JP3295564B2 - Analog-to-digital converter - Google Patents

Analog-to-digital converter

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JP3295564B2
JP3295564B2 JP29010394A JP29010394A JP3295564B2 JP 3295564 B2 JP3295564 B2 JP 3295564B2 JP 29010394 A JP29010394 A JP 29010394A JP 29010394 A JP29010394 A JP 29010394A JP 3295564 B2 JP3295564 B2 JP 3295564B2
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春夫 小林
勉 戸張
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株式会社テラテック
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は超高速のアナログ・ディ
ジタル変換に利用する。本発明はサンプリングオシロス
コープに利用するに適する。本発明はLSIテスタに利
用するに適する。特に、アナログ・ディジタル変換回路
の小型化および簡単化技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for very high-speed analog-to-digital conversion. The present invention is suitable for use in a sampling oscilloscope. The present invention is suitable for use in an LSI tester. In particular, the present invention relates to a technique for downsizing and simplifying an analog / digital conversion circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】超高速で動作するアナログ・ディジタル
変換器の構造として、並列型アナログ・ディジタル変換
器(Flash ADC) が知られており、これは、1クロックで
アナログ・ディジタル変換を行うものである。しかし、
これは、回路規模、消費電力、入力容量が膨大になって
しまう。
2. Description of the Related Art A parallel type analog-to-digital converter (Flash ADC) is known as a structure of an analog-to-digital converter that operates at a very high speed, and performs analog-to-digital conversion in one clock. is there. But,
This results in an enormous circuit scale, power consumption, and input capacity.

【0003】これに対し、折り返し/補間型アナログ・
ディジタル変換器は並列型アナログ・ディジタル変換器
と同様に1クロックでアナログ・ディジタル変換を行う
もので超高速アナログ・ディジタル変換が可能であり、
また、回路規模、消費電力、入力容量も並列型アナログ
・ディジタル変換器に比べて激減するという利点があ
る。このため、さまざまなタイプの折り返し/補間型ア
ナログ・ディジタル変換器が実現されている(参考文
献: J.J.Corcoran et al.,"A 400MHz 6b ADC,"ISSCC,
Feb.1984./R.J.Grift,et al.,"An 8b Video ADC Inco
rporating Foldingand Interpolation Techniques,"J.o
f Solid-State Circuits,Dec.1987./R.J.Plassche e
t.al.,"An 8b 100MHz Full-Nyquist ADC,"J.of Solid-S
tate Circuits,Dec.1988./J.Valburg and R.J.Plassc
he,"An 8b 650MHz Folding ADC,"J.ofSolid-State Circ
uits,Dec.1992./W.Colleran and A.A.Abidi,"A 10b 7
5MHzTwo-Stage Pipelined Bipolar ADC,"J.of Solid-St
ate Circuits,Dec.1993./ R.E.J.van de Grift,"Anal
og-to-Digital Converter Circuit,"US Patent Number
4,456,904,Jun.1984.)。
On the other hand, a loopback / interpolation type analog
The digital converter performs analog-to-digital conversion with one clock in the same manner as the parallel type analog-to-digital converter, and can perform ultra-high-speed analog-to-digital conversion.
Also, there is an advantage that the circuit scale, power consumption, and input capacity are drastically reduced as compared with the parallel type analog-digital converter. For this reason, various types of aliasing / interpolating analog-to-digital converters have been realized (see JJ Corcoran et al., "A 400MHz 6b ADC," ISSCC,
Feb.1984./RJGrift,et al., "An 8b Video ADC Inco
rporating Foldingand Interpolation Techniques, "Jo
f Solid-State Circuits, Dec.1987. / RJPlassche e
t.al., "An 8b 100MHz Full-Nyquist ADC," J.of Solid-S
tate Circuits, Dec.1988. / J.Valburg and RJPlassc
he, "An 8b 650MHz Folding ADC," J.of Solid-State Circ
uits, Dec.1992. / W.Colleran and AAAbidi, "A 10b 7
5MHz Two-Stage Pipelined Bipolar ADC, "J.of Solid-St
ate Circuits, Dec.1993. / REJvan de Grift, "Anal
og-to-Digital Converter Circuit, "US Patent Number
4,456,904, Jun. 1984.).

【0004】折り返し/補間型アナログ・ディジタル変
換器では入力信号が折り返し回路から補間回路に伝播す
る際の遅延を補正する必要がある。このエラーアルゴリ
ズムは、初期のタイプの折り返し/補間型アナログ・デ
ィジタル変換器(必ずしも高速化に適していない)につ
いては提案がなされ実現されている(R.J.Grift,et a
l.,"An 8b Video ADC Incorporating Folding and Inte
rpolation Techniques,"J.of Solid-State Circuits,De
c.1987./P.G.Baltus,et.al.,"Circuit for Synchronizi
ng Transitions of Bits in a Digital Code,"US Paten
t Number 4,939,517,Jul.1990) 。この従来例を図18
を参照して説明する。図18は従来例の折り返し/補間
型アナログ・ディジタル変換器のチップ構成例を示す図
である(W.Colleran and A.A.Abidi,"A 10b 75MHz Two-
Stage Pipelined Bipolar ADC,"J.ofSolid-State Circu
its,Dec.1993.)。
In a loopback / interpolation type analog / digital converter, it is necessary to correct a delay when an input signal propagates from a loopback circuit to an interpolation circuit. This error algorithm has been proposed and implemented for an early type of aliasing / interpolating analog-to-digital converter (not necessarily suitable for high speed) (RJGrift, et a).
l., "An 8b Video ADC Incorporating Folding and Inte
rpolation Techniques, "J. of Solid-State Circuits, De
c.1987./PGBaltus,et.al.,"Circuit for Synchronizi
ng Transitions of Bits in a Digital Code, "US Paten
t Number 4,939,517, Jul. 1990). This conventional example is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a diagram showing an example of a chip configuration of a conventional folded / interpolated analog-to-digital converter (W. Colleran and AAAbidi, "A 10b 75 MHz Two-
Stage Pipelined Bipolar ADC, "J. Of Solid-State Circuit
its, Dec. 1993.).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】最近、提案され実現さ
れた折り返し/補間型アナログ・ディジタル変換器(高
速化に適している)では、図18に示したように、エラ
ー補正に大きなチップ面積を用いている。
Recently, a folded / interpolated analog-to-digital converter (suitable for high speed) proposed and realized has a large chip area for error correction, as shown in FIG. Used.

【0006】本発明は、このような背景に行われたもの
であり、小型であり簡単な回路構成により折り返し/補
間型のアナログ・ディジタル変換を実現することができ
るアナログ・ディジタル変換器を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in such a background, and provides an analog-to-digital converter capable of implementing a folding / interpolation type analog-to-digital conversion with a small and simple circuit configuration. The purpose is to:

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、アナログ信
入力V in に対して、上位mビットのグレーコード化され
ディジタル信号と、この上位mビットのうちの最下位
ビットの遷移の間隔に等しい周期をもち最上位ビットの
遷移点からそれぞれπ/4ずつずれた信号Q、Iとを出
力する折り返し演算手段(3)と、前記信号Q、Iから
前記上位mビットを補間する下位ビットを生成する補
段(5、7)と、前記折り返し演算手段と前記補間手
段との処理時間差に起因する誤差を補正する手段(9
とを備え、グレーコード化されたm+nビットのディジ
タル信号を出力するアナログ・ディジタル変換器であ
る。
Means for Solving the Problems The present invention is an analog signal
To the input V in, is Gray encoded in upper m bits
A digital signal, the least significant of the upper m bits
The period of the most significant bit has a period equal to the interval between bit transitions.
Each transition point [pi / 4 by deviation signal Q, the folding operation means for outputting an I (3), the signal Q, the I
Between auxiliary to generate a lower bit to interpolate the upper m bits
Means for correcting the hand stage (5, 7), the error due to the processing time difference between the turn-back operation means and said auxiliary mate <br/> stage (9)
And an analog-to-digital converter for outputting a gray-coded m + n-bit digital signal.

【0008】ここで、本発明の特徴とするところは、
記補間手段は、前記信号Q、Iから、前記処理時間差が
ないと仮定した場合には最上位ビットqiが前記折り返
し演算手段の最下位ビットqfに一致するn+1ビット
のグレーコード化されたディジタル信号と、前記最上位
ビットqiと同じ周期の周期関数であり、前記処理時間
差がないと仮定した場合には前記折り返し演算手段の前
記最下位ビット以外のビットの遷移点と一致する遷移点
をもつ冗長ビットiiとを生成する手段を含み、前記補
正する手段、前記折り返し演算手段の前記最下位ビッ
ト以外のビットの遷移点を表す冗長ビットifと前記ビ
ットqi、qfおよびiiとの組み合わせパターンにし
たがい、あらかじめ設定された論理にしたがって、前記
折り返し演算手段の生成した上位m−1ビットのディジ
タル信号に+1または−1を加算する手段を含み、この
加算された上位m−1ビットと前記補間手段からのn+
1ビットとをディジタル信号出力とすることにある。
[0008] Here, it is an aspect of the present invention, before
The interpolation means calculates the processing time difference from the signals Q and I.
If it is assumed that there is not, the most significant bit qi
N + 1 bits corresponding to the least significant bit qf of the arithmetic means
A gray-coded digital signal of
A periodic function having the same cycle as the bit qi,
Assuming that there is no difference,
Transition point that matches the transition point of bits other than the least significant bit
Comprises means for generating the redundant bit ii with, the means for correcting the least significant bit of the folded operation means
Redundant bits if representing transition points of bits other than
Tsu DOO qi, according combination pattern of qf and ii, according to preset logic includes means for adding +1 or -1 to the generated upper m-1-bit digital signals of the folded operation means, the
The added upper m-1 bits and n +
One bit is a digital signal output .

【0009】前記加算する手段は、前記冗長ビットi
f、qfおよびii、qiの組合せパターンにしたがっ
て、前記折り返し演算手段の出力した前記mビットの信
号のうち対応するひとつのビットの値を反転させる手段
を含むことが望ましい。
[0009] The means for adding includes the redundant bit i
f, qf and ii, qi according to the combination pattern.
The m-bit signal output from the loopback calculation means.
Means for inverting the value of one corresponding bit of a signal
It is desirable to include

【0010】アナログ信号入力があらかじめ定められた
入力範囲の最大値を超えたときあるいは最小値に達しな
い時には検出信号を出力する手段(4)を備え、前記補
間手段および前記補正する手段は、前記検出信号にした
がって前記ディジタル信号出力の最上位ビット以外を全
て”0”に設定する手段を含むことが望ましい。
[0010] comprising means (4) for outputting a detection signal when the analog signal input is or not reached the minimum value when the value exceeds the maximum value of the input a predetermined range, the complement
During means and means to said correction, it is desirable to include a means for setting all "0" except the most significant bit of the digital signal output according to the detection signal.

【0011】[0011]

【作用】冗長ビットを発生させ、その発生パターンに規
則性があることに着目し、その発生パターンに基づい
て、例えば、上位mビットに“1”を加えたり、減じた
りする簡単なアルゴリズムによりエラー補正を行う。グ
レーコード出力なので、“1”を加えたり、減じたりす
ることは、いずれか1ビットの“0”、“1”を反転さ
せればよい。アルゴリズムが簡単なので回路構成を簡単
化することができる。また、小型化することもできる。
A redundant bit is generated, and attention is paid to the fact that the generated pattern has regularity. Based on the generated pattern, an error is generated by, for example, a simple algorithm for adding or subtracting "1" to or from the upper m bits. Make corrections. Since it is a gray code output, adding or subtracting "1" can be done by inverting any one bit of "0" or "1". Since the algorithm is simple, the circuit configuration can be simplified. In addition, the size can be reduced.

【0012】さらに、最大入力範囲を越えた入力または
最小入力範囲に満たない入力を検出したときには、下位
ビットを“0”に設定する。例えば、6bitのグレー
コードでは最大値は(1,0,0,0,0,0)であ
り、最小値は(0,0,0,0,0,0)である。すな
わち、いずれの場合も下位のビットは“0”である。こ
れにより、下位ビットを“0”に設定することにより、
最大入力範囲を越えた入力に対しては最大値が出力さ
れ、最小入力範囲に満たない入力に対しては最小値が出
力される。
When an input exceeding the maximum input range or an input below the minimum input range is detected, the lower bit is set to "0". For example, in a 6-bit gray code, the maximum value is (1, 0, 0, 0, 0, 0) and the minimum value is (0, 0, 0, 0, 0, 0). That is, in each case, the lower bit is “0”. Thus, by setting the lower bit to “0”,
The maximum value is output for an input beyond the maximum input range, and the minimum value is output for an input below the minimum input range.

【0013】[0013]

【実施例】本発明実施例の構成を図1を参照して説明す
る。図1は本発明実施例装置のブロック構成図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

【0014】本発明は、アナログ信号入力V in に対し
て、上位m=3ビットのグレーコード化されたディジタ
ル信号gf5、gf4、gf3を出力する折り返し演算
回路3 1 〜3 3 と、この上位mビットのうちの最下位ビッ
トgf3の遷移の間隔に等しい周期をもち最上位ビット
gf5の遷移点からそれぞれπ/4ずつずれた信号Q、
Iを出力する折り返し演算回路3 4 、3 5 と、前記信号
Q、Iから前記上位mビットを補間する下位ビットを生
成する補間演算回路5および補間エラー補正回路7と、
折り返し演算回路3 1 〜3 3 と補間演算回路5および補間
エラー補正回路7との処理時間差に起因する誤差を補正
するエラー補正回路9とを備え、グレーコード化された
6ビットのディジタル信号g5〜g0を出力するアナロ
グ・ディジタル変換器である。
[0014] The present invention is, with respect to the analog signal input V in
Where the upper m = 3 bits of gray coded digital data
Loopback operation to output signals gf5, gf4, gf3
A circuit 3 1 to 3 3, the least significant bits of the upper m bits
Most significant bit having a period equal to the interval between transitions of gf3
a signal Q shifted by π / 4 from the transition point of gf5,
Folding operation circuit 3 4 for outputting a I, 3 and 5, the signal
Generate lower bits to interpolate the upper m bits from Q and I
An interpolation calculation circuit 5 and an interpolation error correction circuit 7
Folding operation circuit 3 1 to 3 3 and the interpolation calculation circuit 5 and interpolation
Error due to processing time difference with error correction circuit 7 is corrected
And an error correction circuit 9 for outputting 6-bit gray-coded digital signals g5 to g0 .

【0015】ここで、本発明の特徴とするところは、
間エラー補正回路7に、前記信号Q、Iから、前記処理
時間差がないと仮定した場合には最上位ビットg3=q
iが折り返し演算回路3 3 の出力する最下位ビットgf
3=qfに一致するn+1=4ビットのグレーコード化
されたディジタル信号g3〜g0と、前記最上位ビット
qiと同じ周期の周期関数であり、前記処理時間差がな
いと仮定した場合には折り返し演算回路3 1 、3 2 の出力
の遷移点と一致する遷移点をもつ冗長ビットiiとを生
成する手段を含み、エラー補正回路9は、折り返し演算
回路3 1 、3 2 の出力の遷移点を表す冗長ビットifと前
記ビットqi、qfおよびiiとの組み合わせパターン
にしたがい、あらかじめ設定された論理にしたがって、
折り返し演算回路3 1 、3 2 の生成した上位2ビットのデ
ィジタル信号に+1または−1を加算し、この加算され
た上位2ビットと補完エラー補正回路7からのn+1=
4ビットとをディジタル信号出力とすることにある。
[0015] Here, it is an aspect of the present invention, auxiliary
The error correction circuit 7 supplies the signals Q and I to the
Assuming that there is no time difference, the most significant bit g3 = q
least significant bit gf that i is the output of the folding operation circuit 3 3
3 = gray coding of n + 1 = 4 bits corresponding to qf
Digital signal g3 to g0, and the most significant bit
qi is a periodic function having the same cycle as qi, and there is no processing time difference.
If it is assumed that the output of the folding operation circuits 3 1 and 3 2
And a redundant bit ii having a transition point that matches the transition point
The error correction circuit 9 includes a loopback operation.
The redundant bit if indicating the transition point of the output of the circuits 3 1 and 3 2
Combination pattern with bits qi, qf and ii
According to the preset logic,
The upper 2 bits of data generated by the folding operation circuits 3 1 and 3 2
Add +1 or -1 to the digital signal
Upper 2 bits and n + 1 from complementary error correction circuit 7
4 bits are used as a digital signal output .

【0016】アナログ信号入力があらかじめ定められた
入力範囲の最大値を越えたときあるいは最小値に達しな
いときには検出信号を出力する手段としての入力レンジ
検出回路4を備え、補間エラー補正回路7およびエラー
補正回路9は、前記検出信号にしたがってディジタル信
号出力の下位複数ビットを全て“0”に設定する手段を
含む。
When the analog signal input exceeds the maximum value of the predetermined input range or does not reach the minimum value, an input range detection circuit 4 is provided as a means for outputting a detection signal. The correction circuit 9 includes a unit for setting all lower multiple bits of the digital signal output to “0” according to the detection signal.

【0017】各部の構成を図2ないし図11を参照して
説明する。図2に差動入力抵抗ストリング1のブロック
構成を示す。差動入力抵抗ストリング1では、入力され
るアナログ信号を段階的に抵抗値が異なる複数の抵抗器
を用いて電圧±vi0〜±vi9として抽出する。図3
に折り返し演算回路31 のブロック構成を示す。折り返
し演算回路31 では、差動入力抵抗ストリング1からの
電圧±vi0を入力し、ディジタル信号のMSBに相当
する信号gf5を発生する。図4に折り返し演算回路3
2 のブロック構成を示す。折り返し演算回路32 では、
差動入力抵抗ストリング1からの電圧±vi0、±vi
4を入力し、ディジタル信号のMSB−1に相当する信
号gf4を発生する。図5に折り返し演算回路33 のブ
ロック構成を示す。折り返し演算回路33 では、差動入
力抵抗ストリング1から電圧±vi0、±vi2、±v
i4、±vi6を入力し、ディジタル信号のMSB−2
に相当する信号gf3をここでは、冗長ビットqfとし
て発生する。図6に折り返し演算回路34 のブロック構
成を示す。折り返し演算回路34 では、差動入力抵抗ス
トリング1からの電圧−vi0、+vi1、−vi2、
+vi3、−vi4、+vi5、−vi6、+vi7、
−vi8、+vi9を入力し、補間演算で用いる信号
Q、〔外1〕を発生する。図7に折り返し演算回路35
のブロック構成を示す。折り返し演算回路35 では、差
動入力抵抗ストリング1からの電圧+vi0、−vi
1、+vi2、−vi3、+vi4、−vi5、+vi
6、−vi7、+vi8、−vi9を入力し、補間演算
で用いる信号I、〔外2〕を発生する。図8に補間演算
回路5のブロック構成を示す。補間演算回路5では、
Q、〔外1〕、I、〔外2〕を用いて、差動入力抵抗ス
トリング1により位相がずれた信号を発生させ、さらに
それらを比較器を用いて出力電圧vo0〜vofを発生
させる。図9に入力レンジ検出回路4のブロック構成を
示す。入力レンジ検出回路4では、差動入力抵抗ストリ
ング1からの電圧±vi0、±vi8を入力し、入力信
号が信号入力範囲に入っているか否か、すなわちオーバ
ーフローまたはアンダーフローを検出する。オーバーフ
ローまたはアンダーフローが検出されたときには“1”
を検出信号out−rngとして出力する。図10にエ
ラー補正回路9のブロック構成を示す。エラー補正回路
9では、信号qf(=gf3)、if、iiを用いて上
位2ビットの信号g4、g5をエラー補正して出力す
る。図11に補間エラー補正回路7のブロック構成を示
す。補間エラー補正回路7では、補間演算回路5から出
力された出力電圧vo0〜vofを入力し下位4ビット
の信号g0〜g3をエラー補正して出力する。ここで
は、冗長ビットqiを用いた信号g3のエラー補正およ
び検出信号out−rngを用いたオーバーフローまた
はアンダーフローの補正が行われる。
The structure of each part will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a block configuration of the differential input resistor string 1. In the differential input resistor string 1, an input analog signal is extracted as voltages ± vi0 to ± vi9 using a plurality of resistors having different resistance values stepwise. FIG.
Shows a block schematic of the folding operation circuit 3 1. The folding operation circuit 3 1, enter the voltage ± vi0 from the differential input resistor string 1, it generates a signal gf5 corresponding to MSB of the digital signal. FIG. 4 shows the folding operation circuit 3
2 shows a block configuration. The folding operation circuit 3 2,
Voltages ± vi0, ± vi from differential input resistor string 1
4 to generate a signal gf4 corresponding to the digital signal MSB-1. Figure 5 shows a block configuration of the folding operation circuit 3 3. The folding operation circuit 3 3, voltage ± vi0 from differential input resistor string 1, ± vi2, ± v
i4, ± vi6, and the digital signal MSB-2
Are generated here as redundant bits qf. Figure 6 shows a block configuration of the folding operation circuit 3 4. The folding operation circuit 3 4, the voltage from the differential input resistor string 1 -vi0, + vi1, -vi2,
+ Vi3, -vi4, + vi5, -vi6, + vi7,
-Vi8 and + vi9 are input to generate a signal Q used for interpolation calculation. FIG. 7 shows the folding operation circuit 3 5
The block configuration of FIG. The folding operation circuit 35, voltage from the differential input resistor string 1 + vi0, -vi
1, + vi2, -vi3, + vi4, -vi5, + vi
6, -vi7, + vi8, and -vi9, and generates a signal I used in the interpolation operation. FIG. 8 shows a block configuration of the interpolation operation circuit 5. In the interpolation operation circuit 5,
The signals having phases shifted by the differential input resistor string 1 are generated using Q, [1], I, [2], and the output voltages vo0 to vof are generated using the comparators. FIG. 9 shows a block configuration of the input range detection circuit 4. The input range detection circuit 4 receives the voltages ± vi0 and ± vi8 from the differential input resistor string 1 and detects whether the input signal is within the signal input range, that is, detects an overflow or an underflow. "1" when overflow or underflow is detected
Is output as the detection signal out-rng. FIG. 10 shows a block configuration of the error correction circuit 9. The error correction circuit 9 corrects the error of the upper two-bit signals g4 and g5 using the signals qf (= gf3), if and ii and outputs the corrected signals. FIG. 11 shows a block configuration of the interpolation error correction circuit 7. The interpolation error correction circuit 7 receives the output voltages vo0 to vof output from the interpolation operation circuit 5, and corrects the lower four bits of the signals g0 to g3 for error output. Here, error correction of the signal g3 using the redundant bit qi and correction of overflow or underflow using the detection signal out-rng are performed.

【0018】[0018]

【外1】 [Outside 1]

【0019】[0019]

【外2】 次に、本発明実施例の動作を図12を参照して説明す
る。図12は各部の波形の状態を示す図である。折り返
し演算回路31 、32 は、それぞれ上位2ビットの信号
g5、g4を発生する。折り返し演算回路33 は、冗長
ビットの信号qf(=g3)を発生する。さらに折り返
し演算回路34 および35 は、π/2位相がずれた波を
発生する。それらは、 Q=cos[〔2πVin/(8RIb )〕+(5/4)π] I=cos[(2πVin/(8RIb )〕+(3/4)π] となる。図8の補間演算回路5は、このQ、Iから位相
がπ/8度ずれたことにより、上位3ビットに相当する
信号g3〜g5のグレーコードを発生する。図11に示
す補間エラー補正回路7は、補間演算回路5で発生され
た信号から下位の3ビットに相当する信号g0〜g2の
グレーコードを発生する。このようにして、図12に示
すように、各波形が生成される。図13は入力信号Vin
に対して発生されるディジタル信号グレーコードg0〜
g5の信号波形である。
[Outside 2] Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram showing the state of the waveform of each part. The folding operation circuits 3 1 and 3 2 generate upper two-bit signals g5 and g4, respectively. Folding operation circuit 3 3 generates a signal having redundant bits qf (= g3). Further folding operation circuit 3 4 and 3 5, generates a wave [pi / 2 phase shifted. They, Q = a cos [[2πV in / (8RI b)] + (5/4) π] I = cos [(2πV in / (8RI b) ] + (3/4) π]. Figure 8 The interpolation arithmetic circuit 5 generates gray codes of the signals g3 to g5 corresponding to the upper 3 bits when the phase is shifted by π / 8 degrees from Q and I. The interpolation error correction circuit 7 shown in FIG. The gray codes of the signals g0 to g2 corresponding to the lower three bits are generated from the signal generated by the interpolation operation circuit 5. In this manner, each waveform is generated as shown in FIG. the input signal V in
Digital signal gray code g0 generated for
It is a signal waveform of g5.

【0020】ここで、入力信号Vin(t)は折り返し演
算回路34 、35 から補間演算回路5への信号遅延δt
が存在する。すなわち、折り返し演算回路31 、32
in(nT)をアナログ・ディジタル変換して上位2ビ
ットを得るとすると、補間演算回路5はVin(nT+δ
t)をアナログ・ディジタル変換して下位3ビットを得
る。このため、結果をエラー補正する必要がある。
[0020] Here, the input signal V in (t) is a signal delay from the folding operation circuit 3 4, 3 5 to the interpolation computation circuit 5 .DELTA.t
Exists. That is, assuming that the loopback operation circuits 3 1 and 3 2 convert the V in (nT) from analog to digital to obtain the upper 2 bits, the interpolation operation circuit 5 determines that V in (nT + δ).
t) is converted from analog to digital to obtain the lower 3 bits. Therefore, it is necessary to correct the error in the result.

【0021】本発明実施例におけるエラー補正アルゴリ
ズムを図14ないし図17を参照して説明する。図14
ないし図17は冗長ビットの発生パターンを示すテーブ
ルである。図14では、 Vin(nT+δt)−Vin(nT)=−3LSBs のときのVin(nT+δt),Vin(nT)のグレーコ
ードパターンを示す。この程度の遅延については従来か
らもエラー補正は可能である。図15は、 Vin(nT+δt)−Vin(nT)=2LSBs のときのVin(nT+δt),Vin(nT)のグレーコ
ードパターンを示す。この程度の遅延については従来か
らもエラー補正は可能である。図16は、 Vin(nT+δt)−Vin(nT)=−9LSBs のときのVin(nT+δt),Vin(nT)のグレーコ
ードパターンを示す。この程度の遅延になると従来はエ
ラー補正不可能である。図17は、 Vin(nT+δt)−Vin(nT)=10LSBs のときのVin(nT+δt),Vin(nT)のグレーコ
ードパターンを示す。この程度の遅延になると従来はエ
ラー補正不可能である。
An error correction algorithm according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.
FIG. 17 to FIG. 17 are tables showing redundant bit generation patterns. In Figure 14, V in (nT + δt ) -V in (nT) = - V in (nT + δt) when the 3LSBs, shows a gray code pattern of V in (nT). Error correction can be conventionally performed for such a delay. Figure 15 shows a V in (nT + δt) V in (nT + δt) when the -V in (nT) = 2LSBs, Gray code pattern of V in (nT). Error correction can be conventionally performed for such a delay. 16, V in (nT + δt) -V in (nT) = - V in (nT + δt) when the 9LSBs, shows a gray code pattern of V in (nT). With such a delay, error correction cannot be conventionally performed. Figure 17 shows a V in (nT + δt) V in (nT + δt) when the -V in (nT) = 10LSBs, Gray code pattern of V in (nT). With such a delay, error correction cannot be conventionally performed.

【0022】本発明実施例では、図14〜図17から |Vin(nT+δt)−Vin(nT)|≦8LSBs となる範囲で、信号gf、if、qi、iiに基づいて
折り返し演算回路31 〜33 で発生された信号gf5、
gf4、gf3(=qf)に対してエラー補正を行うこ
とができる。本発明実施例では、信号gf、if、q
i、iiの発生パターンが、case1、2、3、4の
とき、ク゛レーコート゛ (g5、g4、g3)=ク゛レーコート゛(gf5、g
f4、gf3)+1 とし、case5、6、7、8のときク゛レーコート゛ (g5、g4、g3)=ク゛レーコート゛(gf5、g
f4、gf3)−1 とすることにより、エラー補正を行うことができる。こ
のとき、グレーコードの性質に注目すると、case
1、2、3、7、のときは、 g5=gf5、g4=gf4、g3=qi とし、case2、6のときは、
In the embodiment of the present invention, the return operation circuit 3 is based on the signals gf, if, qi and ii within the range of | V in (nT + δt) −V in (nT) | ≦ 8 LSBs from FIGS. 1-3 3 generated by the signal GF5,
Error correction can be performed on gf4 and gf3 (= qf). In the embodiment of the present invention, the signals gf, if, q
When the generation patterns of i and ii are case 1, 2, 3, and 4, the gray coat (g5, g4, g3) = gray coat (gf5, g
f4, gf3) +1, and in case 5, 6, 7, and 8, the clean coat (g5, g4, g3) = the clean coat (gf5, g)
Error correction can be performed by setting f4, gf3) -1. At this time, focusing on the properties of the gray code, case
In the case of 1, 2, 3, 7, g5 = gf5, g4 = gf4, g3 = qi, and in case 2,6,

【0023】[0023]

【数1】 とし、case4、8のときは、(Equation 1) And in cases 4 and 8,

【0024】[0024]

【数2】 とすればよい。これを実現した回路が図10に示すエラ
ー補正回路である。なお、この例では常にg3=qiの
ため、信号qiを反転する必要はなく、図11に示した
信号qiの端子が図10の回路に接続される必要はな
い。
(Equation 2) And it is sufficient. A circuit that realizes this is the error correction circuit shown in FIG. In this example, g3 = qi
Therefore, there is no need to invert the signal qi, as shown in FIG.
It is not necessary that the terminal of the signal qi be connected to the circuit of FIG.
No.

【0025】また、入力が入力レンジの範囲を外れる
と、アンダーフローを起こしたときには、最小値を出力
し、オーバーフローを起こしたときには、最大値を出力
する必要がある。折り返し演算回路31 、32 で発生さ
れる上位2ビットは、自動的に最小値または最大値がセ
ットされるが、補間演算回路5の出力信号は周期的な性
質のため、これらの値に自動的にセットされない。
When the input is out of the range of the input range, it is necessary to output a minimum value when an underflow occurs, and to output a maximum value when an overflow occurs. The upper two bits generated by the folding operation circuits 3 1 and 3 2 are automatically set to the minimum value or the maximum value. However, since the output signal of the interpolation operation circuit 5 has a periodic property, Not set automatically.

【0026】したがって、オーバーフローまたはアンダ
ーフローを検出し、オーバーフローまたはアンダーフロ
ーが生じたときに図8の補間演算回路5の出力信号を正
しい値に設定する必要がある。6ビットグレーコードで
は最大値は(1,0,0,0,0,0)、最小値は
(0,0,0,0,0,0)であるので下位のビットは
いずれのときも“0”であることに着目すると、オーバ
ーフローまたはアンダーフローが検出されたときは、下
位ビットは“0”に設定すればよいことがわかる。入力
レンジ検出回路4は、オーバーフローまたはアンダーフ
ローを検出すると“1”を出力する。このとき、補間エ
ラー補正回路7は下位の3ビットを“0”に設定する。
Therefore, it is necessary to detect the overflow or the underflow, and to set the output signal of the interpolation operation circuit 5 of FIG. 8 to a correct value when the overflow or the underflow occurs. In the 6-bit gray code, the maximum value is (1, 0, 0, 0, 0, 0) and the minimum value is (0, 0, 0, 0, 0, 0). Paying attention to "0", it can be understood that the lower bit should be set to "0" when overflow or underflow is detected. The input range detection circuit 4 outputs "1" when detecting an overflow or an underflow. At this time, the interpolation error correction circuit 7 sets the lower three bits to “0”.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小型であり簡単な回路構成により折り返し/補間型のア
ナログ・ディジタル変換のエラー補正回路を実現するこ
とができる。超高速なアナログ・ディジタル変換器が小
型化および省電力化できる。
As described above, according to the present invention,
An aliasing / interpolation type error correction circuit for analog / digital conversion can be realized with a small and simple circuit configuration. An ultra-high-speed analog / digital converter can be reduced in size and power consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明実施例装置のブロック構成図。FIG. 1 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】差動入力抵抗ストリングのブロック構成図。FIG. 2 is a block diagram of a differential input resistor string.

【図3】折り返し演算回路のブロック構成図。FIG. 3 is a block diagram of a folding operation circuit.

【図4】折り返し演算回路のブロック構成図。FIG. 4 is a block diagram of a folding operation circuit.

【図5】折り返し演算回路のブロック構成図。FIG. 5 is a block diagram of a folding operation circuit.

【図6】折り返し演算回路のブロック構成図。FIG. 6 is a block diagram of a folding operation circuit.

【図7】折り返し演算回路のブロック構成図。FIG. 7 is a block diagram of a folding operation circuit.

【図8】補間演算回路のブロック構成図。FIG. 8 is a block diagram of an interpolation operation circuit.

【図9】入力レンジ検出回路のブロック構成図。FIG. 9 is a block diagram of an input range detection circuit.

【図10】エラー補正回路のブロック構成図。FIG. 10 is a block diagram of an error correction circuit.

【図11】補間エラー補正回路のブロック構成図。FIG. 11 is a block diagram of an interpolation error correction circuit.

【図12】各部の波形の状態を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a state of a waveform of each unit.

【図13】入力信号に対して発生されるディジタル信号
グレーコードの信号波形。
FIG. 13 is a signal waveform of a digital signal gray code generated for an input signal.

【図14】冗長ビットの発生パターンを示すテーブル。FIG. 14 is a table showing a redundant bit generation pattern;

【図15】冗長ビットの発生パターンを示すテーブル。FIG. 15 is a table showing a redundant bit generation pattern;

【図16】冗長ビットの発生パターンを示すテーブル。FIG. 16 is a table showing a redundant bit generation pattern;

【図17】冗長ビットの発生パターンを示すテーブル。FIG. 17 is a table showing a redundant bit generation pattern;

【図18】従来例の折り返し/補間型アナログ・ディジ
タル変換器のチップ構成例を示す図。
FIG. 18 is a diagram showing an example of a chip configuration of a conventional folded / interpolated analog-to-digital converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 差動入力抵抗ストリング 31 〜35 折り返し演算回路 4 入力レンジ検出回路 5 補間演算回路 7 補間エラー補正回路 9 エラー補正回路DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Differential input resistance string 3 1 to 3 5 Return operation circuit 4 Input range detection circuit 5 Interpolation operation circuit 7 Interpolation error correction circuit 9 Error correction circuit

フロントページの続き (56)参考文献 IEEE Journal of S olid−State Circuit s,vol.28,no.12,Dec. 1993,米国,P.1187−1199 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 1/00 - 1/88 INSPEC(DIALOG)Continuation of the front page (56) References IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 28, no. 12, Dec. 1993, USA, P.M. 1187-1199 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H03M 1/00-1/88 INSPEC (DIALOG)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 アナログ信号入力V in に対して、上位m
ビットのグレーコード化されたディジタル信号と、この
上位mビットのうちの最下位ビットの遷移の間隔に等し
い周期をもち最上位ビットの遷移点からそれぞれπ/4
ずつずれた信号Q、Iとを出力する折り返し演算手段
(3)と、 前記信号Q、Iから前記上位mビットを補間する下位ビ
ットを生成する補間手段(5、7)と、 前記折り返し演算手段と前記補間手段との処理時間差に
起因する誤差を補正する手段(9)と を備え、グレーコード化されたm+nビットのディジタ
ル信号を出力するアナログ・ディジタル変換器におい
て、前記補間手段は、前記信号Q、Iから、前記処理時間差
がないと仮定した場合には最上位ビットqiが前記折り
返し演算手段の最下位ビットqfに一致するn+1ビッ
トのグレーコード化されたディジタル信号と、前記最上
位ビットqiと同じ周期の周期関数であり、前記処理時
間差がないと仮定した場合には前記折り返し演算手段の
前記最下位ビット以外のビットの遷移点と一致する遷移
点をもつ冗長ビットiiとを生成する手段を含み、 前記補正する手段は、前記折り返し演算手段の前記最下
位ビット以外のビットの遷移点を表す冗長ビットifと
前記ビットqi、qfおよびiiとの組み合わせパター
ンにしたがい、あらかじめ設定された論理にしたがっ
て、前記折り返し演算手段の生成した上位m−1ビット
のディジタル信号に+1または−1を加算する手段を含
この加算された上位m−1ビットと前記補間手段からの
n+1ビットとをディジタル信号出力とする ことを特徴
とするアナログ・ディジタル変換器。
1. An analog signalSignal input V in AgainstTop m
Bit ofGray codedWith digital signals,this
Equal to the transition interval of the least significant bit of the upper m bits
Π / 4 from the transition point of the most significant bit
Shifted byReturn operation means for outputting signals Q and I
(3) and the signals Q and IInterpolates the upper m bits fromLower order
ToGenerate aSupplementPoor manStep (5, 7), The folding operation means and the complementPoor manFor processing time difference with step
Means for correcting errors caused by(9) And, Gray coded m + n bit digital
Output signalAnalog-digital converter smell
hand,The interpolation means calculates the processing time difference from the signals Q and I.
Assuming that there is no
N + 1 bits matching the least significant bit qf of the return operation means
The gray coded digital signal of the
A periodic function having the same cycle as the order bit qi.
If it is assumed that there is no difference,
Transitions coincident with transition points of bits other than the least significant bit
Means for generating redundant bits ii with points,  The means for correcting is provided by theThe bottom
Redundant bits if representing transition points of bits other than
The bits qi, qf and iiCombined putter with
According to the preset logic.
And the higher order generated by the loopback operation means.m-1bit
Means for adding +1 or -1 to the digital signal of
Only, The sum of the upper m-1 bits and the value of the
n + 1 bits as digital signal output Features
Analog-to-digital converter.
【請求項2】 前記加算する手段は、前記ビットif、
qfおよびii、qiの組合せパターンにしたがって、
前記折り返し演算手段の出力した上位m−1ビットの信
号のうち対応するひとつのビットの値を反転させる手段
を含む請求項1記載のアナログ・ディジタル変換器。
Wherein said means for summing is pre millet Tsu bets if,
According to a combination pattern of qf and ii, qi,
2. The analog-to-digital converter according to claim 1, further comprising means for inverting the value of one corresponding bit among the higher-order m-1 bit signals output from said aliasing means.
【請求項3】 アナログ信号入力があらかじめ定められ
た入力範囲の最大値を超えたときあるいは最小値に達し
ない時には検出信号を出力する手段(4)を備え、前記
補間手段および前記補正する手段は、前記検出信号にし
たがって前記ディジタル信号出力の最上位ビット以外
全て”0”に設定する手段を含む請求項1または2記載
のアナログ・ディジタル変換器。
Wherein comprising means (4) for outputting a detection signal when the analog signal input is or not reached the minimum value when the value exceeds the maximum value of the input range determined in advance, the
Interpolation means and means to said correction, according to claim 1 or 2 analog to digital converter as claimed includes means for setting other than the most significant bit of the digital signal output to all "0" in accordance with the detection signal.
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