zwar abhängig von der Änderungsrate des Amplitu denpegels der Eingabedigitaldaten.

6. D/A-Wandlerverfahren, das die folgenden Schritte aufweist:
Verzögern der Eingabedigitaldaten um einen vorbestimmten Verzöge rungsbetrag, der kleiner ist als die für das Abschließen des bei einer er sten vorbestimmten Überblendrate durchgeführten Überblendens erfor derliche Zeitdauer;
Durchführen einer Pegelkonversion der verzögerten Eingabedigitalda ten durch unterschiedliche Konversionsfaktoren in eine Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten;
Auswählen und Ausgeben der geeignetsten Daten der Vielzahl von Pe gel konvertierten Digitaldaten basierend auf einer Signalqualität einer jeden der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten, und Ausgeben der anderen Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten nach Dämpfung der anderen Daten auf oder unterhalb eines vorbe stimmten Rauschpegel;
Schalten zwischen Daten, die zuvor als die geeignetsten Daten der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten ausgewählt wurden, und Daten, die neu als die geeignetsten Daten ausgewählt werden, und zwar durch Durchführen eines Überblendens zwischen den zuvor aus gewählten Daten und den neu ausgewählten Daten;
Durchführen einer D/A-Wandlung der Vielzahl von Pegel konvertierten Digitaldaten in jeweilige Analogsignale und Ausgeben der Analogsi gnale; und
Durchführen einer Pegelkonversion der Analogsignale wiederum basie rend auf den jeweiligen entsprechenden der Konversionsfaktoren in ei ner Weise, so dass die resultierenden Analogsignale einen Pegel besit zen, der einem Pegel der Eingabedigitaldaten entspricht, und dann Zu sammenaddieren aller der Pegel konvertierten Analogsignale;
wobei wenn ein Amplitudenpegel der Eingabedigitaldaten einen ersten vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, das Überblenden mit der er sten Überblendrate zwischen den zuvor ausgewählten Daten und den neu ausgewählten Daten, die um den vorbestimmten Verzögerungsbe trag verzögert sind, begonnen wird, und wenn während des Überblen dens der Amplitudenpegels der Eingabedigitaldaten einen zweiten Schwellenwert übersteigt, der größer ist als der erste vorbestimmte Schwellenwert, das Überblenden mit einer zweiten vorbestimmten Überblendrate durchgeführt wird, die größer ist als die erste vorbe stimmte Überblendrate.